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Calcium

Autor: H. Lohninger

Ordnungszahl 20
Symbol Ca
CAS-Nr. 7440-70-2
Atomgewicht 40.078 amu
Elektronenkonfiguration [Ar] 4s2
Schmelzpunkt 842 °C
Siedepunkt 1484 °C
Dichte 1.550 g/cm3
Quellen: Enghag 2004 , Wieser 2011
Geschichte
Obwohl Kalk bereits den Römern im ersten Jahrhundert unter dem Namen calx bekannt war, wurde das Metall Calcium erst 1808 entdeckt. Nachdem J.J. Berzelius und M.M. Pontin Calciumamalgam durch Elektrolyse von Quecksilber hergestellt hatten, gelang es H. Davy das reine Metall zu isolieren.
Vorkommen
Calcium ist mit 4.1% Anteil das fünft-häufigste Element der Erdkruste. Calcium ist ein elementarer Bestandteil von Blättern, Knochen, Zähnen und Muschel- und Schneckenschalen. Calcium kommt in der Natur nicht gediegen vor, sondern in einer Vielzahl an Mineralien, wie z.B. Kalk (Calciumcarbonat), Gips (Calciumsulfat) oder Flussspat (Fluorit, Calciumfluorid). Hydroxyapatit, Ca5(PO4)3(OH), ist der harte Anteil in Knochen oder Zähnen.
Elementares Calcium unter Argon-Schutzgasatmosphäre, um die Oxidation zu verhindern. Foto: Wikimedia Commons, Matthias Zepper.
Eigenschaften
Das silbrige Metall ist weich wie Blei und kann durch die Elektrolyse von geschmolzenem Calciumchlorid erzeugt werden (zur Schmelzpunkterniedrigung wird Calciumfluorid beigesetzt). Calcium reagiert bei Raumtemperatur nur langsam mit Sauerstoff, Chlor, Brom oder Wasser. Beim Erhitzen verbrennt es an der Luft mit gelb-roter Flamme zu Oxid und Nitrid:

2 Ca + O2 2 CaO
3 Ca + N2 Ca3N2

Beim Erhitzen in Wasser entwickelt sich Wasserstoff.
Verwendung
Calcium wird als starkes Reduktionsmittel zur Herstellung anderer Metalle, wie z.B. Thorium, Uran, oder Zirconium eingesetzt. Weiters dient es zum Entfernen von Sauerstoff, Schwefel und Kohlenstoff aus verschiedenen Eisenlegierungen. Calcium kann auch mit Aluminium, Beryllium, Kupfer, Blei und Magnesium legiert werden. Es dient außerdem als "Getter"-Material in Vakuumröhren.
Verbindungen
Calciumverbindungen sind vielseitig verwendbar und werden vor allem in der Bauindustrie eingesetzt. Gebrannter Kalk (Calciumoxid, CaO) kann durch Erhitzen ("Brennen") von Kalkstein erzeugt werden. Aus gebranntem Kalk entsteht durch "Löschen" des Kalks mit Wasser eine schlammige weiße Masse ("gelöschter Kalk", Calciumhydroxid, Ca(OH)2), die die Grundlage für z.B. Kalkmörtel bildet, der mit dem CO2 der Luft "abbindet" und dabei wieder Kalkstein erzeugt.

Calcium ist auch ein wichtiger Bestandteil von Portlandzement und Gips (Calciumsulfat).

Die Löslichkeit von Calciumcarbonat in Wasser, das Kohlendioxid enthält, ist relativ groß (Löslichkeitsprodukt bei 110-8), so dass sich in der Natur Höhlen bilden in denen es zu Tropfsteinbildung kommt. Calciumcarbonat ist auch für die Wasserhärte verantwortlich.


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Last Update: 2013-08-08