El carbonato cálcico o cal es un compuesto iónico que se presenta en la naturaleza en diversas formas. Las montañas, los arrecifes de coral y las cuevas de estalactitas se componen en gran parte de piedra caliza, una sustancia formada por una serie de reacciones químicas a lo largo de la historia de la Tierra. El mármol y la creta son formas especiales de carbonato cálcico.

El carbonato cálcico es un compuesto químico de calcio, carbono y oxígeno cuya fórmula química es CaCO3. Como sal cálcica del ácido carbónico, pertenece al grupo de sustancias carbonatadas. Es un sólido cristalino incoloro cuya estructura cristalina está formada por los iones Ca2+ y CO32- en una proporción de 1:1.

Las fuentes más importantes de esta sustancia son las conchas y la piedra caliza (CaCO3). También hay otros minerales que contienen este compuesto químico, como la creta, el mármol y muchos otros.

El carbonato cálcico es uno de los compuestos más extendidos en la Tierra, especialmente en forma de roca sedimentaria. Se presenta principalmente en forma del mineral calcita (calcita, doble espato), que es uno de los minerales más comunes de la corteza terrestre. No sólo es el mineral predominante en la caliza masiva, sino que, en combinación con el cuarzo, la barita y la fluorita, es también la roca madre de muchas vetas minerales. Incluso puede ser el único componente de vetas cuyo espesor oscila entre unos pocos centímetros y varias decenas de metros. Otras modificaciones del carbonato cálcico son los minerales aragonito y vaterita. El nombre de aragonito procede de la presencia más importante del mineral en Aragón. Se da con mayor frecuencia en las proximidades del agua de mar. La razón es el magnesio contenido en el agua de mar, que favorece la formación de aragonito frente a la calcita. Junto con la calcita, el aragonito es el biomineral más común. Es el componente inorgánico del nácar de las conchas, se encuentra con frecuencia en las perlas y también puede hallarse en los mejillones.

La ictita es el hidrato de carbonato cálcico y se descubrió por primera vez en la naturaleza en 1963 en forma de columnas de hasta 20 metros de altura en el Ikkafjord de Groenlandia. El lugar donde se encontró también dio nombre al mineral. El mineral es inestable a presión atmosférica por encima de 0 °C y se transforma en calcita por encima de esta temperatura. Su formación se ve favorecida por el magnesio (abundante en el agua de mar) y otros aditivos.

La ictita se presenta en forma de cristales prismáticos, pero también como masas fibrosas o estalactitas. Tiene una densidad de 3,39 g/cm3 y una dureza de 2,5 en la escala de Mohs. Es de transparente a translúcido, de color blanco y brillo vítreo.

También existen otros dos minerales pseudopolimórficos, la monohidrocalcita y la ikaita, que son hidratos de carbonato cálcico. La inestable monohidrocalcita es el monohidrato del carbonato cálcico. La primera aparición natural de la monohidrocalcita se describió en 1959 y 1964 como sedimento impuro en el lago Issyk-Kul, en Kirguistán. En los organismos vivos, se encuentra en los cálculos de la vejiga de los cobayas y en los cálculos auriculares de algunos vertebrados.

El carbonato cálcico es un mineral que se encuentra en muchos lugares de la Tierra. Es el principal componente de la caliza sedimentaria, el mármol metamórfico y otras rocas sedimentarias como la oolita o el estromatolito. En la naturaleza viva, se encuentra en el exoesqueleto de crustáceos, corales, mejillones, caracoles y protozoos. En algunos de ellos también está presente en una de las diversas fases de carbonato cálcico amorfo (ACC) conocidas.

Las primeras calizas de tamaño significativo fueron formadas por estromatolitos hace más de dos mil millones de años.

El carbonato cálcico está muy extendido en el suelo. Los minerales de calcio más importantes en nuestros suelos son la calcita y la dolomita [CaMg(CO3)2]. Se liberan al suelo cuando las rocas carbonatadas o las margas se meteorizan.

Contrariamente a la creencia popular, los huesos y dientes de los vertebrados no contienen carbonato cálcico, sino las sustancias que contienen calcio hidroxiapatita (en los huesos) y también fluorapatita en los dientes. Sin embargo, el carbonato cálcico se encuentra, por ejemplo, en las plantas. Los pelos de las hojas del cornejo rojo están recubiertos de carbonato cálcico.