カルシウムの原子は、原子核の周りに 20 個の電子を持っています。
電子は K 殻に 2 個、L 殻に 8 個、M 殻に 8 個、N 殻に 2 個が入ります。
一番外側の N 殻の 2 個の電子を手放して、2 価の陽イオン \mathrm{Ca}^{2+} になります。
外側の電子殻がマグネシウムより 1 つ外にあるので、電子を手放しやすく、マグネシウムより反応しやすい金属です。
カルシウムは、熱くしなくても水と反応して水素を出し、水酸化カルシウムが出来ます。
\mathrm{Ca} + 2\mathrm{H_2O} \longrightarrow \mathrm{Ca(OH)_2} + \mathrm{H_2}
カルシウムは水より密度が大きいので、ナトリウムと違って水に沈み、底で泡を出しながら反応します。
水酸化カルシウムは水に少ししか溶けないので、溶け切れないものが白く濁って見えます。
水溶液は強い塩基性で、フェノールフタレインを加えると赤くなります。
カルシウムを含む水溶液を白金線に付けてガスバーナーの炎に入れると、炎が橙赤色になります。
炎の光をスペクトルに分けると、波長約 622 nm の橙赤色の光と、約 554 nm の緑色の光が見えます。
花火の色にも炎色反応が使われていて、赤にはストロンチウム、緑にはバリウム、橙色にはカルシウムなどが入っています。
石灰石や大理石、貝殻の主な成分は、炭酸カルシウム \mathrm{CaCO_3} です。
炭酸カルシウムを強く熱すると、二酸化炭素が出て、酸化カルシウム（生石灰）になります。
\mathrm{CaCO_3} \longrightarrow \mathrm{CaO} + \mathrm{CO_2}
生石灰に水を加えると、大きな熱を出して水酸化カルシウム（消石灰）になります。
\mathrm{CaO} + \mathrm{H_2O} \longrightarrow \mathrm{Ca(OH)_2}
生石灰は水を良く吸うので、海苔や煎餅の袋の乾燥剤にも使われています。
消石灰は、空気中の二酸化炭素を吸って、ゆっくり炭酸カルシウムに戻ります。
漆喰の壁が固まるのは、この反応によるものです。
水酸化カルシウムの水溶液を石灰水と言います。
石灰水に二酸化炭素を通すと、水に溶けにくい炭酸カルシウムが出来て、白く濁ります。
\mathrm{Ca(OH)_2} + \mathrm{CO_2} \longrightarrow \mathrm{CaCO_3} + \mathrm{H_2O}
この反応は、気体が二酸化炭素かどうかを調べるのに使われます。
更に二酸化炭素を通し続けると、炭酸水素カルシウムになって溶け、濁りは消えます。
\mathrm{CaCO_3} + \mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2O} \longrightarrow \mathrm{Ca(HCO_3)_2}
鍾乳洞は、二酸化炭素を含む地下水が石灰岩を溶かし、そこから炭酸カルシウムが再び出てくることで出来ます。