potassium – calcium – scandium

. Mg
Ca
Sr

Général
Nom, Symbole, Numéro calcium, Ca, 20
Série métal alcalino-terreux
Groupe, Période, Bloc 2 (IIA), 4, s
Densité, Dureté 1550 kg/m3, 1.75
Apparence blanc argenté
Propriétés atomiques
Poids atomique 40,078 amu
Rayon atomique (calc.) 180 (194) pm
Rayon covalent 174 pm
rayon van der Waals radius no information
Configuration des électrons 4s2
e- par niveau d’énergie 2, 8, 8, 2
États d’oxydation (oxyde) 2 (base forte)
Structure cristalline Face cubique centrée
Propriétés physiques
État de la matière . de la matière solide (paramagnétique)
Point de fusion 1115 K (1548°F)
Point d’ébullition 1757 K (2703°F)
Volume molaire 26.20 ×10-6 m3/mol
Chaleur de vaporisation 153,6 kJ/mol
Chaleur de fusion 8.54 kJ/mol
Pression de vapeur 254 Pa à 1112 K
Vitesse du son 3810 m/s à 293.15 K
Divers
Electronégativité 1.00 (échelle de Pauling)
Capacité thermique spécifique 632 J/(kg*K)
Conductivité électrique 29.8 106/m ohm
Conductivité thermique 201 W/(m*K)
Potentiel de première ionisation 589.8 kJ/mol
2ème potentiel d’ionisation 1145,4 kJ/mol
3ème potentiel d’ionisation 4912.4 kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso NA half-.vie DM DE MeV DP
40Ca 96.941% Ca est stable avec 20 neutrons
41Ca {syn.} 103 000 y µ 0,421 41K
42Ca 0.647% Ca est stable avec 22 neutrons
43Ca 0.135% Ca est stable avec 23 neutrons
44Ca 2,086% Ca est stable avec 24 neutrons
46Ca 0.004% Ca est stable avec 26 neutrons
48Ca 0,187% >6×1018 y 4.272 48Ti
UnitésSI & STP sont utilisées sauf lorsque cela est indiqué.

Le calcium est un élément chimique du tableau périodique qui a pour symbole Ca et pour numéro atomique 20. Le calcium est un métal alcalino-terreux gris et mou qui est utilisé comme agent réducteur dans l’extraction du thorium, du zirconium et de l’uranium. Cet élément est également le cinquième élément le plus abondant dans la croûte terrestre. Il est indispensable aux organismes vivants, notamment dans la physiologie cellulaire.

Caractéristiques notables

Le calcium est un élément plutôt dur qui est purifié par électrolyse à partir du fluorure de calcium qui brûle avec une flamme jaune-rouge et forme un revêtement de nitrure blanc lorsqu’il est exposé à l’air. Il réagit avec l’eau en déplaçant l’hydrogène et en formant de l’hydroxyde de calcium.

Applications

Le calcium est un élément important d’une alimentation saine. Son déficit mineur peut affecter la formation des os et des dents. Son excès peut entraîner des calculs rénaux. La vitamine D est nécessaire pour absorber le calcium. Les produits laitiers sont une excellente source de calcium.

Pour plus d’informations sur le Ca dans la nature vivante, voir le calcium en biologie.

Les autres utilisations comprennent :

  • Agent réducteur dans l’extraction d’autres métaux comme l’uranium, le zirconium et le thorium.
  • Désoxydant, désulfurant ou décarburant pour divers alliages ferreux et non ferreux.
  • Agent d’alliage utilisé dans la production d’alliages d’aluminium, de béryllium, de cuivre, de plomb et de magnésium.

Histoire

(latin calx, chaux) La chaux était préparée et utilisée par les Romains dès le 1er siècle, mais le calcium ne fut découvert qu’en 1808. Après avoir appris que Berzelius et Pontin préparaient des amalgames de calcium en électrolysant de la chaux dans du mercure, Sir Humphry Davy a pu isoler le métal impur.

Occurrence

Le calcium est le cinquième élément le plus abondant dans la croûte terrestre (il en forme plus de 3 %) et constitue un élément essentiel des feuilles, des os, des dents et des coquillages. En raison de sa réactivité chimique avec l’air et l’eau, le calcium ne se trouve jamais dans la nature sans être lié à d’autres éléments, sauf dans les organismes vivants où le Ca2+ joue un rôle clé dans la physiologie cellulaire. Cet élément métallique est présent en quantité dans le calcaire, le gypse et la fluorine. L’apatite est le fluorophosphate ou le chlorophosphate de calcium. L’électrolyse du chlorure de calcium fondu (CaCl2) peut être utilisée pour isoler le calcium pur.
Isolation (* suivent):
cathode : Ca2+* + 2e- –> Ca
anode : Cl-* –> ½Cl2 (gaz) + e-

Composés

La chaux vive (CaO) est utilisée dans de nombreux processus de raffinage chimique et est fabriquée en chauffant et en ajoutant soigneusement de l’eau au calcaire. Lorsque CaO est mélangé à du sable, il durcit en un mortier et se transforme en plâtre par absorption de dioxyde de carbone. Mélangé à d’autres composés, le CaO forme une partie importante du ciment Portland.

Lorsque l’eau percole à travers le calcaire ou d’autres roches carbonatées solubles, elle dissout partiellement une partie de la roche et provoque la formation de grottes et de stalactites et stalagmites caractéristiques et forme également de l’eau dure. Les autres composés importants du calcium sont le nitrate, le sulfure, le chlorure, le carbure, le cyanamide et l’hypochlorite.

Isotopes

Le calcium possède six isotopes stables, dont deux sont présents dans la nature : le Ca-40 stable et le Ca-41 radioactif dont la demi-vie = 103 000 ans. 97% de l’élément est sous la forme de Ca-40. Le Ca-40 est l’un des produits de filiation de la désintégration du K-40, avec l’Ar-40. Si la datation K-Ar a été largement utilisée dans les sciences géologiques, la prévalence du Ca-40 dans la nature a empêché son utilisation pour la datation. Des techniques utilisant la spectrométrie de masse et une double dilution isotopique en pointe ont été utilisées pour la datation K-Ca. Contrairement aux isotopes cosmogéniques qui sont produits dans l’atmosphère, le Ca-41 est produit par activation neutronique du Ca-40. La majeure partie de sa production se situe dans les quelques mètres supérieurs de la colonne du sol, où le flux de neutrons cosmogènes est encore suffisamment important. Le Ca-41 a reçu beaucoup d’attention dans les études stellaires parce que le Ca-41 se désintègre en K-41, un indicateur critique des anomalies du système solaire.