1.

Einleitung

Calcium, Symbol Ca, reaktives, silberweißes metallisches Element der zweiten Hauptgruppe (oder IIa) des Periodensystems. Es gehört zu den Erdalkalielementen, seine Ordnungszahl ist 20.

Der britische Chemiker Sir Humphry Davy isolierte Calcium im Jahr 1808 mittels direkter Elektrolyse. Unabhängig von Davy stellten auch die schwedischen Chemiker Jöns Jakob Berzelius und Magnus Martin Pontin Calcium her. Berzelius und Pontin erzeugten zunächst aus Calciumsalzlösungen mittels Elektrolyse Calciumamalgam, das sich an der verwendeten Quecksilberkathode abschied. Anschließend erhitzten sie das so gewonnene Amalgam in einer Wasserstoffatmosphäre auf etwa 700 °C, wobei sich das Quecksilber verflüchtigte und Calcium zurückblieb (so genannte Amalgammethode).

2.

Eigenschaften und Vorkommen

Calcium existiert in Form von sechs stabilen sowie einigen radioaktiven Isotopen. Das Metall ist geschmeidig und formbar und läuft an der Luft schnell grauweiß an. Calcium schmilzt bei 839 °C, siedet bei 1 484 °C und besitzt eine relative Dichte von 1,54. Seine relative Atommasse beträgt 40,08.

Calcium steht in der Häufigkeit der in der Erdkruste vorkommenden Elemente an fünfter Stelle. Man findet es allerdings nur in gebundener Form. Seine Verbindungen besitzen vielseitige Bedeutung. Calciumcarbonat (CaCO₃) ist in Calcit, Marmor, Kalkstein und Kreide enthalten, Calciumsulfat (CaSO₄) in Alabaster oder Gips, Calciumfluorid (CaF₂) in Fluorit (auch Flussspat), Calciumphosphat (Ca₃(PO₄)₂) in Mineralphosphaten wie z. B. Phosphorit oder Apatit. Außerdem existieren viele Silicate mit Calcium. In kalter, trockener Luft wird Calcium von Sauerstoff kaum angegriffen. Erhitzt man es dagegen, so vereinigt es sich lebhaft mit Halogenen, mit Sauerstoff, Schwefel, Phosphor, Wasserstoff und Stickstoff. Calcium reagiert auch mit Wasser heftig unter Bildung des Hydroxides Ca(OH)₂, wobei Wasserstoff entweicht.

3.

Verwendung

Das Metall wird hauptsächlich mittels Elektrolyse aus geschmolzenem Calciumchlorid hergestellt. Das Verfahren ist sehr kostenaufwendig. Metallisches Calcium wird in nur geringen Mengen hergestellt, etwa 1 000 bis 2 000 Tonnen pro Jahr. Calcium dient beispielsweise in der Metallurgie als Raffinationsmittel für Kupfer, Magnesium, Blei und rostfreien Stahl. Da Calcium in Legierungen mit Blei dieses zu härten vermag, eignen sich Blei-Calcium-Legierungen hervorragend für Lager. Chemisch gebunden findet man Calcium in Kalk (Calciumhydroxid), Zement und Mörtel (als Calciumhydroxid oder mit verschiedenen Calciumsilicaten), Zähnen und Knochen (als ein Calciumhydroxyphosphat) sowie in Körperflüssigkeiten (als komplexe Eiweißverbindungen). Letztere sind für die Muskelkontraktion, die Übertragung von Nervenimpulsen und die Blutgerinnung wichtig.