Le calcium (Ca) est un élément chimique très important dans les processus biologiques tels que les phénomènes géologiques.
Cet élément appartient au groupe 2 du tableau périodique, appelé métaux alcalino-terreux, et se situe en période 4. Son importance réside dans son rôle essentiel en biologie, en chimie et dans l'industrie.
Dans cet article nous abordons les principales caractéristiques de cet élément chimique : sa présence dans le tableau périodique des éléments et ses propriétés physiques et chimiques.
Calcium sur le tableau périodique
Le calcium porte le symbole Ca et le numéro atomique 20, ce qui signifie que son noyau contient 20 protons. Sa configuration électronique est [Ar] 4s², ce qui indique qu'il possède deux électrons dans sa couche la plus externe, responsables de sa haute réactivité chimique.
Faisant partie des métaux alcalino-terreux, il partage des propriétés communes avec d’autres éléments de son groupe, tels que le magnésium (Mg) et le strontium (Sr).
Le calcium est un métal, et bien que l'on le trouve rarement sous sa forme élémentaire dans la nature en raison de sa grande réactivité, il est largement distribué sous forme de composés, tels que le carbonate de calcium (CaCO₃) et le sulfate de calcium (CaSO₄).
Propriétés physiques du calcium
Le calcium est un métal argenté ou grisâtre, d’aspect brillant lorsqu’il vient d’être coupé. Cependant, lorsqu’il est exposé à l’air, il perd rapidement son éclat en raison de la formation d’une fine couche d’oxyde de calcium à sa surface, qui le protège d’une oxydation plus profonde.
Certaines de ses propriétés physiques les plus pertinentes comprennent :
- Point de fusion : 842 °C
- Point d'ébullition : 1484 °C
- Densité : 1,55 g/cm³ (moins dense que d'autres métaux comme le fer ou le cuivre).
- Malléabilité et ductilité : Il est relativement malléable, ce qui signifie qu'il peut être transformé en feuilles minces, bien qu'il soit moins ductile que d'autres métaux plus mous.
- Conductivité : Le calcium est un bon conducteur d’électricité et de chaleur, caractéristique des métaux.
Ces propriétés physiques rendent le calcium utile dans des applications industrielles spécifiques, comme en métallurgie, où il est utilisé comme agent réducteur pour extraire d'autres métaux, comme l'uranium et le thorium.
Propriétés chimiques du calcium
Le calcium est un élément chimiquement actif. En raison de ses deux électrons dans la ou les coques les plus externes, il a tendance à perdre ces électrons facilement, formant l' ion Ca²⁺ , qui est très stable. Ci-dessous, nous décrivons certaines de ses propriétés chimiques les plus remarquables :
Réactivité avec l'oxygène
Le calcium réagit rapidement avec l'oxygène de l'air pour former de l'oxyde de calcium (CaO) , également connu sous le nom de « chaux vive ».
Cette réaction se produit spontanément, bien que moins violente que dans le cas des métaux alcalins du groupe 1. La réaction peut être représentée comme suit :
2Ca+O₂→2CaO
Réactivité avec l'eau
Le calcium réagit avec l'eau, libérant de l'hydrogène gazeux et formant de l'hydroxyde de calcium (Ca(OH)₂) , une substance alcaline :
Ca+2H₂O→Ca(OH)₂+H₂↑
Bien que cette réaction ne soit pas aussi violente que celle des métaux alcalins, elle produit des bulles d’hydrogène gazeux visibles, démontrant sa nature réactive.
Réactivité avec les acides
Le calcium réagit vigoureusement avec les acides pour libérer de l'hydrogène gazeux et former des sels. Par exemple, avec l'acide chlorhydrique (HCl), vous produisez du chlorure de calcium (CaCl₂) :
Ca+2HCl→CaCl₂+H₂↑
Formation composée
Le calcium forme une variété de composés importants, tels que :
- Carbonate de calcium (CaCO₃) : Composant principal des roches calcaires, du marbre et des coquillages.
- Sulfate de calcium (CaSO₄) : Présent dans le gypse.
- Chlorure de calcium (CaCl₂) : Utilisé pour déglacer les routes.
Ces composés sont cruciaux tant dans les processus industriels que dans la nature.