Химические элементы

Открытием этот металл, как и магний, обязан Гемфри Дэви. Более того, годы открытия, а также способ получения также совпадают – электролиз карбоната кальция CaCO

в 1808 году.

Кальция в природе на 0,5 % больше, чем магния, поэтому его также относят к распространенным элементам. В свободном состоянии не встречается, зато имеет большое количество минералов. Среди них анортит CaO?Al

O

?2SiO

, волластонит CaO?SiO

. Морские животные используют соединения кальция для формирования скелета, который после их смерти падает на дно. Так формируются большие залежи карбоната кальция CaCO

. Эта соль известна нам в качестве самых различных материалов: мела, мрамора, жемчуга. Также всем хорошо известный гипс имеет состав CaSO

?2H

O. Как и магний, кальций находится в морской воде в виде ионов Ca

.

Кальций также относится к макроэлементам и играет важную роль в жизнедеятельности человека. Больше всего этого металла содержится в костях и зубах. Ионы же кальция принимают участие в большом количестве разнообразных процессов в организме: в свертывании крови, мышечном сокращении, секреции гормонов и нейромедиаторов, генерации нервного импульса.

Соединения кальция повсеместно используются человеком. Начиная от школьных мелков, заканчивая гипсом в больнице. Оксид кальция CaO является важным реагентом в химической промышленности. Также он важен для машиностроения и металлургии, поэтому входит в десятку самых производимых веществ в мире. При помощи металлического кальция получают важнейшие металлы для атомной промышленности – торий и уран. Карбонат кальция – компонент цемента, а также сырье для получения CaO и Ca(OH)

. Стекольная промышленность также не может существовать без оксида кальция, ведь стекла на 12 % состоят из него. Бинарное соединение этого металла с углеродом – карбид кальция CaC

используют в ходе сварочных работ для получения ацетилена. Это далеко не полный список областей, где этот металл и его соединения играют важную роль.

Гашеная известь Ca(OH)

потребляется в большом количестве целлюлозно-бумажной промышленностью. Там ее используют для получения гидроксида натрия NaOH из карбоната натрия Na

CO

. Интересно, что гипохлорит кальция Ca(ClO)

используется в отбеливающих жидкостях.

Барий. Страшный яд

Судьба у бария уж больно типична. Историю его открытия может уже предположить теперь любой читатель. Однако все же поясним: в 1774 году Карл Шееле и Готлиб Ган исследовали один из самых тяжелых минералов – тяжелый шпат. Им удалось выделить из этого минерала оксид неизвестного металла. Это был оксид бария BaO. Лишь в 1808 году уже знакомый нам Г. Дэви при помощи электролиза выделяет чистый металл. Ничего нового. Все просто!

Барий, как и стронций, относится к мало распространенным элементам и составляет лишь 5?10

% массы земной коры. Собственных минералов не имеет ввиду высокой химической активности, по этому показателю он превосходит все остальные стабильные щелочноземельные металлы. Самыми распространенными минералами бария являются барит (BaSO

), а также витерит (BaCO

).

Высокая химическая активность делает применение чистого металла достаточно сложным и бесполезным занятием. Этот металл используют для удаления газов и серы из сплавов свинца и меди. Особое место в промышленности отводится сплавам бария с никелем: из них производят электроды запальных свечей для двигателей внутреннего сгорания. Они же в свою очередь используются в подавляющем количестве автомобилей. Существует еще несколько примеров использования этого металла, однако их можно пропустить. На очереди соединения элемента под номером 56.

Одним из важнейших соединений бария является его сульфат BaSO

. Он находит самые различные применения, начиная от контрастного вещества для рентгена желудочно-кишечного тракта, до утяжеления банкнот. Нитрат бария Ba(NO

)

является неотъемлемым компонентом эмалей. Хромат и манганат бария (BaCrO

и BaMnO

соответственно) успешно используют в качестве красящих пигментов. Перхлорат бария Ba(ClO

)

является хорошим осушающим агентом, в том время как пероксид BaO

играет важную роль в производстве перекиси водорода.

Но не все так радужно. Растворимые соли бария очень токсичны. Катионы бария Ba

негативно влияют на работу гладкой и сердечной мускулатуры, поэтому отравившиеся чаще всего погибают из-за паралича. Будьте крайне аккуратны при работе с растворимыми солями этого щелочноземельного металла. Если вы стали свидетелем отравления барием, то немедленно вызовите скорую помощь. Пока она на подходе, следует оказать первую помощь: промывать желудок 1 % раствором сульфата натрия Na

SO

, поместить ноги пострадавшего в тепло, каждые 5 минут давать по 1 столовой ложке того же раствора для образования нерастворимого сульфата бария. После поить молоком или же слизистыми отварами. Знание химии может однажды спасти вашу или чью-либо жизнь.

Радий. Триумф Кюри

Радий в отличие от всех остальных щелочноземельных элементов не имеет стабильных изотопов. Еще одним отличием от остальных металлов этой подгруппы является тот факт, что открыт он был не в 1808 году и не Гемфри Дэви. Открытие этого элемента принадлежит, наверное, самой известной супружеской паре – Пьеру и Марии Складовской Кюри и Андре-Луи Дебьерну. В конце 1898 года ученые сообщили, что в ходе исследования повышенной радиоактивности урановой смолки был выделен радий, который был ответственен эта «лишнее» излучение. Отметим также, что помимо радия, избыточное излучение приходилось на полоний. Стоит подчеркнуть трудолюбие первооткрывателей: они переработали в течение года тонну остатков урановой смолки. В 1910 году был получен металлический радий.

Как читатель уже догадался, радий в природе почти не встречается. Этот металл составляет лишь 10

% массы земной коры. Встречается он в следовых количествах в месторождениях урана, так как является продуктом распада.

Радий почти не находит применения из-за своей высокой радиоактивности, а также ничтожных количеств. Так один из изотопов радия

Ra претерпевает альфа-распад, при этом испуская альфа-частицы. Эту особенность используют для лечения злокачественных опухолей в мочеполовой системе. Важно, что в этом случае рак распространился внутрь костной ткани. Так как радий по химическим свойствам схож с кальцием, который входит в состав костей, этот элемент может проникнуть внутрь кости. Это повышает эффективность терапии. Также на основе радия изготавливали светящиеся краски, которыми покрывали циферблаты часов. Это было сравнительно безопасно, так как альфа-частицы не могут пройти через слой стекла, однако на данный момент более безопасные краски вытеснили радиоактивные.

Водород. Первый и сам по себе

Данный элемент стоит особняком от всех элементов из-за своих физических свойств. Конечно, если рассматривать строение атома, а точнее его электронную оболочку, то он похож на щелочные металлы. У него также, как у щелочных металлов, внешняя и единственная для него электронная оболочка имеет один электрон на s-орбитали. Сами сравните: H 1s

; Li 1s

2s