З чого складається кальцій, атоми кальцію

Просту вапно звичайно виписували з Валдайської висот, за півтори тисячі кілометрів від новоспоруджуваної центрів, а цемент йшов з Фастова окружною дорогою - через моря Чорне, Егейське і Середземне, Атлантичний і Льодовитий океани; розповів їм, що я тому прекрасно розумію абсолютно виняткове значення вапна в житті і будівництві, але сам я вапняками ніколи не займався і нічого про них не знаю.

Я прочитав їм лекцію на цю тему - і так з'явився розповідь про атомах кальцію в світобудові. який я наводжу нижче.

- Ви працюєте в цементній промисловості, в промисловості в'яжучих речовин, найважливішої галузі будівельної промисловості, для вас історія атомів кальцію представляє особливий інтерес.

Хіміки та фізики нам кажуть, що кальцій займає в Менделєєвськой системі особливе місце, era номер один по одному 20. Це означає, що він складається з ядра, тобто з найдрібніших частинок - протонів і нейтронів, і двадцяти вільних негативно заряджених частинок, які ми називаємо електронами.

Число 40 визначає собою атомний вага цього елемента, розташованого в другій групі Менделєєвськой системи, у другому її ряду. У своїх з'єднаннях він вимагає для отримання стійких молекул двох негативних зарядів. Як кажуть хіміки, його валентність дорівнює двом.

Ви бачите, що мені довелося при цьому перерахування наводити цифри, кратні чотирьом. У геохімії це дуже важливі числа. Ми знаємо і в житті, що коли ми хочемо щось зробити стійким, то ми завжди вдаємося до цих чисел; так, наприклад, стіл має чотири ніжки. Сталий тіло, всяка будівля зазвичай симетричні, так що права і ліва половини подібні.

Число 2 і числа 4, 20 і 40 говорять нам про виняткову стійкості і атомів кальцію, і ми навіть ще не знаємо тих сотень мільйонів градусів, які можуть зруйнувати цю міцну споруду з маленького ядра і швидко мчить навколо нього плеяди з двадцяти негативних планет. І в міру того як астрофізики починають розуміти будову всього світу, все більше і більше вимальовується величезна роль атомів кальцію в світобудові.

Але ось, покірні законам тяжіння, якісь мчать, частинки світобудови, описуючи свої складні шляхи, залітають до нас на Землю. Вони падають у вигляді метеоритів, і знову кальцій грає в них величезну роль. І на нашій Землі важко собі уявити який-небудь метал, який мав би большее- значення у всіх складних долі освіти земної кори. створення життя і технічного прогресу.

Ще в ті часи, коли розплавлені маси кипіли на. поверхні Землі, коли поступово відокремлювалися важкі пари, утворюючи атмосферу, і збиралися перші краплі води, створюючи; великі океани та моря, кальцій, разом зі своїм другом магнієм, таким же щільним і міцним, таким же парних елементом (номер його 12), був одним з найбільш важливих металів; Землі.

У різних породах, які тоді виливалися на поверхню або застигали в глибинах, атоми кальцію і магнію грали особливу роль. Дно великих океанів, особливо Тихого, ще. і зараз вистелено базальтової постіллю, в якій атоми каль7 ція мають велике значення, і ми знаємо, що наші материки плавають на цій базальтової ліжку, котра утворює хіба що своєрідну тонку застиглу кору на розплавах глибин.

Геохіміки навіть підрахували, що до складу земної кори входять по вазі 3,4% кальцію і 2% магнію. Вони зв'язали закони поширення кальцію з чудовими властивостями самого атома кальцію, з парністю його електронів, з дивовижною стійкістю цієї прекрасної досконалої споруди світу.

Відразу ж після утворення земної кори почалися складні шляху мандрування цих атомів.

Виверження вулканів в ті далекі часи виносили з собою велику кількість вугільної кислоти. Важкі хмари повітряної атмосфери, насиченої парами води і вуглекислоти, оточували Землю, руйнуючи земну поверхню, зносячи в диких первинних бурях ще гарячі маси землі. Так почався найцікавіший етап в історії мандрів атомів кальцію.

З вуглекислотою кальцій давав міцні, стійкі сполуки. При надлишку вуглекислоти карбонат кальцію переносився водами; при втраті вуглекислоти він осідав у вигляді білого кристалічного порошку.

Так утворювалися потужні шари вапняків. Там, де наноси земної поверхні накопичували залишки глин, осідали шари мергелів. Бурхливі руху підземних розпечених мас, які вириваються в шари вапняків, обпалювали їх своїми парами в тисячі градусів і перетворювали в білосніжні гори мармуру.

Але ось зі складних клубків якихось сполук вуглецю зародилися перші грудки органічної речовини. Поступово ускладнювалися ці колоїдальні желеподібні маси, що нагадують медуз нашого Чорного моря; зароджувалися в них нові властивості - властивості живої клітини. Великі закони еволюції, боротьби за існування, боротьби за подальший розвиток роду ускладнювали ці молекули, приводили їх до нових сполученням, і нові властивості з'являлися на основі великих законів органічного світу. Поступово народжувалася життя. Спочатку у вигляді простих клітин серед гарячих морів і океанів, потім у вигляді більш складних багатоклітинних організмів, і так аж до самого досконалого організму на землі - людини.

У цьому поступовому ускладненні зростання кожного організму відбивалася весь час боротьба за створення міцного, стійкого тіла. М'яке, пружне тіло тварини було беззахисне перед ворогами, які на кожному кроці його розривали і знищували. Жива речовина в процесі поступової еволюції все більше і більше прагнуло захистити себе. Треба було створити або якусь непроникну оболонку навколо м'якого тіла, щоб можна було сховатися за нею, як за бронею, або ж потрібен був міцний внутрішній кістяк - то, що ми називаємо скелетом, щоб м'яке тіло могло міцно триматися на твердих кістках.

І історія життя нам показує, що в цих пошуках твердого та міцного матеріалу кальцій зіграв зовсім особливу роль. Спочатку в раковинки залучався

Однак цей шлях виявився не дуже правильним; фосфор лудженими для самого життя, але не всюди його запаси такі великі,

щоб можна було легко побудувати міцну раковину; історія розвитку тваринного і рослинного світу показала, що набагато вигідніше будувати міцні частини з інших, малорозчинних сполук - опала, сірчанокислих стронцію і барію; але особливо виявився придатним вуглекислий кальцій.

Правда, не менше за потрібне виявився і фосфор: в той час, як різного роду молюски та рачки, а також одноклітинні організми стали широко використовувати вуглекислий кальцій для своїх красивих черепашок, скелетні частини наземних тварин стали будуватися з фосфорнокислий солей. Кость людини або великої тварини складається з фосфату кальцію, який досить близький за своєю природою до нашого мінералу апатити. # 9632; Але і тут і там кальцій відігравав значну роль. Різниця була лише в тому, що скелет людини будувався з фосфату цього металу, а раковинки - переважно ш карбонату.

Важко собі уявити більш чудову картину, ніж та, яка малюється перед натуралістом, коли він підходить до берега, наприклад, Середземного моря.

Я пам'ятаю, як ще молодим геологом я вперше потрапив близько Генуї на скелястий берег Нерви. Я був вражений красою і різноманіттям черепашок, різнокольорових водоростей, раків-самітників з їх красивими вапняковими будиночками, різних молюсків, цілих колоній мшанок і різних вапняних коралів. Я абсолютно занурився в цей чудовий світ прозорої води, крізь синяву якої виблискували всіма кольорами веселки різноманітні сполуки все того ж вуглекислого кальцію. Але моє захоплення цим новим світом перервав величезний восьминіг, який непомітно підплив до нашого каменю, і я став дратувати його палицею.

У сотнях тисяч видів накопичувався кальцій в раковинах і скелети на дні морських басейнів. Там примхливі залишки померлих організмів утворювали цілі кладовища вуглекислого кальцію - початок нових гірських порід, цілих майбутніх гірських хребтів.

І зараз, коли ми захоплюємося різноманітністю забарвлень мармурів, що прикрашають наші архітектурні споруди, або на електростанції милуємося красивим сірим або білим мармуром розподільного щита, або спускаємося сходами метро з желтобуримі ступенями з шемардінского підмосковного мармуроподібного вапняку, ми не повинні забувати, що у всіх цих випадках початок величезним скупченням вапняку належало маленькій живою клітиною і тієї складної хімічної реакцією, яка вловлює розсіяні атоми кальцію в морській воді, претв ряется їх в тверді кристалічні скелети і волокна кальцієвих мінералів, які були названі кальцитом і арагонітом. Але ми знаємо, що на цьому не закінчуються мандри атомів кальцію.

Знову води розчиняють його, знову починають мандрувати в земній корі його кулясті іони в складних водних розчинах, то утворюючи так звані жорсткі, багаті кальцієм води, то випадаючи разом із сіркою у вигляді гіпсу, то кристаллизуясь в чудові сталактити і сталагміти - складні фантастичні освіти вапняних печер.

Потім починається останній етап історії мандрів атомів кальцію: їм заволодіває людина. Він не тільки використовує мармури і вапняки в чистому вигляді, але в більших печах цементних заводів і вапняних випалювальних печах він, звільняючи -кальцій від влади вуглекислоти, створює грандіозні кількості сховищ, без яких не було б нашої промисловості.

У найскладніших процесах органічної і неорганічної хімії - усюди кальцій відіграє величезну роль, визначаючи собою хід процесів в лабораторіях хіміків, технологів і металургів. Але і цього людині зараз мало. Кальцію занадто багато навколо нас; можна використовувати цей стійкий атом ще для більш тонких хімічних реакцій; людина витрачає на нього десятки тисяч кіловат електричної енергії; він звільняє атоми кальцію у вапняку не тільки від вуглекислоти, - він розриває його зв'язок з киснем, він виділяє його в чистому вигляді, у вигляді блискучого, блискучого, м'якого, пружного металу, який горить на повітрі, покриваючись білою плівкою все тієї ж вапна.

Ви бачите, що історія атомів кальцію набагато складніша, ніж ми це думаємо; що важко знайти інший хімічний елемент, який проходив би настільки складні шляхи в світовому просторі і визначав би більш важливі моменти в історії зародження наших світів і в нашій промислової життя.

Не потрібно забувати, що кальцій - один з найбільш енергійних і рухомих атомів світобудови, що безмежні можливості його поєднання в кристалічні будівлі світу, що ще багато нових відкриттів зробить людина, зумівши використовувати ці рухливі маленькі кульки для створення нових, може бути небачених по міцності, матеріалів для будівництва і промисловості. Але для цього потрібно ще багато працювати, потрібно відмовитися в природу цього атома. Щоб бути хорошим геохіміком, треба бути вдумливим хіміком і фізиком і треба бути знавцем геології. Треба володіти всіма цими науками - хімією, фізикою, геологією, геохимией, щоб бути хорошим технологом і розуміти ті нові шляхи промисловості, які приведуть до блискучих перемог над природою, до широкого використання найпоширеніших елементів Землі!

Приріст міцності таких бетонів після пропарювання складає 15-20%.
З ростом змісту шлаку прискорює дію хлориду кальцію зменшується.

Хлористий кальцій. Введення хлористого кальцію до складу бетонної суміші підвищує інтенсивність наростання міцності.