Calciumcarbonat oder Kalk ist eine ionische Verbindung, die in der Natur in verschiedenen Formen vorkommt. Berge, Korallenriffe und Tropfsteinhöhlen bestehen grösstenteils aus Kalkstein – einer Substanz, die durch eine Abfolge chemischer Reaktionen im Laufe der Erdgeschichte entstanden ist. Marmor und Kreide sind beide spezielle Formen von Calciumcarbonat.

Calciumcarbonat ist eine chemische Verbindung aus Calcium, Kohlenstoff und Sauerstoff mit der chemischen Formel CaCO3. Als Calciumsalz der Kohlensäure gehört es zur Stoffgruppe der Carbonate. Es ist ein farbloser, kristalliner Feststoff, dessen Kristallstruktur aus den Ionen Ca2+ und CO32- im Verhältnis 1:1 besteht.

Die wichtigsten Quellen für diesen Stoff sind Muscheln und Kalkstein (CaCO3). Daneben gibt es auch andere Mineralien, die diese chemische Verbindung enthalten, wie Kreide, Marmor und viele andere.

Calciumcarbonat ist eine der am weitesten verbreiteten Verbindungen auf der Erde, insbesondere in Form von Sedimentgestein. Es kommt hauptsächlich in Form des Minerals Calcit (Calcit, Doppelspat) vor, dass zu den häufigsten Mineralien der Erdkruste gehört. Es ist nicht nur das vorherrschende Mineral in massivem Kalkstein, sondern in Verbindung mit Quarz, Baryt und Fluorit auch das Ausgangsgestein vieler Erzgänge. Es kann sogar alleiniger Bestandteil von Adern sein, deren Mächtigkeit von einigen Zentimetern bis zu mehreren Dutzend Metern reicht. Weitere Modifikationen des Calciumcarbonats sind die Mineralien Aragonit und Vaterit. Der Name Aragonit leitet sich von dem wichtigsten Vorkommen des Minerals in Aragonien ab. Es tritt verstärkt in der Nähe von Meeresgewässern auf. Der Grund dafür ist das im Meerwasser enthaltene Magnesium, das die Bildung von Aragonit gegenüber Calcit begünstigt. Aragonit ist neben Calcit das häufigste Biomineral. Es ist der anorganische Bestandteil von Perlmutt in Muscheln, kommt häufig in Perlen vor und ist auch in Muscheln zu finden.

Ikait ist das Hydrat von Kalziumkarbonat und wurde erstmals 1963 in der Natur in Form von bis zu 20 Meter hohen Säulen am Ikkafjord in Grönland entdeckt. Der Fundort gab dem Mineral auch seinen Namen. Das Mineral ist bei Atmosphärendruck oberhalb von 0 °C instabil und verwandelt sich darüber in Calcit. Seine Bildung wird durch Magnesium (das im Meerwasser reichlich vorhanden ist) und durch andere Zusätze begünstigt.

Ikait kommt als prismatische Kristalle, aber auch als faserige Massen oder Stalaktiten vor. Er hat eine Dichte von 3,39 g/cm3 und eine Härte von 2,5 auf der Mohs-Skala. Es ist durchsichtig bis durchscheinend mit weisser Farbe und glasartigem Glanz.

Darüber hinaus gibt es zwei weitere pseudopolymorphe Minerale, Monohydrocalcit und Ikait, die Hydrate von Calciumcarbonat sind. Der instabile Monohydrocalcit ist das Monohydrat des Calciumcarbonats. Das erste natürliche Vorkommen von Monohydrocalcit wurde 1959 und 1964 als unreines Sediment im Issyk-Kul-See in Kirgisistan beschrieben. In Lebewesen kommt es in Blasensteinen von Meerschweinchen und in den Ohrsteinen einiger Wirbeltiere vor.

Calciumcarbonat ist ein Mineral, das an vielen Orten der Erde vorkommt. Es ist der Hauptbestandteil von sedimentärem Kalkstein, metamorphem Marmor und anderen Sedimentgesteinen wie Oolith oder Stromatolith. In der lebenden Natur kommt es im Exoskelett von Krustentieren, Korallen, Muscheln, Schnecken und Einzellern vor. In diesen ist es teilweise auch in einer der verschiedenen bekannten amorphen Kalziumkarbonatphasen (ACC) vorhanden.

Die ersten Kalksteine von nennenswerter Grösse wurden vor mehr als zwei Milliarden Jahren von Stromatolithen gebildet.

Calciumcarbonat ist im Boden weit verbreitet. Die wichtigsten Kalziumminerale in unseren Böden sind Calcit und Dolomit [CaMg(CO3)2]. Sie werden im Boden freigesetzt, wenn Karbonatgesteine oder Mergel verwittern.

Entgegen der landläufigen Meinung enthalten die Knochen und Zähne von Wirbeltieren kein Kalziumkarbonat, sondern die ebenfalls kalziumhaltigen Substanzen Hydroxylapatit (in Knochen) und zusätzlich Fluorapatit in Zähnen. Allerdings kommt Kalziumkarbonat zum Beispiel in Pflanzen vor. Die Blatthaare des Roten Hartriegels sind mit Kalziumkarbonat überzogen.