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, амфиболам и т.п., в осадочных преимущественно в виде
известняков, мрамора, доломита, известкового шпата, 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 или
водной серно-известковой соли СаSO42Н2O. Известь содержится также во
всех обычных почвах, 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 нерастворимой в воде, а потом (при
дальнейшем пропускании углекислоты) осадок вновь весь растворяется.
Такие воды образуются очень часто в природе и относятся к числу жестких
вод, иногда же являются воды, насыщенные углекислотой и если они
протекают под землей через известняки, то насыщают известковой солью и
тогда, выступив на земную поверхность, осаждают ноздреватый известняк. 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 ни что иное, как
собрание раковин. Таков, напр., известняк, на котором стоит г. Одесса.
Но и в теле высших животных, особенно в их костях, содержится много
извести, преимущественно в виде фосфорной соли Са3P2О8. 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.
Оба они, судя по спектральным исследованиям, 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 ярко-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 X = ОН, Сl,
1/2 O и т.п.) и основную окись СаО; металлоорганических же соединений не
дает и относится по периодической системе, к второй группе из числа
элементов 4го ряда, где следует вслед за калием; К = 39. Ближайшими
аналогами К. должно считать магний, стронций и барий. Общие признаки
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 восстанавливает извести в металл, но в жару
электрической печи (2500° - 3500°) известь плавится и восстанавливается
углем (Муассан), образуя при этом углеродистый К. С2Са, который отвечает
ацетилену С2Н2. При действии тока на сплавленный СаСl2 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. СаН выдерживает сильное накаливание, но на воздухе
очень легко окисляется. В момент выделения К. соединяется также с
газообразным азотом, образуя азотистый К. Сa3N2, который с водой и
кислотами дает аммиак, а с окисью углерода - синеродистый К.
Са2N2 + 2СО = = Са(CN)2 + 2СаO.
Окись К. СаO или известь образуется при горении металлического К. и
при разложении накаливанием многих известковых солей, например
азотнокислой Са(NO3)2, щавелевой С2СаO4, угольной СаСO3 и т.п. Свойства,
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 СаO 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 Са3Р2О8, борная, щавелевая,
угольная, сернокислая и др. Из растворимых солей чаще всего применяются
хлористый К. СаСl2, азотнокислая СаN2О6 и уксуснокислая Са(С2Н3O2)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 =
2NH3 + 2Н2O + CaCl2. Белильная известь CaCl2 + Ca(ClO)2, выделяя
кислород (когда действует окислительно), также оставляет CaCl2. Известь
с соляной кислотой дает тот же продукт СаО+2НСl = СаСl2 + Н2О. После
выпаривания растворов СаСl2 обыкновенно при охлаждении выделяются хорошо
образованный 6-ти водный кристаллогидрат: СаСl26Н2O (уд. вес 1,69,
безвод. соли CaCI2 - 2,2), плавящийся при 29°. Если на 100 ч. воды в
растворе будет 120 ч. СаСl2, то при охлаждении образуются пластинки
непостоянного кристаллогидрата CaCl2.4H2O((Розебом), которые при темп.
выше 38° дают СаСl2.2Н2О, а при температурах ниже 18° переходят (даже
при простом трении) в изомерное более прочное видоизменение СаСl2.4Н2Оa.
Растворимость указанных гидратов (все по данным Розебома, 1889) при
30(для 6-ти водной соли (на 100 ч. воды) 100 CaCl2, а для 4-х водной
(101, для (114 СаС2. Кристаллы 2-х 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 СаСl2.Н2O, а выше 265° и этот теряет воду,
образуя безводный СаСl2. Охлаждая ненасыщенные растворы СаСl2 (как для
всяких солей), получают лед, при температурах ниже 0°, а раствор состава
СаСl2.14Н2О застывает вполне как криогидрат при - 55°. Вследствие
существования различных кристаллогидратов могут легко происходить
пересыщенные растворы: напр., при 25° все растворы, содержащие более 83
ч. СаСl2 на 100 ч. воды, будут пересыщенными в отношении к 6-ти водной
соли и выделяет ее от прикосновения с кристаллом этой соли. Раствор,
содержащий 50% СаСl2, кипит при 130°, 70% при 158°. Удельный вес
растворов. содержащих р процентов по весу СаСl2 при 15° (в пустоте и по
отношению к воде при 4°), выражается довольно точно параболой: S =
0,9992 + 0,008024 р + 0,0000476 р2. При испарении растворов досуха часть
соли разлагается, образуя известь и соляную кислоту, а потому для
приготовления средней безводной соли окончательное высушивание ведут в
струе НСl. Безводный СaСl2 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 СаСl2 употребляется для сушения газов. Для этого раствор
сгущают кипяченьем 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) Са + O развивает + 130,9 больших калорий; СаO + Н2О дает
15,5 больших калорий, а СаН2O2 растворяясь в б. избытке воды, 2,79; Са +
Сl2 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 ангидритом, т.е. реакция СаO + SO3
отделяет 84,2 больших калорий, a CaSO4, растворяясь в избытке воды,
отделяет 4,4 больших калорий. Гидрат извести, насыщаясь серной кислотой
и образуя гипс, т.е. реакция Са(ОН)2 + H2SO4, выделяет 52,3 больших
калорий, a CaSO4.2H2O, растворяясь в избытке воды поглощает 0,3 больших
калорий. Известь, соединяясь с газообразной углекислотой, т.е. реакция
СаО + СО2 развивает 42,5 больших калорий.
D.