Методы, которыми пользовалась наука до конца XVIII века, не позволяли разложить «земли» на более простые вещества, поэтому Антуан Лавуазье в 1789 году в своем «Элементарном курсе химии» относил CaO, SrO и BaO к числу элементов. Однако там же он высказывал предположение, что эта точка зрения должна будет измениться и что наука найдет способ разложить упрямые «земли». Лавуазье оказался прав.
Применение новых методов исследования всегда приводит к революционным сдвигам в науке. Так было и тогда, когда английский ученый Г. Дэви в 1808 году впервые использовал электрический ток для воздействия на химические вещества. Атака на «земли», в которой принимал участие и другой знаменитый ученый — Берцелиус, привела к замечательной победе: один за другим из «земель» были выделены чистые металлы — барий, стронций и кальций (его назвали так от французского слова «кальк» — «известь»).
Понятно, почему чистые щелочноземельные элементы в природе не встречаются и с трудом даются в руки людям: они настолько активны, что соединяются буквально со всеми составными частями воздуха (кроме инертных газов), даже с азотом.
В нашем сознании представление о металле часто связано прежде всего с прочным, твердым, устойчивым конструкционным материалом. Но в обширной семье металлов встречаются представители и очень активные и совершенно инертные, более легкие, чем вода, и более тяжелые, чем ртуть. «Спектр» свойств металлов поистине неисчерпаем…
Кальций, стронций и барий — близкие родственники, однако кальций во многих отношениях выделяется из этого «семейства». И прежде всего своей чрезвычайной распространенностью в природе.
Кальций — непременная составная часть силикатных пород — самой большой группы минералов земной коры. Сравнительно меньше он встречается в виде карбоната CaCo3 или сульфата CaSO4. Еще меньше — в виде фосфата Ca3(PO4)2. Но об этих соединениях кальция стоит рассказать подробнее.
Природный карбонат кальция — соединение чрезвычайно многоликое. Прежде всего в зависимости от строения кристаллов карбонат кальция образует два минерала — кальцит и арагонит.
Последний, в частности, является «строительным материалом» сталактитов и сталагмитов, замечательных по красоте произведений природы, которыми порой так богаты естественные пещеры.
Кальцит встречается в нескольких разновидностях. Многим из вас приходилось видеть настоящие горы мела на берегах Волги и других наших рек. Мел состоит из микроскопических раковин, а некоторые скопления известняков иногда состоят из более крупных раковин, видимых простым глазом. Мел и известняки — самые распространенные формы кальцита. Мрамор по химическому составу — тоже карбонат кальция, а по строению кристаллов — кальцит. Но из-за иных, чем для известняка и мела, условий образования в природе он и по внешнему виду и по свойствам отличается от других форм кальцита. Многоликое соединение имеет и еще одну форму — так называемый исландский шпат. Кристаллы его прозрачны и обладают интересным свойством, известным в физике как двойное лучепреломление.
В общей сложности на поверхности суши залежи известняков занимают площадь около 40 миллионов квадратных километров. Представьте себе поверхность, равную двум территориям нашей страны, — вот что значит эта цифра!
По представлениям немецкого геохимика Гольдшмидта, земную кору можно уподобить слою шлаков, покрывающих расплавленное железо в доменной печи. Хотя, конечно, эта аналогия не может быть полной, однако и земная кора и доменные шлаки состоят из относительно легких соединений кальция, натрия и калия с кремнием, алюминием и кислородом — из алюмосиликатов и силикатов. Недаром наружный слой Земли называют иногда «сиаль», подчеркивая тем самым преобладание здесь кремния Si и алюминия Al. В этих же соединениях содержится магний, барий, стронций.