От водорода до …? - Таубе Петр Рейнгольдович - Страница 32

Значение кальция для животных организмов не исчерпывается постройкой костных скелетов и скорлупы яиц, он имеет решающее значение и в процессах самой жизнедеятельности организмов. Ионы кальция регулируют работу сердца, свертываемость крови, предотвращая гибель организма от кровопотери, которой грозила бы малейшая царапина.

Суточная потребность в кальции у разных организмов различна: для человека она составляет 0,7 г. Интересен следующий факт: соотношение солей кровяной сыворотки (в том числе и кальция) близко к их соотношению в морской воде, в которой зародилась жизнь.

Соединения кальция в виде известняка, мела, мрамора (углекислый кальций), силикатов, фосфоритов (фосфорнокислого кальция), гипса широко распространены в природе. Из них на земном шаре сложены целые горные хребты. На долю кальция приходится 1,5 % от общего числа атомов земной коры.

Как строительный материал соединения кальция (мрамор, известняк, гипс) были широко известны человеку и использовались им со времен глубочайшей древности.

И когда сейчас мы восторгаемся прекрасными расцветками мраморной отделки московского метро, или любуемся стройными очертаниями Кремлевских башен, или рассматриваем с удивлением огромные кости вымерших гигантов в палеонтологическом музее, мы должны помнить, что во всех этих случаях сталкиваемся с соединениями металла, без которого не может быть ни мрамора, ни прочной связи кирпичей, ни скелета многочисленных животных.

В металлическом виде кальций был выделен Г. Дэви в 1808 г. путем электролиза. В противоположность своим соединениям кальций имеет ограниченное применение. Он используется в металлургии для освобождения расплавленных металлов от растворенного в них кислорода. Новым потребителем кальция стала металлургия урана.

Название и знак кальция произошли от латинского слова «калькс», что значит известь, мягкий камень, — так назывались некоторые соединения кальция (мел, мрамор и др.) за сравнительную легкость их обработки.

Второй свидетель гения Менделеева

Нужна была великая вера Д. И. Менделеева в непогрешимость своего творения и действительная, подлинная научность периодической системы, чтобы говорить об элементе, который никто не видел и даже не предполагал возможности его существования.

Создавая периодическую систему элементов, Д. И. Менделеев обнаружил, что в ней оказалось много пустых мест, «белых пятен», как говорят в таких случаях. Раз есть «белые пятна», значит либо неправильна система классификации, либо то, что должно заполнять эти «белые пятна», еще не найдено, и о нем ничего еще не знают исследователи. Д. И. Менделеев был убежден в существовании еще не открытых элементов.

Об одном из них в 1871 г. Д. И. Менделеев писал: «Элемент этот предлагают предварительно назвать экабором[16], производя это название от того, что он следует за бором как первый элемент четных групп, а слог эка производится от санскритского слова, обозначающего один … Экабор в отдельности должен представлять металл … при этом удельный вес этого металла должен быть близок к 3,0 … Металл этот нелетуч…».

Проходит восемь лет, и шведский химик Нильсон в одном из очень редких минералов обнаруживает новый элемент, которому в честь полуострова Скандинавии присваивает название скандия. После изучения нового элемента Нильсон дал описание свойств скандия. Каково же было удивление Нильсона, когда он, сравнивая характеристику скандия с экабором Менделеева, установил почти полное сходство этих характеристик. «Не остается никакого сомнения, что в скандии открыт экабор …», — писал Нильсон и далее, потрясенный этим событием, подчеркивал: «Так подтверждаются самым наглядным образом мысли русского химика, позволившие не только предвидеть существование названного простого тела, но и наперед указать его важнейшие свойства».

Для сравнения приводим некоторые данные, которыми Д. И. Менделеев характеризовал скандий (экабор) до его открытия и Нильсон — после изучения свойств открытого им элемента.

Как видно из приведенных характеристик, между ними нет заметной разницы.

Скандий был вторым из числа химических элементов, открытых после предсказания их существования и свойств Д. И. Менделеевым на основе периодического закона. Скандий — наглядное подтверждение справедливости этого важнейшего закона естествознания.

Хотя скандия в природе (2 · 10–4 %) в два раза больше по числу атомов, принимающих участие в построении земной коры, чем свинца, он не нашел пока еще практического применения.

Исследования с помощью спектроскопа показали, что скандий в значительном количестве распространен на некоторых звездах.

Будущий титан

В древнегреческой мифологии титанами назывались бессмертные дети Геи (богини Земли) и Урана (бога Неба), исполины, великаны, вступившие впоследствии в борьбу с Зевсом (верховным божеством) за обладание Небом. Значительно позднее титанами стали называть людей — носителей мощного духа, ума, таланта, борцов за правду, возвышенные идеалы и свободу. В настоящее время с этим словом невольно связывается представление о чем-то огромном, могучем, всепобеждающем.

Титаном называется и химический элемент. Однако название и химический знак этого элемента произошли не от титанов и даже не от имени одного из них — Титана. Название элемента произошло от имени фантастической царицы эльфов (германская мифология) — Титании, в честь которой немецкий химик Клапрот назвал открытый им в 1797 г. химический элемент, за шесть лет до него впервые обнаруженный английским химиком У. Грегором в минерале менаканите. К слову сказать, имя Титании носит третий спутник планеты Уран, а имя Титан присвоено шестому спутнику Сатурна. В одном из музеев провели исследование имеющихся в коллекции минералов и обнаружили, что из тысячи различных минералов около восьмисот содержат титан. Минералы, содержащие титан, в природе находятся повсеместно. В СССР наиболее крупные месторождения таких минералов имеются на Урале. Титан есть в почве и растениях, в воде рек и озер. От общего числа атомов земной коры титана (0,2 %) несколько больше, чем углерода (0,14 %). В отличие от углерода титан рассеян и редко образует крупные скопления. Углерод же встречается в угольных пластах толщиной иногда в десятки метров. Хотя титан известен сравнительно давно, в чистом виде он был получен лишь в 1910 г. американским химиком Хантером. Свойства этого элемента оказались поистине «титаническими». Он тугоплавкий (плавится при 1665 °C), легкий (плотность 4,5) и вместе с тем очень стойкий на воздухе и даже в морской воде, которая так легко разрушает железо. Высокая стойкость титана к действию морской воды дает возможность изготовлять из него обшивку судов, которая не требует антикоррозионной защиты (кусок титана после 120 дней пребывания в морской воде никаких признаков разрушения не имел). Особенно замечательна способность титана жадно поглощать газы и давать прочные соединения с азотом и углеродом. Это затрудняет, с одной стороны, получение титана в чистом виде, а с другой, — обеспечивает титану самое широкое применение в технике для удаления газов из расплавленных металлов. Титан входит не только в стали, но и в бронзы, латуни, сплавы алюминия. Добавление титана к стали придает ей твердость и эластичность. Такая сталь идет на изготовление рельсов, вагонных осей, колес и т. д.