Calcio: reazioni, usi

Il calcio è un metallo alcalino-terroso appartenente al Gruppo 2 e al 4° Periodo avente configurazione elettronica [Ar] 4s².

Sebbene  sia il quinto più abbondante elemento presente sulla crosta terrestre non lo si rinviene allo stato puro in quanto tende a formare composti che erano noti fin dai tempi degli antichi romani che utilizzavano un particolare legante a base di ossido di calcio, cenere vulcanica, acqua di mare e grumi di roccia vulcanica che ha sfidato i secoli.

Il chimico britannico Sir Humphry Davy nel 1808 isolò per la prima volta il metallo dall’elettrolisi di un composto del calcio allo stato fuso.

In natura si trova in molti minerali ed in particolare sotto forma di:

• silicati nelle rocce magmatiche
• carbonato sotto forma di calcite e come aragonite
• fosfato nella fosforite
• solfato nell’anidrite che sono rocce di tipo sedimentario.

E’ un solido metallico di colore bianco-argenteo duttile e malleabile il cui numero di ossidazione più comune è +2.

Reazioni 

Reagisce con l’ossigeno secondo la reazione:
2 Ca_(s) + O_2(g)→ 2 CaO_(s)
pertanto tende a ricoprirsi di un sottile strato del suo ossido che lo protegge da ulteriori reazioni.

In presenza di ossigeno ad alta pressione  dà luogo alla formazione del perossido CaO₂ da cui si può ottenere il superossido Ca(O₂)₂ di colore giallo.
Dalla combustione  in presenza di aria si ottiene, oltre che l’ossido, anche il nitruro secondo la reazione:
3 Ca_(s) + N_2(g)→ 2 Ca₃N_2(s)

Reagisce con l’acqua dando luogo alla formazione di idrossido di calcio e idrogeno gassoso secondo la reazione:
Ca_(s) + 2 H₂O_(l)→ Ca(OH)_2(aq) + H_2(g)

Reagisce con gli alogeni per dare i rispettivi alogenuri secondo la reazione generale:
Ca + X₂ → CaX₂

Reagisce con l’idrogeno per dare l’idruro:
Ca_(s) + H_2(g)→ CaH_2(s)

Reazioni dello ione calcio

Forma molti sali poco solubili pertanto dalla reazione di una soluzione contenente i suoi ioni si possono ottenere numerosi sali.

In forma ionica si combina:

• con gli ioni carbonato in soluzioni neutre o alcaline dando luogo alla formazione di carbonato di calcio:
  Ca²⁺_(aq) + CO₃^2-_(aq)→ CaCO_3(s)

• con gli ioni ossalato per dare ossalato di calcio:
  Ca²⁺_(aq)+ C₂O₄^2-_(aq) → CaC₂O_4(s)

• con gli ioni fosfato per dare il fosfato di calcio:
  3 Ca²⁺_(aq)+ 2 PO₄^3-_(aq)→ Ca₃(PO₄)_2(s)

• con gli ioni solfato per dare il solfato di calcio
  Ca²⁺_(aq)+ SO₄^2-_(aq) → CaSO_4(s)

Usi

E’ utilizzato come agente riducente per ottenere metalli, come il torio e l’uranio e lo zirconio, come deossidante, desolforante o decarburante per vari tipi di leghe ferrose e non ferrose.

Esso inoltre forma leghe con alluminio, rame, berillio, piombo e magnesio.

I composti del calcio, gesso, carbonato di calcio e ossido di calcio trovano utilizzo come materiali da costruzione.