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Calcium (eingedeutscht Kalzium geschrieben) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Ca und der Ordnungszahl 20. Im Periodensystem steht es in der zweiten Hauptgruppe, bzw. der 2. IUPAC-Gruppe und zählt daher zu den Erdalkalimetallen. Die Schreibweise Calcium entspricht der IUPAC-Norm und gilt als fachsprachlich. Elementares Calcium ist ein glänzendes, silberweißes Metall. In der Erdhülle ist es, auf den Massenanteil (ppmw) bezogen, nach Sauerstoff, Silicium, Aluminium und Eisen das fünfthäufigste Element. Aufgrund seiner starken Reaktivität kommt es nur chemisch gebunden als Bestandteil von Mineralien vor. Zu diesen gehören z. B. Calcit, Aragonit und Dolomit in Kalkstein, Marmor und Kreide sowie Gips (Calciumsulfat). Hydroxylapatit (Calciumphosphat) ist ein wesentlicher Bestandteil von Knochen und Zähnen.
20CaCalcium
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Atomare Eigenschaften
| Relative Atommasse | 40,078 ±0,004 |
|---|---|
| Atommasse | 40,0784 u |
Atomradien
| Radius (empirisch) | 197 pm |
|---|---|
| Radius (berechnet) | 194 pm |
| Kovalenter Radius | 176 ±10 pm |
| Van-der-Waals-Radius | 231 pm |
Atomhülle
| Elektronenkonfiguration | Ar 4s2 |
|---|---|
| Ionisierungsenergie | (1.) 6,1131554 eV (2.) 11,871719 eV (3.) 50,91316 eV (4.) 67,2732 eV (5.) 84,34 eV |
| Schalenmodell | Elektronen k-Schale:2 l-Schale:8 m-Schale:8 n-Schale:2 |
Physikalische Eigenschaften
| Aggregatzustand | fest |
|---|---|
| Dichte | 1,55 g·cm−3 (293,1 K) |
| Molares Volumen | 2,62·10-5 m3·mol−1 |
| Schallgeschwindigkeit | 3.810 m·s−1 (293,1 K) |
Temperaturen
| Schmelzpunkt | 1.115 K |
|---|---|
| Siedepunkt | 1.757 K |
| Flüssigkeitsbereich | 642 K |
| Sprungtemperatur | 15 K |
Enthalpien
| Schmelzenthalpie | 8,54 kJ·mol-1 |
|---|---|
| Verdampfungsenthalpie | 155 kJ·mol-1 |
| Bindungsenergie | 178 kJ·mol-1 |
Wärme und Leitfähigkeit
| Spezifische Wärmekapazität | 647,3 J·kg−1·K−1 |
|---|---|
| Wärmeleitfähigkeit | 200 W·m-1·K-1 |
| Ausdehnungskoeffizient | 2,23·10-5 K-1 |
| Austrittsarbeit | 2,87 eV |
Härten
| Mohshärte | 1,75 |
|---|---|
| Brinellhärte | 167 NM·m-2 |
Elastizitätseigenschaften
| Youngscher Modul | 20 GPa |
|---|---|
| Schubmodul | 7,4 GPa |
| Kompressionsmodul | 17 GPa |
| Poissonzahl | 0,31 |
Elektrische Eigenschaften
| Elektrische Leitfähigkeit | 2,94·107 S·m-1 |
|---|---|
| Wiederstand | 3,4·10-8 Ωm |
Magnetismus
| Magnetismus | diamagnetisch |
|---|---|
| Magnetische Suszeptibilität | 4·10-5 cm3·mol−1 |
Chemische Eigenschaften
| Basizität | stark basisch |
|---|---|
| Oxidationszustand | (+1) +2 |
| Normalpotential | -2,84 V (Ca2+ + 2e- → Ca) |
Elektronegativität
| Pauling-Skala | 1 |
|---|---|
| Sanderson-Skala | 0,95 |
| Allred-Rochow-Skala | 1,04 |
| Mulliken-Skala | 1,08 |
| Allen-Skala | 1,034 |
| Ghosh-Gupta-Skale | 2,696 eV |
| Boyd-Edgecombe-Skale | 1,34 |
| Nagle-Skale | 1,11 |
| Pearson-Skale | 2,2 eV |
Weitere Eigenschaften
| Natürliches Vorkommen | primordial |
|---|---|
| Kristallstruktur | kubisch-flächenzentriert |
| Goldschmidt-Klassifikation | lithophil |
| Supraleiter | mit Sprungtemperatur unter speziellen Bedingungen |
| Preis/kg | 2,28 ±0,14 USD |
Natürliche Häufigkeiten
satellite_alt
Universum
70.000 ppb ≈ 7,03·1014 M☉
sunny
Sonne
70.000 ppb ≈ 1,39·1014 Mt
destruction
Meteorit
1,1·107 ppb ≈ 11 kg
public
Erdkruste
5·107 ppb ≈ 1,38·109 Mt
water_drop
Ozeane
4.220 ppb ≈ 5,78 Mt
waves
Fließendes Gewässer
1.500 ppb ≈ 24 Gt
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Menschlicher Körper
1,4·107 ppb ≈ 980 g