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化学元素 · リファレンス

20Ca

カルシウム

カルシウムは原子番号20、元素記号Caの元素です。周期表では第4周期・第2族・sブロックに位置し、室温での基準状態は固体です。電子配置は[Ar] 4s2です。

原子番号20

標準原子量40.078(4)

族2

周期4

ブロックs

電子配置[Ar] 4s2

電子構造

化学的性質を決めるもの

アルカリ土類金属は最外殻に2個の電子を持ち、+2価のイオンをつくりやすい元素群です。

カルシウムでは[Ar] 4s2という電子配置が結合の傾向を決めます。酸化物や塩などで+2価が重要になります。

化学形

化合物・イオン・材料

酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物などが代表的で、化合物では主に+2価のイオンとして現れます。

物理的性質

状態と相変化

室温での基準状態は固体です。掲載している密度は1.55 g/cm³です。融点は1 115 K (841.9 °C)です。沸点は1 757 K (1 484 °C)です。実際の値は圧力、純度、結晶構造や同素体によって変わることがあります。

存在と用途

カルシウムはどこにあり、何に使われるか

カルシウムは化合物、鉱物、合金、または人工的に得られる材料の中で見られます。代表的な用途には「骨と歯」「セメント」「石灰」などがあります。実際に利用される形は、元素単体とは限らず、特定の化合物・合金・同位体である場合があります。

具体例

実際の用途

骨と歯

カルシウムは骨と歯に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

セメント

カルシウムはセメントに関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

石灰

カルシウムは石灰に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

生物学

カルシウムは生物学に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

周期表上の位置

周辺元素からわかること

カルシウムは第4周期・第2族・sブロックにあります。周辺にはナトリウム、マグネシウム、カリウム、スカンジウムなどが位置し、横・縦に比較すると原子半径、イオン化エネルギー、電気陰性度、結合傾向の周期的変化が見えてきます。

基礎データ

物理・原子データ

分類アルカリ土類金属

室温での状態固体

電子殻2 · 8 · 8 · 2

密度1.55 g/cm³

融点1 115 K (841.9 °C)

沸点1 757 K (1 484 °C)

ポーリング電気陰性度1

第一イオン化エネルギー589.8 kJ/mol

電子親和力2.37 kJ/mol

値は、該当する場合には中性原子または元素の代表値を示します。物性値は同素体、圧力、測定条件によって変わることがあります。

歴史

発見と同定

カルシウムの発見はHumphry Davyと関連付けられています。ただし、元素の認識、純粋な試料の単離、現在の原子番号による定義は、必ずしも同じ時期に成立したわけではありません。

同位体

同位体組成と原子量

カルシウムの標準原子量は40.078(4)です。これは特定の一個の原子の質量ではなく、天然試料に含まれる同位体の存在比を反映した値です。

カルシウムには少なくとも一つの安定同位体があります。同位体は陽子数が同じため同じ元素ですが、中性子数が異なるので原子質量が変わります。

安全性

取り扱いと曝露

カルシウムの安全性は、元素単体か化合物か、量、濃度、曝露経路によって大きく変わります。元素名だけで危険性を判断せず、実際に扱う物質の安全データを確認する必要があります。