Кальций

(хим.) — металл, содержащийся в извести, означается Са, вес атома Са = 40. Сильно распространен в природе повсюду. В коренных каменистых породах содержится в виде кремнеземистых минералов, подобных пироксенам (см.), амфиболам (см) и т. п., в осадочных преимущественно в виде известняков (см.), мрамора (см.), доломита (см.), известкового шпата (см.), мергелей и т. п., где содержится углеизвестковая соль СаСО₃, служащая для добывания извести СаО или окиси К.; в осадочных же породах К. часто входит в виде гипса (см.) или водной серно-известковой соли CaSO₄2H₂O. Известь содержится также во всех обычных почвах (см.), где составляет необходимую составную часть, поглощаемую растениями; без известковых соединений они произрастать не могут. Из почвы известь извлекается водой в виде раствора в избытке воды, содержащей углекислоту. Если взять раствор извести (известковую воду) и пропускать в нее углекислый газ, то сперва образуется осадок углеизвестковой соли СаСО₃, почти не растворимой в воде, а потом (при дальнейшем пропускании углекислоты) осадок вновь весь растворяется. Такие воды образуются очень часто в природе и относятся к числу жестких (см. Вода) вод, иногда же являются воды, насыщенные углекислотой, и если они протекают под землею через известняки, то насыщают известковой солью и тогда, выступив на земную поверхность, осаждают ноздреватый известняк (см. Туфы). В обычных водах рек всегда содержится более или менее такой растворенной известковой соли, а потому в морях и океанах скопляется много известковых солей. Часть их осаждается на дно в осадочные породы, часть поступает в число морских растений, а особенно животных, и после их смерти отлагается также на дно океана. Особенно много углеизвестковой соли поглощается слизняками, имеющими раковины, потому что раковины почти нацело состоят из углеизвестковой соли, а потому некоторые из осажденных в море известковых пород представляют не что иное, как собрание раковин. Таков, напр., известняк, на котором стоит г. Одесса. Но и в теле высших животных, особенно в их костях (см.), содержится много извести, преимущественно в виде фосфорной соли Са₃P₂O₈. Поэтому и кровь содержит между зольными своими частями всегда известь. Словом, К. в виде солей извести весьма широко распространен в природе и играет в ней важную роль. В этом отношении к нему приближается сходный с ним магний (см.). Оба они, судя по спектральным исследованиям (см.), находятся на солнце и звездах. Главные спектральные линии, свойственные К., имеют длину (в миллионных долях миллиметра) волны: 646, 642, 612, 559, 445, 442, 423, 397 и 393; общий цвет светящих паров К. красновато-желтый, но далеко не столь якро-красный, как у стронция, и не столь желтый, как у натрия. По своему химическому характеру К. относится к числу двуэквивалентных щелочноземельных металлов, образует соли состава СаХ₂ (где Х = ОН, Cl, ¹/₂O и т. п.) и основную окись СаО; металлоорганических же соединений не дает и относится по периодической системе ко второй группе из числа элементов 4-го ряда, где следует вслед за калием; К = 39. Ближайшими аналогами К. должно считать магний (см.), стронций (см.) и барий (см.). Общие признаки (см. Щелочноземельные металлы) группы этих металлов позволяют ограничить изложение лишь указанием некоторых соединений К.

Металлический К. получен Деви, подобно натрию, действием гальванического тока. Уголь в жару печей и даже в жару, развиваемом гремучим газом, не восстановляет извести в металл, но в жару электрической печи (2500° — 3500°) известь плавится и восстановляется углем (Муассан), образуя при этом углеродистый К. С₂Ca, который отвечает ацетилену С₂H₂. При действии тока на сплавленный Са Cl₂ или при накаливании йодистого К. (получается действием йодистого водорода на известь) с натрием легко происходит металлический К. в виде желтоватого, блестящего металла, имеющего уд. вес 1,58, плавящегося в красно-калильном жару и затем отчасти улетучивающегося. На воздухе при обыкн. температуре К. окисляется мало, но воду разлагает при обыкн. температуре; накаленный же горит ярким пламенем, кислоты разлагает очень легко, выделяя водород, с галоидами также соединяется как натрий. При накаливании извести с магнием в струе водорода Винклер заметил не только восстановление К., но и образование его соединения с водородом.

Водородистый К. Са H [Так в издании 1895 г. — Ред.] выдерживает сильное накаливание, но на воздухе очень легко окисляется. В момент выделения К. соединяется также с газообразным азотом, образуя азотистый К. Са₃N₂, который с водой и кислотами дает аммиак, а с окисью углерода — синеродистый К.

Ca₃N₂ + 2СО = Са (CN)₂ + 2СаО.

Окись К. СаО, или известь (см.), образуется при горении металлического К. и при разложении накаливанием многих известковых солей, например азотнокислой Са (NO₃)₂, щавелевой С₂СаО₄, угольной СаСо₃ и т. п. Свойства см. соотв. ст., уд. вес 3,15. С водой дает гидрат (гашеная известь) Са(ОН)₂, уд. вес 2,07: он при высушивании до 100° представляет указанный состав, а при накаливании до 530° теряет всю воду, образуя вновь безводную известь. Одна часть СаО для растворения при обыкн. температуре требует 800 ч. воды, при 100° — 1500 ч. (а потому известковая вода при нагревании мутится). Раствор щелочной; как щелочь, известь действует разъедающим образом на многие органич. вещества, кислоты же насыщает, образуя соли типа СаХ₂. С перекисью водорода образует мелкие кристаллы водной перекиси К. CaO₂8Н₂О. Многие соли извести или нерастворимы, или мало растворимы в воде, особенно же фосфорная Са₃P₂О₈ (см. Фосфорная кислота), борная, щавелевая, угольная, сернокислая и др. Из растворимых солей чаще всего применяются хлористый К. CaCl₂, азотнокислая CaN₂О₆ и уксуснокислая Са(С₂Н₃О₂)₂ соли. От магнезиальных солей, очень сходных с известковыми, явное отличие состоит в том, что в присутствии нашатыря соли Са осаждаются из растворов содой, образуя СаСО₃, тогда как соли Mg остаются в растворе, что зависит от того, что известь не образует таких двойных аммониакальных солей, какие столь легко образуются магнезией. Из солей К. опишем для примера хлористый кальций CaCl₂. Он получается во многих случаях как побочный продукт других химических превращений, напр. при разложении нашатыря известью для получения аммиака:

2NH₄Cl + Ca(HO)₂ = 2NH_З + 2H₂O+CaCl₂.

Белильная известь CaCl₂ + Са(ClO)₂, выделяя кислород (когда действует окислительно), также оставляет CaCl₂. Известь с соляною кислотою дает тот же продукт CaO + 2HCl = CaCl₂ + H₂O. После выпаривания растворов CaCl₂ обыкновенно при охлаждении выделяются хорошо образованный 6-водный кристаллогидрат CaCl₂6H₂O (уд. вес 1,69, безвод. соли CaCl₂ — 2,2), плавящийся при 29°. Если на 100 ч. воды в растворе будет 120 ч. CaCl₂, то при охлаждении образуются пластинки непостоянного кристаллогидрата CaCl₂4H₂Oα (Розебом), которые при темп. выше 38° дают CaCl₂2H₂O, а при температурах ниже 18° переходят (даже при простом трении) в изомерное более прочное видоизменение CaCl₂4H₂Oα. Растворимость указанных гидратов (все по данным Розебома, 1889) при 30° для 6-водной соли (на 100 ч. воды) 100 CaCl₂ а для 4-водной α 101, для β 114 CaCl₂. Кристаллы 2-водной соли могут быть получены из растворов при обыкн. темп., если будет избыток соляной кислоты. При 165° для этого кристаллогидрата упругость паров равна атмосферной. Около 175° этот кристаллогидрат дает CaCl₂Н₂O, а выше 265° и этот теряет воду, образуя безводный CaCl₂. Охлаждая ненасыщенные растворы CaCl₂ (как для всяких солей), получают лед при температурах ниже 0°, а раствор состава CaCl₂14Н₂O застывает вполне как криогидрат (см.) при -55°. Вследствие существования различных кристаллогидратов могут легко происходить пересыщенные растворы: напр. при 25° все растворы, содержащие более 83 ч. CaCl₂ на 100 ч. воды, будут пересыщенными в отношении к 6-водной соли и выделять ее от прикосновения с кристаллом этой соли. Раствор, содержащий 50% CaCl₂, кипит при 130°, 70% при 158°. Удельный вес растворов, содержащих p процентов по весу CaCl₂, при 15° (в пустоте и по отношению к воде при 4°) выражается довольно точно параболой: S = 0,9992 + 0,008024p + 0,0000476р². При испарении растворов досуха часть соли разлагается, образуя известь и соляную кислоту, а потому для приготовления средней безводной соли окончательное высушивание ведут в струе HCl. Безводный CaCl₂ плавится при 719°. Безводная соль жадно поглощает воду, выделяя при растворении в избытке воды на граммовый частичный вес (т. е. на 56 гр.) 18723 ед. теплоты. Поэтому высушенный пористый CaCl₂ употребляется для сушения газов. Для этого раствор сгущают кипячением до тех пор, пока образуются корки одноводной соли, которые и собираются, а чтобы они поглощали лишь воду, а не СО₂, их долгое время держат в струе сухого углекислого газа. Из термохимических данных для К. приведем, по Томсену, что реакция (в пайных весовых количествах) Ca + О развивает +130,9 больш. калорий; СаО + H₂O дает 15,5 больших калорий, а СаН₂О₂, растворяясь в б. избытке воды, 2,79; Са + Cl₂ развивает 169,8 больших калорий, Са + Br₂ 140,8 больших калорий, Са + J₂ 107,2 больших калорий. CaCl₂ + 6Н₂О дает 21,75 больших калорий, а растворение этого кристаллогидрата в воде поглощает 4,36 больших калорий. Известь, соединяясь с серным ангидридом, т. е. реакция СаО + SO₃, отделяет 84,2 больших калорий, a CaSO₄, растворяясь в избытке воды, отделяет 4,4 больших калорий. Гидрат извести, насыщаясь срной кислотой и образуя гипс, т. е. реакция Са(ОН)₂ + Н₂SO₄, выделяет 52,3 больших калорий, а CaSO₄2Н₂O, растворяясь в избытке воды, поглощает 0,3 больших калорий. Известь, соединяясь с газообразной углекислотой, т. е. реакция СаО + СО₂, развивает 42,5 больших калорий.

Кальций, его медиц. препараты. Соединения К., особенно с фосфорною кислотою, играют важную роль в развитии и питании тела и поддержании его естественных отправлений. Известь, необходимая для организма человека, вводится в него как растительной, так и животной пищей. Неправильное или недостаточное питание, пониженное усвоение пищеварительным каналом, усиленное выведение мочой при изнуряющих болезнях, необычная трата фосфорнокислой извести во время беременности (для развития костей зародыша), в период прорезывания зубов или при необыкновенно быстром росте — могут повести за собой заметный недостаток извести в организме и содействовать порождению английской болезни, остеомалации, запоздалого прорезывания зубов, золотухи и др. болезней. В случаях явственного известкового голодания многие врачи считают доставку организму извести путем пищи недостаточной и полагают, что усиленным введением известковых препаратов, особенно фосфорнокислых, можно вернее достигнуть ассимиляции и отложения К. в костных тканях. Но едва ли одно введение извести, без соблюдения диетических и гигиенических условий, может содействовать излечению этих болезней.

Окись К. Едкая, жженая известь с терапевтическими целями употребляется только для прижиганий (венская паста, см. Калий), мылами, едкими и углекислыми щелочами или для удаления родимых пятен, бородавчатых наростов, далее, как средство для удаления волос, против парши и хронической экземы. Известковая вода — см. соотв. ст.

II. Нерастворимые в воде известковые соли. В медицине применяются: 1) углекислый К. очищенный, в виде порошков или микстуры со взбалтыванием; назначается при диспепсии с развитием кислот и при хронических поносах. 2) Фосфорнокислый К. (Calcaria phosphorica) — белый кристаллический порошок, нерастворимый в воде, растворимый в соляной кислоте; при золотухе, рахите, при золотушных страданиях костей и т. д. 3) Жженая сернокислая известь, жженый гипс (Calcium sulfuricum ustum) — для неподвижных хирургических повязок. Кроме того, гипс служит дезинфекционным средством для животных извержений.

III. Известковые соли, легко растворимые в воде. Из них только хлористый К. изучен более точно как в токсическом, так и в медицинском отношении, но установлена ядовитость и др. легко растворимых известковых солей (уксуснокислой, молочнокислой, азотнокислой).