CICLO DO CÁLCIO: CARACTERÍSTICAS, ETAPAS E IMPORTÂNCIA - QUÍMICA - 2025

O ciclo do cálcio é a circulação e armazenamento deste elemento na Terra, englobando os seres vivos, a litosfera e a hidrosfera. É um ciclo biogeoquímico sedimentar no qual o cálcio circula como um metal macio alcalino-terroso, sem o estágio gasoso.

A etapa de maior circulação do cálcio é a biológica, pois é consumido pelos seres vivos e utilizado em suas estruturas e metabolismo. Quando os seres vivos morrem, o cálcio é reintegrado ao ambiente físico como parte do solo e do fundo do mar.

Cálcio. Fonte: Pumbaa (trabalho original de Greg Robson) / CC BY-SA 2.0 Reino Unido (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/uk/deed.en)

Existem extensos depósitos de conchas e ossos, especialmente no fundo do mar e nos grandes lagos. Essas estruturas se misturam com sedimentos e são cobertas por camadas sucessivas ao longo de milhões de anos.

As camadas inferiores de sedimentos são submetidas a altas pressões formando rochas sedimentares que são então expostas à superfície devido a processos geológicos terrestres. Rochas expostas estão sujeitas a intemperismo e erosão, liberando cálcio que é integrado ao solo ou é levado pela água.

No solo é absorvido principalmente pelas raízes das plantas e no mar pelo fitoplâncton e outros organismos. O cálcio é usado para diversos fins estruturais e metabólicos, por exemplo, na fabricação de conchas.

O ciclo do cálcio é importante, pois permite que esse elemento esteja disponível em suas diferentes etapas, cumprindo diversas funções. Assim, por fazer parte da estrutura dos organismos vivos, participa da formação do relevo terrestre, regula o pH dos solos e das águas e serve de matéria-prima para a indústria humana.

Características gerais

- o cálcio

O cálcio (Ca) é um metal macio alcalino-terroso com número atômico 20 e massa atômica 40,078, cujo estado comum é sólido. Forma óxidos que atuam como bases fortes, reagindo violentamente quando em contato com ácidos.

- Seu ciclo

O cálcio cumpre um ciclo biogeoquímico do tipo sedimentar, pois carece de fase gasosa e as maiores reservas estão na litosfera. Está intimamente relacionado aos ciclos do carbono, da água e do fósforo.

Erosão rochosa

O ciclo se desenvolve a partir do intemperismo e da erosão das rochas calcárias que liberam o cálcio que se deposita no solo. Da mesma forma, pode ser lavado dissolvido na água do escoamento em rios, lagos e oceanos.

Quando a água da chuva entra em contato com o CO2 atmosférico, forma H2CO3 que dissolve a rocha calcária, liberando Ca2 + e HCO3-. Por outro lado, o CO2 transportado pela água da chuva transforma o carbonato insolúvel em bicarbonato solúvel.

Absorção e uso por seres vivos

O cálcio (Ca2 +) no solo é absorvido pelas plantas e nos corpos d'água por organismos aquáticos. No corpo, o cálcio cumpre diferentes funções metabólicas e quando os organismos morrem, ele retorna ao ambiente físico, levado pela água do escoamento para os rios, lagos e oceanos.

Formação rochosa

Esqueletos de animais (internos e externos ou conchas) são depositados no fundo do mar como parte dos sedimentos. As camadas de sedimentos são cobertas e compactadas ao longo de milhões de anos para formar rochas calcárias.

Rochas calcárias. Fonte: Ferdous / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Processos diastróficos posteriores (rachaduras e movimentos ascendentes da crosta terrestre) expõem as rochas à superfície. Desse modo, o ciclo se fecha, pois as rochas voltam a sofrer intemperismo (ação dos elementos climáticos) e são intemperizadas e erodidas.

Estágios do ciclo do cálcio

As etapas pelas quais o cálcio passa em seu ciclo de armazenamento e circulação são dadas pelos compartimentos em que esses processos ocorrem. Estes são a crosta e parte do manto terrestre (litosfera), corpos d'água (hidrosfera) e organismos vivos.

- Estágio geológico

Na fase geológica, compartimentada na crosta e manto, é onde se encontra o maior estoque de cálcio. O cálcio é o quinto elemento mais abundante na litosfera, constituindo 3,5% da crosta terrestre.

É encontrada formando parte de rochas como calcário, dolomita, marga e mármore, enquanto o calcário e dolomita formam enormes cadeias de montanhas em todo o planeta. Da mesma forma, faz parte de outros compostos naturais, como gesso e alabastro (sulfato de cálcio).

Na forma mineral, é obtido como carbonato de cálcio (CaCO3) a partir da calcita, dolomita e outras formas cristalinas como a aragonita.

Calcário

É um tipo de rocha sedimentar muito abundante com origem em antigos depósitos marinhos ou lacustres (lagos), composta por 99% de carbonato de cálcio. Essas rochas formam estratos horizontais ou deformados por movimentos diastróficos e seu intemperismo dá origem a solos neutros a básicos (pH 7 ou superior), ricos em cálcio.

Dolomite

Consiste em uma rocha sedimentar formada em depósitos marinhos rasos por uma reação de substituição química. Nesse caso, o magnésio participa da conformação do mineral, formando dolomita ou carbonato de cálcio e magnésio (CaMg (CO3) 2).

Margas

São rochas sedimentares formadas por 1/3 a 2/3 de carbonato de cálcio e o resto de argilas. Essas rochas sobrevivem em áreas secas, pois são muito suscetíveis à erosão hídrica.

Mármore

Se as rochas calcárias são submetidas a altas temperaturas e pressões em camadas profundas da crosta terrestre, o mármore é formado. Esta é uma rocha metamórfica muito compacta com um alto grau de cristalização.

- Estágio hidrológico

O cálcio é dissolvido em rios, lagos e oceanos como cloreto de cálcio (sendo o íon mais abundante neste meio) e carbonato de cálcio. Nos oceanos, o carbonato de cálcio (CaCO3) é estável em profundidades menores que 4.500 m.

O cálcio neste meio é encontrado em organismos vivos e em depósitos de calcário no fundo do mar. Este é o limite de profundidade da compensação de carbonato, após o qual CaCO3 se dissolve e não forma depósitos de calcário.

- Estágio biológico

Movimento do cálcio do solo às raízes. Do xilema às folhas da planta. Dhagerty / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Nesta fase, o ciclo do cálcio atinge sua maior circulação, sendo vital para os seres vivos, pois, como íon Ca2 +, faz parte dos mecanismos de troca das membranas celulares. Por outro lado, é um constituinte essencial de ossos, dentes, cascas de ovos e cascas.

Conchas de cálcio em bivalves. Fonte:

Dessa forma, o cálcio circula na biosfera e quando os organismos morrem, ele retorna aos sedimentos para formar novas rochas ao longo do tempo.

O ser humano

Um elemento marcante do estágio biológico do ciclo do cálcio é o papel do ser humano no uso desse elemento como matéria-prima. Este elemento é extraído, transportado e utilizado em grandes quantidades de diferentes maneiras.

Nas minas a céu aberto, o calcário é extraído para ser usado como elemento de construção ou para moer e usar como matéria-prima industrial. As cascas também são moídas para preparar fertilizantes e outros produtos.

As conchas de foraminíferos e moluscos

As conchas desses animais são formadas a partir de carbonato de cálcio, cristalizado como calcita ou aragonita. São duas formas minerais de mesma composição (CaCO3), mas que se cristalizam de maneiras diferentes.

Os moluscos formam suas conchas a partir de uma forma líquida de cálcio secretada por células especializadas. A camada mais interna da concha é o nácar formado por cristais de aragonita misturados com a proteína conchiolina.

Importância

A circulação do cálcio, formando seu ciclo característico, é essencial para disponibilizar esse elemento aos seres vivos. Graças aos processos que liberam o cálcio das rochas e o fazem circular, a vida existe como a conhecemos.

- Elemento essencial para a vida

O cálcio é essencial para a vida, pois é um elemento estrutural e metabólico. Estruturalmente, é uma parte fundamental na conformação de esqueletos internos e externos.

Em animais ósseos, o cálcio é o principal componente dos ossos (esqueleto interno), também dos dentes. Nos foraminíferos (protistas) e moluscos (caracóis e bivalves) é o principal ingrediente para a formação do esqueleto externo, ou seja, as conchas.

Metabolismo

O cálcio é um agente de transporte nas membranas celulares, por isso desempenha um papel importante no metabolismo. Nas membranas celulares existem canais de cálcio que permitem a entrada passiva desse elemento nas células.

Canais de cálcio. Fonte: Ulrich Förstermann - Elsevier GmbH / Domínio público

Este regula a relação das concentrações de cálcio entre o interior e o exterior da célula, ativando diferentes processos metabólicos. Por exemplo, esses mecanismos são essenciais para o funcionamento do sistema nervoso e muscular e, portanto, desempenham um papel relevante na função cardíaca.

- Alimentação e saúde

Do ponto de vista humano, o ciclo do cálcio possibilita a disponibilização desse elemento para a alimentação e a saúde humana. Acima de tudo, é essencial na produção e preparação de alimentos lácteos para crianças.

Da mesma forma, sua ingestão para fins medicinais é utilizada no tratamento de doenças por deficiência de cálcio, como a osteoporose. Esta doença que enfraquece os ossos é especialmente séria em pessoas idosas, especialmente em mulheres.

- as pérolas

Quando um corpo estranho invade a ostra, ela a cobre com madrepérola e, assim, uma pérola é formada. As pérolas alcançam altos valores no mercado joalheiro mundial.

- Matéria-prima industrial

O calcário é usado industrialmente para diversos fins, por exemplo, na fabricação de cimento. Também estas pedras são utilizadas diretamente como material de construção, devido à sua facilidade de entalhe.

Além disso, o cálcio é utilizado como desoxidante e redutor em diversos processos, principalmente na indústria metalúrgica.

Lima

Como cal virgem, também chamada de cal de construção, são óxidos de cálcio usados ​​como aglutinante e revestimento na construção. Da mesma forma, é utilizado na fabricação de sabão, papel, vidro, borracha e no curtimento de couro.

Da mesma forma, tem diversos usos na indústria alimentícia e no tratamento de água. Embora como cal apagada ou hidróxido de cálcio, também é usado na indústria e na agricultura.

- Regulação do pH do solo

O conteúdo de óxidos de cálcio no solo afeta a regulação do pH. Na agricultura, a cal virgem é utilizada como aditivo agrícola para reduzir a acidez dos solos e também como fertilizante.

- Água calcária ou água dura

Quando a água circula em ambientes ricos em cálcio e magnésio, ela dissolve os sais desses elementos e é conhecida como água calcária ou dura. O limite de qualidade da água é de 120 mg CaCO3 / litro, acima do qual a água é considerada dura.

Água com alto teor de cálcio pode causar problemas de saúde, principalmente relacionados ao sistema cardiovascular. Além disso, a água dura produz depósitos calcários nas tubulações que obstruem a circulação.

- Cavernas calcárias e aquíferos

Em rochas calcárias, a erosão hídrica freqüentemente forma sistemas de cavernas subterrâneas com configurações internas interessantes. Dentre essas, destaca-se a formação de estalactites e estalagmites, devido aos depósitos de carbonato de cálcio provenientes de goteiras nos telhados dessas cavernas.

Esses sistemas calcários também desempenham a função de filtrar as águas subterrâneas devido à sua porosidade, formando aqüíferos.

Referências

1. Calow, P. (Ed.) (1998). A enciclopédia da ecologia e gestão ambiental.
2. Christopher R. e Fielding, CR (1993). Uma revisão das pesquisas recentes em sedimentologia fluvial. Geologia Sedimentar.
3. Margalef, R. (1974). Ecologia. Edições Omega.
4. Miller, G. e TYLER, JR (1992). Ecologia e meio ambiente. Grupo Editorial Iberoamérica SA de CV
5. Odum, EP e Warrett, GW (2006). Fundamentos da ecologia. Quinta edição. Thomson.