СОДЕРЖАНИЕ

№ п/п	Название статьи
	ИНТЕРЕСНОЕ О ВОДЕ
	ПРОДУКТ ОАЗИСА АММОНА
	«ТУРЕЦКИЙ КУПОРОС»
	ШАРАДЫ В РУКОПИСИ ЛОМОНОСОВА
	ЕЩЕ РАЗ О НАЗВАНИЯХ ВЕЩЕСТВ
	РАЗНЫЕ ИЗВЕСТИ
	КАКОЕ ОТНОШЕНИЕ К ТЕРМИТАМ ИМЕЕТ ТЕРМИТНАЯ СМЕСЬ!
	БЕЛАЯ И ЧЕРНАЯ...
	ЕСТЬ ЛИ ЦЕМЕНТ В ЦЕМЕНТИТЕ!
	«АНТИМОНИУМ» — ПРОТИВОМОНАШЕСКИЙ МЕТАЛЛ
	СУРЬМА И КОСМЕТИКА
	«СВЕТОНОСЕЦ»
	ОБИДА РЭЛЕЯ
	ГАЛОГЕНЫ, СОЛЕРОДЫ ИЛИ ГАЛОИДЫ!
	«НЕЧИСТЫЙ ГАС»
	НЕУГАСИМОЕ ПЛАМЯ
	ПОЖАР ПОД ВОДОЙ
	«ЛЮБОВЬ» МОНООКСИДА АЗОТА К КИСЛОРОДУ.
	ЗЕЛЕНЫЙ ОГОНЬ
	САТАНИНСКИЕ ОГНИ
	ПОРОШОК КИСЛОТЫ
	ЧТО ТАКОЕ «ЗЕРКАЛЬНЫЙ УГЛЕРОД»!
	МЕТАЛЛОМ ПО СТЕКЛУ
	«ОЛОВЯННЫЙ КРИК» И ТРЕСК СЕРЫ
	БЫВАЕТ ЛИ В ПРИРОДЕ «ЧЕРНАЯ СЕРА»!
	ПУШКИН — ХИМИК!
	МОКРЫЙ ФОСФОР
	ЗАГАДКА О ЦАРЕ МЕТАЛЛОВ
	ДИОКСИД УГЛЕРОДА В РОЛИ «НОСИЛЬЩИКА»
	ЧЕМ НАДУТ ТЕННИСНЫЙ МЯЧ!
	СМЕРТОНОСНЫЙ ГАЗ.
	ВРЕДЕН ЛИ ФТОР?
	ЖЕЛТО-ЗЕЛЕНЫЙ ГАЗ
	ЗОБ И МОРСКИЕ ГУБКИ
	Иод
	ВОДА НА ЛЮБОЙ ВКУС
	ВОДОРОД XЛОРОВИЧ...
	«ДУХ ИЗ СОЛЕЙ»

ИНТЕРЕСНОЕ О ВОДЕ

Пристли вполне определенно заявил, что «вода не есть вовсе простое тело... но она может быть разложена и вновь со­единена». Уатт узнал об этом объяснении Лавуазье и усмотрел в нем то, о чем он говорил ранее сам. С чувством горькой обиды он написал одному из своих друзей: «Лавуазье знал о моей теории, но не упомянул ни в малейшей степени обо мне... Богатым людям дозволено совершать низкие дела...». Уатт действительно первым высказал мысль о том, что вода — сложное вещество. Приоритет Уатта не хотели признавать ни Кавендиш, ни Лавуазье.

ПРОДУКТ ОАЗИСА АММОНА

Аммиак NH3 бесцветный горючий газ с резким запахом — был известен еще в Древнем Египте за 1500—1000 лет до н. э.

Египетские жрецы добывали его из «нашатыря» (хлорида аммония NH4C1). Для его получения сажа, осаждающаяся в дымоходах печей, отап­ливаемых верблюжьим навозом, подвергалась возгонке в ретортах. Образующиеся бесцветные кристаллы арабы называли «нушадир». Нашатырь был также природным продуктом разложения мочи и испражнений верблюдов и других животных в оазисе Аммона, через который проходили многочисленные караваны. По имени этого оазиса и стали позднее называть такие вещества, как аммиак и соли аммония. Выделяли аммиак, нагревая хлорид аммония NH4C1 с гидроксидом кальция Са(ОН)2:

2NH4C1 + Са(ОН)2 = 2NH3 + СаС12 + 2Н2О.

По другим сведениям, аммиак получил свое название от древне­египетского слова «аммониан». Так называли поклоняющихся богу Аммону. Во время своих ритуальных обрядов они нюхали наша­тырь, который имеет запах аммиака.

Позднее аммиак стали получать в виде водного раствора («ам­миачного сусла») при сухой перегонке без доступа воздуха природ­ного азотсодержащего сырья (кожевенные отбросы, кости, кровь с боен и др.). Из одной тонны такого сырья удавалось выделить около 600 кг аммиачной воды, содержащей до 12% аммиака. Эту «воду» продавали как «нашатырный спирт». Промышленное его производство в России было организовано в XIX в. на заводе Лихачева (см. 1.22).

В XVII —XVIII вв. нашатырь ввозили в Россию из других стран. Только в 1710 г. был построен первый нашатырный завод боярского сына Нечаевского в Енисейской губернии, который стал выпускать около 5 т хлорида аммония в год. Нашатырь на этом заводе получали нейтрализацией водного раствора аммиака хло­роводородной кислотой НС1:

NH3+HCl=NH,C1.

«ТУРЕЦКИЙ КУПОРОС»

В одной из московских торговых книг 1725 г. было записано о покупке «турецкого купороса» по цене один фунт за гривну.

«Турецким», «турским», «синим» или «медным» купоросом называли пентагидрат сульфата меди CuSO4-5H2O. До 1725 г. его ввозили в Россию из-за границы. А в 1725 г. его производство было организовано на медеплавильных заводах Урала. Сульфат меди получали прокаливанием на воздухе смеси кусков меди Си и серы S:

Cu + S + 2O2=CuSO4.

Белый продукт реакции CuSO4 обрабатывали водой, а полученный голубой раствор упаривали в котлах, и затем охлаждали в деревянных корытах для кристаллизации CuSO4-5H2O. Продукт выделялся в виде крупных темно-синих кристаллов.

Медный купорос уже в 1679 г. применяли в медицине для составления мазей. Как считали в те времена, он «нечисть скорее объедает». Позднее медный купорос стали использовать для протравы семян и в борьбе с вредителями и болезнями сельскохо­зяйственных культур.

Алхимики, не зная состава сульфата меди, считали, что его
водный раствор может превращать железо в медь. Если полоску
железа опустить в раствор CuSO4, то почти немедленно медь
отлагается на поверхности железа в результате реакции:

CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4

Железо не превращается в медь, а вытесняет медь из ее сульфата.

Современная технология производства сульфата меди состоит из стадий получения медных гранул (пустотелых шариков), окисле­ния их паровоздушной смесью в специальных керамических баш­нях, орошаемых разбавленной серной кислотой, и кристаллизации CuSO4-5H2O из полученных растворов:

2Си + О2=2CuO;

CuO + H2SO4 = CuSO4 + Н2О.

«КРЕПКАЯ ВОДКА»

В одной старинной русской книге, датированной 1675 г., было сказано, что на изготовление «крепкой водки» было дано полпуда железного купороса и десять фунтов селитры. Позднее в работах Ломоносова мы встречаем название «селитряная дымистая водка».

«Крепкой водкой», «селитряной дымистой водкой», «зияющей крас­ным гасом кислотой» называли в России XVII и XVIII вв. азотную кислоту HNO3. Название «крепкая водка» произошло от алхимического «аква фортис» — «крепкая, сильная вода». До 1700 г. получение HNO3 осуществляли только в аптеках путем взаимодействия при нагревании железного купороса FeSO4-7H2O с селитрой KNO3.

2(FeSO4-7H2O) + 4KNO3 = 2HNO3 +Fe2O3 + 2K2SO4 + 2NO2 +13H2O.

С 1720 г. для производства азотной кислоты начали строить заводы, а вместо железного купороса стали применять серную кислоту:

2KNO3 + H2SO4 = 2HNO3 + K2SO4.

Сведения об этой реакции нашли в записках Петра I: «Фунт истертой селитры положит в стекляной реторт и взлить на то по малу фунт самого чистого масла купоросного...». Впервые такую реакцию для получения азотной кислоты предложил немецкий алхимик Глаубер Если применять концентрированную серную кислоту («купоросное масло») и чистую селитру (нитрат калия KNO3), то «водка» получалась «крепкой» — 96—98% HNO3. Первое промышленное производство синтетической азотной кислоты в России (и одно из первых в мире) было создано в Юзовке (ныне г. Донецк) в 1916 г. под руководством русского инженера-технолога Ивана Ивановича Андреева (1880—1919). Сырь­ем служил аммиак — побочный продукт производства кокса. Процесс включал три стадии: окисление аммиака до мо­нооксида азота NO в присутствии катализатора — сплава платины и родия:

4NH3 + 5O2=4 NO + 6H2O;

И СНОВА «ЯМЧУГ»...

Какой химический состав имели вещества, которые в XVII в. называли в России «ямчуг», «минеральный хрусталь», «азотно-кислый поташ», «селитра»?

Так называли одно и то же вещество — нитрат калия KNO3, со­единение, крайне необходимое для производства дымного пороха.

ШАРАДЫ В РУКОПИСИ ЛОМОНОСОВА

Как расшифровать текст в рукописи Ломоносова «Первые основания горной науки»: «Квасцы... очень кислы, еще и через перегонку дают весьма кислый спирт... с купоросной кислотой одной натуры и те же свойства имеет»?

Термин «квасцы» употребляют в России с XV в., он происходит от корня «квас» (отсюда «квашение», «квасить»). «Кислота» по-ук­раински и по-польски называется и теперь «квас» (например, серная кислота по-украински — «сернячий квас»).

Во времена Ломоносова квасцами называли сульфат алюминия-калия KAl(SO4)22H2O. Квасцы при растворении в воде ведут себя как смесь сульфата калия K2SO4 и сульфата алю­миния A12(SO4) ; последний подвергается обратимому гидролизу:

Образующаяся в небольшом количестве серная кислота и придает квасцам кислый вкус. При нагревании квасцов в реторте реакция гидролиза становится необратимой, так как происходит отгонка серной кислоты:

2KA1(SO4)2 • 12Н2О = K2SO4 +А12О3 + 3H2SO4 + 9Н2О.

Серную кислоту в то время называли «кислым спиртом» или «купоросной кислотой».

ЕЩЕ РАЗ О НАЗВАНИЯХ ВЕЩЕСТВ

Русский профессор химии М. Ф. Соловьев однажды с горечью заметил: «Многие из почтеннейших наших соотечественников... неотступно держатся номенклатур иностранных и часто без всякой нужды употребляют в русском языке иноземные названия» (1836 г.).

К сожалению, и сейчас, когда прошло 150 лет и действует принятая во всех странах современная номенклатура, у некоторых наших соотечественников осталось стремление строить названия веществ архаическим образом, механически перенося в русский язык порядок слов, принятый в англоязычной литературе и тре­бующий именовать вещества «по ходу формул» (NaCl — «натрий-хлорид», CuSO4 — «медь-сульфат» и т. п.). Однако в русском химиче­ском языке принят более выразительный вариант «обратного чтения формул», причем электроотрицательная (анионная) часть формулы приводится в именительном падеже, а электроположительная (катионная) часть —в родительном: NaCl — хлорид натрия, CuSO4 — сульфат меди. Думается, что от этой традиции химикам не стоит отказываться.

Примечание. Михаил Федорович Соловьев (1785—1856) — физикохимик, член-корреспондент Петербургской академии наук.

РАЗНЫЕ ИЗВЕСТИ

В технической литературе и в быту часто встречаются такие названия веществ: «воздушная», или «негашеная известь», «гашеная известь», «известковое молоко», «известковая вода», «белильная из­весть».

«Воздушная», или «негашеная известь», — это оксид кальция СаО, получаемый при обжиге известняка или мела — карбоната кальция СаСО3:

CaCO3 = CaO +CO2.

«Гашеная известь» — гидроксид кальция Са(ОН)2, образующий­ся при обработке оксида кальция СаО водой («гашение»):

СаО + Н2О = Са(ОН)2.

В этом процессе, протекающем с большим выделением теплоты, куски оксида кальция растрескиваются и превращаются в тонкий и подвижный белый порошок («пушонку»).

«Известковое молоко» — суспензия гидроксида кальция в воде, применяемая для побелки потолков и стен.

«Белильная известь» образуется при обработке гидроксида каль­ция хлором С12:

Са(ОН)2 + С12=СаС1(С1О) + Н2О.

Современное название этого продукта — хлорид-оксохлорат (1) каль­ция.

КАКОЕ ОТНОШЕНИЕ К ТЕРМИТАМ ИМЕЕТ ТЕРМИТНАЯ СМЕСЬ!

Слово «термит» происходит от греч. «терме» —жар, тепло, а слово «термиты» от латинск. «термитис» — отряд «общественных» насе­комых.

Термитная смесь состоит из порошков алюминия А1 и оксида железа Fe2O3. При ее поджигании протекает химическая реакция

2A]+Fe2O3 = 2Fe+Al2O3

с выделением большого количества теплоты, позволяющего достичь температуры порядка 2500° С. При такой температуре железо легко плавится. Поэтому термитную смесь используют для свар­ки железных изделий, например рельсов, и в зажигательных снарядах.

БЕЛАЯ И ЧЕРНАЯ...

«Белая» и «черная» магия — это колдовство с добрыми или, нао­борот, злыми намерениями. В химии еще недавно использовали термины «белая магнезия» и «черная магнезия».

«Белая магнезия» — это карбонат магния MgCO3 и оксид магния MgO. Оксид магния — рыхлый белый порошок (его еще называют «жженой магнезией»). Важная область применения MgO —изго­товление огнеупорных материалов. Кроме того, он в смеси с MgCO3 входит в состав порошка, которым пользуются спортсмены — гим­насты, тяжелоатлеты — для обработки ладоней' и ступней, чтобы уменьшить потоотделение. Белую магнезию используют и для медицинских целей.

«Черная магнезия» — диоксид марганца МпО2, самый устой­чивый из оксидов марганца. В природе он встречается в виде минерала пиролюзита, а в лаборатории может быть получен из нитрата марганца Mn(NO3)2 термическим разложением:

Mn(NO3)2=MnO2 + 2NO2.

Диоксид марганца используется в химических источниках тока (элементы Лекланше). Черный цвет этой магнезии не мешает ей «белить» и делать более прозрачным стекло: МпО2 вносят в расплав стекла как осветляющую добавку.

ЕСТЬ ЛИ ЦЕМЕНТ В ЦЕМЕНТИТЕ!

Цементит — это карбид железа состава Fe3C, очень твердое вещество; он придает чугуну и стали высокую механическую прочность.

А строительный цемент — это смесь силикатов и алюминатов состава Ca2SiO4, Ca3SiO5, Са3А12О6 и др., которая при смешивании с водой превращается в гидраты силикатов кальция и затвердевает в прочную массу. Цемент — составная часть бетонов и строительных «растворов», которые используют при кирпичной кладке стен.

«АНТИМОНИУМ» — ПРОТИВОМОНАШЕСКИЙ МЕТАЛЛ

Речь идет о серебристо-белом металле, легко истирающемся в порошок и называемом сурьмой Sb. Черный сульфид сурьмы Sb2S3, или «сурьмяный блеск», был известен в глубокой древности. Археологи установили, что уже в Вавилоне за 3000 лет до н. э. из сурьмы делали сосуды. В 1604 г. монах-алхимик Василий Валентин первый описал в своей книге «Триумфальная колесница антимония» получение сурьмы из ее соединений. Он вначале обжи­гал сульфид сурьмы и собирал летучий триоксид:

2Sb2S3 + 9О2 = 2Sb2O3 Т + 6SO2,

затем триоксид дисурьмы Sb2O3 смешивал с древесным углем и прокаливал:

2Sb2O3 + ЗС = 4Sb +.3CO2.

Василий Валентин применял соединения сурьмы «для очистки человеческого организма от вредоносных начал». Действие своих «лекарств» он испытывал на монахах бенедиктинского ордена, и некоторые монахи, приняв снадобье Валентина, умирали в муках. Отсюда пошло и другое название сурьмы — «антимониум», что означало «противомонашеский». В частности, в качестве рвотного средства Валентин применял вино, выдержанное некоторое время в чашах из сурьмы. Из сурьмы он готовил «вечные пилюли», которые после прохождения пищевого тракта монахов снова исполь­зовались для «врачевания».

Считают, что под псевдонимом «Василий Валентин» скрываются разные лица. В списках монахов ордена бенедиктинцев брат Василий Валентин никогда не числился.

СУРЬМА И КОСМЕТИКА.

Русское название элемента № 51 сурьма (символ Sb) берет свое начало от турецкого слова «сюрме», что переводится как «натирание», «чернение бровей». Вплоть до XIX в. в России бытовало выражение «насурьмить брови», хотя «сурьмили» их далеко не всегда со­единениями сурьмы. Только одно из соединений сурьмы — черный сульфид сурьмы Sb2S3 — применялось как краска для бровей и ресниц. Интересно, что в средневековых книгах сурьму обозначали фигурой волка с открытой пастью. Вероятно, такой «хищный» символ дали элементу за то, что сурьма при плавлении растворяет («пожирает») многие металлы, образуя с ними сплавы.

«СВЕТОНОСЕЦ»

«Его огромная пасть... светилась голубоватым пламенем, глубоко сидящие дикие глаза были обведены огненными кругами. Я дотронулся до этой светящейся головы и, отняв руку, увидел, что мои пальцы тоже засветились в темноте. Фосфор — сказал я».

(А. Конан-Дойл. «Собака Баскервилей»)

В 1669 г. солдат-алхимик Хённиг Бранд (1630—1710) в поисках «философского камня» занялся упариванием человеческой мочи. Он собрал около тонны мочи из солдатских казарм и упаривал ее до тех пор, пока не получил небольшое количество тяжелой и красной жидкости. Эту жидкость Бранд нагревал до полного превращения ее в твердый остаток. Затем он смешал остаток с углем и стал прокаливать. Вскоре Бранд заметил появление в сосуде белой пыли, которая ярко светилась в темноте. Так впервые было получено новое простое вещество — белый фосфор Р4.

Название «фосфор» в переводе с греческого означает «светоносец». Моча содержит ортофосфат натрия Na3PO4, карбамид (NH2)2CO и мочевую кислоту H4N4C5O3. Последние два вещества при прокаливании разлагаются на углерод, его диоксид и воду, аммиак NH3 и азот. Углерод восстанавливает ортофосфат натрия до парообразного фосфора Р2:

4Na3PO4 = 2P2 +6 Na2O + 10CO

При конденсации пара фосфора образуется белый фосфор, мед­ленное окисление которого на воздухе вызывает зеленоватое све­чение, связанное с выделением световой энергии.

До 1737 г. получение белого фосфора оставалось секретом алхимиков, которые считали, что ими открыт «философский ка­мень». Они пытались при помощи фосфора превращать металлы/

ОБИДА РЭЛЕЯ

«Я хочу вернуться обратно от химии к физике. Человек второго сорта, по-видимому, лучше знает свое место». С чем связаны эти горькие слова лорда Рэлея, одного из первооткрывателей аргона?

Рэлей и Рамзай после открытия ими нового химического элемента аргона Аг подверглись необоснованной критике со сто­роны ряда химиков, которые не могли поверить, что аргон дей­ствительно новый химический элемент, одноатомный газ с отно­сительной атомyой массой, равной 40, большей, чем атомная масса следующего за ним элемента калия К. Между элементом хлором С1 и калием К для аргона не было места в Периодической системе. Даже Менделеев сказал, что относительную атомную массу аргона нельзя совместить с периодической клас­сификацией, что, видимо, аргон — аллотропная форма азота, ус­тойчивый трехатомный азот N3. Французский химик Бертло сообщил, что присланные ему Рамзаем образцы аргона вза­имодействуют с парами бензола. Рамзай пытался повторить опыты Бертло, но безуспешно. Рэлей, естественно, не мог согласиться с утверждением Менделеева и сообщением Бертло. Отсюда и по­явилось приведенное выше его высказывание.

ГАЛОГЕНЫ, СОЛЕРОДЫ ИЛИ ГАЛОИДЫ!

В 1811 г. редактор одного немецкого химического журнала И,-К. Швейгер (1779—1857) предложил элемент хлор называть га­логеном, произведя это слово от греческих слов «соль» и «рождаю», так как было известно соединение хлора с натрием — поваренная соль NaCl. Для соединений же хлора с неметаллами Швейгер предложил общее название галоиды, что в переводе с греческого означало «похожий на соль».

С легкой руки Швейгера фтор F, бром Вг и иод I также стали называть в Европе галогенами, и это название превратилось в групповое. В России академик Герман Иванович Гесс (1812—1850), один из основоположников термохимии, ввел в 1831 г. в упот­ребление вместо слова «галогены» его русский перевод — «солероды». Групповое название элементов от фтора до иода «солероды» со­хранилось в России до 1870 г. Но параллельно со словом «солероды» стали применять по непонятным причинам как синоним этого слова совершенно бессмысленное слово «галоиды», забыв, что в переводе это слово означает «похожий на соль». Разве хлор или бром похожи на соль? Тем не менее это «мусорное» слово упот­ребляют до сил пор.

Номенклатурная комиссия ИЮПАК с 1957 г. закрепила за элементами VIIA группы Периодической системы только одно групповое название — галогены.

«НЕЧИСТЫЙ ГАС»

Впервые азот получили почти одновременно два химика: швед Шееле и англичанин Кавендиш в 1772 г., пропуская воздух через раскаленный уголь, а затем через водный раствор гидроксида натрия NaOH

C +O2 СО2 NaOH + СО2 = NaHCO3

Уголь связывал кислород воздуха в диоксид углерода СО2, который поглощался раствором гидроксида натрия с образованием гидро­карбоната натрия NaHCO3. В оставшемся газе гасла горящая лучина, это был азот, не принимавший участия в приведенных выше реакциях.

Оба химика своевременно не опубликовали результаты своих исследований. В том же 1772 г. шотландский химик, ботаник и врач Даниэль Розерфорд (1749—1819) написал в своей диссертации «О так называемом фиксируемом и мофитическом воздухе» о получении и некоторых свойствах азота. Слово «мофитический» означало «испорченный». Резерфорду и была приписана честь от­крытия азота.

В России ни один элемент не имел в XVIII—XIX вв. столь многочисленных названий, как азот: нечистый гас, удушливый гас, септон, мофитический воздух, огорюченный воздух, селитро-род, гнилотвор, смертельный гас, нитроген, испорченный воздух и др. В это же время применяли и название азот, которое и закрепилось постепенно в химической литературе.

НЕУГАСИМОЕ ПЛАМЯ

Есть целый ряд веществ, которые нельзя потушить струей СО2 (углекислым газом). В первую очередь это смеси, содержащие твердый окислитель: для их горения не требуется кислород воздуха. Например, черный порох (смесь нитрата калия KNO3 с серой и углем) горит за счет твердого окислителя — нитрата калия :

2KNO3 + S = SO2 + 2KNO2; 2KNO3 + C=CO2 + 2KNO2.

Если загорелся металлический магний (калий, цезий, алюминий, лантан и т. п.), потушить пламя диоксидом углерода не удастся уже по другой причине — это вещество поддерживает горение пере­численных металлов:

2Mg+CO2=2MgO + C.

Итак, если ваша работа может быть связана с активными метал­лами, припасайте для их тушения песок и асбестовое одеяло.

А если вы имеете дело с неметаллами? Некоторые из них тоже «неравнодушны» к диоксиду углерода. Так, водород с СО2 реагирует уже при 200° С, если присутствует катализатор процесса — оксид меди СиО:

СО2 + 4Н2= СН4 + 2Н2О.

При нагревании с диоксидом углерода окисляются также бор В, кремний Si, фосфор Р и углерод С:

5СО2 + Р4 =Р4О10 + 5С, СО2 + С = 2СО, и т. п.

Правда, эти реакции не переходят в горение с образованием пла­мени, но все же идут.

ПОЖАР ПОД ВОДОЙ

Под водой горит белый фосфор Р4. Если несколько его кусочков поместить в холодную воду, а затем нагреть смесь, чтобы фосфор расплавился, можно, пропуская в воду струю кислорода О2, этот фосфор поджечь; он вспыхивает и горит, постепенно окрашиваясь в красно-фиолетовый цвет. Под водой протекают следующие реакции:

Р4 + 5О2=Р4О10, Р4О10 + 6Н2О= 4Н3РО4, Р4 = 4Р,

Первая реакция отвечает горению фосфора, вторая — образо­ванию ортофосфорной кислоты Н3РО4, а третья — превращению белого фосфора в красный.

«ЛЮБОВЬ» МОНООКСИДА АЗОТА К КИСЛОРОДУ.

На воздухе, в обычных условиях, N0 легко присоединяет кислород:

2NO + O2=2NO2.

Но при температуре выше 500° С монооксид азота разлагается на азот и кислород с выделением энергии в форме теплоты. Поэтому при 900° С зажженный фосфор продолжает гореть в мо­нооксиде азота, отнимая кислород и превращаясь в оксид фосфора с выделением азота:

4P+10NO = P4O10 + 5N2.

ЗЕЛЕНЫЙ ОГОНЬ

Удивительный зеленый цвет пламени костра озадачил путешест­венников, остановившихся на ночлег. Как вы считаете, чем могла быть вызвана необычная окраска пламени?

Зеленая окраска пламени может быть обусловлена наличием приме­сей в топливе или материале очага. Зеленый цвет пламени сообщают соединения меди Си, бария Ва и бора В.

Производные бора так и обнаруживают в испытуемом материале в химической лаборатории: для

получения летучего борно - этилового эфира сначала добавляют к образцу этанол С2Н5ОН и серную кислоту H2SO4:

B(OH)3 + 3C2H5OH = B(C2H5O)3 +ЗН2О,

а потом поджигают смесь, которая горит красивым зеленым пла­менем:

2В(С2Н5О)3 + 18О2=B2O3 + 12CO2 + 15H2O. Возможно, под костром путешественников оказались борсо-держащие минералы.

САТАНИНСКИЕ ОГНИ

Двое мальчишек забрались ночью на старое кладбище посмотреть на привидение, о котором давно говорили в их деревне. Когда их глаза привыкли к темноте, то они увидели, как вспыхнул и погас огонек на одной могиле, затем он появился на другой, потом на третьей. Мальчики застыли в ужасе.

Появление блуждающих огней на старых кладбищах и болотах вы­звано воспламенением на воздухе выделяющихся гидридов фосфора: дифосфана Р2Н4 и фосфина РН3. Эти газы образуются при разложении органических соединений, содержащих фосфор. На воздухе дифосфан самовоспламеняется и зажигает фосфин:

2Р2Н4 + 7О2=Р4О10+4Н2О; 4РН3 + 8О2 = Р4О10 + 6Н2О.

Продуктом их сгорания является декаоксид тетрафосфора Р4О10, ; который при взаимодействии с влагой воздуха образует мельчайшие капельки тетраметафосфорной кислоты, дающие неясные, размы­вающиеся белые контуры «приведения»:

Р4О10 + 2Н2О = (НРО3)4.

ПОРОШОК КИСЛОТЫ

Концентрированная ортофосфорная кислота — это вязкая и липкая масса. Иногда, для проведения специальных синтезов, нужен тонкоизмельченный порошок ортофосфорной кислоты Н3РО4. Как его получить?

Большинство веществ при сильном охлаждении становятся хруп­кими. Ортофосфорная кислота при температуре жидкого азота тоже превращается в твердую и хрупкую массу, которая легко растирается в мелкий порошок.

ЧТО ТАКОЕ «ЗЕРКАЛЬНЫЙ УГЛЕРОД»!

Четыре модификации углерода — графит, алмаз, карбин и лоне-дейлит — имеют кристаллическое строение. Графит и алмаз знают все. Карбин известен многим. Четвертая разновидность кристаллического углерода «лонедейлит» мало кому известна. Oн обнаружен в метеоритах и получен искусственно, а строение его еще изучается. Сажу, кокс, древесный уголь относили к аморфным полимерам углерода. Однако теперь стало известно, что это тоже кристаллические вещества. Кстати, в саже обнаружили блестящи черные частицы, которые назвали «зеркальным углеродом». Зеркальный углерод химически инертен, термостоек, непроницаем для газов и жидкостей, обладает гладкой поверхностью и абсолютной совместимостью с живыми тканями.

МЕТАЛЛОМ ПО СТЕКЛУ

Знаете ли вы, что некоторые металлы, например цинк, кадмий, магний и алюминий, обладают свойством оставлять металлические следы на стекле?

Самый прочный след оставляет алюминий А1, особенно если смо­чить стекло заранее несколькими каплями раствора ортосиликата калия K4Si04. Если вы будете пользоваться этим способом, не забудьте очистить стекло от грязи и жира смесью измельченного карбоната калия К2СО3 (или мела — карбоната кальция СаСО3) со спиртом С2Н5ОН. Алюминиевая надпись не удаляется ме­ханическим путем и при обработке кислотами.

«ОЛОВЯННЫЙ КРИК» И ТРЕСК СЕРЫ

«Если ты хочешь испытать серу, хороша она или нет, то возьми кусок серы в руку и поднеси к уху. Если сера трещит так, что ты слышишь ее треск, значит она хороша; если же сера молчит и не трещит, то она нехороша...»

(Инструкция XIX в., Россия)

Своеобразный способ определения качества материала на слух применительно к сере не устарел и сейчас: «трещит» только сера S, содержащая не более 1% примесей. Характерный треск («оло­вянный крик») отличает белое олово Sn. Этот треск слышен при сгибании бруска или прутка металла.

БЫВАЕТ ЛИ В ПРИРОДЕ «ЧЕРНАЯ СЕРА»!

Соединение необычного состава S4N4 (нитрид серы), полученное взаимодействием жидкого аммиака NH3 с серой:

16NH3 + 10S = S4N4 + 6(NH4)2S,

оказалось сильным взрывчатым веществом, поэтому и приходится хранить его под слоем бензола. Если разлагать S4N4 при высоком давлении, то образуются обычная сера S8 либо волокнистая поли­мерная сера Sx. В том и в другом случае в продукте замечали темные прожилки так называемой «черной серы», нерастворимой в сероуглероде.

Интересно, что сера S8 — это простейший пример вещества-электрета, на поверхности которого долгое время сохраняются электрические заряды. Чтобы получить эти заряды, пластинку кристаллической серы нагревают, а потом медленно охлаждают в сильном электрическом поле.

ПУШКИН — ХИМИК!

О каких соединениях серы упоминал А. С. Пушкин в стихотворении 1832 г.:

«...Тогда услышал я (о, диво) запах скверный,

Как будто тухлое разбилося яйцо,

Иль карантинный страус курил жаровней серной.

Я, нос себе зажав, отворотил лицо...».

Конечно, здесь речь идет о сероводороде H2S, известном своим отвратительным запахом, и диоксиде серы SO2, который с глубокой древности использовали для дезинфекции (окуривание горящей серой).

МОКРЫЙ ФОСФОР

Почему красный фосфор при хранении на воздухе становится влажным?

Красный фосфор при хранении медленно окисляется с образо­ванием декаоксида тетрафосфора:

4Р+5О2=Р4О10,

а образующийся оксид гигроскопичен, т. е. активно поглощает влагу из возд>ха:

Р4О10+2Н2О=(НРО3)4

ЗАГАДКА О ЦАРЕ МЕТАЛЛОВ

Два оксида реагируют между собой, и при этом получаются две кислоты, одна — сильная, другая — слабая, к тому же неустой­чивая, при разложении превращающаяся в первую. Сильная кислота, если ее посолить, растворяет царя металлов. Какие оксиды вступили в реакцию?

Прежде всего определим, какой металл —«царь металлов». Это, безусловно, золото; растворить его можно в «царской водке— смеси концентрированных азотной и хлороводородной (со­ляной) кислот [именно такая смесь получится, если посолить — добавить хлорид натрия NaCl (поваренную соль) — концентрирован­ную азотную кислоту HNO3]. Оксиды, о которых шла речь вначале, — это диоксид азота NO2 и вода Н2О (оксид диводорода). Их взаимо­действие и дает смесь сильной HNO3 и слабой HNO2 кислот:

2NO2 + Н2О = HNO3 + HNO2.

Слабая азотистая кислота постепенно разлагается с выделением монооксида азота N0, превращаясь в HNO3:

3HNO2 = HNO 3+2NO + 2Н2О

При добавлении хлорида натрия к HNO3 протекает реакция

HNO3 + NaCl;=» HCl + NaNO3.

Золото взаимодействует с полученной смесью кислот с образо­ванием тетрахлороаурата водорода:

Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + NO +2Н2О.

ДИОКСИД УГЛЕРОДА В РОЛИ «НОСИЛЬЩИКА»

Диоксид углерода способен под землей перемещать тысячи тонн известняка. Как это происходит?

Диоксид углерода СО2 неплохо растворим в воде. Поэтому в природных речных, почвенных водах

высока концентрация растворенного СО2. В водном растворе он частично переходит в гидрат, который затем превращается в уголь­ную кислоту:

СО2. Н2Ог Н2СО3.

Среда этого раствора слабокислая из-за появления ионов оксония Н3О+:

Н2СО3 + Н2О СО32- + Н3О+.

Однако и этой кислотности достаточно, чтобы при проникновении по трещинам породы грунтовых вод в толщу известнякового пласта (известняк — это карбонат кальция СаСО3) прошла реакция или

СаСО3 + Н2СО3 = Са(НСО3)2

с образованием хорошо растворимого в воде гидрокарбоната каль­ция Са (НСО3)2. Так на месте известковых толщ образуются огром­ные полости в земной коре — карстовые пещеры.

Интересно, что гидрокарбонат кальция в свободном виде не существует; при попытке выделить его выпариванием воды крис­таллизуется карбонат кальция:

Са(НСО3)2 = СаСО3 + Н2О + СО2.

Грунтовые воды, содержащие Са(НСО3)2, могут перемещаться в земной коре на значительные расстояния и, испаряя в подходящих условиях воду, выделяют карбонат кальция — известняк, кальцит. Это происходит зачастую очень далеко от места растворения исход­ного карбоната кальция/

ЧЕМ НАДУТ ТЕННИСНЫЙ МЯЧ!

Знаете ли вы, что теннисные мячи не надувают, а вводят в та специальные вещества — «вздуватели»?

«Вздуватели» — это вещества, которые при нагревании разлагаются с образованием газообразных продуктов. В теннисные мячи (за­готовки которых в виде двух полусфер изготовлены предварительно и смазаны клеем) кладут таблетки, содержащие смесь нитрита натрия NaNO2 и хлорида аммония NH4C1. Склеенные половинки мяча помещают в форму для вулканизации и нагревают. Про­исходит химическая реакция

NaNO2 + NH4Cl = NaCl + 2H2O +N2. Выделившийся азот создает в мяче повышенное давление.

СМЕРТОНОСНЫЙ ГАЗ.

Выделение газообразного фтора F2 из фторсодержащих веществ оказалось одной из самых трудных экспериментальных задач. Фтор обладает исключительной реакционной способностью; он взаимо­действует практически со всеми веществами, с которыми соприка­сается, причем во многих случаях с воспламенением и взрывом. Первыми жертвами фтора были два члена Ирландской академии наук братья Георг и Томас Нокс. Томас Нокс скончался от отрав­ления фтороводородом HF, а Георг стал инвалидом. Следующей жертвой стал бельгийский химик П. Лайет. Мученическую смерть при проведении опытов по выделению фтора принял французский химик Джером Никлес. Отравились, надышавшись небольшими количествами фтороводорода HF, а также получили серьезные ожоги французские химики Жозеф Гей-Люссак (1778—1850), Луи Тенар (1777—1857) и английский химик Гэмфри Дэви (см. 2.44). При попытках выделить фтор при помощи электролиза его со­единений нанесли ущерб своему здоровью французский химик Эдмон Фреми (1814—1894) и английский электрохимик Георг Гор. Только в 1886 г. французскому химику Анри Муассану (1852— 1907) сравнительно безболезненно удалось получить фтор. Муассан случайно обнаружил, что при электролизе смеси жидкого безводного HF и гидродифторида калия KHF2 в платиновом сосуде на аноде выделяется светло-желтый газ со специфическим резким запахом. Однако когда Муассан докладывал Парижской академии наук о своем открытии, один глаз ученого был закрыт черной повязкой...

В 1906 г. Муассан был удостоен Нобелевской премии по химии за способ получения фтора.

ВРЕДЕН ЛИ ФТОР?

Газообразный фтор F2 —газ, смертельный для человека. Влияние же фтора, существующего в виде фторидных анионов F-, на животный и растительный мир хорошо известно: в малых количествах он полезен, в больших вызывает серьезные нарушения жизнедеятельности. В организм человека и животных фторидные ионы попадают с питьевой водой. Если фторидных ионов в воде меньше 0,5 мг/л, то зубы, например, подвержены кариесу, а при содержании F- более 1,2 мг/л наблюдается уже болезнь зубов, так называемый флюороз, и происходит нарушение в организме фосфорно-кальциевого обмена.

Известен такой случай. После второй мировой войны по «плану Маршалла» некоторые фирмы США ввозили во Францию пиво. Пиво быстро теряло свои качества при длительной перевозке. Чтобы увеличить устойчивость пива, к нему стали добавлять не­значительные количества фтороводородной кислоты HF, при этом пиво свои вкусовые качества сохраняло. Вскоре во Франции были зарегистрированы десятки тысяч случаев разрушения зубной эмали у любителей заморского пива. Фтор лишний раз оправдал свое греческое название «фторос» — разрушающий.

ЖЕЛТО-ЗЕЛЕНЫЙ ГАЗ

Шведский химик Шееле так описал один свой опыт, выполненный в 1774 г.: «Я поместил смесь черной магнезии с муриевой кислотой в реторту, к горлышку которой присоединил пузырь, лишенный воздуха, и поставил ее на песчаную баню. Пузырь наполнился газом, окрасившим ezi в желтый цвет... Газ имел желто-зеленый цвет, пронзительный запах*.

Газ, полученный Шееле — хлор С12. Шееле оказался пер­вооткрывателем химического элемента хлора.

Черная магнезия — минерал пиролюзит Мп02, хими­ческое название которого — диоксид марганца. «Муриевой кисло­той» в то время называли хлороводородную кислоту НС1; Реакцию, о которой сообщил Шееле, записывают сейчас так:

Мп02 + 4НС1=С12 +МпС12+2Н20.

Полученный газ Шееле назвал «дефлогистированной муриевой кислотой». Только в 1812 г. французский химик Гей-Люссак дал этому газу современное название — хлор, что в переводе с греческого означает желто-зеленый.

В России в XIX в. хлор называли по-всякому: солетвор, солерод, хлорин, солеперекислый гас, обезгорюченная соляная кислота и т

ЗОБ И МОРСКИЕ ГУБКИ

В некоторых удаленных от моря горных районах почти все население страдало болезнью, известной под названием «зоб» и выражающейся в увеличении щитовидной железы. В одной из провинций Китая жители стали добавлять в пищу в качестве приправы золу морских губок и с удивлением обнаружили исцеление от «зоба».

Зола морских губок содержит до 8,5% иода. В челове­ческом теле находится около 25—30 мг иода в виде его различных соединений. Из этого количества примерно 15 мг находится в щитовидной железе. Появление «зоба» вызывается недостатком иода в человеческом организме. Ежедневное потребление небольших количеств (0,1 мг) иодидов натрия NaJ или калия KJ в виде примеси к пищевой соли NaCl позволяет полностью избавиться от этой болезни.

Иод содержится во многих продуктах животного происхож­дения: молоке, мясе, масле, яйцах и особенно в рыбе. Много иода в луке, морской капусте — ламинарии, в морском воздухе.

Иод

Иод—редкий и очень рассеянный в природе элемент, в виде примеси он присутствует буквально везде До 1914 г. Россия своего иода не производила, а покупала его в Чили. Во время войны 1914—1918 гг. из-за блокады Германией морских путей все запасы иода иссякли, а лазареты, госпитали и больницы требовали его во все возрастающих количествах. Вот тогда и вспом­нили о некоторых водорослях, содержащих до 0,5% иода. Первый в России йодный завод был пущен в 1915 г. в Екатеринославе (ныне Днепропетровск). Он дал стране 200 кг иода, полученного из золы черноморской водоросли филлофоры. Биомасса гигант­ского скопления филлофоры (настоящие джунгли) в Черном море исчисляется миллионами тонн. Филлофора способна извлекать из морской воды и концентрировать в своих тканях иод. В каждой тонне водорослей содержится до 3 кг иода.

Водоросли высушивали, сжигали, золу обрабатывали водой, извлекая иодид натрия NaJ, а затем на раствор действовали либо концентрированной серной кислотой H2S04:

2NaJ + 2H2S04=J2 + S02 + Na2S04 + 2H20,

либо раствор только подкисляли серной кислотой и добавляли к нему водный раствор нитрита натрия NaN02:

2NaJ+ 2NaN02 + 2H2S04 = J2 +2NO + 2Na2S04+2H20.

В 1917 г. в Архангельске построили еще один завод по полу­чению иода из водорослей Белого моря — ламинарии, или морской капусты. Этот завод был закрыт в 1923 г. из-за убыточности. С 1923 г. стал выпускать иод Сакский завод, где иод извлекали из воды некоторых крымских озер и солевых рассолов Сивашского залива. Содержание иодида натрия в солевых рассолах невелико. После отделения из рассола основной части солей на оставшийся раствор действовали либо хлором С12:

2NaJ + Cl2=l2+2NaCl,

либо нитритом натрия в сернокислотной среде.

В 1882 г. русский химик Алексей Лаврентьевич Потылицын (1845—1905) обнаружил иод в нефтяных водах Кубани. Уже в нашем столетии установили, что в буровых водах нефтяных и газовых месторождений содержание иода в виде иодида натрия может доходить до 0,005%. Для извлечения иода из таких вод применяют самые различные методы, в том числе и описанные

ВОДА НА ЛЮБОЙ ВКУС

Кроме хорошо известной всем воды состава Н20, существуют и другие «воды»: хлорная, бромная, сероводородная. Это водные рас­творы хлора С12, брома Вг2 и сероводорода H2S.

Есть и совсем таинственные названия. Так, «лабарракову воду» получают, про­пуская хлор в разбавленный водный раствор гидроксида натрия NaOH При этом протекает реакция с образованием хлорида натрия NaCI и оксохлората натрия NaClO:

С12 + 2NaOH = NaCl + NaClO + Н20.

Используют «лабарракову воду» для отбеливания тканей. Отбе­ливание основано на окислении загрязняющих веществ оксохлоратом водорода НСIO (хлорноватистой кислотой), образующимся при действии угольной кислоты Н2С03, всегда присутствующей в воде, при ее контакте с воздухом:

NaClO + Н2С03 = NaHC03 + НСlO.

Если пропускать хлор в раствор гидроксида калия КОН, то полу­чается «жавелевая вода», которую используют для тех же целей:

С12 + 2КОН=КС1 + КСlO + Н20.

«Фагеденическая вода» — это фармацевтический препарат, ко­торый готовят, смешивая известковую воду с раствором хлорида ртути (II) HgCl2:

Ca(OH)2 + HgCl2=CaCI2 + HgO +Н20.

После смешения образуется суспензия (взвесь) тонкодисперсного желтого оксида ртути (II) HgO в водном растворе хлорида кальция СаС12. «Фагеденическую воду» используют при лечении кожных болезней.

ВОДОРОД XЛОРОВИЧ...

В одной из рукописей, относящихся к 1870 г., можно прочитать: «Водород хлорович взаимодействует с глиноземием с образованием глиноземия хлоровича». Что за странные имена?

В 1870—1875 гг. в Петербургской академии наук обсуждалась возможность использования для названий химических веществ таких сочетаний слов, которые напоминали бы русские фамилии и отчества. Например, для воды Н20 предлагалось название «во­дород кислородович», для хлорида калия КС1 — «калий хлорович» или «потассий хлорович», для хлороводородной кислоты НС1 — «водород хлорович», для оксохлората калия КС10 — «калий хлорович кислов», для триоксохлората калия КСlO3 — «калий хлорович трех-кислов» и т. п. В приведенных нами строках рукописи говорилось о взаимодействии алюминия («глиноземия») с хлороводородной кислотой НС1:

2А1 + 6НС1 = 2А1С13 + ЗН2.

В этой реакции образуется трихлорид алюминия («глиноземий хлорович») и выделяется водород.

«ДУХ ИЗ СОЛЕЙ»

В ассортименте лекарств одной из московских аптек в 1644 г. находилось вещество под названием «дух из солей..

Так называли в то время хлороводородную кислоту НС1, традици­онное название которой — соляная кислота. В России в XVII в. хлороводородную кислоту получали при прокаливании хлорида натрия NaCl с железным купоросом FeS04-7H20, гептагидратом сульфата железа (II)

2NaCl + 2(FeS04 • 7Н20) = 2НС1 + Fe203 + Na2S04 + S02 + 13H20.

Этот способ был впервые предложен немецким монахом-алхимиком Василием Валентином в XV в. Василий Валентин называл хлороводородную кислоту «кислым спиртом». Кислота поражала воображение алхимиков и алхимистов «кислый спирт» дымил на воздухе, вызывал кашель, обжигал язык и нёбо, разъедал металлы и разрушал ткани. Позднее (в 1658 г.) аптекарь-алхимик Глаубер предложил для получения хлороводородной кислоты нагревать смесь хлорида натрия NaCl и серной кислоты H2S04 :

2NaCl + H2S04 = 2HCI +Na2S04.

Он называл получаемую в этой реакции кислоту «спиритус салис». Остаток от реакции — сульфат натрия Na2S04 — стали называть позднее «саль глаубери», или глауберовой солью. Метод Глаубера стали применять в России с 1790 г. Он сохранился до 1960—1965 гг. Современный способ получения хлороводородной кислоты основан на использовании водородно-хлорного пламени. После первоначального поджигания смесь хлора с водородом горит спокойным пламенем:

Н2 + С12=2НС1.

Избыток водорода позволяет получить хлороводород, свободный от примеси хлора. Хлороводород затем поглощается водой, и полу­чается хлороводородная кислота.