Kalziumionenbindung

Kalziumionenbindung bezeichnet die Bindung, die zwischen Kalziumkationen (Ca2+) und Anionen oder polyanionischen Liganden in festen Verbindungen oder in Lösungen entsteht. Sie beruht überwiegend auf elektrostatischer Anziehung zwischen dem zweifach positiv geladenen Calciumion und negativ geladenen Teilchen wie Carbonat (CO3^2-), Sulfat (SO4^2-), Phosphat (PO4^3-), Fluorid (F^-), Chlorid (Cl^-) oder Hydroxid (OH-). In vielen mineralischen Kristallen bildet diese Bindung das Gitter, das Calcium zu Koordinationsumgebungen von typischerweise 6 bis 7 Sauerstoffatomen führt.

Beispiele für Kalziumionenbindungen in der Praxis sind Calciumcarbonat (CaCO3; Calcite, Aragonite), Calciumfluorid (CaF2), Calciumchlorid (CaCl2) und Calciumsulfat (CaSO4·2H2O, Gypsum). In solcherart ionischen oder polykationischen Strukturen bestimmt die Kalziumbindung die Festigkeit, Löslichkeit und Stabilität der Verbindung. Hydroxid- oder Phosphatgruppen bilden in natürlichen Mineralien oft komplexe Netzwerke mit Ca2+, wodurch Stabilität unter variierenden Druck- und Temperaturbedingungen entsteht.

Im Biologischen kommt Calcium als Signalmolekül häufig durch Calciumbindung an Proteine zum Einsatz (zum Beispiel EF-Hand-Motive), was eine spezielle Form der Kalziumbindung darstellt, die auf der gleichen Grundidee der positiven Ladung und Koordination beruht.

Unterscheidung von kovalenten Bindungen: Kalziumionenbindung ist primär elektrostatisch und in der Regel nicht durch geteilte Elektronen gekennzeichnet; in Koordinationskomplexen kann Calcium mehrere Liganden koordinieren, wodurch verschiedene Strukturen entstehen.