20Ca40.078

原子序数 20 · 碱土金属

Ca

别名: Calcium

钙是一种活泼的碱土金属,在地壳元素丰度中排名第五,存在于石灰岩、大理石、白垩和石膏中。它是人体内含量最多的金属,构成骨骼和牙齿,并传递使肌肉收缩和血液凝固的信号。

在周期表中显示 →

主要性质

原子序数20
原子量40.078 (CIAAW 2024 简化标准原子量)
分类碱土金属
2
周期4
s
物态(25 °C,1 atm)固态
熔点1115 K (841.9 °C)
沸点1757 K (1483.8 °C)
密度1.54 g/cm³
电负性(鲍林标度)1
原子半径(范德华半径)231 pm
第一电离能6.113 eV
电子亲和能
氧化态+2
发现1808

电子排布

简写
[Ar]4s2
完整
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
各电子层电子数
2 · 8 · 8 · 2

轨道表示式

1s2↑↓
2s2↑↓
2p6↑↓↑↓↑↓
3s2↑↓
3p6↑↓↑↓↑↓
4s2↑↓

在周期表中的位置

发现历史

钙的化合物自史前时代起就被人类使用。煅烧石灰石得到石灰,古埃及人、希腊人和罗马人都用它制作灰泥和砂浆;罗马混凝土依靠的就是石灰与火山灰的混合物。埃及建筑中用过石膏灰泥,白垩则长期被用来绘画和书写。

石灰无法用加热或化学方法分解,拉瓦锡把它列为“土”之一。1808年汉弗里·戴维 借鉴永斯·雅各布·贝采利乌斯和马格努斯·蓬廷提出的方法,电解石灰与氧化汞的混合物,得到钙汞齐,再蒸馏除去汞,留下少量金属钙。较大量的纯钙直到20世纪初才被制备出来。

名称由来

戴维从拉丁语 calx(属格calcis,意为石灰或石灰石)引申出这个名字。“计算”(calculate)一词也来自同一词根,源于古时用来计数的小石子。元素符号为 Ca。中文“钙”以金字旁加“丐”字,取英文名首音节的读音。

主要用途

  • 建筑:石灰石、石灰和水泥都是钙的化合物,是地球上用量最大的材料之一。
  • 炼钢:石灰用于除去磷、硫等杂质,金属钙则被加入钢中脱氧和精炼。
  • 金属生产:金属钙用于还原铀、钍等金属的氧化物或氟化物。
  • 填料与石膏:碳酸钙用作纸张、塑料和牙膏的填料,石膏用于制造石膏板。
  • 电池与合金:在某些铅酸蓄电池中,加入少量钙可以增强铅板栅。

同位素

钙有六种天然同位素。钙-40 约占97%;钙-42、钙-43、钙-44和钙-46是稳定的,钙-48 的寿命极长,实际上可视为稳定。钙-48的原子核中子异常丰富且特别稳定,人们用钙-48离子束合成了114号至118号超重元素。放射性的 钙-41(半衰期约10万年)被研究用于骨骼测年,钙-45(约163天)在生物学中用作示踪剂。

日常生活中

成人体内约含1千克钙,其中约99%存在于骨骼和牙齿中。其余的钙作为细胞内的信使,触发肌肉收缩、神经信号传递和血液凝固。乳制品、豆腐、连骨一起吃的小鱼以及绿叶蔬菜都是钙的良好来源,维生素D则帮助身体吸收钙。

硬水富含钙,会在水壶里留下水垢;最常见的肾结石类型是草酸钙结石。

小知识

  • 金属钙的熔点约为1,115 K(842 °C),会与水缓慢反应放出氢气。
  • 钙盐使火焰呈砖红色至橙色。
  • 多佛尔的白色悬崖由白垩构成,而白垩是微小海洋藻类的碳酸钙骨骼。

同族元素 (2)

数据来源 · 性质:PubChem Periodic Table(美国 NIH/NLM 公开数据)· 原子量:CIAAW 2024 简化标准原子量 · 名称:Wikidata(CC0),韩文名称遵循大韩化学会。获取日期 2026-09-23。