Ca • Ordnungszahl 20
Calcium/Kalzium
Calcium ist ein Erdalkalimetall. Es ist nach Eisen und Aluminium das dritthäufigste Metall und das fünfhäufigste Element in der Erdkruste. Calcium kommt in der Natur nur in Verbindungen vor, meist in Form von Calcit. Dazu zählen Kalkstein oder Kalkspat, Marmor, Kreide oder Muschelkalk. Ganze Gebirgsketten wie die Kalkalpen in Österreich können aus Calciumerzen bestehen. Gips ist eine weitere Form von großen natürlichen Calciumvorkommen.
Calcium ist für Pflanzen und Tieren lebenswichtig. Es ist ein wichtiger Bestandteil von Knochen, Zähnen, Schalen, Muscheln und pflanzlichen Zellwänden. Calcium spielt außerdem eine wichtige Rolle bei der Signalübertragung im Nervensystem. Der menschliche Körper besteht zu zwei Prozent aus Calcium.
Die wichtigste industrielle Anwendung von Calcium ist die Baustoffindustrie als Gips und als Beimischung in Mörtel. Weitere Anwendungen finden sich in der Stahl- und Metallindustrie, in der Papierherstellung, Wasseraufbereitung, chemischen Industrie und als Düngemittel.
Die wichtigsten Produzenten von Gips, Kalkstein und Kalk sind China und die USA. Da die Vorkommen großzügig über den Globus verbreitet, herrscht so gut wie keine Knappheit bei diesem Rohstoff.
Kalkstein wird bereits seit Zehntausenden von Jahren benutzt. Zerkleinerter Kalkstein wurde als Pigment (weiße Kreide) bereits in der Prähistorie für Höhlenmalereien verwendet. Kalkmörtel wurde schon in Mesopotamien 10.000 v. Chr. und im Alten Ägypten in Bauten verwendet. Die Außenwände der Großen Pyramide von Gizeh (ca. 2600 v. Chr.) bestanden aus Tura-Kalksteinen. Die Alten Römer verwenden für den Bau des Pantheon Kalkbeton.
Der Name „Calcium“ ist vom lateinischen Wort calx abgeleitet. So bezeichneten die Römer Kalk, Kalkstein, Kreide und aus Kalk hergestellten Mörtel.
Das silbrige, relativ weiche und leichte Metall wurde erstmals 1808 von Sir Humphry Davy isoliert, nachdem er Quecksilber aus einem Amalgam destilliert hatte, das durch Elektrolyse einer Mischung aus Kalk und Quecksilberoxid entstanden war.
Die in verschiedenen Branchen am häufigsten verwendete Calciumverbindung ist Calciumcarbonat, auch als Kalkstein bezeichnet, das kostengünstig und vielseitig einsetzbar ist.
Es ist Hauptbestandteil der wichtigsten Baustoffe: Zement, Mörtel und Beton. Calciumcarbonat wird in der Papierindustrie als Füllstoff oder zur Beschichtung eingesetzt, um Glätte und Helligkeit zu erreichen. In der Landwirtschaft verbessert Kalkstein saure Böden.
Calciumoxid, auch als Branntkalk bekannt, entsteht durch Erhitzen des Rohstoffs Calciumcarbonat. Calciumoxid wird für die Stahlherstellung, Wasseraufbereitung und in der chemischen Produktion verwendet.
Calciumhydroxid (Löschkalk) kommt in der Abwasserbehandlung, Ledergerbung und für Mörtel zum Einsatz.
Calciumsulfat (Gips oder Stuckgips) ist eine weitere Anwendung in der Baustoffindustrie. Calciumchlorid kommt in Straßenenteisungsmitteln, Lebensmittelkonservierungsmitteln, Betonbeschleunigern und Trockenmitteln zur Verwendung.
Reines Calciummetall wird als Legierungsbestandteil für Aluminium, Kupfer, Blei, Magnesium und andere unedle Metalle, als Desoxidationsmittel für bestimmte Hochtemperaturlegierungen und als Getter in Elektronenröhren verwendet.
Die Produktionsmengen von Calciummetall sind mit jährlich 10.000 bis 20.000 Tonnen im Vergleich zu anderen Metallen relativ gering.
Calcium ist ein sehr häufig vorkommendes Element in der Erdkruste und kommt in zahlreichen Mineralien vor, von denen viele wirtschaftlich relevant sind.
Die häufigste Quelle für Calcium sind Karbonatmineralien wie Kalzit, das in Kalkstein, Marmor und Kreide vorkommt. In Sulfatmineralien findet sich Gips und Anhydrit. In Phosphatmineralien wie Apatit ist Calcium zu finden sowie in den Silikatmineralien wie Wollastonit, Plagioklas-Feldspat und Grossular
Die wichtigsten Produktionsländer von Calciummetall sind China, Russland, Frankreich und die USA.
Kalkstein (Calciumcarbonat) ist ein Ersatz für Kalk (Calciumoxid) in vielen Anwendungen, z. B. in der Landwirtschaft, bei der Flussmittelherstellung und bei der Schwefelentfernung. Kalkstein enthält weniger reaktive Stoffe, reagiert langsamer und kann je nach Anwendung weitere Nachteile gegenüber Kalk aufweisen. Kalkstein ist jedoch deutlich günstiger als Kalk.
Gebrannter Gips ist ein alternatives Material für Industrieputze und -mörtel.
Zement, Zementofenstaub, Flugasche und Kalkofenstaub sind potenzielle Ersatzstoffe für einige Bauanwendungen von Kalk.
Magnesiumhydroxid ist ein Ersatz für Kalk bei der pH-Regulierung, und Magnesiumoxid ist ein Ersatz für Dolomitkalk als Flussmittel bei der Stahlherstellung.
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