碳酸钙的化学式为CaCO3，绝大多数为结晶状态，也有少部分为非晶状态，或纳米状态微晶和非晶混合状态。
方解石、文石、球霰石
方解石、文石和球霰石是晶体学和矿物学的命名，为CaCO3三种不同的结晶相。文石也称霰石。球霰石自然界没有，是近代人工制备的一种结晶CaCO3。方解石是三方晶系，文石是正交晶系，球霰石是六方晶系。三种晶体
图.方解石晶体结构及菱i面体晶胞关系图
结构虽然不同。但将三者比较一下，又有十分相近的相关性。文石和球霰石没有方解石稳定。在合适条件下，结构稍作调整，可以产生结构相变，正交晶系文石和六方晶系的球霰石都可以转变成三方晶系方解石。文石和球霰石的晶格畸变大，没有方解石结晶好，多为纳米尺寸碳酸钙结晶。
人工也可以有目的制备出单相文石和球霰石。文石和球霰石似乎更容易固溶少量其它元素替换Ca。人工制备的文石和球霰石晶格畸变大，比表面积大，吸附性强，活性大，用作轻工业制品原材料。
北方某些地方井水，常期煮开水的水壶中易结水垢。发现这种水垢有的是很纯的文石型CaCO3。可能和高温煮沸生成条件有关，也可能与含多种少量其它金属离子有关。
珍珠和贝壳珍珠层
这两类物质是生物矿化物质，成分结构组织相同。二者均由有机物蛋白质与无机物CaCO3结晶复合而成，新生成时CaCO3有文石结构，经多年风吹日晒后也转变成方解石。海边拾来的老贝壳无一例外的是方解石型CaCO3。养珠人不希望珍珠是文石结构，说影响珍珠品质。
显微镜下，珍珠与贝壳的珍珠层显微形貌，CaCO3结晶好似不规则”砖块”，有机物蛋白质像 壘墙“水泥”似的在缝隙中把砖块粘结在一起。正是这种有机无机层状复合的显微组织，而且具有高度择优取向，使珍珠和贝壳珍珠层具有较高硬度。这种叠层组织，使其手感滑润，又由于方解石晶体具有双折射和偏光物理性质，与有机物蛋白质薄层复合，使珍珠光彩夺目，珠光闪耀。用其制成贵重的项链和手环。至于珍珠粉就不用珍珠来制备了，用贝壳的珍珠层就很好了。是真品，不是假货。
钟乳石、石笋、石柱
石灰岩山洞的钟乳石，石笋，石柱，彩光一照如入仙境一般，是方解石结晶发出晶体反光。这种光彩来自粗大晶粒的方解石反射光和散射光。由于单晶的方解石具有双折射和偏光性质。使混乱取向的粗大晶粒，反射光和散射光必将五彩缤纷，犹如仙境一般，形成旅游景观。这种碳酸盐溶洞的形成，历经千万年，前期碳酸盐被水溶蚀，掏空成溶洞，后期又由于溶于水中碳酸氢钙随水缓漫滴落，脱氢后缓慢结晶成不同取向粗大晶粒方解石。大自然为人们创造了一个遊乐“天堂”。
太湖石
又名窟窿石，假山石。原名来自太湖（地区）。是CaCO3的方解石型矿物。由石灰岩遭到长时间缓慢侵蝕而形成的。与钟乳石类生成过程相反，以水流作用为主，特定环境下，将碳酸钙转变为碳酸氢钙，隨水流而去，形成形状各异的窟窿或凹陷，产生自然美。作为庭院和公园的假山石。为人们美化环境。
珊瑚石
珊瑚是一种生活在海洋里体态玲珑，色彩高雅的腔肠动物，名为珊瑚虫。它能分泌出红白等颜色的碳酸钙“骨骼”，并相互聚集粘到一起，呈树枝状，就是人们喜欢的珊瑚石。人们看到的在市场上出现的，家中摆放的，观赏的珊瑚石就是这种生物矿石，方解石型CaCO3。不知道初始生成的珊瑚石有没有文石型结构，而后转变为方解石结晶。也不知道是直接分泌的就是CaCO3结晶，还是后来由分泌物析出结晶的。
石林
石林是岩溶学专用名词。是碳酸岩的岩溶地貌中风光美丽，具有观赏价值的剑状、柱状等裸露型地貌。这种地貌国际上称为喀斯特地貌。来源于地名。是亿万年前海陸变迁，形成碳酸盐沉积物，主要成分是CaCO3，在水、风、地壳运动等大自然作用下，呈现区域选择性溶蝕，形成峰林型溶岩地貌，恰似石林，如放大的大型盆景，风光无限。
鸡蛋外壳
这是一种摆不上台面的复合材料。但它的生成过程和结构状态值得人们思考。鸡蛋硬壳也是生物矿化形成，有机物与无机物CaCO3复合材料。不同的是鸡蛋硬壳的CaCO3生下来就是方解石结构。与珍珠和贝壳珍珠层相比，方解石型晶体晶粒取向混乱，形成多孔网状结构，孔隙由蛋白质填充。从X射线粉末衍射图上看，方解石型CaCO3结晶非常好，晶粒尺寸在微米量级，晶格畸变也比较小。很难区别是石灰岩还是鸡蛋皮。按一个鸡一天生一个蛋，一个蛋的硬壳3g算，这鸡的本领也够大的。就算飼料提供充分，在接近24小时把无机物CaCO3生成並析出，结晶成这么好的方解石，也是令人惊奇的。可能鸡的呼吸，吸氧是必要的，呼出二氧化碳可以大大减少，甚至不必了，去与钙离子结合，造鸡蛋壳吧？
与珍珠和贝壳珍珠层比较，由于结构状态不同，显微组织不同，鸡蛋硬壳完全没有珍珠及贝壳珍珠层的光彩夺目的物理性质。
石灰岩
石灰岩也称石灰石，可以看成是CaCO3矿物“大路货”，在地球上蕴藏量很丰富。依矿物形成说，是碳酸盐的变质岩。三方晶系的方解石结构。名字与它最早用作烧制生石灰有关。人们最早最多接触的是这种天然矿物石灰岩。可以说是对人类社会进步发展有重大作用的矿物。原石可用作建筑石材，高温烧制，脱掉二氧化碳，可以生成生石灰，即CaO，也是烧制水泥的一种重要原材料。
大理石
大理石因早期在大理（地区）发现並利用而得名。大理石纯白的石材又称为汉白玉。是致密型细晶粒的方解石型碳酸钙，带黑色条纹的大理石，剖面形成一幅天然的水墨山水画，条纹可能是非钙杂质元素聚集进入引起的颜色变化。后来把具有同样材质同样相貌的这种石材也都统称为大理石。可制成石板水墨山水画，汉白玉栏杆，形神如画的雕像。
白垩粉
“白垩”是地名。由于在此地有考古发现，又作为白垩纪，是年代名。
先说白垩土。白垩土又称白土子。是一种含钙很高的多种海洋浮游生物，如多胚孔，球藻等沉积物形成的沉积岩，类似于含Si高的硅藻土的形成。经几百万年沉积，逐渐粘结成松软的石灰岩，主要成为分CaCO3，还有部分硅酸盐杂质。经过地壳变迁，呈现在陸地上。其结构状态主要是非晶态CaCO3，也含有部分微纳尺寸方解石结晶。经加工可提取制得非晶状态CaCO3，称为白垩粉。用来制作粉笔、油灰、药品、纸张、牙膏和火药等。
人工制备CaCO3
将石灰岩破粹再研磨制备成细粉CaCO3，晶粒仍然棱角显明，比表面积小，活性低，不能满足轻工业对材料要求。当前为了满足工业应用需求，人工制备CaCO3微粉。化学反应结合物理过程，多种流程制备不同结构状态（结晶与非晶），不同晶粒尺寸，不同形貌的CaCO3。有方解石，多数为文石，球霰石的微纳（微米或纳米级尺寸）材料和非晶态。制备方法採用水溶剂法及热溶剂法制备路线。这类方法有一个共同特点，将化学反应与晶体生成同步实现。反应是化学过程，成核生长是物理过程，实时进行。化学反应生成CaCO3分子，物理过程使生成的分子即时结晶。利用有机物或无机物参与反应过程、通过诱导、促进、干扰、分散甚至通过前驱等作用，影响化学反应和晶体成核生长关系，制备出多种多样令人惊奇的显微形貌结晶，晶粒尺寸小，比表面积大，活性大，吸附性强的CaCO3材料，满足各种应用要求。
可用于医药、食品、塑料、造纸及日用轻工业产品等的一种原材料。
冰洲石
是自然界最纯的CaCO3晶体（CaO＝56.03%，CO2＝43.97%），方解石型单晶。外形和方解石结构对称性一致。好的冰洲石是旡色透明的。首次发现于冰岛，取名冰洲石。也应该由于它的相貌似冰，无色透明，称为冰洲石。由于冰洲石折射率极高，具有双折射和偏光性能，常用于制造偏光棱镜和偏光片。
自然界冰洲石生长是在合适环境下，于石灰岩狭缝可以重结晶，生长出冰洲石。本文作者曾在校内石榴园一块太湖石狭缝中发现3一4块不太好的方解石单晶（有微裂纹）一一冰洲石。大小约10×10×2mm。对该单晶作了X射线衍射鉴定。确实是方解石单晶冰洲石。事情虽小且偶然，然而展现了自然界冰洲石生长过程。石灰岩经缓慢水溶，生成碳酸氢钙（Ca（HCO3）2），再在合适空间合适环境下脱掉氢重结晶，又经过成核长大缓慢生长，形成单晶一一冰洲石。