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Calcium und Silicium - Wissenswertes zu den Stoffen

Calcium und Silicium gehören zu den Stoffen, von denen wir im Alltag immer wieder hören. Deshalb ist es sicher interessant zu wissen, welche Rollen sie eigentlich in unserer Umgebung spielen.

Milch enthält viel Calcium für unseren Körper.
Milch enthält viel Calcium für unseren Körper.

Beide Stoffe sind wichtiger für unseren Alltag, als uns häufig bewusst ist:

Die wichtigsten Fakten zum Calcium

  • Calcium oder Kalzium gehört zunächst zu unseren 118 chemischen Elementen und hat das Elementsymbol Ca mit der Ordnungszahl 20 bekommen.
  • Entdeckt wurde es 1808 von Sir Humphry Davy, einem englischen Chemiker, der an der Royal Institution in London als Professor für Chemie tätig war.
  • Damit gehört es zu den 80 Prozent der chemischen Elemente, die zu den Metallen gerechnet werden. Die weitere Differenzierung erfolgt über die Halbmetalle bis hin zu den Nichtmetallen, mit fließendem Übergang.
  • Reines Calcium hat wie alle Metalle vier charakteristische “metallische” Stoffeigenschaften: Die Elektrizitätsleitfähigkeit ist hoch (nimmt jedoch mit steigender Temperatur ab), die Wärmeleitfähigkeit ist hoch, es ist verformbar (duktil) und zeigt einen metallischen Glanz.
  • Metallisches Calcium wird bei uns in zahlreichen technischen Anwendungen genutzt, z. B. als Reduktionsmittel bei der Stahl- und Aluminiumherstellung und in der Metallurgie und als Zusatz bei der Legierung mit anderen Stoffen.
  • Calcium ist (in gebundener Form) aber auch in unserer Umgebung zu finden, gebundenes Kalzium ist das Element, das die Erdkruste als fünfthäufigstes enthält. Es ist Bestandteil von Mineralien wie Gips, Kalkstein oder Kreide. In den Alpen bestehen z. B. ganze gebirgsbegleitende Züge wie die nördlichen und südlichen Kalkalpen aus Kalkstein.
  • Dieser Kalkstein ist für die Industrie ein wichtigster Rohstoff, er wird bei der Herstellung von Stahl beispielsweise als Verschlackungsmittel gebraucht und dient als Ausgangsstoff, wenn gebrannter Kalk produziert wird (der z. B. für Mörtel und Putz gebraucht wird). Kalkkreide wird als Füllstoff für Kunststoffe wie PVC eingesetzt, der Verarbeitung und Endergebnis verbessert, und bei der Herstellung von holzfreiem Papier wird feinkörniges Calciumcarbonat als Füllstoff verarbeitet. Gips (Calciumsulfat) findet vielfach Anwendung als Baustoff, Calciumacetylid wird zur Produktion von Kalkstickstoff-Dünger gebraucht, außerdem ist dieser auch als Calciumcarbid bekannte Stoff Ausgangsprodukt bei chemischen Synthesen. Calciumchlorid benutzen wir als Abbindebeschleuniger im Beton, als Streusalz und als Trocknungsbeschleuniger.
  • Außerdem findet sich Calcium im menschlichen Körper, es ist z. B. ein wichtiger Bestandteil der Knochen und bei der Reizübertragung der Nervenzellen beteiligt. Auch in sonstigen Zellen helfen Calciumionen dabei, Signale zu übertragen. Deshalb ist es auch der Mineralstoff, der im menschlichen Organismus am stärksten vertreten ist.

Wissenswertes über Silicium

  • Silicium oder Silizium gehört auch zu den chemischen Elementen, sein Symbol ist Si, die Ordnungszahl 14.
  • Der schwedische Chemiker Jöns Jakob Berzelius konnte das Element 1824 als Erster in elementarer Form zeigen, er gilt deshalb als sein Entdecker.
  • Silicium zählt zu den Halbmetallen, weil es metallische Eigenschaften und auch Eigenschaften von Nichtmetallen hat. In der elementaren Form ist es grau bis schwarz und glänzend.
  • Reines (elementares) Silicium wird in der Mikroelektronik für Halbleiter und Computerchips gebraucht, auch in der Metallurgie (Ferrosilicium) und für Solarzellen in der Fotovoltaik wird es verarbeitet. Da jeweils verschiedene Reinheitsgrade gebraucht werden, wird es in der Industrie durch verschiedene Abkürzungen gleich nach diesen Reinheitsgraden klassifiziert.
  • Auch Silicium ist in unserer Erde zu finden, die ganze Erdkugel hat einen Anteil von rund 15 %, der gesamte Erdmantel setzt sich in erheblichen Teilen aus Gesteinsschmelzen zusammen, die Silicium enthalten. Es ist deshalb nach dem Sauerstoff das am häufigsten zu findende chemische Element.
  • Sand besteht z. B. zum größten Teil aus Siliciumdioxid, auch viele als Schmucksteine verwendeten Minerale sind aus Siliciumdioxid und anderen Stoffen, Quarz besteht etwa zur Hälfte aus reinem Siliciumdioxid. Dann gibt es noch viele silicathaltige Gesteine (z. B. Asbest, Glimmer, Feldspat, Schiefer, Ton und Sandstein). Weiteres Silicium findet sich als gelöste Kieselsäure in großen Mengen in den Weltmeeren.
  • Für den Menschen ist es in der gebundenen silicatischen Form interessant, von der unser Körper bis zu 20 Milligramm pro Kilogramm enthält. Wenn wir älter werden, nimmt der Siliciumgehalt in unserem Körper ab.

Wenn uns Calcium ärgert, liegt es übrigens daran, dass zu viel davon in unserem Wasser enthalten ist. So gibt der Wasserhärtewert u. a. an, wie viel Kalzium im Wasser gelöst ist, dass dann unsere Geräte verkalkt und unserem Tee einen anderen Geschmack gibt. Silicium ärgert uns eher weniger, weil es z. B. in diversen Kosmetika durchaus nützliche Aufgaben wahrnimmt, nur im Deo können Siliciumverbindungen mitunter Flecken auf dunkler Kleidung hinterlassen.

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