Calcium Element Fakten

Das chemische Element Calcium wird als Erdalkalimetall eingestuft. Es wurde 1808 von Sir Humphry Davy entdeckt.

Datenzone

Klassifizierung:	Calcium ist ein Erdalkalimetall
Farbe:	silbrig-grau
Atomgewicht:	40.078
Staat:	solide
Schmelzpunkt:	842 oC, 1115 K
Siedepunkt:	1484 oC, 1771 K
Elektronen:	20
Protonen:	20
Neutronen im häufigsten Isotop:	20
Elektronenschalen:	2,8,8,2
Elektronenkonfiguration:	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
Dichte @ 20oC:	1.55 g/cm3

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Atomvolumen:	29,9 cm3/mol
Struktur:	verpackung: cubic schließen verpackt
Härte:	1,75 mohs
Spezifische Wärmekapazität	0,63 Jg-1 K-1
Schmelzwärme	8.54 kG mol-1
Zerstäubungswärme	178 kJ mol-1
Verdampfungswärme	153,6 kJ mol-1
1. Ionisationsenergie	589,8 kJ mol-1
2. Ionisationsenergie	1145,4 kJ mol-1
3. Ionisationsenergie	4911,8 kJ mol-1
Elektronenaffinität	2 kJ mol-1
Minimale Oxidationszahl	0
Min. allgemeine Oxidation nein.	0
Maximum oxidation number	2
Max. common oxidation no.	2
Electronegativity (Pauling Scale)	1
Polarizability volume	22.823
Reaktion mit Luft	kräftig, ⇒ CaO, Ca3N2
Reaktion mit 15 M HNO3	kräftig, ⇒ H2, Ca(NO3)2
Reaktion mit 6 M HCl	kräftig, ⇒ H2, CaCl2
Reaktion mit 6 M NaOH	keine
Oxid(e)	CaO
Hydrid(e)	CaH2
Chlorid(e)	CaCl2
Atomradius	180 pm
Ionic radius (1+ ion)	–
Ionic radius (2+ ion)	114 pm
Ionic radius (3+ ion)	–
Ionic radius (1- ion)	–
Ionic radius (2- ion)	–
Ionic radius (3- ion)	–
Thermal conductivity	201 W m-1 K-1
Electrical conductivity	31.3 x 106 S m-1
Freezing/Melting point:	842 oC, 1115 K

Calciummetall unter einer Argonatmosphäre gelagert. Bild von Matthias Zepper

Roms Kolosseum widersteht dem Zahn der Zeit (okay, es fehlen ein oder zwei Teile …) mit Hilfe von Zement auf Kalziumoxidbasis. Foto: David Iliff.

Stalaktiten – hauptsächlich Calciumcarbonat.

Entdeckung von Kalzium

Menschen haben Calciumverbindungen seit Tausenden von Jahren verwendet – zum Beispiel in Zement.

Kalkstein wurde von den Römern Calx genannt. Die Römer erhitzten Calx und trieben Kohlendioxid ab, um Kalziumoxid zu hinterlassen. Um Zement herzustellen, müssen Sie lediglich Calciumoxid mit Wasser mischen. Die Römer bauten riesige Amphitheater und Aquädukte mit Kalziumoxidzement, um Steine miteinander zu verbinden. (1)

Trotz der langen Geschichte der Calciumverbindungen wurde das Element selbst erst entdeckt, als Elektrizität für Experimente zur Verfügung stand.

Calcium wurde erstmals 1808 von Sir Humphry Davy in London isoliert. In einem Vortrag vor der Royal Society im Juni 1808 beschrieb Davy seine Experimente in diesem Jahr, die bestenfalls winzige Mengen Metall produzierten. Er konnte keinen Weg finden, mehr Calciummetall zu produzieren, bis ein Brief von Jöns Berzelius in Stockholm ihn in die richtige Richtung wies.(3)

Davy erfuhr, dass Berzelius und Magnus Pontin eine Batterie verwendet hatten, um Calciumoxid an einer Quecksilberelektrode zu zersetzen, und sie hatten ein Amalgam aus Quecksilber und Calcium erhalten. (Berzelius, der große schwedische Chemiker, tauschte viele Informationen mit Davy aus. Berzelius hatte zuvor von Davy erfahren, dass Kalium in Quecksilber gelöst werden könnte, um ein Amalgam zu bilden. Berzelius hatte die Methode erweitert.) (3),(4)

Davy machte eine Paste aus gelöschtem Kalk und rotem Quecksilberoxid . (3)

Er machte eine Vertiefung in der Paste und platzierte dort etwa 3,5 Gramm Quecksilbermetall, um als Elektrode zu wirken. Als Gegenelektrode wurde Platin verwendet. Davy führte das Experiment unter Naptha durch (ein flüssiger Kohlenwasserstoff, unter dem er gefunden hatte, dass er Kalium und Natrium sicher speichern konnte).

Wenn Elektrizität durch die Paste geleitet wurde, bildete sich an der Quecksilberelektrode ein Calcium-Quecksilber-Amalgam.

Davy entfernte das Quecksilber durch Destillation, um ein neues Element zu enthüllen: Kalzium.

Davy verwendete das gleiche Verfahren, um Strontium, Barium und Magnesium zu isolieren.

Er nannte das Metall Calcium wegen seines Vorkommens in Calx.

Wissenswertes über Kalzium

• Kalzium ist das am häufigsten vorkommende Metallelement im menschlichen Körper. Der durchschnittliche erwachsene Körper enthält etwa 1 kg oder 2 lb Kalzium, von denen 99% in den Knochen und Zähnen ist. Nur Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff sind in unserem Körper häufiger vorhanden als Kalzium.
• Kalzium baut nicht nur die Strukturen auf, die unseren Körper stützen, viele von uns leben auch in Häusern, die aus Strukturbeton oder Zement mit Kalk (Calciumoxid) gebaut wurden. Schnecken und viele Schalentiere verwenden eine andere Calciumverbindung – Calciumcarbonat –, um auch ihre eigenen Häuser zu bauen – ihre Muscheln.
• Der moderne Mensch war nicht der erste, der Kalzium zum Bau von Dingen verwendete. Ägyptens Pyramiden wurden aus Kalksteinblöcken gebaut. Kalkstein ist kristallines Calciumcarbonat. In den späteren Pyramiden wurden die Blöcke mit Gips- oder Kalkmörtel zusammengehalten. Gips ist Calciumsulfat-Dihydrat und Kalk ist Calciumoxid.
• Wollten Sie schon immer im Rampenlicht stehen? Kalk ist Kalziumoxid, das beim Verbrennen in einer Knallgasflamme ein brillantes, intensives Licht erzeugt. Es wurde verwendet, um die Bühne in Theatern in den 1800er Jahren zu beleuchten, bis Strom übernahm – daher das Sprichwort.
• Zellen in Tieren und Pflanzen müssen mit anderen Zellen kommunizieren. Dies nennt man Signalisierung. Calciumionen sind die wichtigsten Botenstoffe zwischen Zellen in Lebewesen und für die Existenz vielzelliger Lebensformen absolut lebenswichtig.

Calciummetall, das in Luft brennt, um Calciumnitrid und Calciumoxid zu bilden.

Calciummetall reagiert mit Wasser und erzeugt Calciumhydroxid und Wasserstoffgas.

Aussehen und Eigenschaften

Schädliche Wirkungen:

Ungiftig und ein essentielles Metall für lebende Organismen.

Eigenschaften:

Calcium ist reaktiv und für ein Metall weich. Mit etwas Mühe kann es mit einem scharfen Messer geschnitten werden.

Calcium entwickelt im Kontakt mit Luft eine Mischoxid-Nitrid-Beschichtung, die es vor weiterer Korrosion schützt.

Calcium reagiert leicht mit Wasser und Säuren und das Metall brennt hell an der Luft und bildet hauptsächlich das Nitrid.

Verwendung von Calcium

Calcium bildet Legierungen mit Aluminium, Beryllium, Kupfer, Blei und Magnesium.

Es wird zur Herstellung anderer Metalle wie Uran und Thorium verwendet.

Calcium wird verwendet, um Sauerstoff, Schwefel und Kohlenstoff aus Legierungen zu entfernen.

Calcium aus Kalkstein ist ein wichtiger Bestandteil von Portlandzement.

Branntkalk (CAO) wird in vielen Anwendungen in der chemischen Industrie eingesetzt, z. B. bei der Trinkwasseraufbereitung – insbesondere zur Wasserenthärtung und Arsenentfernung, bei tierischen Abfällen und Abwässern.

Fülle und Isotope

Fülle Erdkruste: 4,2% nach Gewicht, 2,2 % nach Mol

Fülle Sonnensystem: 70 Teile pro Million nach Gewicht, 2 Teile pro Million nach Mol

Kosten, rein: $ 20 pro 100g

Kosten, Masse: $ pro 100g

Quelle: Calcium kommt in der Natur in verschiedenen Mineralien vor, darunter Kalkstein (Calciumcarbonat), Gips (Calciumsulfat) und Fluorit (Calciumfluorid). Kommerziell kann es durch Elektrolyse von geschmolzenem Calciumchlorid, CaCl2, hergestellt werden. Das reine Metall kann auch hergestellt werden, indem das Calcium in Kalk (CaCO3) durch Aluminium in heißen Niederdruckretorten ersetzt wird.

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"Calcium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 04 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/calcium.html>.