Kalciumionen

Kalciumionen (Ca2+) zijn tweevalente kationen die ontstaan wanneer calciumatomen twee elektronen verliezen. In oplossing bestaan ze als Ca2+ en komen voor in talloze zouten, zoals calciumchloride, calciumchloride? (corr: calciumchloride is CaCl2), calciumsulfaat en calciumcarbonaat. In water zijn ze sterk gehydrateerd en vormen ze een eerste coördinatie met meerdere watermoleculen.

Kalciumionen komen voor in de aardkorst en in zeewater en spelen een sleutelrol in biologische systemen. In mineralen zoals calciet en gips dragen Ca2+-ionen bij aan kristalstructuren. In organismen zijn Ca2+-ionen essentieel voor bot- en tandenopbouw als onderdeel van hydroxyapatiet en voor diverse fysiologische processen zoals spiercontractie en neurotransmissie.

In oplossing zijn Ca2+-ionen doorgaans gecoördineerd door watermoleculen; de eerste coördinatieomring bestaat meestal uit zes watermoleculen, waardoor Ca2+ een relatief hoge lading dichtheid heeft en als hard Lewis-zuur fungeert. Ze reageren met anionen zoals karbonaten, fosfaten en sulfaten om onder andere calciumcarbonaat en calciumfosfaat te vormen, wat neerslag en schaalvorming kan veroorzaken.

Biologisch zijn Ca2+-ionen cruciaal voor botmineralisatie en signaaloverdracht; ze helpen bij spierfunctie, zenuwgeleiding en enzymactiviteit. Het Ca2+-niveau in bloed en cellen wordt streng gereguleerd door hormonen zoals parathyroïdhormoon en vitamine D, en calcitonine; transport gebeurt vooral gebonden aan albumine en anionische componenten.

Toepassingen en milieu: Ca2+-ionen komen voor in hard water, spelen een rol bij waterverzachting en in bouwmaterialen, en zijn betrokken bij verschillende verwerkingstechnieken en voedingssupplementen. Veiligheid: calcium is essentieel voor gezondheid, maar extreem hoge niveaus kunnen hypercalciëmie en calciumsteenvorming bevorderen.