Calciumverbindungen.

Cạlciumverbindungen.

 

Als Element der zweiten Hauptgruppe (Erdalkalimetalle) tritt Calcium ausschließlich in der Wertigkeitsstufe + 2 auf. Flüchtige Calciumsalze geben eine charakteristische ziegelrote Flammenfärbung.

 

Calciumhydrid, CaH₂, eine weiße, kristalline Substanz, entsteht durch Überleiten von Wasserstoff über Calcium bei 400 ºC. Es zersetzt sich mit Wasser zu Calciumhydroxid und Wasserstoff und wird als Wasserstofferzeuger und Reduktionsmittel verwendet.

 

Von den Halogenverbindungen des Calciums haben v. a. das Fluorid und das Chlorid Bedeutung. Calciumfluorid, CaF₂, ist eine farblose, kristalline, in Wasser unlösliche Substanz, Schmelzpunkt 1 360 ºC. Es kommt in der Natur in Form des Minerals Fluorit vor, das als Flussmittel bei der Gewinnung vieler Metalle, als Trübungsmittel für Glas und Email und zur Gewinnung von Fluor und Fluorverbindungen verwendet wird. Calciumchlorid, CaCl₂, bildet weiße, hygroskopische, in Wasser sehr gut lösliche Kristalle. Es entsteht als Nebenprodukt bei der Herstellung von Soda nach dem Solvay-Verfahren. Aus wässriger Lösung kristallisiert es als Hexahydrat, CaCl₂ · 6 H₂O, das, mit Eis gemischt, für Kältemischungen verwendet wird. Daneben wird Calciumchlorid als Imprägniermittel für Holz und Abbindebeschleuniger für Beton verwendet. Wasserfreies Calciumchlorid ist ein sehr wirksames Trockenmittel. Chlorkalk (Chlorverbindungen) enthält als Hauptbestandteil ein aus Calciumchlorid und -hypochlorit gebildetes Doppelsalz.

 

Calciumoxid, CaO, ist in reinem Zustand eine weiße, pulverige, stark ätzend wirkende Substanz. Es wird technisch durch Brennen von Kalk gewonnen und deshalb auch Branntkalk, gebrannter Kalk, Ätzkalk genannt. Calciumoxid wird u. a. zur Herstellung von Soda und Düngemitteln sowie als basischer Zuschlagstoff bei der Gewinnung von Metallen im Hochofen benutzt. Bei Zugabe von Wasser entsteht aus Calciumoxid das Calciumhydroxid, Kalkhydrat, gelöschter Kalk, Ca(OH)₂, eine weiße, amorphe, in Wasser nur wenig lösliche Substanz. Calciumhydroxid geht durch Aufnahme von Kohlendioxid aus der Luft in Calciumcarbonat über und dient v. a. in Form einer wässrigen Aufschlämmung (Kalkbrei) zur Bereitung von Mörtel; daneben findet es als billige Base in der chemischen Industrie Verwendung. - Calciumsulfid, CaS, das Calciumsalz des Schwefelwasserstoffs, wird durch Glühen von Calciumsulfat (Gips) mit Kohle gewonnen; es ist eine weiße oder graue, pulverige Substanz, die bei Zusatz geringer Mengen von Schwermetallionen Lumineszenz zeigt und für Leuchtstoffe verwendet wird. Ein Gemisch von Calciumpolysulfiden, Kalkschwefelleber, CaS_n, bildet sich beim Glühen von Kalk mit überschüssigem Schwefel; es wird in Form von Schwefelkalkbrühe in der Schädlingsbekämpfung eingesetzt und dient auch als Enthaarungsmittel in der Gerberei. Calciumsulfat, CaSO₄, eine weiße, kristalline Substanz, kommt in der Natur wasserfrei als Anhydrit und mit Kristallwasser als Gips vor; das Halbhydrat CaSO₄ · ½ H₂O ist im Modell- und Stuckgips enthalten. Calciumsulfat löst sich zu etwa 0,2 % in Wasser und verleiht natürlichen Wässern die »bleibende Härte« (Wasserhärte). Calciumhydrogensulfit, Calciumbisulfit, Ca(HSO₃)₂, entsteht durch Sättigen von Kalkmilch (eine wässrige Suspension von Calciumhydroxid in Wasser) mit Schwefeldioxid in Form einer wässrigen Lösung, die unter der Bezeichnung Sulfitlauge für die Herstellung von Zellstoff wichtig ist.

 

Calciumnitrid, Ca₃N₂, bildet sich aus Calciummetall und Stickstoff beim Erhitzen; es setzt sich mit Wasser lebhaft zu Calciumhydroxid und Ammoniak um. Calciumnitrat, Kalksalpeter, Ca(NO₃)₂, ist ein zerfließliches, in Wasser sehr leicht lösliches Salz, das technisch aus Kalkstein und Salpetersäure (oder Stickoxiden) hergestellt und als Düngemittel verwendet wird (Norgesalpeter). Calciumnitrat bildet sich auch, besonders in Form seines Tetrahydrats, Ca(NO₃)₂ · 4 H₂O, an Stallmauern, in die organische stickstoffhaltige Stoffe, z. B. Harn, einsickern (Mauersalpeter). - Mit Phosphorsäure bilden sich mehrere Calciumsalze; das primäre Calciumphosphat, Calciumdihydrogenphosphat, Ca(H₂PO₄)₂, ist leicht in Wasser löslich und Bestandteil vieler Phosphatdünger; sekundäres Calciumphosphat, Calciumhydrogenphosphat, CaHPO₄, ist in Wasser schwer löslich; es tritt in der Natur als Bestandteil verschiedener Minerale auf und ist auch im Guano enthalten. Das tertiäre Calciumphosphat, Ca₃(PO₄)₂, ist in Wasser fast unlöslich. In der Natur tritt es in Form der Minerale Apatit und Phosphorit auf. Der Hydroxylapatit, Ca₅[(OH) | (PO₄)₃], und der Carbonatapatit, Ca₅[F | (PO₄, CO₃, OH)₃], sind Bestandteile der Knochen und Zähne.

 

Calciumcarbid, CaC₂, kurz Carbid oder Karbid genannt, wird technisch durch Erhitzen von Kalk und Kohle bei etwa 2 200 ºC im Lichtbogen eines elektrischen Ofens hergestellt. In reinem Zustand bildet es weiße Kristalle, in der üblichen Handelsform ist es eine v. a. durch Kohle dunkelgrau gefärbte stückige Masse. Mit Wasser entsteht das als Ausgangsprodukt für organische Synthesen und als Brenngas wichtige Acetylen. Durch Erhitzen mit Stickstoff wird Calciumcarbid in großen Mengen in Calciumcyanamid, Kalkstickstoff, CaCN₂, überführt, das v. a. als Düngemittel verwendet wird. Calciumcyanamid ist in reinem Zustand eine farblose, kristalline Substanz; das technische Produkt ist jedoch durch den bei der Herstellung (gemäß CaC₂ + N₂ → CaCN₂ + C) frei werdenden fein verteilten Kohlenstoff dunkel gefärbt. Calciumcarbonat, CaCO₃, tritt in der Natur in Form der Minerale Calcit, Aragonit und Vaterit auf. In kohlensäurehaltigem Wasser geht Calciumcarbonat langsam in Lösung unter Bildung von Calciumhydrogencarbonat, Ca(HCO₃)₂, das sich beim Verdampfen des Wassers wieder unter Abscheidung von unlöslichem Calciumcarbonat zersetzt. Calciumhydrogencarbonat verleiht natürlichen Wässern die »temporäre Härte« (Wasserhärte). - Calciumsilicide, Ca_xSi_y, sind intermetallische Verbindungen, die in der Metallurgie als Reduktionsmittel Bedeutung haben. Calciumsilikate sind als Bestandteile von natürlichen Mineralen (z. B. Feldspäte), von Gläsern, Zementen und Hochofenschlacke wichtig. Ein einfaches einheitliches Calciumsilikat ist z. B. das Mineral Wollastonit, Calciummetasilikat, CaSiO₃ oder Ca₃[Si₃O₉].

 

Auch Salze organischer Säuren sind bekannt. Calciumcitrat, Ca₃(C₆H₅O₇)₂, tritt als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Zitronensäure auf; es wird z. B. in medizinischen Calciumpräparaten verwendet, bei Lebensmitteln als Emulgator E 333. Calciumoxalat, Ca(C₂O₄), ist hauptsächlich verantwortlich für die Bildung von Harn- und Nierensteinen.