Calcium (Ca)

Vorkommen

Calcium gehört zu den 5 häufigsten Elementen, ist am Aufbau der Erdrinde nach Al und Fe als dritthäufigstes Element beteiligt.
In kationischer Form als Carbonat, Phosphat, Sulfat, Silicat und Fluorid, Salze, die schwer oder schwerstlöslich sind.

Mineralien

• CaCO3 Calzit, Kalkspat, Kalkstein (macht 7% der Erdkruste aus.) (Marmor, Kreide, Muschelkalk)
• CaSO4*2H2O Gips (wasserfrei: Anhydrit)
• Ca5(PO4)3(OH,F) Apatit
• CaF2 Flussspat

So wie Magnesium ist Calcium für den Menschen essentiell.

Gewinnung

Aus dem Oxid durch Reduktion mit Al: (Aluminothermische Methode): 4CaO + 2Al 3Ca + CaAl2O4
Calcium reagiert an der Luft langsam zu CaO, es kann als Reduktionsmittel eingesetzt werden.
CaH2 kann aus den Elementen gewonnen werden und dient als Wasserstoffquelle.
Oxidationsstufe +II

Chemische Eigenschaften

Verbindungen

• CaCl2 kann mit 6 Molekülen H2O kristallisieren CaCl2*6H2O das sich unter starker Abkühlung gut in Wasser löst, während sich das wasserfreie CaCl2 unter starker Erwärmung in Wasser löst und, da es hygroskopisch ist, als Trockenmittel (Exsiccatoren, Trockenrohre) zum Einsatz kommt.
• CaO Ätzkalk wird durch Brennen von Kalk CaCO3 hergestellt: CaCO3 CaO + CO2 Das Produkt heißt gebrannter Kalk. Er reagiert mit Wasser unter starker Wärmeentwicklung zu gelöschtem Kalk, Calciumhydroxid. CaO + H2O Ca(OH)2
  Calciumhydroxid ist in Wasser mäßig löslich (Kalkmilch) und reagiert basisch. Es setzt sich mit dem CO2 in der Luft zu CaCO3 um: Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O
  Dieser Vorgang wird als Abbinden von Kalk bezeichnet bei dem sich die Carbonatkristalle ineinander verfilzen.
  Bedeutung in der Baustoffindustrie: Mörtel, etc.
• CaCO3 Kalkgestein ist löslich in kohlensäurehältigem Wasser: CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2 leicht lösliches Bicarbonat.
  Beim Kochen einer Bicarbonathältigen Lösung verschiebt sich das Gleichgewicht wieder Richtung Carbonat, das ausfällt. Kesselstein, in der Natur werden dadurch Tropfsteine gebildet.
  Fast jedes Quell- oder Flusswasser enthält Magnesium- und Calciumsalze in Form von Sulfaten und Hydrogencarbonaten, ist viel enthalten: hartes Wasser. In weichem Wasser ist nur wenig dieser Salze gelöst. (Stichwort Wasserhärte, Härtegrad)
• Calziumsulfat CaSO4:
  In der Natur als Gips CaSO4 * 2 H2O
  Spaltet beim Brennen Wasser ab: à CaSO4 * 0,5H2O (Hemihydrat) und wird bei weiterem Brennen wasserfrei.
  Der gebrannte Gips erhärtet unter Hydratation zu einer festen durch Kristalle verfilzten Masse (Abbinden von Gips). Bedeutung für Baumaterialien Keramikindustrie etc.