钙

钙是一种化学元素，符号为Ca，原子序数为20。作为碱土金属，钙是一种活性金属，暴露在空气中会形成深色的氧化氮化物层。它的物理和化学性质与其较重的同系物锶和钡最相似。它是地壳中第五丰富的元素，也是第三丰富的金属，仅次于铁和铝。地球上最常见的钙化合物是碳酸钙，存在于石灰石和早期海洋生物的化石残余物中；石膏、硬石膏、萤石和磷灰石也是钙的来源。该名称源自拉丁文钙石灰，它是通过加热石灰石获得的。

有些钙化合物为古人所知，但直到 17 世纪它们的化学性质才为人所知。1808 年，汉弗莱·戴维通过电解其氧化物分离出纯钙，并为该元素命名。钙化合物广泛用于许多行业：在食品和药物中补充钙，在造纸工业中用作漂白剂，作为水泥和电绝缘体的成分，以及在肥皂的制造中。另一方面，由于其高反应性，纯金属的应用很少。尽管如此，它仍然少量用作炼钢中的合金成分，有时作为钙铅合金用于制造汽车电池。

钙是人体中含量最多的金属，也是含量第五多的元素。 作为电解质，钙离子（Ca2+）在生物体和细胞的生理生化过程中起着至关重要的作用：在信号转导通路中充当第二信使； 神经元释放神经递质； 收缩所有类型的肌肉细胞； 作为许多酶的辅助因子； 和施肥。 细胞外的钙离子对于维持可兴奋细胞膜之间的电位差、蛋白质合成和骨形成很重要。

钙是一种延展性极强的银色金属（有时被描述为淡黄色），其性质与其族中较重的元素锶、钡和镭非常相似。 一个钙原子有 20 个电子，以电子构型 [Ar]4s2 排列。与元素周期表第 2 族的其他元素一样，钙在最外层的 s 轨道上有两个价电子，它们很容易在化学反应中丢失，形成具有惰性气体稳定电子构型的双正离子。

因此，钙在其化合物中几乎总是二价的，通常是离子的。假设的单价钙盐相对于它们的元素是稳定的，但不会歧化成二价盐和钙金属，因为 MX2 的生成焓比假设的 MX 高得多。发生这种情况是因为与假设的 Ca+ 阳离子相比，电荷更高的 Ca2+ 阳离子提供的晶格能量大得多。

锶、钡、镭一向被认为是碱土金属； 较轻的铍和镁，也属于元素周期表的第 2 族，通常也包括在内。然而，铍和镁在物理和化学行为上与该族其他成员有很大不同：它们的行为分别更像铝和锌，并且具有一些较弱的金属元素。