칼슘

칼슘(₂₀Ca)

개요
영어명	Calcium
표준 원자량 (Ar, standard)	40.078(4)
주기율표 정보
Mg ↑ Ca ↓ Sr K ← Ca → Sc
원자 번호 (Z)	20
족	2족
주기	4주기
구역	s-구역
화학 계열	알칼리 토금속
전자 배열	[Ar] 4s2
준위별 전자 수	2, 8, 8, 2 칼슘의 전자껍질 (2, 8, 8, 2)
물리적 성질
겉보기	은백색
상태 (STP)	고체
녹는점	1115 K
끓는점	1757 K
밀도 (상온 근처)	1.55 g/cm3
융해열	8.54 kJ/mol
기화열	154.7 kJ/mol
몰열용량	25.929 J/(mol·K)
증기 압력 압력 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k 온도 (K) 864 956 1071 1227 1443 1755
원자의 성질
산화 상태	2 (강염기성 산화물)
전기 음성도 (폴링 척도)	1.00
이온화 에너지	1차: 589.8 kJ/mol 2차: 1145.4 kJ/mol 3차: 4912.4 kJ/mol
원자 반지름	180 pm (실험값) 194 pm (계산값)
공유 반지름	174 pm
스펙트럼 선
그 밖의 성질
결정 구조	면심 입방정계 (fcc)
음속 (얇은 막대)	3810 m/s (20 °C)
열팽창	22.63 µm/(m·K) (25 °C)
열전도율	201 W/(m·K)
전기 저항도	33.6 n Ω·m (20 °C)
자기 정렬	상자성체
영률	20 GPa
전단 탄성 계수	7.4 GPa
부피 탄성 계수	17 GPa
푸아송 비	0.31
모스 굳기계	1.75
브리넬 굳기	167 MPa
CAS 번호	7440-70-2
동위체 존재비 반감기 DM DE (MeV) DP 40Ca 96.941% 안정 41Ca 합성 1.027×105y ε 0.421 41K 42Ca 0.647% 안정 43Ca 0.135% 안정 44Ca 2.086% 안정 46Ca 0.004% 안정 47Ca 합성 4.536d β- 0.694, 1.99 47Sc γ 1.297 - 48Ca 0.187 4.3×1019y β-β- 4.274 48Ti

칼슘(calcium, 조선말: 칼시움)은 화학 원소로 주기율표에서 기호는 Ca이고 원자 번호는 20이다. 회색의 무른 알칼리 토금속 원소이다. 지구의 지각에서 다섯 번째로 풍부한 원소이다. 생물에게 필수적인 원소로, 생물 내에 가장 많이 존재하는 금속 원소이다. 칼슘 이온(Ca²⁺)의 화합물 중 질산 칼슘(Ca(NO₃)₂), 염화 칼슘(CaCl₂), 황화 칼슘(CaS)은 물에 잘 녹고, 황산 칼슘(CaSO₄), 탄산 칼슘( CaCO₃)은 물에 잘 녹지 않는다. 앙금 생성 반응을 통해 산출되는 황산 칼슘, 탄산 칼슘은 모두 흰색 앙금이다. 따라서, 칼슘 이온 (Ca²⁺)을 검출할 때, 이러한 앙금이 유용하다. 불꽃 반응에서 칼슘은 주홍색 불꽃을 나타낸다.

백악, 석회암, 대리암과 같은 암석에서 많이 발견된다. 지각의 3.5%를 이룬다. 산소나 물과 쉽게 반응하며, 자연에서는 탄산칼슘, 플루오르화칼슘, 황산칼슘 같은 화합물의 형태로 존재한다. 칼슘의 원자번호는 20이고 원자량은 40.078이며, 알칼리토금속에 속한다. 녹는점은 1115K(839℃)이고, 끓는점은 1757K(1484℃)이며, 밀도는 20℃에서 1.55g/cm^-3이다. 칼슘과 칼슘화합물은 산업에서 많이 쓰인다. 합금을 만들 때 쓰이는 순수한 칼슘 금속은 액체 염화칼슘을 전기분해하면 얻을 수 있다.

산화칼슘은 가죽의 무두질이나 원유 정제와 같은 다양한 산업 공정에 쓰이는데, 특수한 가마 안에서 탄산칼슘을 가열해 얻는다. 플루오르화칼슘, 황산칼슘은 건축 자재인 시멘트와 회반죽의 원료이다. 이 밖에도 여러 종류의 칼슘화합물이 비료에서 페인트에 이르는 다양한 제품 생산에 원료로 쓰인다.

칼슘은 생명체, 특히 사람과 동물에게 필수적이다. 뼈와 이의 성장과 유지에 꼭 필요하고, 혈액의 응고, 근육의 수축 등도 돕는다. 사람에게 필요한 칼슘은 채소나 우유와 유제품 등의 음식물에 충분히 들어 있다. 칼슘은 1808년에 영국의 화학자인 데이비가 처음으로 분리해냈다. 그러나 이미 고대의 이집트인/그리스인/로마인도 칼슘화합물에 대해 알고 있었으며, 모르타르를 만드는 데 칼슘화합물을 이용했다.