Calcium - Ca

Le calcium (Ca) est un métal alcalino-terreux blanc argenté du groupe 2. Dans les eaux naturelles, il se trouve principalement sous forme d’ions calcium dissous (Ca²⁺), qui contribuent à la dureté de l’eau avec le magnésium. Le calcium métallique et les composés du calcium ont des propriétés et des usages différents.

Propriétés · Usages et composés · Santé et sécurité · Environnement et eau

Quelques propriétés du calcium métallique
Numéro atomique	20
Poids atomique standard	40.078(4)
Électronégativité (échelle de Pauling)	1.00
Masse volumique à 20 °C	Environ 1,54 g cm⁻³
Température de fusion	842 °C
Température d’ébullition	1484 °C
Rayon atomique non lié	0,231 nm
État d’oxydation courant	+2
Isotopes présents à l’état naturel	⁴⁰Ca, ⁴²Ca, ⁴³Ca, ⁴⁴Ca, ⁴⁶Ca et ⁴⁸Ca
Configuration électronique	[Ar] 4s²
Énergie de première ionisation	589,83 kJ mol⁻¹
Énergie de deuxième ionisation	1145,447 kJ mol⁻¹
Isolement du métal	Humphry Davy, 1808

Falaises côtières blanches au bord de la mer — Falaises côtières blanches.

Sources des données sur les propriétés : Société royale de chimie et CIAAW. Le poids atomique standard est sans dimension ; la masse molaire correspondante est d’environ 40,078 g mol⁻¹. Les parenthèses indiquent l’incertitude sur les derniers chiffres. Les isotopes présents à l’état naturel ne doivent pas être confondus avec l’ensemble des isotopes connus ni être tous qualifiés de stables.

Propriétés et présence du calcium dans la nature

Humphry Davy a isolé le calcium métallique pour la première fois en 1808. Le calcium naturel est principalement constitué de l’isotope ⁴⁰Ca ; la CIAAW recense six isotopes contribuant à sa composition isotopique naturelle habituelle. Le calcium est largement présent dans les minéraux et les composés, plutôt que sous forme de métal libre dans les conditions environnementales ordinaires.

Parmi les principaux minéraux contenant du calcium figurent la calcite et l’aragonite, deux formes de carbonate de calcium, ainsi que le gypse, la fluorine et l’apatite. L’altération et la dissolution des minéraux introduisent du calcium dans l’eau du sol, les eaux souterraines et les eaux de surface.

Usages et principaux composés du calcium

Le calcium métallique est utilisé dans certaines applications métallurgiques et comme agent réducteur. Les composés du calcium sont largement utilisés dans la construction, l’agriculture, le traitement de l’eau et l’industrie chimique. Leurs formules et leurs états d’hydratation sont importants :

Carbonate de calcium (CaCO₃): constituant majeur du calcaire et de la craie, utilisé dans la construction et comme source de chaux. Un média de calcite adapté peut également servir à conditionner une eau faiblement minéralisée.
Oxyde de calcium (CaO) : chaux vive, produite par chauffage du calcaire. Sa réaction avec l’eau dégage de la chaleur et forme de l’hydroxyde de calcium.
Hydroxyde de calcium [Ca(OH)₂]: chaux hydratée ou éteinte, utilisée pour ajuster le pH et pour l’adoucissement chimique. Il s’agit d’un hydroxyde, et non d’un oxyde.
Sulfate de calcium : le gypse est le dihydrate, CaSO₄·2H₂O ; le sulfate de calcium anhydre est CaSO₄. Le plâtre de Paris est principalement l’hémihydrate, CaSO₄·½H₂O.

Effets sur la santé et précautions de manipulation

Le calcium en tant que nutriment

Le calcium contribue à la santé des os et des dents, au fonctionnement des muscles, à la transmission des signaux nerveux et à la coagulation sanguine. La vitamine D favorise son absorption. Les sources de calcium comprennent les produits laitiers, les aliments enrichis et certains légumes. L’eau potable peut également en apporter, selon sa composition minérale.

Selon les valeurs nutritionnelles de référence des NIH américains, les apports recommandés pour les adultes sont de 1 000–1 200 mg d⁻¹, selon l’âge et le sexe. Les besoins et les limites supérieures d’apport varient ; ces chiffres sont des valeurs nutritionnelles de référence, et non des limites pour l’eau potable. Le calcium et le magnésium font l’objet de recommandations d’apport distinctes.

L’ostéoporose est influencée par l’âge, les hormones, l’activité physique, l’alimentation et d’autres facteurs. Le calcium seul ne garantit pas sa prévention. Un apport élevé sous forme de compléments peut avoir des effets indésirables et entraîner des interactions médicamenteuses. Les personnes qui envisagent de prendre des compléments, en particulier celles qui souffrent d’une maladie rénale ou ont des antécédents de calculs rénaux, devraient demander un avis médical adapté à leur situation.

Métal, poudre et chaux

Le calcium métallique et la poudre de calcium réactive nécessitent des mesures de sécurité spécifiques. Au contact de l’eau, ils peuvent dégager de l’hydrogène inflammable et former de l’hydroxyde de calcium alcalin. La poudre pyrophorique peut s’enflammer à l’air et provoquer de graves brûlures ou lésions oculaires. Ces dangers diffèrent de ceux du calcium dissous dans l’eau potable.

La chaux vive réagit fortement avec l’eau et dégage de la chaleur ; la chaux hydratée est alcaline et peut provoquer des lésions des yeux et de la peau. Les procédures de manipulation et d’urgence doivent être conformes à la fiche de données de sécurité du produit concerné et à l’évaluation de l’exposition liée à la tâche. Un feu impliquant de la poudre de calcium nécessite une intervention spécialisée ; l’eau et le dioxyde de carbone ne conviennent pas comme agents extincteurs.

Le calcium dans l’environnement et dans l’eau

Page connexe : Le calcium dans l’eau (Ca + H₂O) — présence, réactions, qualité de l’eau et traitement.

Le calcium est un nutriment essentiel et un constituant largement répandu des roches, des sols et des eaux naturelles. Les effets d’un rejet contenant du calcium dépendent du composé, de la dose et du milieu récepteur. Les rejets de chaux, par exemple, peuvent modifier le pH et former des matières solides ; le comportement d’un composé du calcium ne caractérise pas toutes les formes de cet élément.

Dureté et formation de tartre

Le calcium et le magnésium sont les principaux ions responsables de la dureté. 1 mg/L de calcium correspond approximativement à 2,50 mg/L exprimés en CaCO₃ pour exprimer la dureté calcique. Il s’agit d’une convention d’expression en équivalent ; cela ne signifie pas que l’eau contient cette masse de carbonate de calcium solide.

Le calcium dissous ne forme pas automatiquement du tartre. La précipitation du carbonate de calcium dépend notamment du pH, de l’alcalinité, de la température, de la concentration et des échanges gazeux. D’autres sels de calcium peuvent également limiter le fonctionnement des installations industrielles. Il faut évaluer l’ensemble de la composition chimique de l’eau plutôt que la seule concentration en calcium.

L’OMS ne propose pas de valeur guide fondée sur la santé pour la dureté aux concentrations normalement présentes dans l’eau potable. Le traitement de la dureté répond souvent à des considérations d’exploitation et d’acceptabilité pour les consommateurs. Cela ne permet pas de définir une composition minérale idéale unique pour toutes les eaux distribuées.

Élimination du calcium

Adoucissement par échange d’ions : remplace généralement le calcium et le magnésium par du sodium. Il réduit la dureté sans nécessairement réduire la teneur totale en sels dissous.
Adoucissement par précipitation : un traitement contrôlé à la chaux ou à la chaux et à la soude transforme certains constituants dissous responsables de la dureté en matières solides, puis ces matières sont séparées et le pH est ajusté.
Traitement membranaire : la nanofiltration et l’osmose inverse peuvent réduire la teneur en calcium. Le choix du procédé et le degré d’élimination dépendent des propriétés de la membrane, de la composition chimique de l’eau d’alimentation et des conditions d’exploitation.

Une filtration ordinaire des sédiments n’élimine pas les ions calcium dissous. Le traitement produit des résidus tels que des eaux usées de régénération, des boues ou des concentrats membranaires, qui doivent être gérés de manière appropriée. Consultez notre foire aux questions sur les adoucisseurs d’eau pour en savoir plus.

Ajout de calcium après purification

Une eau dessalée peu minéralisée peut nécessiter un conditionnement avant sa distribution. Des contacteurs à calcite ou un dosage contrôlé de produits chimiques peuvent apporter du calcium et ajuster l’alcalinité et le pH. La reminéralisation doit répondre aux objectifs de qualité de l’eau visés ; elle ne suffit pas, à elle seule, à établir la sécurité microbiologique et ne garantit pas la maîtrise de la corrosion pour tous les matériaux de canalisation.

Pour en savoir plus, consultez les pages consacrées au calcium dans l’eau et aux valeurs nutritionnelles de référence.

Dernière révision de la page sur le calcium : 24 octobre 2026 par Lenntech.