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Calcium
Ca 20

Calcium Calcium

Le calcium est un élément chimique de symbole Ca et de numéro atomique 20. C'est un métal alcalino-terreux blanc argenté, d'une réactivité élevée, qui forme une couche d'oxyde jaunâtre dans l'air. Le calcium est le cinquième élément le plus abondant de la croûte terrestre et constitue le minéral le plus abondant du corps humain – environ 99% du calcium des os et des dents se présente sous forme de phosphate de calcium. L'application industrielle la plus importante du calcium est la production de ciment et de chaux: le calcaire (CaCO₃) est la matière première du ciment. Par calcination à haute température, on obtient de la chaux vive (CaO) et de la chaux éteinte (Ca(OH)₂), largement utilisées dans la construction routière, comme mortier et pour l'amendement des sols.

Métal alcalino-terreux 3dff00
Numéro atomique 20Z
Masse atomique 40.078u
Électrons de valence 2
Configuration électronique 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
Densité
1.55g/cm³
Point de fusion
842°C
Abondance dans la croûte
41500.0ppm
Production annuelle
Taux de recyclage
0%(Faible taux de recyclage (<5%) ; principalement utilisé dans la construction et l'agriculture

Pourquoi l'utiliser

Le calcium est le 5e élément le plus abondant de la croûte terrestre et le 3e métal le plus abondant (après l'Al et le Fe). Sa forme ionique (Ca²⁺) est essentielle à la formation des os et des dents, à la transduction du signal, à la coagulation du sang et à la contraction musculaire — tandis que ses carbonates constituent les fondations de la construction (ciment, béton) et de la minéralisation biologique (corail, coquilles).

Applications

CementSteelConstruction

Applications en détailUtilisations de l'élément et de ses composés

Principaux usages de l'élément

Le calcium est un métal alcalino-terreux réactif ; le calcium métallique pur est presque jamais vu dans la vie quotidienne, et son rôle apparaît surtout par le biais de composés et d'additifs métallurgiques. Dans l'industrie métallurgique, le calcium métallique est un excellent désoxydant, désulfurant et déshydrogénant ; ajouter du calcium à l'acier liquide et à la fonte assure un nettoyage en profondeur, améliorant la morphologie des inclusions et l'usinabilité. Dans la production de métaux rares tels que les terres rares, le chrome et le thorium, le calcium agit comme un puissant réducteur pour les réduire à partir de leurs oxydes. En coulée continue de l'acier, le traitement au calcium modifie la morphologie des inclusions et améliore les propriétés de fatigue de l'acier. Dans le stockage d'énergie, des alliages de calcium sont aussi étudiés pour de nouvelles batteries à base de calcium, visant à exploiter leur abondance et leur faible coût. Plus largement, le calcium est un élément fondamental de la vie et de la civilisation : le principal constituant des os et des dents humains est l'hydroxyapatite, et le ciment, la chaux, le verre, la céramique et les pierres de construction dépendent tous de minéraux calciques. Le calcium métallique est moins utilisé que ses composés parce qu'il est si réactif qu'il réagit violemment au contact de l'air et de l'eau, de sorte qu'il ne peut être utilisé qu'en petites quantités dans des conditions isolées.

Principaux composés et leurs usages

Le carbonate de calcium (CaCO3) est le constituant principal du calcaire, du marbre, de la calcite et de la craie ; c'est la matière première fondamentale pour produire le ciment, la chaux et la formation des laitiers dans la sidérurgie, et le carbonate de calcium finement broyé est aussi largement utilisé comme charge bon marché et pigment blanc dans les plastiques, le papier et les peintures. L'oxyde de calcium (CaO), communément chaux vive, réagit avec l'eau avec un dégagement vigoureux de chaleur pour former la chaux éteinte ; il est largement utilisé dans la formation des laitiers sidérurgiques, le mortier de construction, le traitement des eaux usées et la désulfuration des fumées, et est aussi un agent de séchage et un amendement du sol. L'hydroxyde de calcium (Ca(OH)2), communément chaux éteinte ou hydratée, est un matériau traditionnel pour l'enduit mural et le mortier de chaux et de sable ; il est aujourd'hui utilisé dans le traitement des eaux usées acides, la désulfuration des fumées et la transformation alimentaire. Le dihydrate du sulfate de calcium (CaSO4) est le gypse ; le chauffer et le déshydrater donne le plâtre hémihydraté – plâtre de construction – utilisé pour faire des plaques de plâtre, des moules de sculpture et des retardateurs de prise du ciment, et il sert aussi de coagulant dans la fabrication du tofu. Le chlorure de calcium (CaCl2) est extrêmement hygroscopique et sert de dégivrant routier, d'abat-poussière et d'agent de séchage, ainsi que d'additif de boue de forage.

Histoire de l'élément

Isolé en 1808 par Humphry Davy par électrolyse d'un mélange d'oxyde de calcium et de mercure, après 2000 ans de confusion où la chaux (oxyde de calcium) et le calcaire (carbonate de calcium) étaient traités comme du calcium élémentaire. Davy a simultanément isolé le magnésium, le strontium et le baryum en utilisant des techniques électrolytiques similaires.

Éléments apparentés

Be · Béryllium Mg · Magnésium Sr · Strontium Ba · Baryum Ra · Radium

Questions fréquentesQuestions longue traîne · basées sur les données

Quel est le point de fusion de Calcium ?
842 °C
Quel est le point d'ébullition de Calcium ?
1484 °C
Quelle est la densité de Calcium ?
1.55 g/cm³
Quels sont le numéro atomique et la catégorie de Calcium ?
20 · Métal alcalino-terreux
De quel minerai Calcium est-il principalement extrait ?
calcite
Quels sont les principaux usages de Calcium ?
Le calcium est le 5e élément le plus abondant de la croûte terrestre et le 3e métal le plus abondant (après l'Al et le Fe). Sa forme ionique (Ca²⁺) est essentielle à la formation des os et des dents, à la transduction du
Qui a découvert Calcium et quand ?
Humphry Davy · 1808