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EL CALCIO, SIMBOLO DE FIRMEZA

En cierta ocasión, deteniéndome de paso en Novorosíisk, se me dirigió un grupo de ingenieros y peritos de las enormes fábricas de cemento existentes cerca de la ciudad, con la petición de que diese en su club una conferencia sobre las margas y calizas que son el material primordial para la fabricación del cemento.

Hube de contestarles que no conocía en absoluto ese tema. Sabía perfectamente que la base de la cal y el cemento la constituyen distintos géneros de piedras calizas, y el valor que tienen la cal y el cemento de buena calidad; les hablé del trabajo que costó obtener estos dos productos tan necesarios para las edificaciones en el Norte.

Figura 14.1 Vista general de una fábrica de cemento

La cal común solían encargarla de los yacimientos situados en las alturas de Valdái, a mil quinientos kilómetros de los nuevos centros en construcción; el cemento salía de Novorosíisk y navegaba, siguiendo una ruta circular, a través de los mares Negro, Egeo y Mediterráneo, y los océanos Atlántico y Artico. Les hablé de cómo comprendía por esto la exclusiva importancia de la cal para la vida y la construcción, pero yo nunca me había dedicado al estudio de las calizas y no conocía nada acerca de ellas.

- Entonces, háblenos del calcio - dijo uno de los ingenieros, remarcando que la base de todas las calizas es el metal calcio, cuéntenos, qué representa este metal desde el punto de vista geoquímico, cuáles son sus propiedades, cuál es su destino, dónde y cómo se concentra y por qué él precisamente transmite su belleza a los mármoles y tan maravillosas propiedades técnicas a las calizas y las margas cementosas.

Les di una conferencia sobre este tema y así apareció esta narración sobre los átomos del calcio en el universo que expongo a continuación.

- Ustedes trabajan en la industria del cemento, en la industria de materiales de ligazón, rama importantísima de la industria de la construcción. Para ustedes es de interés especial conocer la historia de los átomos de calcio.

Los químicos y físicos dicen que el calcio ocupa un puesto particular en el sistema de Mendeléev, con el número de orden 20. Esto quiere decir que consta del núcleo (o sea, partículas ínfimas: protones y neutrones) y veinte partículas libres con carga negativa, que se denominan electrones.

El número 40 determina el peso atómico de este elemento, situado en el segundo grupo del sistema de Mendeléev, en la segunda fila. Para la obtención de moléculas estables, exige en sus combinaciones dos cargas negativas. Como dicen los químicos, su valencia es igual a dos.

Figura 14.2 Extracción del mármol

Ustedes ven que en esta enumeración he tenido necesidad de dar cifras todas múltiples de cuatro. Estos números son muy importantes en Geoquímica. Sabemos que en la vida corriente, cuando queremos hacer algo estable, siempre acudimos a estos números; así, por ejemplo, la mesa tiene cuatro patas. Un cuerpo estable, una construcción cualquiera, por regla general son simétricos, de tal manera que la mitad derecha y la izquierda sean coincidentes.

El número 2 y los números 4, 20, 40 nos hablan de estabilidad excepcional de los átomos de calcio, e incluso, todavía no se conoce cuántos centenares de millones de grados serían necesarios para poder disgregar este firme edificio formado por un núcleo diminuto con una pléyade de veinte planetas negativos volando a su alrededor. Y a medida que los astrofísicos van comprendiendo la estructura del mundo entero, más y más se dibuja el enorme significado de los átomos de calcio en el universo.

Tomemos, por ejemplo, la corona del Sol durante un eclipse. Incluso a simple vista, se ven grandiosas protuberancias: partículas metálicas incandescentes que, arrojadas a distancias de cientos de miles de kilómetros, se mueven vertiginosamente; el papel fundamental, entre ellos, lo juega el calcio. Mediante la aplicación de métodos perfeccionados, consiguieron en la actualidad nuestros astrónomos saber qué es lo que llena el espacio interplanetario. Entre las dispersas nebulosas estelares, todo el universo está cruzado por el vuelo vertiginoso de átomos ligeros de varios elementos químicos; y entre ellos de nuevo corresponde un papel importante al calcio, así como al sodio.

He aquí determinadas partículas deambulantes del universo que, sumisas a las leyes de gravitación, describiendo sus complicadas trayectorias, vienen a caer a la Tierra. Caen en forma de meteoritos y de nuevo el calcio desempeña en ellos un enorme papel.

Es difícil imaginarse cualquier otro metal que tuviese más importancia en todos los complejos destinos que intervienen en la formación de la corteza terrestre, en la creación de la vida y del progreso técnico.

Aún en los tiempos en que las masas fundidas, hervían en la superficie terrestre, cuando paulatinamente se desprendían vapores pesados formando la atmósfera y se condensaron las primeras gotas de agua, creando los mares y océanos, el calcio, junto con su amigo el magnesio, elemento tan denso y firme como él y también par (su número es el 12)-, eran ya los metales más importantes de la Tierra.

En las distintas rocas que entonces salían a la superficie o que se consolidaban en las profundidades, los átomos de calcio y magnesio jugaban un papel especial. El fondo de los grandes océanos, sobre todo el Pacífico, aún hoy está cubierto de una capa de basalto en el que los átomos de calcio tienen gran significación, y sabemos que nuestros continentes flotan sobre esta alfombra de basalto que semeja la original y fina corteza procedente de la consolidación de las masas fundidas de las entrañas de la Tierra.

Los geoquímicos incluso han calculado que en la composición de la corteza terrestre entran, en peso, el 3,0 % de calcio y el 1,9 % de magnesio. Ellos relacionaron las leyes de difusión del calcio con las notables propiedades de su átomo mismo, con la paridad de sus electrones, con la admirable firmeza de este edificio tan maravilloso y perfecto.

Inmediatamente después de la formación de la corteza terrestre, comenzaron las complejas rutas de "peregrinación" de estos átomos.

Figura 14.3 Pólipos de coral en el océano

En aquellos tiempos remotos, las erupciones volcánicas sacaban consigo al exterior gran cantidad de anhídrido carbónico. Densas nubes de la atmósfera aérea, saturadas de vapor de agua y anhídrido carbónico, rodeaban la Tierra, destruyendo su superficie, arrastrando, en el torbellino de las salvajes tempestades primarias masas terrestres aún calientes. Así comenzó la etapa más interesante en la historia de la "peregrinación" de los átomos de calcio.

Figura 14.4 Termitero de carbonado cálcico, construido y habitado por hormigas blancas (termitas). Africa

Con el anhídrido carbónico, el calcio daba combinaciones firmes y estables. Si existía exceso de anhídrido carbónico, el carbonato cálcico era transportado por las aguas; si había pérdida de anhídrido carbónico, el carbonato cálcico se precipitaba en forma de polvo blanco cristalino.

Así se crearon las potentes capas calcáreas. Allí donde los aluviones de la superficie terrestre acumularon restos de arcilla, se depositaron capas de margas. En sus movimientos tempestuosos, las masas subterráneas incandescentes, lanzándose sobre las capas calizas, las abrasaban y quemaban con sus vapores a miles de grados, transformándolas en montañas de mármol de nívea blancura, cuyas cúspides gallardas se confunden con la nieve.

De los complicados ovilles de ciertas combinaciones del carbono germinaron las primeras bolas de substancia orgánica. Gradualmente, se fueron haciendo más complejas estas gelatinosas masas coloidales, semejantes a las medusas de nuestro mar Negro; nacieron en ellas nuevas propiedades, las propiedades de la célula viva. Las leyes fundamentales de la evolución, la lucha por la existencia, la lucha por el desarrollo ulterior del género, complicaron estas moléculas, las llevaron a nuevas combinaciones y aparecieron nuevas propiedades sobre la base de las leyes del mundo orgánico.

Figura 14.5 Concha de un molusco de agua dulce empleada en la obtención de botones

Poco a poco nacía la vida... Al principio, en forma de células simples entre ardientes mares y océanos; después, en forma de organismos multicelulares más complejos, y así hasta elorganismo más perfecto existente en la Tierra: el hombre.

Figura 14.6 Las conchas de los moluscos se recogen dragando el fondo del mar. Van a la industria del cemento como CaCO 3 Puro y también, para la fabricación de botones.

En este proceso paulatino de complicación del desarrollo de cada organismo se reflejó siempre su lucha por crear un cuerpo firme y estable. El cuerpo blando y elástico del animal no podía, en una serie de casos, luchar contra los enemigos que a cada paso lo desgarraban y destruían. La substancia viva, en el proceso de evolución progresiva, tendía más y más a defenderse. Había que crear, o bien una envoltura impenetrable alrededor del cuerpo blando, tras la cual fuera posible protegerse como tras una coraza, o bien era necesario un fuerte armazón interno, lo que llamamos esqueleto, para que el cuerpo blando pudiera sujetarse con firmeza en los duros huesos. Y la historia de la vida nos muestra que en esta búsqueda de un material duro y consistente, el calcio juega un papel especialísimo. Primero en las conchas se acumuló el fosfato cálcico y las primeras valvas que se encuentran en la historia de la corteza terrestre eran de mineral apatito.

Sin embargo, este camino no resultó ser el más acertado; el fósforo es necesario para la propia vida, pero sus reservas no son tan grandes por doquier, como para que pudiese fácilmente construir conchas consistentes; la historia del progreso del mundo animal y vegetal mostró que es más conveniente construir las partes firmes a base de otras combinaciones menos solubles, como el ópalo, sulfatos de estroncio y bario y, mejor de todo, de carbonato cálcico.

Es verdad que el fósforo resultó ser no menos necesario. Al tiempo que diversos géneros de moluscos y cangrejos, así como también los organismos unicelulares, comenzaron a utilizar ampliamente el carbonato cálcico para sus bellas conchas, las partes óseas de los animales terrestres se fueron construyendo de sales fosfóricas. Los huesos del hombre y de los animales de gran tamaño se componen de fosfato cálcico, cuya composición se asemeja mucho a la de nuestro mineral apatito. Pero, aquí y allá, el calcio jugó un papel importante. La única diferencia es que el esqueleto del hombre se construyó de fosfato de este metal y las conchas, principalmente, de carbonato.

Es difícil imaginar un cuadro más admirable que el que se abre ante el naturalista cuando éste se aproxima a la costa, por ejemplo, del Mediterráneo.

Recuerdo cómo, siendo aún joven geólogo, visité por primera vez la costa acantilada de Nervi, cerca de Génova. Quedé admirado por la belleza y variedad de conchas, algas multicolores, cangrejos ermitaños, con sus lindas casitas calcáreas, distintos moluscos, colonias enteras de musgos marinos y diversos corales calizos. Me sumergí por completo en este mundo maravilloso de agua transparente, a través de cuyo azul refulgían, con todos los colores del iris, diversas combinaciones de este mismo carbonato cálcico.

Figura 14.7 Palacio de Mármol de la filial del Museo de V. I. Lenin en Leningrado. A excepción del piso bajo (construido de granito), todo es de mármol ruso

Bajo cientos de miles de formas diferentes se acumula el calcio en las conchas y esqueletos en el fondo de los mares. Los restos caprichosos de organismos muertos formaron allí cementerios enteros de carbonato cálcico, comienzo de nuevas formaciones rocosas y futuras cordilleras.

Figura 14.8 Escultura de una niña, hecha de mármol blanco de los Urales. Trabajo de S. Konionkov

Cuando nos embelesamos con la diversidad de colores y tonalidades de, los mármoles que adornan nuestras obras arquitectónicas, cuando admiramos en una central eléctrica el bonito mármol gris o blanco del tablero de distribución, o cuando observamos, al descender las escaleras del metro, los peldaños pardo-amarillos de caliza marmórea de Shemardinó, no debemos olvidar que en todos estos casos el principio básico de las aglomeraciones calizas fue establecido por una pequeña célula viva y los complejos procesos químicos, que captan los átomos de calcio diseminados en el agua del mar, los convierten en duros esqueletos cristalinos, en filamentos de los minerales cálcicos que denominamos calcita y aragonita.

Pero nosotros sabemos que con esto no termina la "peregrinación" de los átomos de calcio.

De nuevo lo disuelve el agua, de nuevo comienzan a deambular por la corteza terrestre sus iones globulares en complejas soluciones acuosas, ya formando las llamadas aguas duras, ricas en calcio, ya precipitándose, junto con el azufre, como yeso, ya cristalizándose en estalactitas y estalagmitas: complejas y fantásticas formaciones de las cavernas de caliza.

Después empieza la última etapa en la historia de la peregrinación de los átomos de calcio: ellos son dominados por el hombre. No sólo los emplea en los mármoles y calizas en estado puro, sino que también en los grandes hornos de las fábricas de cemento y en los hornos de calcinación, liberando al calcio del dominio del ácido carbónico, y creando grandes cantidades de cemento y cal, sin los cuales no podría existir nuestra industria.

En los más complicados procesos de la Química farmacéutica, orgánica e inorgánico, el calcio juega un papel enorme, determinando la marcha de los procesos en los laboratorios químicos, tecnológicos Y metalúrgicos. Pero esto es poco aún para el hombre. Existe mucho calcio a nuestro alrededor; se puede emplear este estable átomo para reacciones químicas más precisas. El hombre invierte en él decenas de miles de kilovatios de energía eléctrica; no sólo del anhídrido carbónico libera los átomos de calcio en las calizas: rompe su enlace con el oxígeno, 10 separa en estado puro, en forma de metal refulgente, brillante, blando y elástico, que arde en el aire, recubriéndose de una película blanca de la misma cal.

Figura 14.9 Estación "Oktiabrskaia" del metropolitano de Moscú. Las paredes están revestidas con mármol blanco de los Urales

Precisamente esta tendencia a combinarse con el oxígeno, precisamente este estrecho y sólido enlace que se establece entre los átomos de calcio y de oxígeno es lo que utiliza el hombre. El introduce los átomos metálicos de calcio en la fundición de hierro y, en lugar de otros diversos y complicados desoxidantes, renunciando a toda una serie de métodos de depuración del hierro fundido y los aceros, limpiándolos de gases perniciosos, obliga a realizar este trabajo a los átomos metálicos del calcio, introduciéndolos en los altos hornos y hornos Martin.

Así comienza de nuevo la ruta de migración de este átomo. No dura mucho el brillo de sus partículas metálicas, de nuevo se transforman en complejas combinaciones oxigenadas, más estables en la superficie de la Tierra.

Como pueden ver, la historia de los átomos de calcio es mucho más complicada (le lo que pensamos; qué difícil es hallar otro elemento químico que recorra un camino tan complejo en el espacio mundial y que defina momentos más importantes en la historia del nacimiento de nuestros mundos y de nuestra vida industrial.

No hay que olvidar que el calcio es uno de los átomos más móviles y enérgicos del universo, que son infinitas sus posibilidades de unión para formar los edificios cristalinos del mundo. El hombre hará aún muchos descubrimientos, si sabe emplear adecuadamente estos móviles átomos para la creación de nuevos, tal vez nunca vistos por su solidez, materiales para la construcción y la industria.

Figura 14.10 Estación "Bielorruskaia" del metropolitano de Moscú. Las columnas son de mármol blanco; las paredes y el piso de mosaico de mármoles del país dotados de vivos colores

Hay que dominar todas estas ciencias: Química, Física, Geología y Geoquímica para poder ser un buen tecnólogo y comprender las nuevas formas de desarrollo de la industria que conducirán a victorias brillantes sobre la naturaleza, a una amplia utilización de los elementos más difundidos de la Tierra.