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Cálcio - Ca

Metal alcalino-terroso

Dados básicos / Elementos adjacentes
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História da descoberta |

Disponibilidade |

Produção | Propriedades |

Compostos e/ou reações |

Aplicações | Isótopos |

Dados básicos / Elementos adjacentes

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Número atômico 20
Peso atômico 40,078
Elétrons [Ar]4s2
Sódio Magnésio · · · ·
Potássio Cálcio · · · ·
Rubídio Estrôncio · · · ·

História

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Do latim calx (cal). O  metal só foi descoberto em 1808, embora os romanos tenham preparado cal desde o século I. Foi isolado por Humphry Davy (químico e físico inglês) após conhecimento do preparo, por Berzelius e Pontin, do amálgama de cálcio através da eletrólise da cal em mercúrio.

Disponibilidade

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É o quinto elemento mais abundante na crosta terrestre, com cerca de 3% em peso. Não encontrado na forma livre. Os minerais mais importantes são o calcário (carbonato de cálcio, CaCO3), a gipsita (sulfato de cálcio hidratado, CaSO4.2H2O), a fluorita (fluoreto de cálcio, CaF2), a apatita (fluorfosfato ou clorofosfato de cálcio) e outros.

Produção

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O metal é preparado pela eletrólise do cloreto fundido, com adição de fluoreto de cálcio para baixar o ponto de fusão. Esse método consegue pureza de aproximadamente 98,6%. Valores até 99,5% podem ser obtidos com posterior sublimação. O cloreto pode ser obtido pela reação do carbonato com ácido clorídrico: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2.

Em pequena escala, pode ser produzido pela reação do cloreto com sódio: CaCl2 + 2Na → Ca + 2NaCl.

Propriedades

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É um metal alcalino terroso de cor prata e um tanto duro. Em contato com o ar, forma rapidamente uma camada de nitreto. Reage prontamente com a água. Queima com uma chama amarelo avermelhada, formando principalmente o nitreto.

Grandeza Valor Unidade
Massa específica do sólido 1550 kg/m3
Ponto de fusão 842 °C
Calor de fusão 8,54 kJ/mol
Ponto de ebulição 1484 °C
Calor de vaporização 154,7 kJ/mol
Eletronegatividade 1,0 Pauling
Estados de oxidação +2 -
Resistividade elétrica 3,4 10-8 Ω m
Condutividade térmica 200 W/(m°C)
Calor específico 631 J/(kg°C)
Coeficiente de expansão térmica 2,23 10-5 (1/°C)
Coeficiente de Poisson 0,31 -
Módulo de elasticidade 20 GPa
Velocidade do som 3810 m/s
Estrutura cristalina cúbica de face centrada  -

Compostos e/ou reações - alguns exemplos

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Reação com oxigênio 2Ca + O2 → 2CaO.
Reação com nitrogênio 3Ca + N2 → Ca3N2.
Reação com água Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2.
Reação com halogênios Ca + F2 → CaF2 | Ca + Cl2 → CaCl2 | Ca + Br2 → CaBr2 | Ca + I2 → CaI2.
Reação com ácido Ca + 2HCl → Ca++ + 2Cl- + H2.

Aplicações - alguns exemplos

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• A cal (óxido de cálcio, CaO) é preparada pela calcinação do carbonato de cálcio e é usada em argamassas, em cerâmicas, na indústria farmacêutica, na desodorização de óleos.

• Cálcio do calcário é um dos componentes do cimento Portland.

• Carbonato de cálcio (CaCO3) é solúvel em águas contendo dióxido de carbono e é responsável pela dureza da água. E também forma os estalagmites e estalactites.

• Componente de várias ligas de alumínio, cobre, berílio, chumbo, magnésio.

• Elemento de remoção de gases residuais em válvulas eletrônicas.

• Fosfato de tricálcio (Ca3(PO4)2) é um pó branco insolúvel em água, usado como antiácido, agente de polimento em cremes dentais, aditivo de suprimento de cálcio e fósforo para alimentos.

• Gesso é a gipsita cozida em baixa temperatura.

• O metal é usado como agente redutor na produção de outros metais como tório, urânio, zircônio e também para remover óxidos, enxofre ou carbono de várias ligas ferrosas e não ferrosas.

• O mineral dolomita (carbonato duplo de cálcio e magnésio, CaMg(CO3)2) é usado como fluxo em siderurgia.

• O mineral wollastonita (metassilicato de cálcio, (CaSiO3) é um pó branco brilhante, usado em tintas, plásticos, revestimentos de eletrodos de solda, isoladores elétricos.

• Outros compostos importantes são carboneto, cloreto, cianeto, hipoclorito, nitrato e sulfeto.

• Sulfato de cálcio (CaSO3.2H2O) é usado como desinfetante e para clarear papéis e têxteis.

Isótopos

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A coluna % natural indica o teor encontrado no elemento natural. Valor nulo indica produção artificial. Símbolos para tempos de meia vida: s (segundo), m (minuto), h (hora), d (dia), a (ano). A tabela acima contém os principais isótopos do elemento. Não são necessariamente todos.

Simb % natural Massa Meia vida Decaimento
40Ca 96,941 39,9626 Estável -
41Ca 0 40,9623 1,02 105 a CE p/ 41K
42Ca 0,647 41,9586 Estável -
43Ca 0,135 42,9588 Estável -
44Ca 2,086 43,9555 Estável -
45Ca 0 44,9562 162,7 d β- p/ 45Sc
46Ca 0,004 45,9537 Estável -
47Ca 0 46,9545 4,54 d β- p/ 47Sc
48Ca 0,187 47,9525 Estável -
49Ca 0 48,9557 8,72 m β- p/ 49Sc
50Ca 0 49,9575 14 s β- p/ 50Sc
51Ca 0 50,9615 10 s β- p/ 51Sc
β- + n p/ 50Sc
52Ca 0 51,9651 4,6 s β- p/ 52Sc
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