Kalciumionit

Kalciumionit (Ca2+) ovat kalciumin kaksiarvoisia ioneja, joita esiintyy runsaasti sekä luonnossa että elimistössä. Ne syntyvät, kun kalciumatomi menettää kaksi ulkoelektronia ja muodostaa Ca2+-ionin. Kalcium kuuluu maan alkali-maal, mutta käytännössä se esiintyy ionimuodossa ympäristössä ja biologisissa järjestelmissä. Kalciumionit ovat yleisiä liuoksissa ja ne osallistuvat moniin kemiallisiin reaktioihin ja kompleksoitumiseen.

Esiintyminen ja luonne. Kalciumionit ovat yleisiä maaperässä ja vesiekosysteemeissä. Merivesissä niiden konsentraatio on noin 10 millimoolia litraa kohti. Kalciumionit muodostavat erilaisia suoloja kuten CaCO3 ja CaSO4 sekä liukenevia suoloja. Ne vaikuttavat veden kovuuteen ja voivat muodostaa sedimenttejä sekä kivilomuja kuten kalkkikiveä. Kalciumionit ovat kova Lewis-acid-luokan ioneja ja ne voivat muodostaa monia koordinaatiosidoksia.

Biologinen merkitys. Kalcium on keskeinen rakennusaine luiden ja hampaiden hydroksiapatiitin muodossa. Soluissa Ca2+ toimii tärkeänä signaalimolekyylinä: se säätelee lihassolujen supistelua, hermosolujen transmisioita, entsyymien aktiivisuutta sekä veren hyytymisketjun osia. Kalciumin liikkuminen solujen sisällä ja ulkopuolella toimii monien biologisten prosessien, kuten synaptisen vapautumisen ja aineenvaihdunnan, ohjaajana.

Homeostaasi ja mittaaminen. Veressä ja kudoksissa Ca2+-tasot ovat tarkasti säädeltyjä. Pääasialliset säätelijät ovat parathormoni (PTH), calcitoniini ja D-vitamiini, sekä kalsiumin sensorinen reseptor. Ulkoinen verenkalcium normaali on noin 2,2–2,6 millimoolia litrassa. Sisätiloissa vapaa Ca2+-proteiinit voivat olla noin sadasosaseja mikromolaarin tasolla. Kalciumin määrää ja tilaa voidaan mitata erilaisilla tekniikoilla, kuten AAS, ICP-OES tai fluorimetriset menetelmät. Kalciumin kemiallisia sovelluksia ovat muun muassa sen yhdisteiden käytön hallinta sekä vesijohtovesien ja teollisten prosessien kovuusanalyysit.