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カルシウム
Ca 20

カルシウム Calcium

カルシウム(カルシウム)は化学元素であり、元素記号 Ca、原子番号 20 である。銀白色のアルカリ土類金属で反応性が強く、空気中で淡黄色の酸化膜を形成する。地殻の第 5 位の豊富さであり、人体内で最も豊富な鉱物元素——骨と歯の中の約 99% がリン酸カルシウムの形で存在する。工業的には最大の用途がセメントと石灰生産である——石灰石(CaCO₃)はセメントの原料であり、高温焼成で生石灰(CaO)と消石灰(Ca(OH)₂)が生成され、道路舗装、建築モルタル、土壌改良に広く使用される。

アルカリ土類金属 鮮やかな緑色
原子番号 20Z
原子量 40.078u
価電子 2
電子配置 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
密度
1.55g/cm³
融点
842°C
地殻存在量
41500.0ppm
年間生産量
リサイクル率
0%(低いリサイクル率(<5%);主に建設・農業で使用

なぜ使われるか

カルシウムは地球の地殻で5番目に豊富な元素であり、3番目に豊富な金属(AlとFeに次ぐ)である。そのイオン形態(Ca²⁺)は骨と歯の形成、シグナル伝達、血液凝固、筋収縮に必須であり——一方で炭酸塩は建設(セメント、コンクリート)と生物学的鉱化作用(サンゴ、貝殻)の基盤をなす。

用途

CementSteelConstruction

用途の詳細単体と化合物の用途

元素単体の主な用途

カルシウムは反応性のアルカリ土類金属であり、純粋な金属カルシウムは日常生活ではほとんど見られず、その役割は主に化合物や冶金添加剤として現れる。冶金業界では、金属カルシウムは優れた脱酸剤・脱硫剤・脱水素剤で、溶鋼や鋳鉄に添加すると深い清浄化が図られ、介在物形態と被削性が改善される。希土類・クロム・トリウムなどの希少金属の製造では、カルシウムが強力な還元剤としてそれらを酸化物から還元する。連続鋳造では、カルシウム処理が介在物形態を改質し鋼の疲労特性を改善する。エネルギー貯蔵分野では、カルシウム合金を用いた新しいカルシウム電池も研究されており、その豊富さと低コストを生かそうとしている。より広く見れば、カルシウムは生命と文明の基礎元素であり、人の骨や歯の主成分はヒドロキシアパタイトであり、セメント、石灰、ガラス、セラミック、石材はすべてカルシウム含有鉱物に依存している。金属カルシウムが化合物よりも使われないのは、反応性が高く空気や水に触れると激しく反応するため、隔離された条件下で少量しか使えないからである。

主な化合物とその用途

炭酸カルシウム(CaCO3)は石灰岩、大理石、方解石、チョークの主成分であり、セメント、石灰、鉄鋼製錬でのスラグ形成の基礎原料である。微粉砕した重質炭酸カルシウムは、プラスチック・紙・塗料の安価な充填剤や白色顔料としても広く使われる。酸化カルシウム(CaO)は俗称「生石灰」で、水と反応して激しく発熱し消石灰を生じ、製鋼のスラグ形成、建築モルタル、廃水処理、排煙脱硫に広く用いられるほか、乾燥剤や土壌改良剤としても使われる。水酸化カルシウム(Ca(OH)2)は俗称「消石灰」で、壁塗りや漆喰モルタルの伝統的材料であり、現在は酸性廃水処理、排煙脱硫、食品加工に使われる。硫酸カルシウムの二水和物は石膏であり、加熱・脱水すると半水石膏すなわち建築用石膏となり、石膏ボード、彫刻型、セメント凝結遅延剤に用いられ、豆腐製造の凝固剤としても使われる。塩化カルシウム(CaCl2)は極めて吸湿性が高く、道路の凍結防止剤、粉じん抑制剤、乾燥剤、掘削泥水添加剤として用いられる。

元素小史

1808年にハンフリー・デイヴィーが酸化カルシウムと水銀の混合物の電気分解により単離した——石灰(酸化カルシウム)と石灰岩(炭酸カルシウム)が元素のカルシウムとして扱われていた2000年間の混乱の後である。デイヴィーは同様の電気分解技術を用いてマグネシウム、ストロンチウム、バリウムも同時に単離した。

関連元素

Be · ベリリウム Mg · マグネシウム Sr · ストロンチウム Ba · バリウム Ra · ラジウム

よくある質問ロングテールQ&A・データ駆動

カルシウムの融点は何度ですか?
842 °C
カルシウムの沸点は何度ですか?
1484 °C
カルシウムの密度はどのくらいですか?
1.55 g/cm³
カルシウムの原子番号と分類は何ですか?
20 · アルカリ土類金属
カルシウムは主にどの鉱物から採取されますか?
方解石
カルシウムは主に何に使われますか?
カルシウムは地球の地殻で5番目に豊富な元素であり、3番目に豊富な金属(AlとFeに次ぐ)である。そのイオン形態(Ca²⁺)は骨と歯の形成、シグナル伝達、血液凝固、筋収縮に必須であり——一方で炭酸塩は建設(セメント、コンクリート)と生物学的鉱化作用(サンゴ、貝殻)の基盤をなす。
カルシウムは誰がいつ発見しましたか?
ハンフリー・デイヴィ · 1808