Elementair calcium is een grijs, zilverachtig en redelijk hard metaal. Maar het komt als zodanig niet in de natuur voor. In lucht vormt het reactieve metaal spontaan calciumnitride (Ca3N2). Het reageert ook met water en brandt met een geelgroene vlam. Je vindt calcium in allerlei mineralen zoals kalk, gips en vloeispaat (fluoriet). Het behoort tot de aardalkalimetalen en is één van de meest voorkomende elementen in de aardkorst. Calcium is het hoofdbestanddeel van kalk – bekend van de kalkrotsen aan de Engelse kust en van druipsteengrotten. De daar aanwezige stalagmieten en stalactieten zijn van calciumcarbonaat. Die verbinding vormt ook de basis van de cementindustrie. Calcium is een cruciale bouwsteen voor bladeren, botten, tanden en schelpen. In botten en beenderen komt het voor als hydroxyapatiet – net als in tandglazuur.

Symbool

Ca

Protonen/elektronen

20

Groep

2

Isotopen

40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca, 48Ca

Periode

4

Elektronenconfiguratie

[Ar] 4s2

Blok

s

Elektronencofiguratie Bohr

2,8,8,2

Bij kamertemperatuur

vast

Elektronegativiteit

1,0 (Pauling)

Dichtheid

1540 kg m-3

Atoomstraal

197 . 10-12 m

Smeltpunt

842 oC (1115 K)

Relatieve atoommassa

40.08

Kookpunt

1484 oC (1757 K)

Soortelijke warmte

650 J kg-1K-1

Warmtegeleidingscoëfficiënt

96 W m-1K-1

Selecteer

Toepassingen
Naam & ontdekking
Voorkomen
Bereiding
Beeld en audio
Toepassingen

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Kunstmest

Calcium is een belangrijk mineraal. Bij een tekort kan het gemakkelijk worden aangevuld. Meestal gebeurt dat in combinatie met andere gewenste meststoffen. Als kunstmest worden onder meer de volgende calcium­ verbin­din­gen ge­bruikt:

  • Kalksalpeter of norgesalpeter Ca(NO3)2
  • Superfosfaat, een mengsel van Ca3(PO4)2 en CaSO4

 

Strooizout

Strooizout ter bestrijding van de gladheid op de wegen bestaat vaak uit calciumchloride. Het is een restproduct van de bereiding van soda (zie element 11 – Natrium)

Krijt

Met ‘natuurlijk’ krijt (calciumcarbonaat, CaCO3) kun je prima op een schoolbord schrijven. Vroeger gebeurde dat ook. Tegenwoordig gebruiken docenten ‘stofvrij’ krijt (anti-dust), gemaakt uit gips (calciumsulfaat, CaSO4).

Gips

Gips vindt toepassing in de bouw, de geneeskunde en in de creatieve sector, onder andere bij het maken van beeldjes en beelden. Het bestaat voornamelijk uit calciumsulfaat, dat relatief veel kristalwater kan bevatten. Dat zijn watermoleculen opgenomen in het kristalrooster van de vaste stof.

Het kristalwater is grotendeels te verwijderen door verhitting tot 130 – 160 °C:

CaSO4.2H2O  CaSO4.½H2O

Wanneer aan dit poedervormige gips water wordt toegevoegd ontstaat een gemakkelijk te verwerken en bewerken gladde massa. Denk bijvoorbeeld aan stucwerk en het gipsen van een gebroken been. Deze massa hardt na verloop van tijd uit doordat het aanwezige water weer als kristalwater door het gips wordt opgenomen. Het ‘vloeibare’ water ‘verdwijnt’ daarmee en er blijft alleen vaste stof over.

Bereiding van metalen

Om belangrijke metalen als thorium, zirkonium, uranium en vanadium in zuivere vorm in handen te krijgen gebruikt men calcium als ‘reductiemiddel’. Een voorbeeld:

UF4 + 2 Ca   U + 2 CaF2

Calcium is verder in de metallurgie zeer belangrijk voor de bereiding van hoogwaardige producten, aangezien het kan binden met de veel voorkomende verontreinigingen zuurstof en zwavel.

Accu

De elektrodeplaten in de loodaccu bestaan uit een lood-antimoonle­gering met 0,1 % calcium. Dit maakt gesloten accucellen mogelijk, waardoor de levensduur omhoog gaat en de onderhoudsbehoefte omlaag.

Cement

Cement is één van de belangrijkste stoffen in de bouwwe­reld. Het is bekend als ‘lijmmiddel’ bij het metse­len van (bak)stenen en wordt gebruikt bij het aanmaken van beton.

De bekendste Nederlands cementfabriek staat in Zuid Limburg. Tot 2018 mag die nog krijtsteen (ook wel aangeduid als ‘mergel’) winnen uit de St. Pietersberg. Het krijt bestaat voornamelijk uit calciumcarbonaat (Ca­CO3) en dient als grondstof voor het zogenaamde Portlandcement, samen met klei- of leemachtig materiaal (met silicium- en aluminiumoxiden) en ijzeroxide-hou­dend materiaal. Na mengen, malen en drogen wordt het geheel zeer sterk verhit. Het resultaat is het zogenaamde ‘klinker’ dat voornamelijk uit calcium­silicaat (CaSiO3) en calcium­alumi­naat Ca3(AlO3)2 bestaat. Dit wordt vervolgens samen met enkele toeslagstoffen zoals gips zeer fijn gemalen tot cementpoeder.

Het poeder dient als bindmiddel in de metselspecie die verder nog zand en water bevat. Het water brengt hydratatiereacties in het cement op gang, waardoor de specie uithardt. Bijzonder is dat deze reactie nauwelijks wordt beïnvloedt door de hoeveelheid water: Portlandcement hardt ook uit bij voortdurende regenval en zelfs onder water.

Vulstof voor papier en verf

Krijt, toegevoegd aan een cellulosebrij, maakt het oppervlak van papier glad. Het zorgt er tevens voor dat het papier wat steviger aanvoelt en helder wit is. Ook gips en calciumsilicaat worden hiervoor gebruikt.

Krijt wordt ook als vulmiddel toegevoegd aan verf (ter verbetering van de helderheid en het dekkend vermogen), inkt, kunststof en mastiek (dakbedekking).

Meer toepassingen

Als element en in legeringen

  • Batterij-elektroden
  • Gasvanger in hoogvacuümbuis
  • Ontzwaveling van aardolie
  • Vuursteen (legering met o.a. Ce)
  • Zuivering van edelgassen

In verbindingen

Absorbant voor CO2CaO
Antiklonteringsmiddel (zout, suiker, enz.)Ca3(PO4)2, CaSiO3
Bindmiddel in verfCa(OH)2
Bleken van textielCaSO3, Ca(OCl)2
BlusmiddelCaCl2
Conserveringsmiddel
-  E327Calciumlactaat
-  E333Calciumcitraat
-  E263Ca(CH3COO)2
-  E282Ca(CH3CH2COO)2
-  E238Ca(HCOO)2
DeegverbeteraarCaO2, Ca(OCl)2
DroogmiddelCalciumzepen, o.a. -stearaat
Droogmiddel voor gassenCaCl2, CaO, CaH2
EmailCaF2, Ca3(PO4)2
Fosforescerende stofCaS
Geneesmiddel
- Tegen kalkgebrekCa(CH3CHOHCOO)2, CaCl2, Ca3(PO4)2, calciumascorbaat
- Regeling van de bloedspiegelCalciumgluconaat, {HOH2C-(CHOH)4-COO}2Ca
- Stelpen van bloedingenCaCl2
GlasCaSiO3, CaCO3, Ca(OH)2
Lichtgevende verfCaWO4
Ongedierte- en onkruidbestrijderCaNCN
OnkruidbestrijdingCa(ClO3)2
OntharingsmiddelCaO, CaS
Papierfabricage, bleekmiddel voor celluloseCa(HSO3)2
Tandpasta  Ca(CH3CHOHCOO)2, Ca(HCOO)2, 3H5(OH)2CaPO4
VochtvreterCaCl2
VuurwerkCa(ClO3)2

Naam

De naam calcium is afkomstig van de Latijnse naam voor kalksteen: calx. Kalksteen werd al door de Romeinen gebruikt voor het maken van mortel.

Ontdekking

Reeds in de Oudheid kende men calcium in de vorm van kalk en andere calciumverbindingen. De Frans-Schotse natuur- en scheikundige Joseph Black (foto) was de eerste die het element onderscheidde. In 1755 stelde hij het verschil vast tussen calcium­oxide en magnesiumoxide, tot dan toe als één en dezelfde stof beschouwd.

De Britse scheikundige Humphrey Davy was in 1808 de eerste die elementair, metallisch calcium isoleerde.

Voorkomen

Calcium is (na zuurstof, koolstof, waterstof en stikstof) het vijfde element in het menselijk lichaam. We bestaan voor ongeveer 1.4% uit calcium. Het is een essentieel bestanddeel van botten en tanden, in de vorm van hydroxyapatiet.

Ook bij de meest voorkomende elementen in de aardkorst staat calcium op plaats vijf, met een aandeel van 4,15%. Het wordt aangetroffen in diverse vormen van calciumcarbonaat (CaCO3), zoals aragoniet (foto) en calciet (krijt, marmer).

Daarnaast vind je het in een groot aantal andere mineralen, bijvoorbeeld:

AnhydrietCaSO4
ColemanietCa2B6O11.5H2O
DolomietCaMg(CO3)2
FluorapatietCa5F(PO4)3
Fluoriet (of vloeispaat)CaF2
HydroxylapatietCa5(OH)(PO4)3
PowellietCaMoO4
ScheelietCaWO4
TachyhydrietCaMg2Cl6.12H2O
UlexietNaCaB5O6(OH)6.5H2O
Zeolietgeen vaste formule; verhouding (Al+Si):O = 1 : 2

Een bijzonder mineraal is albast, een zuiver witte, min of meer doorschijnende gipssoort, die al in de tijd van de Romeinen werd gebruikt voor siervoorwerpen.

Op de zeebodem bevindt zich het calciumhou­dende fosfo­riet {­Ca10(PO4)6(OH,F,Cl)2 }. Het aandeel van calcium in zeewater bedraagt een luttele 0,004%, toch staat het daar op plaats zeven van de meest voorkomende elementen.

Winning

De belangrijkste wingebieden liggen in de Verenigde Staten van Amerika, Rusland, Rwanda, Canada, Frank­rijk, Italië, China, Mexico, Duitsland, Spanje, Engeland, IJsland, Iran en rondom de Rode Zee. De EU heeft met de Critical Raw Materials Act in 2022 het mineraal gips (anhydriet) op de lijst van schaarse en strategische grondstoffen gezet.

Bereiding

Vroeger

De Britse chemicus Humphrey Davy was in 1808 de eerste die calcium isoleerde. Hij begon met elektrolyse van gesmolten calciumhy­droxide met een kwikka­thode. Dit leidde tot calciumamal­gaam, dat hij vervolgens destilleer­de tot – tamelijk onzuiver – calcium. Ook de Zweedse chemici Jöns Jacob Berzelius en Magnus Martin Pontin maakten – onafhankelijk van Davy – calcium via deze methode.

Werkelijk zuiver calcium (foto) werd pas negentig jaar later bereid door de Fransman Henri Moissan, door reduc­tie van calciumjodide (CaI2) met natrium.

Tegenwoordig

Calcium wordt op verschillende manieren verkregen, onder meer door:

  • Reductie van het oxide met aluminium bij hoge tempe­ratuur (1100 – 1200 °C) in vacuüm. Calcium ontstaat dan in de vorm van damp die voortdurend wordt afgevoerd:
    3 CaO + 2 Al  Al2O3 +3 Ca
  • Elektrolyse van een gesmol­ten mengsel van calciumfluori­de en -chloride, in een gietij­zeren kroes (die als anode dient) en met een ijzeren kathode.
  • Reductie van calciumchloride met natrium.
Bekijk foto’s en filmpjes
filmpje icoon Calcium - Periodic Videos
Filmpje
Calcium - Periodic Videos
Bekijk het filmpje
afbeelding icoon Elektronenschillen calcium
Afbeelding
Elektronenschillen calcium
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Calcium in glas
Afbeelding
Calcium in glas
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Calcium vlam test
Afbeelding
Calcium vlam test
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Calcium schelp
Afbeelding
Calcium schelp
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Calcium steen
Afbeelding
Calcium steen
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Calcium steentjes
Afbeelding
Calcium steentjes
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Calcium kliffen
Afbeelding
Calcium kliffen
Bekijk de afbeelding
Beluister podcasts (Engels)
podcast icoon Calcium - Royal Society of Chemistry
Podcast
Calcium - Royal Society of Chemistry
Luister de podcast

Scheikunde studeren

Wat vinden zij van de studies en het werk?

studieorientatie icoon Jij en chemie? Dat geloof ik niet Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Jij en chemie? Dat geloof ik niet
Elisa is nu vierdejaarsstudent Chemie in Amsterdam.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Positief bijdragen aan het leven van mensen
Hbo | Chemie
Studie
Positief bijdragen aan het leven van mensen
Anna, David en Joeri kijken terug op hun studietijd.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Je hoeft geen nerd of slimbo te zijn Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Je hoeft geen nerd of slimbo te zijn
Proef de sfeer bij de opleiding Chemie in Rotterdam.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemie is alles op kleine schaal Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemie is alles op kleine schaal
Adinda neemt je mee naar de hbo-opleiding Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Diploma (bijna) gehaald en nu!?
Hbo | Chemie
Studie
Diploma (bijna) gehaald en nu!?
Lees waarom Femke koos voor het hbo na het vwo.
Bekijk het artikel
studieorientatie icoon Tom loopt stage bij Teijin Aramid Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Stage
Tom loopt stage bij Teijin Aramid
Tom is student Chemische Technologie en laat zijn stagewerkplek zien.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Foute keuzes bestaan niet
Hbo | Chemie
Studie
Foute keuzes bestaan niet
Judesha vertelt over haar studiekeuze proces.
Bekijk het artikel
studieorientatie icoon Scheikunde ontdek je pas tijdens het studeren Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Chemie
Studie
Scheikunde ontdek je pas tijdens het studeren
De studie scheikunde iets voor jou?
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Risheet doet twee hbo-opleidingen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Risheet doet twee hbo-opleidingen
Hij vertelt hoe hij de hbo-opleidingen BML en Chemie combineert.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon In het eerste jaar deed ik een project over bier Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
In het eerste jaar deed ik een project over bier
Livai was nog maar 16 jaar toen hij begon met Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Goed persoonlijk contact met docenten Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Goed persoonlijk contact met docenten
Matthew koos na het mbo voor de opleiding Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon We hebben hier een geweldig lab Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
We hebben hier een geweldig lab
Sanne, Justus en Boyd vertellen waarom zij kozen voor Utrecht.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Hbo | Chemie
Studie
Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Volgens Hylke doorgrond je met de juiste formules elk proces.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
Hbo | Chemie
Studie
Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
De wereld van chemie is groter dan je denkt.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Werken aan nieuwe technieken voor windenergie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Werken aan nieuwe technieken voor windenergie
Vierdejaars student Mart vindt zijn hbo-opleiding top!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Inge studeert nu verder aan de TU Eindhoven Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Techniek & Ontwerp
Studie
Inge studeert nu verder aan de TU Eindhoven
Daarvoor rondde ze met succes de hbo-opleiding Applied Science af.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik leer ook van dingen naast mijn studie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Ik leer ook van dingen naast mijn studie
Nick studeert Chemie en heeft een top tijd.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Medicijnen maken van rotte appels Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Medicijnen maken van rotte appels
Uniek project van studenten Chemische Technologie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Vicky vond de bètavakken leuk Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Vicky vond de bètavakken leuk
Bij Chemische Technologie zit ze nu op haar plek.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Praktijklessen vind ik leuk om te doen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Praktijklessen vind ik leuk om te doen
Nighel studeert Chemie, bekijk zijn filmpje!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Het mooie aan deze studie zijn de grote labs Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Het mooie aan deze studie zijn de grote labs
Studenten laten je alle ins and outs zien van hbo Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Bo koos voor Chemische Technologie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Bo koos voor Chemische Technologie
Bo is enthousiast over haar hbo-opleiding. Bekijk de filmpjes.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde
Student Sanne vertelt over de studie Chemie aan de HAN.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemische Technologie studeren in Groningen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemische Technologie studeren in Groningen
Wenke en Jeroen laten je zien wat de opleiding inhoudt.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemie is meer dan alleen maar deeltjes Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemie is meer dan alleen maar deeltjes
Ontdek de studie Chemische Technologie samen met Miriam!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Je bent wel met serieus werk bezig Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Je bent wel met serieus werk bezig
Docenten en studenten vertellen over de hbo-studie Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Wij studeren Chemische Technologie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Wij studeren Chemische Technologie
Valerie en Roel geven je een rondleiding bij hun opleiding.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Je bent bij deze studie geen nummer!
Hbo | Chemie
Studie
Je bent bij deze studie geen nummer!
Lees hoe Marjolein Chemische Technologie vindt.
Bekijk het interview