钙 (Ca)
Calcium
原子序数: 20 | 原子量: 40.078 u
Ca
20
原子量
40.078 u
族
2
周期
4
元素类别
碱土金属
电子排布
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²
CAS编号
7440-70-2
物理性质
密度
1.55 g/cm³
熔点
842 °C
沸点
1484 °C
熔化热
8.54 kJ/mol
汽化热
154.7 kJ/mol
电负性
1.00
基本信息
钙是化学元素周期表中的第20个元素，化学符号为Ca。它是一种银白色的碱土金属，在自然界中主要以碳酸钙、硫酸钙等化合物的形式存在。钙是人体必需的常量元素之一，对于骨骼和牙齿的形成、肌肉收缩、神经传导等生理过程起着重要作用。
化学性质
- 钙的化学性质活泼，在空气中表面会迅速氧化形成一层氧化膜。
- 与水反应生成氢氧化钙和氢气，但反应不如碱金属剧烈：Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑
- 能与卤素、硫、氮等非金属直接化合，例如与氯气反应生成氯化钙：Ca + Cl₂ → CaCl₂
主要用途
化工生产
用于生产电石、漂白粉等化工产品。
农业领域
钙肥可以改善土壤结构，提高土壤肥力。
冶金工业
作为脱氧剂、脱硫剂和脱磷剂，用于制备高纯度金属。
医疗领域
钙补充剂用于预防和治疗钙缺乏症，如佝偻病、骨质疏松症等。
历史与发现
1808年，英国化学家汉弗莱·戴维通过电解石灰和氧化汞的混合物首次制得金属钙。
同位素
| 同位素 | 自然丰度 | 半衰期 | 描述 |
|---|---|---|---|
| ⁴⁰Ca | ~96.941% | 稳定 | 原子核含20个质子和20个中子 |
| ⁴²Ca | ~0.647% | 稳定 | 原子核含20个质子和22个中子 |
| ⁴³Ca | ~0.135% | 稳定 | 原子核含20个质子和23个中子 |
| ⁴⁴Ca | ~2.086% | 稳定 | 原子核含20个质子和24个中子 |
| ⁴⁶Ca | ~0.004% | 稳定 | 原子核含20个质子和26个中子 |
| ⁴⁸Ca | ~0.187% | > 5.3×10²¹年 | 放射性同位素，原子核含20个质子和28个中子 |