calcii

Химики и физики нам го­ворят, что кальций занимает в Менделеевской системе со­вершенно особое место, eго номер по порядку 20. Это зна­чит, что он состоит из ядра, то есть из мельчайших части­чек — протонов и нейтронов, и двадцати свободных отри­цательно заряженных части­чек, которые мы называем электронами. атомный вес этого элемента, расположенного во второй группе Менделеевской системы, во втором ее ряду. В своих соединениях он требует для получения устойчивых молекул двух отрицательных зарядов. Как говорят химики, его валентность равна двум.

Вы видите, что мне пришлось при этом перечислении при­водить цифры, кратные четырем. В геохимии это очень важные числа. Мы знаем и в жизни, что когда мы хотим что-либо сде­лать устойчивым, то мы всегда прибегаем к этим числам; так, например, стол имеет четыре ножки. Устойчивое тело, всякая постройка обычно симметричны, так что правая и левая поло­вины сходны.

Число 2 и числа 4, 20 и 40 говорят нам об исключительной устойчивости и атомов кальция, и мы даже еще не знаем тех сотен миллионов градусов, которые могут разрушить эту проч­ную постройку из маленького ядра и быстро несущейся вокруг него плеяды из двадцати отрицательных планет. И по мере того как астрофизики начинают понимать строение всего мира, все более и более вырисовывается огромная роль атомов кальция в мироздании.

Вот солнечная корона в период солнечного затмения. Даже простым глазом видны грандиозные протуберанцы, выбросы на. расстоянии сотен тысяч километров накаленных,, быстро мчащихся частиц металлов; главную роль среди них играет кальций. Совершенными методами нашим астрономам удалось сей, час узнать, чем наполнены межпланетные пространства. Между- рассеянными звездными туманностями все мировое простран­ство пронизано мчащимися легкими атомами некоторых хими­ческих элементов; и снова среди них большую роль играет каль­ций наравне с натрием.

Но вот, покорные законам притяжения, какие-то мчащиеся, частицы мироздания, описывая свои сложные пути, залетают — к нам на Землю. Они падают в виде метеоритов, и снова каль­ций играет в них огромную роль. И на нашей Земле трудно себе представить какой-нибудь металл, который имел бы большее — значение во всех сложных судьбах образования земной коры, создания жизни и технического прогресса.

Еще в те времена, когда расплавленные массы кипели на — поверхности Земли, когда постепенно отделялись тяжелые пары,, образуя атмосферу, и сгущались первые капли воды, создавая — великие океаны и моря, кальций, вместе со своим другом магнием, таким же плотным и прочным, таким же четным элементом (номер его 12), являлся одним из самых важных металлов Земли.




В разных породах, которые тогда изливались на поверх­ность или застывали в глубинах, атомы кальция и магния игра- ли особую роль. Дно больших океанов, особенно Тихого, еще — и сейчас выстлано базальтовой постелью, в которой атомы кальция имеют большое значение, и мы знаем, что наши материки плавают на этой базальтовой постели, образующей как бы свое­образную тонкую застывшую кору на расплавах глубин.

Геохимики даже подсчитали, что в состав земной коры вхо­дят по весу 3,4% кальция и 2% магния. Они связали законы распространения кальция с замечательными свойствами самого атома кальция, с четностью его электронов, с удивительной устойчивостью этой прекрасной совершенной постройки мира.

Сразу же после образования земной коры начались слож­ные пути странствования этих атомов.

Извержения вулканов в те далекие времена выносили с собой большие количества угольной кислоты. Тяжелые облака воздушной атмосферы, насыщенной парами воды и углекисло­ты, окружали Землю, разрушая земную поверхность, снося в диких первичных бурях еще горячие массы земли. Так на­чался самый интересный этап в истории странствований атомов кальция.

С углекислотой кальций давал прочные, устойчивые соеди­нения. При избытке углекислоты карбонат кальция переносил­ся водами; при потере углекислоты он осаждался в виде белого кристаллического порошка.

Так образовывались мощ­ные слои известняков. Там, где наносы земной поверх­ности накапливали остатки глин, осаждались слои мерге­лей. Бурные движения под­земных раскаленных масс, врывающихся в слои извест­няков, обжигали их своими парами в тысячи градусов и превращали в белоснежные горы мрамора.            *

Но вот из сложных клуб­ков каких-то соединений уг­лерода зародились первые комки органического вещест­ва. Постепенно усложнялись эти коллоидальные желеоб­разные массы, напоминаю­щие медуз нашего Черного моря; зарождались в них но­вые свойства — свойства жи­вой клетки. Великие законы эволюции, борьбы за существова­ние, борьбы за дальнейшее развитие рода усложняли эти моле­кулы, приводили их к новым сочетаниям, и новые свойства появлялись на основе великих законов органического мира. Постепенно рождалась жизнь… Сначала в виде простых клеток среди горячих морей и океанов, потом в виде более сложных многоклеточных организмов, и так вплоть до самого совершен­ного организма на земле — человека. В этом постепенном услож­нении роста каждого организма отражалась все время борьба за создание прочного, устойчивого тела. Мягкое, упругое тело животного было беззащитно перед врагами, которые на каждом шагу его разрывали и уничтожали. Живое вещество в процессе постепенной эволюции все больше и больше стремилось защи­тить себя. Надо было создать или какую-то непроницаемую оболочку вокруг мягкого тела, чтобы можно было спрятаться за ней, как за броней, или же нужен был крепкий внутренний остов — то, что мы называем скелетом, чтобы мягкое тело могло прочно держаться на твердых костях. И история жизни нам по­казывает, что в этих поисках твердого и прочного материала каль­ций сыграл совершенно особенную роль. Сначала в раковинки во­влекался фосфорнокислый кальций; и первые ракушки, которые встречаются в истории земной коры, были из минерала апатита.

Однако этот путь оказался не самым правильным; фосфор .нужен для самой жизни, но не всюду его запасы так велики, чтобы можно было легко построить прочную раковину; исто­рия развития животного и растительного мира показала, что гораздо выгоднее строить прочные части из других, малорас­творимых соединений — опала, сернокислых стронция и бария; но в особенности оказался пригодным углекислый кальций.

Правда, не менее нужным оказался и фосфор: в то время, как различного рода моллюски и рачки, а также одноклеточные организмы стали широко использовать углекислый кальций для своих красивых ракушек, скелетные части наземных животных стали строиться из фосфорнокислых солей. Кость человека или крупного животного состоит из фосфата кальция, который довольно близок по своей природе к нашему минералу апатиту. Но и тут и там кальций играл значительную роль. Разни­ца была только в том, что скелет человека строился из фосфата этого металла, а раковинки — преимущественно ив кар­боната.

Трудно себе представить более замечательную картину, чем та, которая рисуется перед натуралистом, когда он подходит к берегу, например, Средиземного моря.

Я помню, как еще молодым геологом я впервые попал около Генуи на скалистый берег Нерви. Я был поражен красотой и многообразием ракушек, разноцветных водорослей, раков-от- шельников с их красивыми известковыми домиками, различ­ных моллюсков, целых колоний мшанок и различных известко­вых кораллов. Я совершенно погрузился в этот чудесный мир прозрачной воды, сквозь синеву которой сверкали всеми цве­тами радуги разнообразные соединения все того же углекислого кальция. Но мое увлечение этим новым миром прервал огром­ный осьминог, который незаметно подплыл к нашему камню, и я стал дразнить его палкой.

В сотнях тысяч видов накапливался кальций в раковинах и скелетах на дне морских бассейнов. Там прихотливые остатки умерших организмов образовывали целые кладбища углекислого кальция — начало новых горных пород, целых будущих горных хребтов.

И сейчас, когда мы восторгаемся разнообразием расцветок мраморов, украшающих наши архитектурные сооружения, или на электростанции любуемся красивым серым или белым мра­мором распределительного щита, или спускаемся по лестнице метро с желтобурыми ступенями из шемардинского подмосков­ного мраморовидного известняка, мы не должны забывать, что во всех этих случаях начало огромным скоплениям известняка положено было маленькой живой клеткой и той сложной хими­ческой реакцией, которая улавливает рассеянные атомы каль­ция в морской воде, претворяет их в твердые кристаллические скелеты и волокна кальциевых минералов, которые были наз­ваны кальцитом и арагонитом. Но мы знаем, что на этом не кончаются странствования атомов кальция.

Снова воды растворяют его, снова начинают странствовать в земной коре его шарообразные ионы в сложных водных рас­творах, то образуя так называемые жесткие, богатые кальцием воды, то выпадая вместе с серой в виде гипса, то кристалли­зуясь в дивные сталактиты и сталагмиты — сложные фантасти­ческие образования известковых пещер.

Потом начинается последний этап истории странствований атомов кальция: им завладевает человек. Он не только исполь­зует мраморы и известняки в чистом виде, но в больших печах цементных заводов и известковых обжигательных печах он, ос­вобождая — кальций от власти углекислоты, создает грандиозные количества цемента и извести, без которых не было бы нашей промышленности.

В самых сложных процессах органической и неорганической химии — всюду кальций играет огромную роль, определяя собой ход процессов в лабораториях химиков, технологов и металлур­гов. Но и этого человеку сейчас мало. Кальция слишком много вокруг нас; можно использовать этот устойчивый атом еще для более тонких химических реакций; человек затрачивает на него десятки тысяч киловатт электрической энергии; он освобождает атомы кальция в известняке не только от углекислоты,— он разрывает его связь с кислородом, он выделяет его в чистом виде, в виде блестящего, сверкающего, мягкого, упругого ме­талла, который горит на воздухе, покрываясь белой пленкой все той же извести.

И именно это стремление к соединению с кислородом, именно эту тесную и прочную связь, которая устанавливается между атомами металла кальция и атомами кислорода, и использует человек. Он вносит металлические атомы кальция в расплав железа и, вместо различных других сложных раскислителей, отказавшись от целого ряда методов очистки чугуна и стали от вредных газов, он заставляет проделать эту работу металличе­ские атомы кальция, внося их в мартеновские и доменные печи.

Так снова начинается путь миграции этого атома; и не дол­го сверкают его металлические частицы,— опять они превра­щаются в сложные кислородные соединения, более устойчивые на поверхности нашей Земли.

Вы видите, что история атомов кальция гораздо более слож­на, чем мы это думаем; что трудно найти другой химический элемент, который проходил бы столь сложные пути в мировом пространстве и определял бы более важные моменты в истории зарождения наших миров и в нашей промышленной жизни.

Не нужно забывать, что кальций — один из самых энергич­ных и подвижных атомов мироздания, что безграничны возмож­ности его сочетания в кристаллические постройки мира, что еще много новых открытий сделает человек, сумев использовать эти подвижные маленькие шарики для создания новых, может быть невиданных по прочности, материалов для строительства и про­мышленности. Но для этого нужно еще много работать, нужно вдумываться в природу этого атома. Чтобы быть хорошим гео­химиком, надо быть вдумчивым химиком и физиком и надо быть знатоком геологии. Надо владеть всеми этими науками — хими­ей, физикой, геологией, геохимией, чтобы быть хорошим техно­логом и понимать те новые пути промышленности, которые приведут к блестящим победам над природой, к широкому использованию самых распространенных элементов Земли!

Print Friendly

Это интересно: