Les éléments chimiques, tels qu'ils apparaissent dans le Tableau Périodique des Éléments, peuvent exister dans la Nature sous différentes formes.

On peut les trouver sous forme d'atomes, exactement comme ils apparaissent dans le Tableau Périodique. Ces atomes existent soit sous forme d'entités individuelles, comme les gaz rares (hélium, néon, argon, etc. ; dernière colonne du Tableau Périodique), soit sous forme de molécules diatomiques (dihydrogène H, diazote N, dioxygène O, dichlore Cl, etc.), soit sous forme d'atomes identiques liés entre eux en grand nombre, comme pour la plupart des éléments du Tableau Périodique (p.ex. sodium, fer, titane, tungstène, carbone diamant ou graphite, etc.). Sous ces différentes formes, ils contiennent toujours un nombre d'électrons (chargés négativement) exactement égal au nombre de protons (chargés positivement) qui les caractérise (le numéro atomique dans le Tableau Périodique), et ils sont donc électriquement neutres. C’est le cas du calcium qui nous intéresse ici, et qui peut exister sous forme de métal brillant dont l'aspect ressemble à l'aluminium. Le calcium métallique ne contient donc que des atomes de calcium (constitués de 20 protons et donc de 20 électrons, mais également de 20 neutrons) ; le calcium métallique n'est pas très stable et se décompose rapidement en présence d’eau.

Les éléments chimiques peuvent aussi se lier avec d'autres éléments, dans ce qu'on appelle des molécules. Pour former des liaisons, les atomes mettent en commun leurs électrons. Parfois cette mise en commun est entièrement équilibrée, comme dans une hypothétique partie de tennis qui n'en finirait pas entre deux joueurs égaux. Et parfois, la mise en commun est déséquilibrée car l'un des atomes attire vers lui les électrons de la liaison (et donc l'autre atome voit les électrons s'éloigner de lui) ; il en résulte une inhomogénéité dans la répartition des charges entre les atomes constituant la molécule, certains atomes étant plutôt chargés négativement (ceux qui ont attiré les électrons) et d'autres atomes étant plutôt chargés positivement (ceux qui ont cédé leurs électrons). Ces atomes chargés sont appelés des ions, plus précisément des anions lorsqu'ils portent des charges négatives, respectivement des cations lorsqu'ils portent des charges positives. C'est aussi le cas du calcium, dont la propension à céder ses électrons lors de la formation de liaisons est tellement grande qu'il existe sous forme de cation Ca dans la plupart des composés qu'on trouve dans la Nature. La matière de nos os, hydroxyapatite, contient des cations calcium Ca et des anions phosphate PO et hydroxyle OH. La roche de la chaîne montagneuse du Jura est principalement du carbonate de calcium (appelé calcaire), CaCO, contenant des cations calcium Ca et des anions carbonate CO. La craie utilisée en classe est du sulfate de calcium (appelé gypse), CaSO, contenant des cations calcium Ca et des anions sulfate SO. Et dans le lait, ce sont donc bien des cations calcium Ca que l'on trouve, et non du calcium métallique !