Кальций

Щелочноземельный металл кальций в различных соединениях - известняк, мрамор, мел - был известен давно. Египтяне, например, пользовались известковым вяжущим раствором при строительстве пирамид более 5000 лет назад. Кальций и его соединения остаются строительными материалами и по сей день.

Исключительно важными являются биологические функции кальция - металла, который позволяет человеку прочно стоять на земле. Это в прямом смысле. Около 3 % массы человеческого организма - фосфат кальция. Он используется для «постройки» скелета. Ионы кальция содержатся в крови. Если их мало, кровь теряет способность свертываться. Кстати, главным поставщиком кальция в человеческий организм является молоко.

Академик А. Е. Ферсман о данном благороднейшем назначении кальция писал так: «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». Одноклеточные организмы выбрали первый путь, а высшие организмы - второй. Правильнее так: не они выбрали, а природа определила им этот путь как наиболее соответствующий их уровню развития.

В чистом виде кальций был получен английским химиком Г. Дэви в 1808 г. Большая часть кальция расходуется на создание основы строительных материалов - цемента. История развития строительных материалов гласит о том, что в 1824 г. русский строитель Е. Чешев предложил промышленный способ производства цемента. Однако история гласит и о том, что, например, гигантское сооружение III в. до нашей эры - Великая китайская стена - во многих местах была выполнена из бетона, а еще раньше, в VIII в. до нашей эры, бетон использовался при строительстве г. Аргиштихинили (на его месте в IV в. до нашей эры возник г. Армавир; существовал до V в. нашей эры). Исследования образцов древнейшего бетона показали идентичность его состава составу цемента Чешева. Так что 1824 г. можно считать датой второго рождения цемента.

Значение цемента не ограничивается его использованием для скрепления кирпичей при кладке. Цемент является исходным продуктом для производства бетона, пенобетона, железобетона и асбоцемента, применяемого в производстве шифера, труб и других изделий.

Не может обойтись без кальция и химическая промышленность. Он используется для получения карбида кальция, соды, извести (негашеной, гашеной и хлорной), белильных растворов, ядохимикатов для борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений, хлорида кальция, применяемого в качестве осушителя.

Из других соединений кальция наибольшее значение имеют мел, мрамор и гипс. Мел применяется для строительных отделочных операций с древнейших времен. В настоящее время мел нашел применение также в резиновой, бумажной и некоторых других отраслях промышленности.

Мрамор применяется как архитектурно-строительный и электротехнический материал. В первом случае используются его декоративные свойства. Это излюбленный материал скульпторов всех времен. Знаменитые «Венера Милосская», «Дискобол», «Амазонка» и другие дошедшие до нас шедевры прекрасны благодаря мастерству художников и красоте белого мрамора. Мрамор многоцветен. Он широко применяется для декоративной отделки строительных сооружений, жилых зданий, станций метро.

В электротехнической промышленности мрамор наряду с другими минеральными диэлектриками используется для электрической изоляции токоведущих частей электрических устройств.

Гипс - это кальциевый минерал, известный более 2000 лет до нашей эры как строительный материал. Обжиг природного гипса приводит к получению так называемого гидравлического гипса - соединения сульфата кальция и окиси кальция, в котором отсутствует кристаллизационная вода. Затвердевание такого гипса приводит к получению кристаллической массы, обладающей довольно хорошим комплексом свойств - высокой прочностью, стойкостью к действию воды и высокой термостойкостью.

До сих пор речь шла о соединениях кальция. А где используется металлический кальций? Металлический кальций находит применение в металлургии тугоплавких и некоторых других металлов (например, цирконий, тантал, титан, ниобий, торий, уран). Благодаря своей активности кальций при добавлении его в расплавленные металлы очищает их от газа и примесей, т. е. повышает качество выпускаемой продукции. Основное количество металлического кальция расходуется именно для этой цели. По своим восстановительным свойствам он является лидером. Кальций не применяется во многих металлургических процессах только по той причине, что отдают предпочтение более дешевым металлам, например магнию, натрию и некоторым другим. При выплавке же специальных, высококачественных сталей кальций незаменим.

Металлический кальций находит применение в производстве кальциевых баббитов; всего лишь около 1 % кальция добавляют в подшипниковый сплав, но это заметно снижает потери на трение и уменьшает нагрев подшипников. Используются такие баббиты для заливки подшипников, работающих под большой нагрузкой, например на железнодорожном транспорте.

Мировое производство известняка в настоящее время превышает 350 млн. т в год. Данные по производству металлического кальция обычно не публикуют.

Металлы: