Calcium (Ca)

Le calcium est l’un des éléments les plus importants sur Terre. Il forme d’énormes dépôts sur Terre essentiellement sous forme de carbonate de calcium, et on en trouve dans des roches et des minéraux de structures extrêmement variées.

Le lait est une source de calcium

Le lait est une source de calcium dont les bébés mammifères ont besoin pour construire leur squelette. (Image: Indigo Fish/Shutterstock.com)

Une molécule revêtant de nombreuses formes

S’il est sous forme pure et bien cristallisée, le carbonate de calcium CaCO3 forme des cristaux transparents et presque cubiques: la calcite, ou spath d’Islande. La calcite a l’étrange propriété d’être biréfringente: si on pose un tel cristal sur une feuille de papier, les objets qu’on a dessinés sur ce papier (une croix par exemple) paraissent doubles. On voit deux croix, dont l’une, plus haute que l’autre, semble tourner autour de l’autre quand on fait tourner le cristal.

Le cristal de calcite contient du calcium.

La calcite est un cristal incolore et transparent quand il est pur. Il peut cependant prendre de nombreuses couleurs selon les impuretés qu'il contient. (Image: Rob Lavinsky/Wikimedia Commons)

Le marbre est formé de très petits cristaux de calcite finement agglomérés. Les sculpteurs l’apprécient, car il est facile à travailler avec des outils en fer. La craie, quant à elle, est du carbonate de calcium pur mais non cristallisé. On l’utilise comme pigment blanc en peinture, pour faire du papier blanc, du cirage blanc, des pneus blancs, du dentifrice, etc.

Lorsqu’il est impur, il forme le calcaire, principal constituant du Jura et des Préalpes. Les Romains utilisaient des petits cailloux en calcaire pour compter. Les mots «calcaire» et «calcul» ont la même origine.

Enfin, signalons que le calcaire se dissout très légèrement dans l’eau de ruissellement, surtout en présence de gaz carbonique. L’eau qui contient du calcaire est dite dure, car c’est «dur» d’y faire mousser du savon. L’évaporation lente de cette eau dure qui suinte au plafond des cavernes produit des stalactites et des stalagmites.

Lorsqu’on chauffe du carbonate de calcium CaCO3, il perd du gaz carbonique COet se transforme en chaux vive ou oxyde de calcium CaO. Cette chaux est appelée chaux vive, car elle réagit vivement avec l’eau pour former de l’hydroxyde de calcium Ca(OH)ou chaux éteinte. C’est une poudre blanche qu’on utilise parfois après l’avoir délayé dans de l’eau pour blanchir les murs à la chaux.

Un élément à la base de nombreux matériaux de constructions

Récif coralien aux Maldives

Les squelettes et coquilles de nombreux animaux aquatiques, comme ici les coraux, sont formés de calcite.
(Image: Anna_olmelchenko/CanStockPhoto)

Si la carbonate de calcium que l’on calcine est mélangé à du sable (ou silice SiO2), la calcination forme non de la chaux mais du ciment, ou silicate de calcium CaSiO3. Le ciment, mélangé à de l’eau, durcit en quelques heures et forme du béton.

A part le calcaire, il existe d’autres minéraux contenant du calcium. Citons le gypse, ou sulfate de calcium hydraté CaSO4·2H2O, qui forme le plâtre lorsqu’on le chauffe suffisamment pour lui enlever les trois quarts de l’eau qu’il contient.

Un consitutant des os et des coquilles

Les os et les dents des vertébrés sont faits d’hydroxyapatite, qui est un phosphate basique de calcium Ca5(OH)(PO4)3. La coquille des œufs, des escargots et autres mollusques est faite de carbonate de calcium aggloméré par des secrétions organiques.

Le calcium dont l’organisme des enfants a besoin pour former son ossature est fourni par le lait. Il y a également beaucoup de calcium dans les produits végétaux tels que les amandes, les noix de coco, les pois chiches ou les haricots rouges.

 

 

Pour découvrir les propriétés et les utilisations d'autres éléments chimiques, regarde notre dossier «Eléments chimiques au quotidien».

Texte: Maurice Cosandey et Rédaction SimplyScience.ch

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