ELEMENTDATEN
Position von Calcium im PSE

Calcium (OZ: 20)
II. Hauptgruppe
Erdalkalimetalle
Normalzustand
Feststoff - Metall
relativ weich, silbrig-weiß, kubische oder hexagonale Kugelpackung
7440-70-2
20
40,078
2,85

197,3 pm
106 (+2) pm
174 pm
Konfiguration [Ar] 4s²
Oxidationszahlen 2
Ionisierungseng. 6,113
Dichte 1,54 g/cm³

1,00
1,0
2,2 eV

1112.0 K
839 °C
1760.0 K
1487 °C
Natürliche Isotope
Ca-40: 96,941% Ca-42: 0,647% Ca-43: 0,135% Ca-44: 2,086% Ca-46: 0,004% Ca-48: 0,187%
Entdeckung
1808
Davy
England
relativ weiches, silbrig-weißes Metall; kubische od. hexago- nale Kugelpackung

Calcium

Symbol: Ca
Ordungszahl: 20

II. Hauptgruppe (Erdalkalimetalle)

Namensbedeutung
Entdeckung
Vorkommen
Eigenschaften
Biologische Bedeutung
Isotope
Verwendung


Namensbedeutung

calx (lat.): Kalkstein (engl.: calcium)

nach oben

Entdeckung

Bereits um 1755 beschrieb der Schotte Joseph Black erstmals Calcium- und Magnesiumsalze. Eine Reindarstellung der Elemente war aber zu seiner Zeit noch nicht möglich. Erst fünfzig Jahre später sollten die entsprechenden Methoden zur Verfügung stehen, die ihren Nachweis überhaupt erst ermöglichen sollten. Wie auch beim war der eindeutige Nachweis wiederum dem Engländer Humphry Davy zu verdanken, der seit 1800 intensive galvanische Untersuchung mittels elektrischen Stroms durchführte. Nachdem er bereits 1807 und mit dieser Methode entdeckt hatte, konzentrierte er im nächsten Jahr seine Anstrengungen auf die Zerlegung von Ätzkalk (Calciumoxid), Magnesia (Magnesiumoxid) und Baryt (Bariumoxid). Und obwohl auch Berzelius und Pontin in Stockholm 1808 ähnliche Versuche durchführten, sollte es ihm vorbehalten bleiben, die metallische Form − wenn auch noch stark verunreinigt − erstmals darzustellen. Die erste Reindarstellung gelang jedoch erst fast 50 Jahre später den Chemikern Bunsen und Matthiessen, die Calciumchlorid durch Schmelzelektrolyse zerlegten.

nach oben

Vorkommen

Calcium ist eines der häufigsten Elemente. Sein Anteil am Aufbau der Erdkruste wird mit ca. 3,5 Gewichtsprozent angegeben. Demnach ist es das fünfhäufigste Element und nach und das dritthäufigste Metall. In der Natur kommt es niemals elementar vor, dafür sind seine mineralischen Verbindungen allgegenwärtig. Calciumcarbonat-Mineralien sind Kalkstein, Kreide und Marmor sowie Dolomit; Calciumsulfat-Mineralien sind Gips und Anhydrit. Von Bedeutung sind außerdem Apatit und Phosphorit (Calciumphosphatmineralien) sowie Flußspat (Calciumfluorid). Calcium-haltige Silicat-Mineralien Wollastonit und Pyroxen. In gelöster Form als Ca-Ionen und als Calciumsulfat ist es im Meerwasser enthalten. Der Anteil wird auf 0,05 Gewichtsprozent geschätzt.

nach oben

Eigenschaften

Calcium ist ein relativ weiches, silbrig-weißes Metall, dessen Gitterstruktur bis 300°C die kubisch-dichteste und darüber die hexagonal-dichteste Kugelpackung aufweist. In seinem Härtegrad entspricht es dem Blei. Das Leichtmetall überzieht sich an Luft nach und nach mit einer graublauen Oxidschicht, die es vor weiteren Reaktionen schützt. Als feines Pulver neigt es zur Selbstentzündung und verbrennt mit tiefroter Flamme. In Verbindung mit Wasser wird es unter Freisetzung von Wasserstoffgas angegriffen. Diese Reaktion verlangsamt sich aber relativ schnell, weil die entstehende Hydroxidschicht den Prozeß behindert. Seine elektrische Leitfähigkeit ist geringer als die von und entspricht nur etwa zu 10% der von Kupfer. Wie die anderen Elemente seiner Gruppe nimmt es aufgrund seiner Elektronenkonfiguration nur die Oxidationsstufe +2 ein. Die wichtigsten Calcium-Verbindungen sind: Calciumcarbonat, Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumchlorid, Calciumfluorid, Calciumcarbid und Calciumsulfat.

nach oben

Biologische Bedeutung

Calcium ist essentiell für alle Spezies. So wird die Gerüstsubstanz von Korallen oder Muscheln aus Calciumcarbonat gebildet. Im Körper eines Erwachsenen mit einem Durchschnittsgewicht von 70 kg sind bis zu einem Kilogramm Calcium enthalten. Große Calciummengen sind in den Knochen und in Zähnen eingebaut. Calcium-Mangel führt beim Menschen zu brüchigen Knochen. Calcium-Ionen spielen eine entscheidende Rolle bei Muskelkontraktion und bei der Gerinnung von Blut nach Verletzungen. Der Tagesbedarf liegt zwischen 0,6 und 1,4 Gramm. Eine toxische Dosis ist nicht bekannt.

nach oben

Isotope

Calcium hat sechs stabile Isotope, von denen Ca-40 mit knapp 97% den größten Anteil hat; gefolgt von Ca-44 mit 2,1%. Der Anteil der anderen vier (Ca-42, 43, 46 und 48) liegt zusammen unter 1 Prozent. Insgesamt 11 Radionuklide sind bekannt. Mit einer Halbwertszeit von 103.000 Jahren zerfällt Ca-41 am langsamsten. Die kürzeste Zerfallsrate hat Ca-36 mit weniger als 100 Millisekunden.

nach oben

Verwendung

Die Angaben über die jährliche Weltproduktion von metallischem Calcium schwanken zwischen 2000 und 5000 Tonnen. Metallisches Calcium wird überwiegend als Legierungszusatz für Lagermetalle bzw. zum Härten von verwendet. Außerdem wird es als Reduktionsmittel zur Herstellung von Vanadium, oder eingesetzt. Und es dient als Absorptionsmittel für und bei der Gewinnung von Edelgasen aus Luft. Von weit größerer, wirtschaftlicher Bedeutung als die metallische Form sind Calciumverbindungen. Dies wird allein schon an den weit höheren Produktionsdaten deutlich: So liegt die Jahresproduktion von Kalk (Calciumoxid) immerhin bei über 112 Millionen Tonnen. Abgesehen davon, daß Calciumoxid ein wichtiger Grundstoff für die Bauindustrie ist, wird es auch als basischer Zuschlag für die Metallurgie und die Glasindustrie eingesetzt.




Rutherford Online - Lexikon der Elemente 2006
Elementbeschreibungen: Calcium
http://www.uniterra.de/rutherford

© 1995 - 2006  Uniterra - Berlin
Alle Rechte vorbehalten.