Путешествие в Страну элементов

Мы уже говорили, что глиноземистый цемент выделяет тепло при схватывании. Это полезное свойство иногда становится большим недостатком. Одно дело, когда раствор кладут тонким слоем. Тогда тепло легко и равномерно отводится в окружающее пространство. А представьте себе, например, строительство большой гидроэлектростанции. Здесь в тело будущей плотины укладываются за небольшое время огромные массы бетона. Понятно, что отвод тепла затруднен и внутри бетонного массива температура может повыситься до 80 и более градусов. В этих условиях присоединение воды происходит так, что образуются очень крупные кристаллы гидратированного алюмината, а это в три-четыре раза снижает прочность конструкции. Как же быть?

Вспомним, что при высокотемпературном обжиге природного гипса образуется «мертвый» гипс. Но «мертвый» лишь по отношению к воде. Если 25–30 процентов такого гипса (его называют «ангидрит») добавить к глиноземистому цементу, он взаимодействует с алюминатом кальция в присутствии воды, давая соединение приблизительного состава 3CaO· Al₂O₃·3CaSO₄·H₂O. Эта реакция требует повышенной температуры, которая как раз и развивается при твердении глиноземистого цемента. Таким образом, тепло, которое могло бы повредить прочности сооружения, используется внутри самого массива бетона. Кроме того, ангидрито-глиноземистый цемент приобретает и еще одно важное свойство — устойчивость к морской воде, богатой различными солями и потому особенно агрессивно действующей на различные портовые сооружения.

Чтобы бетонные сооружения были прочными, недостаточно только приготовить бетон из высококачественного цемента, его еще нужно уложить в нужное место и уплотнить. Еще не так давно такое уплотнение бетона производилось исключительно вручную — с помощью трамбовок. Сейчас для этой цели применяют специальные вибраторы, передающие свои колебания массе бетона, заставляя ее уплотниться, оседать.

Современные требования к изделиям из бетона очень разнообразны. Для жилищного строительства у нас недавно начал применяться пенобетон, при изготовлении которого специально добиваются максимальной пористости массы. Плиты из такого материала плохо проводят тепло и звук. Цемент в сочетании с волокнистым силикатом магния — асбестом позволяет получать тонкие плиты шифера, ценного кровельного материала. Из такого асбоцемента делают и различные трубы По производству асбоцементных изделий наша страна сейчас занимает первое место в мире. И по производству цемента всех видов СССР быстро догоняет наиболее передовые капиталистические страны.

Кальций в живом организме

В жизни разных животных «элемент-строитель» играет важнейшую роль.

Если для многих низших животных самым «ходовым» материалом для постройки твердых раковин является карбонат кальция, то высшие животные для постройки твердого скелета используют фосфат кальция Ca₃(PO₄)₂. В организме человека доля этого вещества составляет около 3 процентов по весу.

Может быть, это не так уж много? Но представьте себе человека… без костей, этакую медузу вместо высшего произведения природы, — вот что значит «всего 3 процента»! Впрочем, и медузу обижать не стоит: ведь она самый близкий родственник тех самых полипов, которые воздвигают в морях и океанах грозу мореплавателей — коралловые рифы…

При недостатке кальция прочность скелета снижается, появляется опасность переломов, куры несут яйца без скорлупы. Поэтому животные с кормом должны получать достаточное количество минеральных солей, содержащих кальций. В качестве подкормки в животноводстве применяют молотый мел или костяную муку, содержащую фосфат кальция в готовом виде.

Роль кальция в организме далеко не ограничивается постройкой скелета. Ионы кальция содержатся в крови и играют важную роль в возбуждении сердечной деятельности: лишение крови ионов кальция немедленно ведет к остановке сердца.

Кровь, не содержащая кальция, полностью теряет способность свертываться на воздухе. Деятельность центральной нервной системы также нарушается при недостатке кальция. Особенно нуждается в кальции растущий организм. Не удивительно поэтому, что молоко содержит кальциевые соли в большом количестве.

Известно, что некоторые моллюски отлагают карбонат кальция не только при постройке раковин, но и вокруг инородных тел (например, песчинок), случайно попавших внутрь створок, в виде жемчуга. Любопытно, что и в организме человека может происходить процесс, внешне похожий на образование отложений карбоната у жемчужниц. Так, при туберкулезе происходит обызвествление очага заболевания. При некоторых заболеваниях сердца окружающие его ткани также могут обызвествляться, заключая сердце в плотный панцирь.

Другие специальности кальция

Кальций не только строитель. Трудно назвать такую отрасль промышленности и народного хозяйства в целом, где на службе у человека не стояли бы соединения кальция. Например, при накаливании смеси окиси кальция с углем в электрических печах получается важный технический продукт — карбид кальция: CaO + 3C = CaC₂ + CO. Если подействовать на него водой, выделяется ацетилен: