Kalcij je kemijski element koji u periodnom sustavu elemenata nosi simbol Ca, atomski (redni) broj mu je 20, a atomska masa mu iznosi 40,078(4). Vapnik stari hrvatski naziv za kalcij.

Svojstva i zastupljenost u prirodi

Kalcij se u elementarnom stanju u prirodi ne nalazi jer je prereaktivan. Najrasprostranjeniji je zemnoalkalijski element u prirodi (w = 3,4%).

Elektronska konfiguracija mu je: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s², gradi 2+ ion. Tvori 6 stabilnih izotopa: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca i 48Ca. Kalcij je srebrnobijel, mekan i lak metal. Boji plamen ciglastocrveno. Postoji u dvije alotropske modifikacije. Spojevi kalcija se pojavljuju i u vodi i povećavaju joj tvrdoću. Kalcijevi sulfati i kloridi čine stalnu tvrdoću vode koja se kuhanjem ne može otkloniti. Tvrda voda je nepogodna za uporabu (za kuhanje, pranje i industriju). Kalcij je najrasprostranjeniji zemnoalkalni metal, a i jedan od najraširenijih elemenata u prirodi. Zastupljen je u zemljinoj kori u količini od 3,54%. Kalcij karbonat je glavni sastojak sedimentnih stijena. Kao vapnenac tvori mnoge planinske masive. Veoma je raširen i kalcijev sulfat i gips.

Najčešće se nalazi u mineralima koji su sastavom karbonati, silikati, sulfati, fosfati ili fluoridi.
Najrašireniji minerali kalcija su: kalcit, argonit, mermet, kreda, gips (sadra, CaSO₄ x 2 H₂O), sedra, dolomit, vapnenac (CaCO₃), kalcijev fluorit (CaF₂), fosforit (Ca₃(PO₄)₂), te apatit (Ca₅Cl(PO₄)₃).

Zagrijavanjem uz prisutnost zraka tvori oksid (CaO) i nitrid (Ca₃N₂). Reagira s hladnom vodom gradeći hidroksid uz oslobađanje vodika. Osim ovih spojeva, bitni su i kalcijev peroksid i mnoge soli.

Dobivanje i uporaba

Kalcij je otkrio Sir Humphry Davy 1808. godine. Kalcij se dobiva elektrolizom taline kalcijevog klorida:

CaCl₂(l) → Ca(s) + Cl₂(g).

Kosti čovjeka i životinja sadrže kalcij u obliku fosfata i karbonata. Nedostatak kalcija u kostima izaziva bolest rahitis, osteomalaciju i osteoporozu. Ion kalcija nalazi se i u krvi i ubrzava zgrušavanje krvi u dodiru sa zrakom. Kod biljaka ulazi u neke oblike staničnih zidova. One skladište kalcij u stabljici i lišću. Nedostatak kalcija kod biljaka prouzrokuje slab razvoj korijenja i lišća.

Reakcija kalcija s vodom

Reakciju kalcija s vodom prikazuje jednadžba:

Ca(s) + 2 H₂O(l) → Ca²⁺(aq) + 2 OH^-(aq) + H₂(g)

Reakcija ubrzo prestaje jer se na površini kalcija stvara zaštitni sloj kalcijeva hidroksida zbog njegove slabe topljivosti. Maseni udio kalcijeva hidroksida u bistroj otopini može biti najviše 0,13%, a takva se otopina zove vapnena voda.

Spojevi kalcija

Kalcijevi spojevi tehnički su vrlo važni:

• Kalcijev karbonat (CaCO₃) u prirodi je najrašireniji i najvažniji spoj kalcija, koji se najčešće nalazi u obliku nama poznatih tvari iz svakidašnjeg života - vapnenac, mramor i kreda, iako različita izgleda, građene su od kristalića kalcita različite veličine. Kao vrlo čist i proziran kristal (kalcit, dvolomac) rastavlja zraku svjetlosti u dvije polarizirane zrake i rabi se za izradbu optičkih sprava (Nicolove prizme). Također se nalazi u mineralu dolomitu u obliku kalcij-magnezijeva karbonata (CaCO₃ x MgCO₃) u kristalnome stanju. Služi za proizvodnju kalcijeva oksida, hidroksida, klorida, hidrogenkarbonata (sode), keramike, stakla, papira, boja, gume, plastike, praška za pecivo, lijekova, kozmetičkih proizvoda i kao reagens u analitičkoj kemiji.

• Kalcijev oksid (CaO, živo vapno) služi za proizvodnju keramike, stakla, žbuke, dodaje se i cementu, itd..

• Kalcijev hidroksid (Ca(OH)2), poznatiji kao gašeno vapno, vapno, kreč) primjenjuje se u građevinarstvu, u proizvodnji opeka, papira, boja, sume, plastike, za mekšanje vode, kao insekticid i fungicid, itd.. Također se upotrebljava kao reagens za dokazivanje CO₂ (vapnena voda), za dobivanje kalcijevih spojeva jer je veoma jeftina sirovina, itd..

• Kalcijev klorid (CaCl₂) sastojak je rashladnih otopina (antifriz) i sredstvo je za sušenje.

• Kalcijev hipoklorit (Ca(OCl)₂) služi za bijeljenje i dezinfekciju.

• Kalcijev karbid (CaC₂) sirovina je za dobivanje etina (burnom reakcijom s vodom) i kalcijeva cijanamida (dušično vapno), koristi se za proizvodnju plastike.

• Kalcijev cijanamid (CaCN₂) služi kao umjetno gnojivo uz kalcijeve fosfate i kalcijev nitrat (CaNO₃)₂. Sam služi kao pesticid, herbicid, te za proizvodnju cijanida.

• Kalcijev cijanid (Ca(CN)₂) primjenjuje se za izluživanje zlata i srebra iz mineralnih sirovina, kao inhibitor pri flotaciji ruda olova i cinka, kao insekticid, za dobivanje cijanovodika i za površinsko cementiranje čelika. Njegovom hidrolizom u vodi nastaje cijanovodik koji je vrlo otrovan za ljude, životinje i ribe.

• Kalcijev hidrogensulfit (Ca(HSO₃)₂ se rabi u proizvodnji papira.

• Kalcijev sulfat dihidrat (CaSO₄ x 2 H₂O, gips) rabi se za izradbu kalupa u kiparstvu, u medicini za imobilizaciju lomova, u građevinarstvu (tzv. "gips"), u dozimetrima za zaštitu od zračenja, itd.. U prirodi je zastupljen kao mineral gips.
  

Postoji u obliku hemihidrata (CaSO₄ × 0,5 H₂O), u obliku dihidrata (CaSO₄ × 2 H₂0) i anhidrita (mineral - kalcijev sulfat). Grijanjem dihidrat prelazi u hemihidrat.

• Kalcijev nitrat (Ca(NO₃)₂, kalcinit, nordijska salitra) rabi se kao jeftino umjetno gnojivo, a u prodaju dolazi pod nazivom „Kalcinit“.

Izvor

• Hrvatska enciklopedija (LZMK), Broj 5 (Hu-Km), str. 439.. Za izdavača: Leksikografski zavod Miroslav Krleža, Zagreb 2003.g. ISBN 953-6036-35-5