Calcium

Guten Tag und herzlich Willkommen. In diesem Video geht es um das chemische Element Calcium. Der Film gehört zur Reihe: Elemente. An Vorkenntnissen solltest Du wissen, was Basen, Säuren und Salze sind. Und gut mit ihnen umgehen können. Im Video sollst Du nähere Bekanntschaft mit dem chemischen Element Calcium schließen und seine Bedeutung kennenlernen. Der Film besteht aus zehn Abschnitten. Erstens: Entdeckung. Zweitens: Stellung im Periodensystem der Elemente. Drittens: Vorkommen. Viertens: Eigenschaften. Fünftens: Herstellung. Sechstens: Reaktionen. Siebtens: Das Metall. Achtens: Wichtige Verbindungen. Neuntens: Biologische Bedeutung. Und Zehntens: Zusammenfassung. Erstens: Entdeckung. Verbindungen des Calciums sind schon seit langer Zeit bekannt. Die antiken Römer sagten "calx". Sie meinten damit sowohl Kalkstein, Kreide als auch Mörtel. Die Entdeckung des elementaren Calciums gelang dem englischen Naturforscher Humphry Davy, im Jahre 1808. Zweitens: Stellung im Periodensystem der Elemente. Im Periodensystem der Elemente befindet sich das Calcium an dieser Stelle. Es gehört zur Gruppe der Erdalkalimetalle. Klar, dass es sich damit um ein Metall handelt. Das chemische Symbol für das Element Calcium lautet "Ca". Seine Oxidationszahl ist durchgängig Zwei. Es ist ja ein Element der zweiten Hauptgruppe des PSE. Von der Oxidationszahl eins wurde unlängst berichtet. Es ist aber die große, große Ausnahme. Um zu zeigen, dass es positive Oxidationszahlen sind schreibe ich noch die Plus-Zeichen davor. Drittens: Vorkommen. 3,39 Prozent der Erdkruste werden vom chemischen Element Calcium ausgefüllt. Damit belegt es Platz Fünf unter den chemischen Elementen. An den Mineralen wären drei wichtig zu nennen: Gips: Das ist Calciumsulfat mit zwei Molekülen Kristallwasser. Calci. Das ist Calciumcarbonat: CaCO₃. Dolomit: Das man formal als Gemisch von Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat auffassen kann. Ganze Gebirgszüge, wie die Kalkalpen oder die Dolomiten enthalten große Mengen an Calcium. Auch im Salzwasser ist Calcium in gelöster Form enthalten. Viertens: Eigenschaften. Calcium ist ein Metall. Es ist silberweiß und glänzend. Calcium ist chemisch unedel. Es ist ein weiches Metall. Seine Mohshärte beträgt 1,75. Damit ist es härter als Natrium. Doch weicher als Blei. Natrium kann man mit dem Messer schneiden. Calcium und Blei jedoch nicht. Die Dichte des Metalls ist gering. 1,55 Gramm pro Kubikzentimeter. Damit liegt seine Dichte zwischen den Dichten von Natrium und Magnesium. Na klar, Calcium ist ein Leichtmetall. Es schmilzt jedoch relativ hoch bei 842 Grad Celsius. Es schmilzt damit höher als Aluminium und niedriger als Silber. Fünftens: Herstellung. Die moderne Herstellung erfolgt durch Reduktion von Calciumoxid mit Aluminium. In der Formelgleichung reagieren drei Moleküle Calciumoxid mit zwei Atomen Aluminium zu einem Molekül Aluminiumoxid und drei Atomen Calcium. Calciumoxid und Aluminium reagieren zu Aluminiumoxid und Calcium. Es ist schwer das chemische Gleichgewicht der Reaktion nach rechts zu verschieben. Man kann das tun, indem man Calcium dem Reaktionsgemisch durch Destillation entzieht. Sechstens: Reaktionen. Wir haben bereits gehört, dass Calcium ein unedles Metall ist. Damit geht Calcium Reaktionen mit verschiedenen Elementen und Verbindungen ein. Calcium reagiert kräftig mit Wasser, wobei Calciumhydroxid und Wasserstoff entstehen. Klar, dass es dann auch mit Säuren reagiert. Wobei sich Salze und Wasserstoff bilden. Mit Salzsäure HCl entsteht Calciumchlorid CaCl2 und Wasserstoff wird frei. Als unedles Metall reagiert Calcium mit Sauerstoff. Es verbrennt gut und es bildet sich Calciumoxid. Alle Halogene reagieren explosionsartig bis sehr kräftig mit Calcium. Es entstehen dabei die Salze Calciumfluorid, Calciumchlorid, Calciumbromit oder Calciumiodit. Die Reaktion mit Wasserstoff ergibt Calciumhydird: CaH₂. Mit Stickstoff bei extremen Bedingungen gelingt es, Calciumnitrit herzustellen: Ca₃N₂. Siebtens: Das Metall. Calcium ist ein Reduktionsmittel für die Herstellung verschiedener Metalle aus ihren Oxiden. Thorium, Vanadium, Zirkonium und Yttrium werden so hergestellt. Aus Zirkonium-4-Oxid erhält man so metallisches Zirkonium. Calcium ist ein Legierungsmetall. Man stellt Legierungen mit Aluminium, Beryllium, Kupfer, Blei und Magnesium her. Calcium dient der Herstellung von Calciumhydrid aus den Elementen. Ca + H₂ reagieren zu CaH₂. Achtens: Wichtige Verbindungen. Die wohl wichtigste Calciumverbindung ist Kalkstein: Calciumcarbonat: CaCo₃. Es dient der Stahlherstellung. Es ist hier ein Verschlackungsmittel. Aus Kalkstein stellt man Branntkalk her. Calciumcarbonat liefert bei etwa 1000 Grad Celsius CaO: Branntkalk und Kohlenstoffdioxid CO₂ wird frei. Bei Kunststoffen dient Kalkstein als Füllstoff. Und auch bei der Herstellung von holzfreiem Papier besitzt er die Funktion eines Füllstoffes. Auch Gips ist eine wichtige Calciumverbindung. Es handelt sich hier um Calciumsulfat. Ein Calciumsulfatmolekül CaSO₄ enthält zwei Moleküle H₂O Kristallwasser. Gips ist ein wichtiger Baustoff. Und schließlich Calciumchlorid. Calciumchlorid ist ein Taumittel zum Beseitigen von Eis auf Gehwegen. Es ist ein Trocknungsmittel zum Trocknen von Lösungsmitteln, zum Beispiel von Ether. Außerdem wird es als Abbindebeschleuniger eingesetzt. Es bindet das beim Abbinden entstehende Wasser. Neuntens: Biologische Bedeutung. Calcium als Metall hat natürlich keine biologische Bedeutung. Viel eher Ca₂+. Calcium-Ionen benötigt man für die Bildung der Knochen und der Zähne. Für einwandfreies Funktionieren benötigen die Muskeln Calcium-Ionen. Und auch die Nerventätigkeit ist ohne Calcium-Ionen unmöglich. Der Tagesbedarf von Calcium-Ionen wird verschieden empfohlen. 200 Milligramm für Babys sind glaube ich ein guter Richtwert. Und auch die Obergrenze von 1500 Milligramm für Senioren ist gut gewählt. Alle übrigen Konsumenten liegen dazwischen. Hier nun einige Calciumreiche Lebensmittel. Die Angaben sind in Milligramm pro 100 Gramm. Haselnüsse: 200 bis 250. Hartkäse: 1100 bis 1300. Getrocknete Feigen: 250. Grünkohl: 200 bis 250. Brokkoli: 100 bis 150. Milch: 100 bis 150. Mineralwasser bis etwa 500. Das sind dann aber schon Heilwässer. Das Wasser, was ich trinke, hat einen Wert von sieben. Zehntens: Zusammenfassung. Das unedle Metall Calcium ist von großer wirtschaftlicher Bedeutung vor allem in seinen Verbindungen. Calcium-Ionen sind für den Ablauf der Lebensprozesse essentiell. Ich danke für eure Aufmerksamkeit. Ich wünsche euch alles Gute. Tschüss!