원소기호 Ca, 원자변호 20, 원자량 40.078±4, 지각 중의 존재도 4.15%(5위), 안정핵종존재비 Ca = 96.97%, Ca =0.64%, Ca = 0.145%, Ca=2.06%, Ca=0.0033%, Ca=0.l85%, 녹는점 848℃ , 끓는점 1,487℃ , 비중 l.55(20℃), 전자배치[Ar] 4s, 주요 산화수 2. 주기율표 2A족에 속하는 알칼리토류(土類)금속원소의 하나. 1808년에 영국의 H.데이비가 물로 적신 산화칼슘과 산화수은(II)와의 혼합물을 전기분해해 처음으로 금속 칼륨을 단리(單離)했다.

그 후 55년에 융해염화칼숨의 전기분해에 의한 제법이 프랑스의 H. 무아상에 의해 고안되 었다.

칼슘의 어원 calx(석회)에서 알 수 있듯이, 화합물로서는 고대에서부터 널리 이용되고 있었다.

칼슘은 매우 반응하기 쉬운 원소이므로, 자연계에 금속 홑원소물질로서 존재할 수 없어, 2가(價) 양이온으로서 화합물을 이루고 있다.

지각(地殼) 중의 존재도(存在度)는 산소·규소·알루미늄·철 다음으로 많다.

이것은 지각은 규산염과 알루미노 규산염광물이 주체가 되어 구성되어 있는데, 칼슘이 그 중요한 성분이기 때문이다.

탄산칼슘은 물에는 잘 녹지 않으나, 물이 이산화탄소를 함유하고 있으면, 다음 반응에 의해 수용성(水溶性)인 탄산수소칼슘으로 변하므로 그 용해도가 커진다.

따라서 바닷물이나 광수(鑛水) 속에도 상당한 양의 칼슘이온이 함유되어 있으며, 하천의 용해물 중 20%는 칼슘이다.

수온이 상승하거나 대기중의 이산화탄소의 부분압력이 저하하면 이산화탄소의 용존량이 감소하므로 위의 평형은 왼쪽으로 이행해 다시 난용성의 탄산칼슘이 되어 침적(沈積)한다.

이것이 바다 밑에서 일어나면 석회암(CaCO)이나 백운석(白雲石 ; CaCO·MgCO)의 층을 형성하며, 석회동굴내에서 일어나면 종유석(鍾乳石)이나 석순(石筍)이 된다.

조개·산호충 등은 바닷물 속에 함유된 탄산수소칼슘을 분해해 탄산칼슘의 골격을 만든다.

그 유해가 바다 밑에서 오랜 세월에 걸쳐 침적한 것이 백악(白堊)이다.

칼슘은 이 밖에 플루오르화물(형석)·인산염(인회석 등)으로서도 산출된다.

칼슘은 동물체내에도 존재하며, 생명 활동에 중요한 역할을 한다.

조개류 등 많은 하등동물의 껍데기는 탄산칼슘으로 이루어져 있으며, 사람 등 고등동물의 골격의 주성분은 인산칼슘이다.

〔제법〕 공업적으로는 주로 융해염전해법(融解鹽電解法)과 열환원법(熱還元法)에 의한다.

전해법에서는, 염화칼슘 무수물에 플루오르화칼슘 또는 염화칼륨을 섞어 녹는점을 내려, 약 800℃에서 전기분해한다.

열환원법에서는, 고순도의 석회석을 구워 얻은 석회를 알루미늄으로 환원한다.

〔성질〕 은백색의 금속으로, 새로운 표면은 금속광택을 보인다.

그 결정은 300℃ 이하에서는 면심입방구조(面心立方構造)를 갖는데, 몇 가지의 결정변태(結晶變態)가 있다.

예컨대 450℃ 이상에서는 육방밀집충전구조(六方密集充塡構造)를 취한다.

알칼리금속 다음으로 가벼우며, 어느 정도의 전연성(展延性)을 가진다.

등적색의 불꽃색반응을 보인다.

동족인 스트론튬·바륨과 매우 비슷한 화학적 성질을 가지며, 성질과 구조가 유사한 화합물을 만드는데, 일반적으로 반응활성의 점에서는 Ba>Sr>Ca의 차례로 근소하게 낮아진다.

상온에서 공기 중의 산소·질소 및 물과 서서히 반응하므로, 표면이 산화물·질소화물 및 수산화물로 이루어지는 황회색의 피막으로 덮인다.

산소 중에서 가열하면 불을 발하고 타며 산화물 CaO가 되는데, 칼륨 이하의 알칼리금속처럼 과산화물이나 초과산화물을 생성하는 경우는 없다.

순질소중에서 가열하면 질소화물 CaN를 생성한다.

수소와는 400℃ 이상에서 서서히 반응해 수소화칼슘이 되는데, 수소압력이 높으면 더욱 저온에서도 반응한다.

이 밖에 할로겐·인·황·셀렌과 고온에서 반응하며, 탄소·규소·붕소와도 직접 반응한다.

냉수와는 서서히, 온수와는 격렬하게 반응하여 수소를 발생하며 뒤에 수산화물을 남긴다.

알코올과는 천천히, 산과는 격렬하게 반응하고, 수소의 발생과 동시에 알콕시화물(알코올류의 수산기의 수소를 금속으로 치환한 화합물) 또는 염을 생성한다.

액체 암모니아에 녹아 진한 청색(溶媒和電子에 의한 발색)의 용액이 되는데, 암모니아가 증발하고 나면 뒤에 헥사암민칼슘착물([Ca(NH)])이 남는다.

기체 암모니아 중에서 가열하면 다음 반응이 일어난다.

수은과는 아말감을 만들고, 많은 유기화합물을 환원한다.

〔용도〕 금속칼륨은 환원력이 강하므로 바나듐·티탄·지르코늄·토륨·우라늄 등 난환원성(難還元性) 금속의 산화물·할로겐화물로부터 금속을 제조하는 데 사용된다.

비교적 녹는점이 높고 잘 증발되지 않으므로 융해철이나 강(鋼), 그 밖의 금속과 합금의 탈산제(脫酸劑)·탈황제(脫黃劑)로 사용된다.

나트륨으로 활성화하면 질소와 결합하기 쉬워지므로 아르곤·헬륨 등 비활성기체의 정제에 이용된다.

합금의 첨가재로서도 사용되며 납·알루미늄·마그네슘 등의 합금으로서 각종 용도가 있다.

그 밖에 유기합성에서의 환원제, 납에서의 비스무트 제거제, 수소화칼슘의 제조원료 등으로 쓰인다.

〔인체와의 관계〕칼슘은 인체에 중요한 무기질의 하나로서 인체에 2% 정도 함유되어 있는데, 골격 중에 99% 존재하며 나머지는 혈액 및 근육에 함유되어 있다.

인체의 지주적(支柱的)인 구실을 하는 골격은 칼슘의 저장고로서, 혈중(血中) 칼슘이 적어지면 골격 속에서 칼슘이 나와 보급되며, 여분의 칼슘은 골격으로 되돌아간다.

혈액 속의 칼슘은 대부분 혈청속에 존재하는데, 대략 일정한 수준으로 유지되어 있으며, 혈청 칼슘의 대부분은 이온화되어 있어 각종 효소작용 등에 관계하며, 혈액의 응고에 대해서도 중요한 역할을 한다.

칼슘은 심근(心筋)의 수축작용, 근육의 흥분억제, 신경의 흥분에 대해 진정적(鎭靜的)으로 작용하며 백혈구의 식균작용(食菌作用)을 촉진하고 질병에 대한 저항력을 증가시킨다.

혈중의 칼슘은 체액의 약(弱)알칼리성 유지에도 큰 구실을 한다.

칼슘을 많이 함유하는 식품으로는 우유 및 유제품, 해조(海藻)·엽채류(葉菜類)·콩류, 뼈쨰 먹는 잔생선 등이 있다.