Vegyjel: Ca
Rendszám | 20 |
Atomtömeg | 40.08 g/mol |
Elektronegativitás | 1.0 |
Sűrűség (20°C-on) | 1.6 g/cm3 |
Olvadáspont | 840 °C |
Forráspont | 1484 °C |
Atomsugár | 0.197 nm |
Ionsugár | 0.099 nm |
Izotópok | 10 |
Elektronszerkezet | [ Ar ] 4s2 |
Első ionizációs energia | 589.6 kJ/mol |
Második ionizációs energia | 1145 kJ/mol |
Standardpotenciál | - 2.87 V |
Felfedezte | Sir Humphrey Davy 1808-ban |
A kalcium a periódusos rendszer 20. rendszámú kémiai eleme. A földkéregben előforduló fémek közül az ötödik leggyakoribb elem. Puha, könnyűfém, reakciókészsége az alkálifémek és az alkáliföldfémek közé tehető. A vízben oldható kalcium és magnézium ionok okozzák a víz keménységét, ami elkerülhető vízlágyítókkal. A levegő hatására oxid réteg alakul ki a felszínén, amely megvédi a további korróziótól. A kalcium szobahőmérsékleten reagál oxigénnel kalcium-oxidot és vízzel kalcium-hidroxidot képezve. A fém kalciumot az iparban kalcium-kloridból állítják elő elektrolízissel.
A kalcium felhasználásához köthető a Solvay-eljárás, amikor kalcium-karbonátból és nátrium-kloridból állítanak elő nátrium-karbonátot. A folyamat alapanyagai a sósvíz (nátrium-klorid) és mészkő.
Alkalmazások:
A fémet csapágyakban használják alumíniummal ötvözve, segédanyagként a bizmut eltávolítására illetve kén és oxigén kis mennyiségének eltávolítására vas olvadékából acélgyártás során. Az elemi kalcium erős redukálószer szerves redukciókhoz használják, de fémek redukálásához is alkalmazzák pl.: urán, cirkónium, tórium. Ötvöző anyagként alumínium-, berillium-, réz-, ólom- és magnézium ötvözetek előállítására. Az építőiparban a cement és habarcs egyik alapanyaga.
A kalcium-oxidot (CaO) a kalcium karbonát tartalmú ásványából állítják elő, mivel a mészkő (CaCO3) hő hatására kalcium-oxidra (CaO) és szén-dioxidra bomlik. Az oxidot speciálisan magas intenzitású ív fény (mész fény) előállítására használják a spektrális tulajdonságai miatt. A kohászatban széles körben elterjedt anyag az oxidtartalom csökkentésére vas ötvözetekben.
A kalcium-oxidból készített oltott mész a kalcium-hidroxid (Ca(OH)2), melynek számos alkalmazása ismert. Az oltott mész az építészetben kötőelemek alkotója, mint például a malter és a vakolat. A bázikus tulajdonságú oltott mész reakcióba lép a levegő szén-dioxid tartalmával és ezen reakció során CaCO3 keletkezik.
A kalcium-karbidot (CaC2) erős redukálószerként használják. Elektromos kemencében magas hőmérsékleten (3000 °C) állítják elő a karbidot, amely nedvszívó képessége révén vízzel acetilénné alakul. Az acetilén számos vegyi anyag alapanyaga a szerves iparban.
A tiszta kalcium-karbonátnak két kristályos formája fordul elő: az aragonit és dimorf formája a kalcit. A természetes karbonátok legnagyobb része kalcium ásvány. Az izlandi pát és a kalcit lényegében tisztán kalcium formák, míg a márvány szennyezett és sokkal kompaktabb. Bár a kalcium-karbonát tiszta vízben kis mértékben oldódik, a szénsavas tartalmú vzben teljes mértékben képes feloldódni. Ez az alapja a mészkő barlangok képződésének, ahol a mészkő reagál a savas vízzel.