Цемент (от лат. caementum — «битый камень») — это порошкообразный материал, при смешивании с водой образующий пластичную массу (цемент­ное тесто), которая при затвердевании превращается в камневидную струк­туру. Обычный, так называемый портландцемент состоит из силикатов и алюмосиликатов кальция: Ca₃SiO₅, Ca₂SiO₄, Ca₃(AlO₃)₂ и др. Эти соедине­ния образуются при спекании известняка с кварцевым песком и глиной во вращающихся печах при температуре порядка 1500 °С:

3СаСО₃+SiO₂=Ca₃SiO₅+3СО₂

8СаСО₃+Al₂O₃ •2SiO₂•2Н₂О = Са₃(АlO₃)₂+Ca₂SiO₄+Ca₃SiO₅+2Н₂О+8СО₂.

Смешанный с водой цемент постепенно затвердевает (схватывается), что связано с протеканием процессов гидратации и гидролиза силикатов и алюминатов кальция:

Ca₃SiO₅+3Н₂О=Ca₂SiO₄•2Н₂О+Са(ОН)₂

Ca₂SiO₄+2Н₂О=Ca₂SiO₄•2Н₂О Са₃(АlO₃)₂+6Н₂О=Са₃(АlO₃)₂•6Н₂О.

Для полного затвердевания цементного теста требуется три-четыре недели. В строительстве широко используется бетон (от лат. bitumen — «гор­ная смола») — смесь цементного теста с песком и щебнем. Бетон закла­дывают в специальные деревянные формы, в которых он постепенно за­твердевает. Для увеличения прочности конструкций в формы помешают арматуру — стальной каркас. Такой материал называется железобетоном. Магнезиальный цемент получают смешением оксида магния с концен­трированным раствором хлорида магния. При затвердевании смеси об­разуется полимер состава HOMgO(—MgO—)_nMgCl, из которого обычно делают подоконники, ступени лестниц.

Гидроксиды кальция, стронция и ба­рия — щёлочи, хотя растворимость Са(ОН)₂ и Sr(OH)₂ при комнатной тем­пературе низкая. У гидроксида кальция она падает с ростом температуры: наибольшей концентрации удаётся до­стичь, насыщая Са(ОН)₂ ледяную воду (растворимость при О °С составляет 0,173 г на 100 г воды, при 20 °С — 0,166 г, а при 100 °С — 0,08 г). Насы­щенный раствор Са(ОН)₂ называется известковой водой.

Гидроксид бария растворяется зна­чительно лучше (4,3 г на 100 г воды при 20 °С), причём при повышении тем­пературы его растворимость резко возрастает (при 80 °С — 101,5 г на 100 г воды). Этим свойством пользуются для перекристаллизации вещества: мед­ленно охлаждая насыщенный при 80 °С раствор, получают красивые плас­тинчатые кристаллы кристаллогидрата Ва(ОН)₂•8Н₂О. По аналогии с извест­ковой водой насыщенный раствор гид­роксида бария называется баритовой водой.

Кристаллогидрат Ва(ОН)₂•8Н₂О.

Известняковый обрыв. Река Белая. Башкирия. 

Название «кальций» происходит от латинского calx — «известь». Так алхи­мики называли продукты обжига раз­личных веществ. Древние римляне ис­пользовали известь для приготовления строительных растворов. Для этого мрамор или известняк (карбонат каль­ция) подвергали обжигу, получая при температуре порядка 900 — 1000 °С не­гашёную известь — оксид кальция: СаСО₃ ®^t°СаО+СО₂­. Затем из­весть гасили — заливали водой: СаО+Н₂О=Са(ОН)₂. Продуктом реакции является гашёная известь, или пушонка (гидроксид кальция), без которой и ны­не не обходятся строители. Производ­ство этого вещества описал ещё Плиний Старший в «Естественной истории». Издавна в строительстве использу­ется также гипс — дигидрат сульфата кальция CaSO₄•2Н₂О. При нагревании Кальций (t_пл=839 °С), стронций (t_пл=768 °С) и барий (t_пл=727 °С) — пластичные металлы серебристо-бе­лого цвета. Из-за достаточной твёрдо­сти их невозможно резать ножом, как натрий или калий.

Последним из щёлочноземельных металлов был открыт радий, для кото­рого ещё А. И. Менделеев «зарезервировал» клетку в периодической сис­теме. Радий обнаружили в 1898 г. в урановой смоляной руде. Исследо­вавшие минерал супруги Пьер и Мария Кюри установили: некоторые образцы руды имеют большую радиоактивность, чем следовало ожидать, судя по количеству содержащегося в них урана. Учёные сделали вывод, что в состав урановой смолки входит новый элемент, по радиоактивно­сти превосходящий уран. Вскоре удалось выделить его соединения. Эле­мент назвали радием, чтобы подчеркнуть его способность к радиоактив­ному распаду. Переработав почти тонну урановой руды, супруги Кюри выделили около 0,1 г соли радия, а металлический радий был получен в 1910 г. при электролизе раствора хлорида радия с ртутным катодом.

Радий представляет собой тяжёлый тугоплавкий металл (t_пл=969 °С при давлении 6,5•10^-4 атм) серебристо-белого цвета. В свободном виде он, как и другие щёлочноземельные металлы, обладает высокой химиче­ской активностью, энергично реагирует с водой с выделением водорода: Ra+2Н₂О=Ra(OH)₂+Н₂­. Образующийся при этом гидроксид радия — сильное основание, хорошо растворимое в воде. При действии на него раствором сульфата натрия выпадает белый осадок сульфата радия, нерастворимый в кислотах: Ra(OH)₂+Na₂SO₄=RaSO₄¯+2NaOH.

В природе радий образуется при радиоактивном распаде ²³⁸U, поэто­му неудивительно, что добывают его из урановой руды. Период полурас­пада изотопа ²²⁶Ra — 1600 лет, при этом образуется радиоактивный газ радон: ²²⁶₈₈Ra®²²²₈₆Rn+⁴₂Не.

Соединения магния участвуют в формировании костей, в регуляции ра­боты нервной ткани, обмене веществ. Ежедневно человеку требуется при­мерно 300 — 400 мг этого элемента. Он попадает в наш организм с хле­бом, в 100 г которого содержится 90 мг магния, крупой (в 100 г овсяной крупы — 116 мг магния). В молочных продуктах этот элемент присутст­вует в легко усвояемой форме — в виде растворимого в воде цитрата маг­ния (соли лимонной кислоты). Особенно богаты магнием орехи: на 100 г приходится до 230 мг этого элемента.

К семейству щёлочноземельных эле­ментов, как уже отмечалось, относят кальций, стронций, барий и радий. Д. И. Менделеев включал в это семей­ство и магний. Щёлочноземельными элементы именуются по той причине, что их гидроксиды, подобно гидро­ксидам щелочных металлов, раство­римы в воде, т. е. являются щелочами.

Магний входит в состав активного центра зелёного пигмента растений — хлорофилла.

Магний был открыт при анализе во­ды, взятой из минерального источни­ка вблизи города Эпсом в Англии. Горькая на вкус, она привлекла внима­ние исследователей в конце XVII в. При упаривании такой воды на стен­ках сосуда образовывалась белая кор­ка вещества, которое назвали горькой, или эпсомской, солью MgSO₄•7Н₂О. Её использовали в качестве слабитель­ного. Примерно в то же время учёные заинтересовались и белой магнези­ей — карбонатом магния MgCO₃. При его нагревании образуется жжёная магнезия — оксид MgO. Это вещество А. Л. Лавуазье ошибочно причислил к простым телам, которые уже не могут быть далее разложены.

В состав многих пудр и присыпок входит порошок талька — сложного силиката магния состава 3MgO•4SiO₂•Н₂О. Тальк относится к самым мягким природным минералам. Его кристаллы легко узнать по перламутровому блеску. Они жирны на ощупь и часто окрашены в зеленоватый цвет (благодаря примесям соединений никеля).