カルシウムのソースを表示

{{Redirect|Ca|その他の用法|CA}}
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}}
'''カルシウム'''（{{lang-lan-short|calcium}}<ref>http://www.encyclo.co.uk/webster/C/7</ref>、{{lang-en-short|calcium}} {{IPA-en|ˈkælsiəm|}}）は、[[原子番号]]20番の[[元素]]である。[[元素記号]]は'''Ca'''。[[原子量]]は40.08。[[第2族元素]]、[[第2族元素#アルカリ土類金属|アルカリ土類金属]]、[[金属元素]]のひとつ。

== 名称 ==
{{en|calcium}} の名は、石を意味する[[ラテン語]]の {{la|calx}} から転じ石灰を意味した {{la|calcsis}} に由来する<ref name="名前なし-1">村上雅人 編著『元素を知る事典～先端材料への入門』</ref>。

== 性質 ==
[[酸化数]]はわずかな例外を除き、常に+IIとなる。[[比重]]1.55の非常に柔らかい[[金属]]で、[[融点]]は{{val|840|-|850|u=degC}}、[[沸点]]は{{val|1480|-|1490|u=degC}}（異なる実験値あり）。結晶構造は、温度条件により3つ存在し、{{val|250|u=degC}}以下では、立方最密充填構造が、{{val|250|-|450|u=degC}}の間では六方最密充填構造、{{val|450|-|839|u=degC}}の間では体心立方格子がそれぞれ最も安定となる。

[[単体]]を[[空気]]中で放置すると[[酸素]]・[[水]]・[[二酸化炭素]]と反応して腐食するため、不活性ガスを充填した状態で販売される。[[アルカン|鉱油]]中で保存することもある。

単体金属を空気中で加熱すると[[炎]]をあげて[[燃焼]]する。
: <chem>2Ca + O2 -> 2CaO</chem>
水に加えると容易に反応して[[水素]]を発生する。生成した[[水酸化カルシウム]]水溶液は石灰水と呼ぶ。
: <chem>Ca + 2H2O -> Ca(OH)2 + H2 (^)</chem>
石灰水に二酸化炭素を通すと[[炭酸カルシウム]]の白い沈殿を生じる。
: <chem>Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 (v) + H2O</chem>
この状態から過剰に二酸化炭素を加えると沈殿は溶けて溶液となる。この反応は可逆的であり、加熱すると再び炭酸カルシウムの沈殿を生じる。
: <chem>CaCO3 + CO2 + H2O -> Ca(HCO3)2</chem>
また炭酸カルシウムを1170 &deg;C以上で加熱することで[[酸化カルシウム]]（[[生石灰]]）が得られる。
: <chem>CaCO3(s) -> CaO(s) + CO2(g)</chem>
この酸化物を高温の炎で熱すると明るい白色光を発するので電灯が導入される前に主に劇場のスポットライトとして用いられた。また酸化カルシウムは水と反応して水酸化カルシウム（消石灰）を生成する。
: <chem>CaO(s) + H2O(l) -> Ca(OH)2(s)</chem>

[[ハロゲン]]とは気相中で直接反応し、ハロゲン化物を生成する。

[[アルコール]]に溶解してカルシウム[[アルコキシド]]（{{math|(C{{sub|2}}H{{sub|5}}O){{sub|2}}Ca}}）、液体[[アンモニア]]に溶解して青色溶液となり、アンモニアを蒸発させるとヘキサアンミンカルシウム（{{math|[Ca(NH{{sub|3}}){{sub|6}}}}]）となる。

水と容易に反応して水素を発生するため、日本の[[消防法]]では[[アルカリ土類金属]]として、[[危険物]]第3類（禁水性物質）に指定されている。

== 歴史 ==
カルシウムは古代ローマ時代からカルックス（calx）という名前で知られ、化学的な性質を化合物の形で利用されていた<ref>{{Cite |和書 |author =[[桜井弘|桜井 弘]]|||title = 元素111の新知識|date = 1998| pages = 118|publisher =[[講談社]]| series = |isbn=4-06-257192-7 |ref = harv }}</ref>。[[アントワーヌ・ラヴォアジエ|ラボアジエ]]の33元素にもライム（[[酸化カルシウム]]）が含まれている。calxはギリシャ語のchalix(カリクス,「小石」)に由来し「石灰」の他「小石」の意味も持っていた。派生したcalculus(カルクルス)は「計算用の小石」、更に「計算」の意味を持つようになり、英語のcalculateやcalculus等の語の由来とされている。

[[石灰]]（[[炭酸カルシウム]]）を主成分とする[[石灰岩]]や[[大理石]]は耐久性と加工性のバランスがよく、[[ピラミッド]]や[[パルテノン神殿]]などで[[石材]]として利用されている。しかし、カルシウムの化学的性質を活用した最初の例としては[[セメント]]の発明をあげるべきだろう。

人類最初のセメントとして9000年前の[[イスラエル]]で使われていた「気硬性セメント」が知られている<ref>[https://crd.ndl.go.jp/reference/modules/d3ndlcrdentry/index.php?page=ref_view&id=1000108291 コンクリート（セメント）の歴史について知りたい。] 国立国会図書館 レファレンス事例詳細</ref>。これは、砕いた石灰岩を熱して酸化カルシウムを生成させ、施工後にこれが空気中の水分や[[炭酸ガス]]と反応して炭酸カルシウムとなることを利用して硬化させる。

現在に近い水を加え水酸化カルシウムを生成させる「水硬性セメント」は、5000年前の中国や4000年前の古代ローマで利用され、同じころにピラミッド建設には焼[[石膏]]（[[硫酸カルシウム]]）の[[水和反応]]を利用する[[w:en:Plaster|漆喰]]{{efn|日本の[[漆喰]]とは異なる。}}が用いられた。

この様にカルシウムは広く利用され身近な物質だったが、[[金属]]として[[単離]]するには[[電気分解]]の登場を待つ必要があった。[[1808年]]、[[ハンフリー・デービー]]が[[生石灰]]を[[酸化水銀]]とともに[[溶融]]電解し、金属カルシウムを得ることに成功した<ref name="名前なし-1"/>。

== 用途 ==
セメント・[[モルタル]]など、[[建設]]・[[建築]]用資材として多用され、現在でも使用量の大部分を[[コンクリート]]製品が占める。日本の[[生コン]]生産量は、ピーク時（1990年）には約2億[[立方メートル]]に達している。 多くの用途があるが、金属元素としての需要は[[マグネシウム]]に劣る。<!-- 要出典？ -->

=== 建設・建築 ===
; セメント:日本は石灰岩資源が豊かで、自給自足し輸出もしてきたが、近年は減少傾向で2009年度生産量は5800万トンと、ピーク時の半分程度となっている。生産量の4分の3を[[ポルトランドセメント]]が占め、残りの大部分は[[高炉セメント]]である。
; [[石材]]、窓材、[[彫刻]]:白い大理石や、透明度の高い石膏が好んで利用される。しかし大理石や石灰岩は酸性雨により分解されてしまうため建築物の腐食による劣化が懸念される。
; 漆喰:消石灰や[[苦灰石]]を固化剤とする。
; モルタル:おもに細[[骨材]]セメントが用いられる。
; [[断熱材]]、保温材:[[ケイ酸カルシウム]]を発泡させたもので耐火性を持ち、[[アスベスト]]代替品として用いられる。

;石膏ボード:石膏は不燃性でありなおかつ熱伝導性が低い。そして、石膏は熱を加えられると焼石膏になる。
: <chem>CaSO4\cdot 2 H2O(s) -> CaSO4\cdot \frac{1}{2} H2O(s)\ + \frac{3}{2} H2O(g)</chem>
:この反応は吸熱過程(+117 kJ/mol)でありなおかつ、生じた液体の水が蒸発するときに気化熱を奪う。最終的に水蒸気は不活性ガスとして働き、炎への酸素の供給を減少させる。
:これらの理由から、家やオフィスの内壁として用いられる耐火性壁板としても使われている。

=== 工業 ===
; [[精錬]]:酸素と結びつきやすい性質から、古より[[蛍石]]（[[フッ化カルシウム]]）が[[融剤]]として[[銅]]の精錬に用いられた。
; [[製鉄]]、[[製鋼]]:日本の生石灰生産量の半分を消費する。[[高炉]]の不純物除去剤として、鉄鉱石や[[コークス]]とともに投入され、[[シリカ]]、[[アルミナ]]と[[スラグ]]（ケイ酸カルシウムアルミニウム）を作り[[銑鉄]]から分離する。また、造粒強化、熱効率改善、[[窒素酸化物]]削減効果を持つ。[[転炉]]ではおもにリン、硫黄の除去と温度調整効果を持つほか、高級鋼の炉外精錬に用いる<ref>[http://www.jplime.com/katuyou/katuyou01.html 鋼を作る]日本石灰協会・日本石灰工業組合</ref>。
; 非鉄金属鉱業:[[還元]]剤として[[チタン]]<ref>[http://www.eng.hokudai.ac.jp/labo/ecopro/rosuzuki/gakkai/99gakkai/onoTi.html チタン精錬反応の物理化学的評価]</ref>や[[希土類]]（還元拡散法）<ref>[http://kaken.nii.ac.jp/d/p/62550483 還元拡散法による希土類機能性材料の製造に関する基礎的研究]科学研究費補助金データベース</ref>、[[ウラン]]<ref>小川芳樹, 「[https://doi.org/10.2109/jcersj1950.64.725_C303 原子炉用材料特集]」『窯業協會誌』 1956年 64巻 725号 p.C303-C306, {{doi|10.2109/jcersj1950.64.725_C303}}。</ref>や[[プルトニウム]]<ref>奥田茂, 「緻密なウラニウム精錬用弗化カルシウム容器」『窯業協會誌』 75(857), 9a, 1967-01-01, {{naid|110002304124}}, 日本セラミックス協会</ref>。
; 酸化物[[陰極]]:[[仕事関数]]が小さい熱陰極（[[真空管]]、[[ブラウン管]]、[[蛍光ランプ]]など）材料として、[[バリウム]]、[[ストロンチウム]]とともに三元酸化物として1950年ごろに用いられた<ref>[http://www.ekouhou.net/disp-ipc-H01J1,14.html 酸化物陰極を備えた真空管]ekouhou.net</ref>。
; [[合金]]添加剤:[[マグネシウム合金]]に0.25 %添加すると、耐熱性が200&ndash;300 &deg;C高い難燃性合金となる。
; [[るつぼ]]、耐火材:多孔質のカルシア（酸化カルシウム）は2000 &deg;Cまで使用でき、触媒作用・吸収・汚染が少ない。
; [[化学工業]]:安価で安全なアルカリ剤として欠かせない。おもに消石灰（水酸化カルシウム）の石灰乳（水で[[スラリー]]状にしたもの）が用いられる。
; マグネシア（[[酸化マグネシウム]]）製造:消石灰により[[海水]]中の[[塩化マグネシウム]]を[[複分解]]回収する（おもに日本）。
; ソーダ灰（[[炭酸ナトリウム]]）製造:循環[[アンモニア]]の回収剤および[[塩化物イオン]]の吸収剤として使用する。
; [[エポキシ樹脂]]製造:原料の[[プロピレンオキサイド]]や[[エピクロルヒドリン]]の製造で、[[ケン化]]、中和、加熱を同時に進行させる。
; カルシウムカーバイド（[[炭化カルシウム]]）:[[アセチレン]]製造に必要で、高温電気炉で石灰とコークスを強熱して製造される。カーバイドの主要な用途はアセチレンの生成である。
:<chem>CaC2(s) + 2H2O(l) -> Ca(OH)2(s) + C2H2(g) </chem>
また、空気中の窒素とも反応し[[シアナミドイオン]]を作りメラミンプラスチックの主要な材料である。
:<chem>CaC2(s) + N2(g) -> CaCN2(s) + C(s) </chem>
; [[さらし粉]]（[[次亜塩素酸カルシウム]]）:生石灰に塩素を吸収させ、比較的安定で安価な消毒剤として広く使われている。
; [[パルプ]]工業:蒸解に使用した[[苛性ソーダ]]廃液（[[リグニン]]を含む黒液）を、燃焼分解して炭酸ナトリウム溶液とし、生石灰で再生する。
; ガラス製造:[[ソーダ石灰ガラス]]の原料として、ナトリウム、ケイ素、カルシウムの酸化物が用いられる。
; 排水処理:無機酸性排水の中和に多用されるほか、[[フッ素]]、[[リン]]、[[重金属]]の除去に使用される。
; 排ガス処理:火力発電所で[[硫黄酸化物]]吸収剤として排煙脱硫に利用され、副生する硫酸カルシウムは原料石膏となる。
; ゴミ[[焼却炉]]:炉などを腐食する[[塩化水素]]が大量に発生するため、生石灰、消石灰の粉末を吸収剤として煙道へ吹き込む。

=== 食品工業、家庭用品ほか ===
; [[製糖]]:消石灰を[[粗糖]]溶液に加え炭酸ガスを吹き込み、炭酸カルシウムの吸着・凝集沈殿効果で精製する。
; [[食品添加物]]:[[コンニャク]]の凝固剤、[[豆腐]]の凝固剤、[[栄養強化剤]]として用いられる。
; [[乾燥剤]]:無水物の水和反応を利用し、酸化カルシウムや塩化カルシウムが用いられた。能力はシリカゲルに劣るが、[[押入れ]]の湿気取りなどで利用される。
; 発熱剤:酸化カルシウムの[[水和]]（[[発熱反応]]）を、携帯食品（弁当や飲み物など）を加熱する手段として用いる。
; [[融雪剤]]:塩カル（塩化カルシウム）による溶解熱、[[凝固点降下]]を利用している。
; 学校用品:セッコウあるいは炭酸カルシウムは[[チョーク]]に使われている。:炭酸カルシウム（かつては消石灰）はグラウンドの白線用[[ラインパウダー|ライン材]]などにも利用されている。
; [[入浴剤]]:湯を白濁させたりアルカリ性にして肌触りを変化させるため、炭酸カルシウムが利用される。
; [[研磨剤]]:炭酸カルシウムが[[歯磨き粉]]や[[消しゴム]]などに用いられる。

=== 農業畜産 ===
; [[農薬]]:[[ボルドー液]]、[[石灰硫黄合剤]]、石灰[[防除]]などに使われる。
; 無機肥料:苦土石灰、[[過リン酸石灰]]、硝酸カルシウムなどのほか、[[連作障害]]対策の[[土壌]]中和・殺菌兼用で生石灰、消石灰が使用される。
; [[飼料]]:家畜の栄養保健剤。

== カルシウムの化合物 ==
=== 無機塩 ===
{{div col}}
* [[酸化カルシウム]]（CaO） - 生石灰
* [[過酸化カルシウム]]（CaO<sub>2</sub>）
* [[水酸化カルシウム]]（Ca(OH)<sub>2</sub>） - 消石灰
* [[フッ化カルシウム]]（CaF<sub>2</sub>） - [[蛍石]]
* [[塩化カルシウム]]（CaCl<sub>2</sub>&sdot;2H<sub>2</sub>O） - 塩カル
* [[臭化カルシウム]]（CaBr<sub>2</sub>&sdot;2H<sub>2</sub>O）
* [[ヨウ化カルシウム]]（CaI<sub>2</sub>&sdot;3H<sub>2</sub>O）
* [[水素化カルシウム]]（CaH<sub>2</sub>）
* [[炭化カルシウム]]（CaC<sub>2</sub>） - カルシウム[[カーバイド]]
* [[リン化カルシウム]]（Ca<sub>3</sub>P<sub>2</sub>など）
{{div col end}}

==== オキソ酸塩 ====
{{div col}}
* [[炭酸カルシウム]]（{{chem|CaCO|3|}}） - [[石灰石]]
* [[炭酸水素カルシウム]]（{{chem|Ca(HCO|3|)|2|}}） - 水溶液中にのみ存在
* [[硝酸カルシウム]]（{{chem|Ca(NO|3|)|2}}&sdot;{{chem|4H|2|O}}）
* [[硫酸カルシウム]]（{{chem|CaSO|4}}&sdot;{{chem|2H|2|O}}） - [[石膏]]、すまし粉
* [[亜硫酸カルシウム]]（{{chem|CaSO|3|}}）
* [[ケイ酸カルシウム]]（{{chem|CaSiO|3}}または{{chem|Ca|2|SiO|4|}}）
* [[リン酸カルシウム]]（{{chem|Ca|3|(PO|4|)|2|}}）
* [[ピロリン酸カルシウム]]（{{chem|Ca|2|O|7|P|2|}}）
* [[次亜塩素酸カルシウム]]（{{chem|Ca[ClO]|2|}}） - さらし粉
* [[塩素酸カルシウム]]（{{chem|Ca(ClO|3|)|2|}}）
* {{link-zh|過塩素酸カルシウム|高氯酸钙}}（{{chem|Ca(ClO|4|)|2|}}）
* [[臭素酸カルシウム]]（{{chem|Ca(BrO|3|)|2|}}）
* [[ヨウ素酸カルシウム]]（{{chem|Ca(IO|3|)|2}}&sdot;{{chem|H|2|O}}）
* [[亜ヒ酸カルシウム]]（{{chem|Ca|3|(AsO|4|)|2|}}）
* [[クロム酸カルシウム]]（{{chem|CaCrO|4|}}）
* [[タングステン酸カルシウム]]（{{chem|CaWO|4|}}） - [[灰重石]]
* [[モリブデン酸カルシウム]]（{{chem|CaMoO|4|}}） - パウエル石
* 炭酸カルシウムマグネシウム（{{chem|CaMg(CO|3|)|2|}}） - [[苦灰石]]
* [[ハイドロキシアパタイト]]（{{chem|Ca|5|(PO|4|)|3|(OH)}}または{{chem|Ca|10|(PO|4|)|6|(OH)|2|}}） - 水酸[[燐灰石]]
{{div col end}}

=== 有機塩 ===
{{div col}}
* [[酢酸カルシウム]]（{{chem|Ca(CH|3|COO)|2|}}）
* [[グルコン酸カルシウム]]（{{chem|C|12|H|22|CaO|14|}}）
* [[クエン酸カルシウム]]（{{chem|Ca|3|(C|6|H|5|O|7|)|2}}）
* [[リンゴ酸カルシウム]]（{{chem|Ca(|C|2|H|4|O(COO)|2}}）
* [[乳酸カルシウム]]（{{chem|C|6|H|10|CaO|6|}}）
* [[安息香酸カルシウム]]（{{chem|C|14|H|10|CaO|4|}}）
* [[ステアリン酸カルシウム]]（{{chem|Ca(C|17|H|35|COO)|2|}}）
* [[アスパラギン酸カルシウム]]（{{chem|Ca(|C|4|H|6|N|O|4|)|2}}）
{{div col end}}

== 同位体 ==
{{main|カルシウムの同位体}}
カルシウムの原子番号20番は[[陽子]]の[[魔法数]]であり、安定[[同位体]]が4種と多い。さらに、中性子も魔法数である二重魔法数の同位体を2つ（<sup>40</sup>Ca、<sup>48</sup>Ca）持っている。<sup>40</sup>Caは安定[[核種]]の列から外れた位置にあるにもかかわらず、天然存在率が約97&nbsp;%と著しく高い。一方の<sup>48</sup>Caも周囲を短寿命核種に囲まれながら、[[半減期]]430[[京 (数)|京]]年と極端に安定しており、存在率も<sup>46</sup>Caの数十倍である。

== 地球化学 ==
カルシウムは古典的な[[クラーク数]]で、第5位に位置し、[[地殻]]中の存在率は3.39&nbsp;%とされていた。現在は[[地球温暖化]]の主要因となる二酸化炭素を、炭酸カルシウムとして封じ込める役を持つとして関心が高まっている。カルシウムは主に炭酸カルシウムとして世界中の白亜、石灰岩、大理石の塊状鉱床として存在する。

石灰岩の成因は、海水中で炭酸カルシウムの[[溶解度]]を超えた水域で沈殿し生成される。
:<chem>Ca^2+(aq) +  CO3^{2-}(aq) <-> CaCO3(s) </chem>
またそのほか、[[サンゴ虫]]が形成する外骨格に由来する[[サンゴ礁]]の寄与が大きいと考えられている。石灰岩中の二酸化炭素は、自然界では[[火山]]による熱変成作用や[[鍾乳洞]]でみられるような溶出により大気中に放出されるが、[[炭酸水素イオン]]として水系に取り込まれやすいため、短期間でカルシウムやマグネシウムなどと難溶性塩を生成し、再び固定される。
:<chem>Ca(HCO3)2(aq) ->CaCO3(s)  +CO2(g) +H2O(l)</chem>
大理石や石灰岩は建築物の素材としてよく用いられてきたが、酸による腐食作用に弱い性質を持つ
:<chem>CaCO3(s) + 2H+(aq) -> Ca^{2+}(aq) + CO2(g) + H2O(l) </chem>

天然に存在する炭酸カルシウムの結晶状態として[[方解石]]、[[アラゴナイト]]、[[バテライト]]がある。特に[[方解石]]の結晶形は２つの異なる屈折率を持ち、２つの像を結ぶため偏光顕微鏡の機能に欠かせないものとなっている。

[[ドロマイト]](白雲石）{{chem|CaMg(CO|3|)|2|}}は堆積物中に広く分布しており、ヨーロッパのドロミテ山塊全体にも含まれる。構造は炭酸イオンに対してマグネシウムイオンとカルシウムイオンが交互に配列しており、原油の成分である炭化水素の堆積物の多くがドロマイト岩中に存在する。この物質を実験室的に合成するには150&nbsp;&deg;C以上で行う必要があり、地表上の環境条件と異なるため、どうしてドロマイトが生成するのかは謎であった。主流である説としては石灰岩の地表が生成された後地中深くに埋められ、マグネシウムイオンを豊富に含む水が地層中を流れることでカルシウムイオンとマグネシウムイオンとで置換が行われたとする説である。

== 生化学 ==
[[ヒト]]を含む[[動物]]や[[植物]]の代表的な[[ミネラル]]（[[必須元素]]）である。カルシウムは[[真核細胞]]生物にとって必須元素であり、植物にとっても[[肥料]]として必要である。

=== 生理作用 ===
人体の構成成分としてのカルシウムは、成人男性の場合で約1キロを占める。おもに骨や歯として[[ヒドロキシアパタイト]]（{{chem|Ca|5|(PO|4|)|3|(OH)}}）の形で存在する。

生体内のカルシウムは、遊離型・[[カルシウム結合タンパク質|タンパク質結合型]]・[[リン酸カルシウム|沈着型]]で存在する。ヒトをはじめとする[[脊椎動物]]では、おもに[[骨質]]として大量の沈着型がストックされているが、[[細胞]]内のカルシウムイオンは外より極端に濃度が低く、その差は3桁に達する。同様の濃度差は[[カリウム]]と[[ナトリウム]]でも見られるが、カルシウムでは細胞内濃度が厳密に保たれている。これは、真核細胞内の情報伝達を担う[[カルシウムシグナリング]]のためと考えられており、[[細胞膜]]にカルシウムイオンを排出する[[カルシウムチャネル]]が備えられている。

[[筋肉]]細胞では、収縮に関わるタンパク質（[[トロポニン]]）に結合することが不可欠である<ref>[https://www.jst.go.jp/pr/announce/20030703/yougo.html 筋収縮を調節する分子メカニズムの一端を解明] 科学技術振興機構</ref>。カルシウムイオンは[[細胞内液]]にはほとんど存在せず、細胞外からのカルシウムイオンの流入や、細胞内の小胞体に蓄えられたカルシウムイオンの放出は、さまざまなシグナルとしての生理的機能がある。

筋肉細胞以外においても、カルシウムイオンは細胞収縮運動に重要な役割を果たす。その一つの例が、[[カルモジュリン]]である。これは平滑筋や非筋細胞におけるミオシンとアクチン繊維による収縮運動において[[トロポニン]]の代わりの役割を果たす。カリモジュリンは4つのCa結合部位を持つ。Caイオンが結合することで高次構造が変化して活性型のカルモジュリン複合体を形成する。この4つの結合部位というのがミソで、これらの部位に対するリガンド(つまりカルシウムイオン)の結合親和性が巧みに制御されている。(これを[[アロステリック調節]]という。) 一つ部位にカルシウムが結合するごとに、他の部位に対するリガンドの結合親和性が漸次変化することで、リガンドの濃度変化に対して非常に敏感な調節が可能となるわけだ。

植物細胞では、乾燥重あたり1.8 %程度のカルシウムを含む。植物においてカルシウムはイオンとして存在し、おもに[[細胞壁]]、[[細胞膜]]外、[[液胞]]、[[小胞体]]に多く分布する一方、[[サイトゾル]]内の濃度は低く保たれている。植物細胞におけるカルシウムの生理作用は以下の4点である<ref>間藤徹、馬建鋒、藤原徹 編『植物栄養学 第2版』, 文永堂、2010</ref>。
* 細胞壁の安定化
* 細胞膜の安定化
* 染色体の構造維持
* 二次メッセンジャーとして細胞内の情報伝達

植物はカルシウム不足になると、若葉が黄白色になったり、芯が腐ることがある<ref name="gifu">[https://www.gifu.crcr.or.jp/media/chousakenkyu/kenkyu/environment_01.pdf 岐阜県街路樹等整備･管理の手引き] 岐阜県建設研究センター、岐阜県造園緑化協会、2022年4月23日閲覧。</ref>。一方、カルシウム過多になると微量要素欠乏症になることがある<ref name="gifu" />。

=== 薬理作用 ===
カルシウムは便や尿として体外に排泄されるため、これを補う最低必要摂取量として、日本の[[厚生労働省]]は1日に700 mg（骨粗鬆症予防には800 mgを推奨）をあげている<ref>[https://nishisaitamachuo.hosp.go.jp/section/cnt0_000060.html 骨粗鬆症TOP] 国立病院機構 西埼玉中央病院</ref>。

いくつかの症状に対し、[[医薬品]]として処方されることがある。定番となっている胃の[[制酸薬]]以外にも、カルシウム欠乏による筋肉の痙攣、[[くる病]]、[[骨軟化症]]、[[低カルシウム血症]]、[[骨粗鬆症]]の治療に、おもに経口摂取で用いるほか、血液中のリン酸濃度を抑制したい場合に用いる。また、[[栄養補助食品]]も広く販売されており、病気治療で[[食事制限]]中の場合や、重度の骨粗鬆症で大量摂取したいとき、食事量が落ちた高齢者などで効果が期待できる。

カルシウムの血中濃度が正常範囲を外れていると、骨からの出し入れ量を調節する[[副甲状腺]]機能の異常などが疑われる<ref>[http://www.jaclap.org/labo/labo-285.html 影岡武士、カルシウムが高い時] 日本臨床検査専門医会 記事:2002.10.01</ref><ref>斎藤 公司, 友常 靖子, 山本 邦宏 ほか、「[https://doi.org/10.2169/naika.68.1466 著明な白血球増加と高カルシウム血症とを合併した甲状腺原発扁平上皮癌の1例]」 『日本内科学会雑誌』 1979年 68巻 11号 p.1466-1472, {{doi|10.2169/naika.68.1466}}</ref>。健常者では体液内濃度は平衡に保たれ、[[妊娠]]期の女性も食物からの吸収能力が自然に増すため、偏った食生活でなければ追加摂取は必要ない<ref>[https://www.mhlw.go.jp/houdou/2006/02/h0201-3a.html 妊産婦のための食生活指針 -「健やか親子２１」推進検討会報告書-] 厚生労働省 平成18年2月 食を通じた妊産婦の健康支援方策研究会</ref>。過剰摂取は[[高カルシウム血症]]や[[ミルク・アルカリ症候群]]の原因となるため、[[一日摂取許容量]]上限として2300 mgが示されている。一方で、[[尿路結石]]の構成成分にシュウ酸カルシウムがあるため、カルシウムの摂取は結石形成に促進的に働くと考えられていたが、近年では一定量のカルシウム摂取はむしろ結石予防に有効であると指導するようになってきている<ref>{{cite book|和書|author=日本泌尿器科学会、日本泌尿器内視鏡学会、日本尿路結石症学会|title=尿路結石症診療ガイドライン 第2版|publisher=金原出版|year=2013|isbn=978-4307430531}}</ref>。摂取されたカルシウムが腸管内でシュウ酸と結合し難溶性のシュウ酸カルシウムとして糞便で排泄されることで、尿路へと排泄されるシュウ酸量が減少するためである<ref>{{cite journal|last=Tiselius|first=H. G.|date=2001|title=Possibilities for preventing recurrent calcium stone formation: principles for the metabolic evaluation of patients with calcium stone disease|journal=BJU Int.|volume=88|page=158}}</ref>。

=== 栄養所要量 ===
推奨摂取量はさまざまに推定されているが長い期間での観察研究が不足しており、牛乳には健康上の懸念があるため、健康的で安全なカルシウムの源はまだ確立されていない<ref name="hsph_calcium">{{cite web |title=Calcium: What’s Best for Your Bones and Health? |url=https://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/calcium-full-story/ |date= |publisher=Harvard T.H. Chan School of Public Health  (ハーバード公衆衛生大学院)|accessdate=2017-8-11}}</ref>。1000 mgを推奨するような大量のカルシウムの摂取は疑問視されており、それは骨折リスクが減少しないという証拠が集まっていることによる<ref name="hsph_calcium"/>。

2002年の世界保健機関の報告書では、動物性タンパク質の摂取量が60 gから20 gへと40 g減少すると、カルシウム必要量が240 mg減少し、同様にナトリウムが2.3 g減少すると必要量は240 mg減少するという推定がある<ref name="who2002">joint FAO/WHO expert consultation. "[http://www.fao.org/docrep/004/Y2809E/y2809e0h.htm#bmbm17.9 Chapter 11 Calcium]", ''[http://www.fao.org/DOCREP/004/Y2809E/y2809e00.htm Human Vitamin and Mineral Requirements]'', 2002.</ref>。

=== 疫学 ===
カルシウムは必須元素として以上の効果を期待され、いくつもの疫学調査が行われている。

* 有効性ありと判定された例<ref>{{Hfnet|39|カルシウム}}</ref>
** 低カルシウム血症
** くる病・骨軟化症
** 制酸剤
* おそらく効果ありと判定された例
** 閉経前後の骨量減少
** 胎児の骨成長・骨密度増加（註：リバウンドを含め、出生後の追跡調査例見つからず）
** 上皮小体亢進症（慢性腎機能障害患者）
* 可能性ありと判定された例
** 骨粗鬆症、骨密度減少（ステロイドの長期間服用者でビタミンD併用時）
** 高齢者における歯の損失
** 歯へのフッ素の過剰沈着（小児でビタミンC・D併用）
** 虚血性発作
** 血圧減少（腎疾患末期）
** 高血圧、子癇前症での血圧減少（カルシウム摂取不足の妊婦）
** 直腸上皮の異常増殖、下痢（腸管バイパス手術を受けた人）
** 妊娠中の[[こむら返り|腓(こむら)返り]]

骨粗鬆症[[診療ガイドライン]]では、カルシウムの[[サプリメント]]の摂取は骨密度を2&nbsp;%増やすが骨折率には変化がないため、すすめられる根拠がない（グレードC）に分類される<ref>『骨粗鬆症の予防と治療ガイドライン2006年版』骨粗鬆症の予防と治療ガイドライン作成委員会、ライフサイエンス出版。2006年10月。ISBN 978-4-89775-228-0。34-35、77頁。</ref>。2015年の[[システマティックレビュー]]では、ほとんどの研究がカルシウムと骨折との間に関連性を見出していないため、食事からのカルシウム摂取の増加が骨折を予防するという証拠はなく、カルシウムのサプリメントでは弱い証拠しかないがその結果に矛盾があった<ref name="pmid26420387">{{cite journal |authors=Bolland MJ, Leung W, Tai V, Bastin S, Gamble GD, Grey A, Reid IR |title=Calcium intake and risk of fracture: systematic review |journal=BMJ |volume=351 |issue= |pages=h4580 |date=September 2015 |pmid=26420387 |pmc=4784799 |doi=10.1136/bmj.h4580 |url=}}</ref>。

ハーバード大学の公衆衛生大学院によれば、カルシウム摂取のために乳製品がもっともよい選択かは明らかではないとする。<!--乳製品は骨粗鬆症と大腸癌を防ぐ一方で前立腺癌と卵巣癌のリスクを上げ得る。（乳製品の項目に書くべき文章）-->乳製品以外のカルシウムの摂取源として [[コラード]]、[[チンゲンサイ]]、[[豆乳]]、[[ベイクドビーンズ]] が挙げられている<ref>[http://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/what-should-you-eat/calcium-and-milk/index.html The Nutrition Source Calcium and Milk: What's Best for Your Bones?] (Harvard School of Public Health)</ref>。

[[ビタミンD]]は、[[小腸]]の腸細胞の柔もうを通じてカルシウムを吸収する際に、カルシウム結合[[タンパク]]の量を増加させるカルシウム吸収の要因として重要である。ビタミンDは、[[腎臓]]において尿からカルシウムが損失することを抑制する。

=== 癌との関わり ===
2つの無作為化比較試験<ref name="pmid9887161">{{cite journal | author = Baron JA, Beach M, Mandel JS | title = Calcium supplements for the prevention of colorectal adenomas. Calcium Polyp Prevention Study Group | journal = N. Engl. J. Med. | volume = 340 | issue = 2 | pages = 101–7 | year = 1999 | pmid = 9887161 | doi = 10.1056/NEJM199901143400204}}</ref><ref name="pmid11073017">{{cite journal | author = Bonithon-Kopp C, Kronborg O, Giacosa A, Räth U, Faivre J | title = Calcium and fibre supplementation in prevention of colorectal adenoma recurrence: a randomised intervention trial. European Cancer Prevention Organisation Study Group | journal = Lancet | volume = 356 | issue = 9238 | pages = 1300–6 | year = 2000 | pmid = 11073017 | doi = 10.1016/S0140-6736(00)02813-0}}</ref>の国際[[コクラン共同計画]]による[[メタ分析]]<ref name="pmid16034903">{{cite journal | author = Weingarten MA, Zalmanovici A, Yaphe J | title = Dietary calcium supplementation for preventing colorectal cancer, adenomatous polyps and calcium metabolisism disorder. | journal = Cochrane database of systematic reviews (Online) | issue = 3 | pages = CD003548 | year = 2005 | pmid = 16034903 | doi = 10.1002/14651858.CD003548.pub3}}</ref>によると、カルシウムは[[大腸]]腺腫性[[ポリープ]]をある程度抑制しうる可能性があることが発見された。

最近の研究結果は矛盾したものであるが、1つは[[ビタミンD]]の抗癌効果について肯定的なものであり（Lappeほか）、癌のリスクに対してカルシウムのみから独立した肯定的作用を行っているとしたものである（以下の2番目の研究を参照のこと）<ref>{{cite journal | pmid = 17556697 | year = 2007 | author = Lappe, Jm; Travers-Gustafson, D; Davies, Km; Recker, Rr; Heaney, Rp | title = Vitamin D and calcium supplementation reduces cancer risk: results of a randomized trial | volume = 85 | issue = 6 | pages = 1586–91 | journal = The American journal of clinical nutrition | format = Free full text}}</ref>。

ある無作為化比較試験は、1000 mgのカルシウム成分と400IUのビタミンD3は[[大腸癌]]に何も効果を示さなかった<ref name="pmid16481636">{{cite journal | author = Wactawski-Wende J, Kotchen JM, Anderson GL | title = Calcium plus vitamin D supplementation and the risk of colorectal cancer | journal = N. Engl. J. Med. | volume = 354 | issue = 7 | pages = 684–96 | year = 2006 | pmid = 16481636 |doi = 10.1056/NEJMoa055222}}</ref>。
* ある無作為化比較試験は、1400&ndash;1500 mgのカルシウムサプリメントと1100IUのビタミンD3が塊状の癌の相対的リスクを0.402まで低下させることを示した<ref name="pmid17556697">{{cite journal | author = Lappe JM, Travers-Gustafson D, Davies KM, Recker RR, Heaney RP | title = Vitamin D and calcium supplementation reduces cancer risk: results of a randomized trial | journal = Am. J. Clin. Nutr. | volume = 85 | issue = 6 | pages = 1586–91 | year = 2007 | pmid = 17556697}}</ref>。ある疫学的研究では、高容量のカルシウムとビタミンDの摂取は[[更年期]]前の[[乳癌]]の発生リスクを低めていることが発見された<ref name="pmid17533208">{{cite journal | author = Lin J, [[:en:JoAnn E. Manson|Manson JE]], Lee IM, Cook NR, Buring JE, Zhang SM | title = Intakes of calcium and vitamin d and breast cancer risk in women | journal = Arch. Intern. Med. | volume = 167 | issue = 10 | pages = 1050–9 | year = 2007 | pmid = 17533208 | doi = 10.1001/archinte.167.10.1050}}</ref>。
*日本の[[国立がん研究センター]]が4万3000人を追跡した大規模調査では、[[乳製品]]の摂取が前立腺癌の発症率を上げることを示し、カルシウムや[[飽和脂肪酸]]の摂取が前立腺癌のリスクをやや上げることを示した<ref>[https://epi.ncc.go.jp/jphc/outcome/317.html 乳製品、飽和脂肪酸、カルシウム摂取量と前立腺がんとの関連について―概要―] {{PMID|18398033}}</ref>。

== 危険性 ==
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}}

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
=== 注釈 ===
{{Notelist}}
=== 出典 ===
{{Reflist|30em}}

==関連項目==
* [[カルシウム結合タンパク質]]
* [[カルシウム感知受容体]]

== 外部リンク ==
<!--スポンサードリンクを含むページへの外部リンクはご遠慮ください-->
{{Commons|Calcium}}
{{Wiktionary|カルシウム|calcium|kalsium|Kalzium}}
* {{PaulingInstitute|jp/mic/minerals/calcium}}
* {{Hfnet|660|カルシウム解説}}
* {{脳科学辞典|記事名=カルシウム}}
* {{Kotobank}}
* [https://www.kagakueizo.org/create/yoneproduction/177/ 『動脈硬化　カルシウムとのかかわり』(1989年)] - [[藤沢薬品工業]](現・[[アステラス製薬]])の企画の下で[[小林米作|ヨネ・プロダクション]]が制作。[[動脈]]の一構成要素であり、時に[[動脈硬化症]]を引き起こす一因となる[[平滑筋]][[筋細胞|細胞]]が自ら内包するカルシウムイオンによって行動制御されているさまが示されている。『[[科学映像館]]』より


{{元素周期表}}
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[[Category:カルシウム|*]]
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[[Category:アルカリ土類金属]]
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