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CARATTERISTICHE GENERALI

Benché i composti del calcio, in particolare l'ossido e l'idrossido usati come malte per l'edilizia, fossero noti fin dalla prima antichità, il calcio metallico venne isolato per la prima volta solo nel 1808 da H. Davy, che ideò uno specifico procedimento di elettrolisi del cloruro di calcio.

Il calcio è tra gli elementi più abbondanti e diffusi in natura (3,5% circa nella crosta terrestre) dove non si trova mai libero, ma combinato in minerali quali il carbonato CaCO₃, che è il principale costituente del marmo e dei calcari, il carbonato doppio CaCO₃∙MgCO₃, il solfato idrato CaSO₄∙2H₂O, il fluoruro CaF₂ e altri. Come silicato (feldspati, anfiboli, pirosseni, granati ecc.) entra inoltre nella composizione di importanti rocce silicee. I terreni e le acque contengono praticamente sempre calcio; il tenore in questo elemento ha notevole importanza nel caso delle acque potabili e industriali, nelle quali costituisce l'elemento principale della loro durezza. Indispensabile alla vita degli animali e della maggior parte dei vegetali, il calcio è contenuto nei liquidi organici di questi, e, sotto forma di carbonati e fosfati, è uno dei costituenti delle ossa e dei denti.

Il Calcio è un metallo bianco-argenteo, abbastanza tenero (con una durezza compresa tra quella del sodio e quella dell'alluminio), duttile e malleabile anche a bassa temperatura.

Silicato di Calcio (Apofillite)	Calcio

E’ un elemento molto elettropositivo e quindi riducente, tendente a passare allo stato di ossidazione +2. È perciò notevolmente reattivo, soprattutto se impuro, anche se in misura minore dei metalli alcalini: a freddo decompone l'acqua con svolgimento di idrogeno, si ossida all'aria umida, reagisce con il fluoro e si scioglie in ammoniaca liquida dando una soluzione intensamente colorata in blu. A temperature tra i 200 e i 500 °C circa reagisce con l'idrogeno l'azoto, il cloro, lo zolfo e il fosforo; a temperature ancora superiori reagisce con il carbonio e il silicio e può ridurre gli alogenuri e gli ossidi di ferro, cromo e altri metalli.

COMPOSTI

Il più importante composto del calcio è il carbonato di calcio (CaCO₃), abbondante in natura nelle rocce sedimentarie sia come minerale puro (calcite e aragonite) sia come costituente dei calcari. È un sale poco solubile in acqua, ma abbastanza solubile in essa in presenza dell’anidride carbonica in seguito alla formazione dell'idrogenocarbonato o bicarbonato, più solubile:

CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca(HCO₃)₂

Questa reazione reversibile è molto importante nel ciclo geochimico del calcio; inoltre essa da luogo, nel caso di acque a elevata durezza temporanea, alla formazione di incrostazioni in tubazioni e caldaie. Infatti per riscaldamento o evaporazione parziale della soluzione si elimina l'anidride carbonica e l'equilibrio si sposta a sinistra con precipitazione del carbonato. Il carbonato di calcio trova largo impiego nella preparazione della  calce e dei cementi; inoltre viene utilizzato in molte industrie come materiale di carica e come neutralizzante. Il solfato di caldo biidrato (CaSO₄∙2H₂O) costituisce in natura il minerale gesso (anidro, CaSO₄, costituisce il minerale anidrite).

Calcite

Il nitrato di calcio [Ca(NO₃)₂] esiste in diverse forme idrate tra le quali si ricorda il tetraidrato Ca(NO₃)₂∙ 4H₂O. Può essere preparato per reazione tra calcare e acido nitrico; anidro è un sale fortemente igroscopico, largamente utilizzato nella formulazione di concimi azotati e in pirotecnica.

Tra i fosfati i più importanti sono il tetraidrogenodifosfato di calcio, Ca(H₂PO₄)₂, chiamato comunemente fosfato monocalcico, abbastanza solubile in acqua; l'idrogeno fosfato di calcio (CaHPO4), chiamato fosfato bicalcico; il difosfato tricalcico, Ca₃(PO₄)₂, chiamato fosfato tricalcico. Essi trovano larghissimo impiego come componenti dei concimi fosfatici, che vengono generalmente ottenuti a partire da fosfati naturali quali per esempio le apatiti.

L'ipoclorito di calcio [Ca(ClO)₂] sia anidro sia nelle forme idrate è un sale molto solubile in acqua, che si comporta come un energico ossidante

L'acetato di calcio-monoidrato, di formula [(CH3COO)₂Ca·H₂O], è un sale molto solubile in acqua, ottenibile per reazione tra acido acetico e ossido o carbonato di calcio. Si utilizza come intermedio in molte reazioni, come mordente in tintoria e inibitore di corrosione.

L'idruro di calcio (CaH₂) è ottenibile per sinte­si diretta dagli elementi a ca 400 °C; reagisce con l'acqua a freddo con sviluppo di idrogeno e si comporta come un forte riducente. Trova impiego come reagente in molte sintesi organi­che.

Il cloruro di calcio (CaCl₂) anidro è una sostanza fortemente igroscopica, molto solubile in acqua con sviluppo di calore; il sale idrato (CaCl₂∙6H₂O) è anch'esso molto solubile in acqua, con assorbimento di calore. Il cloruro di calcio, che si ottiene industrialmente come sottoprodotto nella preparazione del carbonato di sodio con il processo Solvay , ha larghe applicazioni sotto forma di sale anidro come agente essiccante e come antighiaccio stradale.

Il fluoruro di calcio (CaF₂) esiste in natura come minerale fluorite, a differenza degli altri alogenuri di calcio è poco solubile in acqua. È utilizzato come fondente in molti processi metallurgici, nell'industria del vetro e delle ceramiche, e per la preparazione di molti composti organici e inorganici del fluoro.

Fluorite

Il solfuro di calcio (CaS) è un sale poco solubile in acqua, dove si idrolizza; all'aria tende a ossidarsi a solfato. Ha applicazioni come depilante nelle concia delle pelli e come componente di pigmenti per vernici luminescenti.

UTILIZZO

Il calcio metallico si utilizza per le sue proprietà riducenti, eventualmente in lega con il litio, negli acciai e nelle leghe di rame e nichel, come desolforante e decarburante in vari acciai e leghe speciali, per eliminare tracce di azoto e ossigeno dai gas nobili, per ottenere metalli pregiati tramite riduzione dei loro ossidi (calciotermia), e per preparare alcuni suoi composti come l'idruro. Piccole aggiunte di calcio (impiegato generalmente in lega con silicio e magnesio-silicio) migliorano notevolmente alcune proprietà di molti acciai e leghe di alluminio, zinco, magnesio e piombo.

PRODUZIONE

I metodi più convenienti per preparare il metallo si basano sulla riduzione per via elettrolitica del cloruro (CaCl₂) fuso (in miscela con fluoruro di calcio o cloruro di potassio per abbassare il punto di fusione) a circa 800 °C, oppure sulla riduzione del cloruro con alluminio; un altro importante metodo si basa sulla riduzione dell'ossido con alluminio in polvere, ad alta temperatura e sotto vuoto per facilitare la distillazione del calcio metallico. Sia questo metodo (detto alluminotermico) sia i precedenti danno prodotti a titolo tra il 95 e il 98% circa. Mediante distillazione frazionata sotto vuoto è possibile ottenere industrialmente un calcio a titolo 99,9%.