Борис Степин - Книга по химии для домашнего чтения

• Название: Книга по химии для домашнего чтения
• Автор: Борис Степин
• Издательство: Химия
• Жанр: Научпоп
• Год: 1994
• ISBN: 5-7245-0708-0

В виде небольших рассказов, заметок и ответов на вопросы приведены сведения из различных разделов химии и эпизоды из жизни ученых-химиков. Цель книги — дать читателю представление о химии как о необходимом звене, гармонично связывающем нас с природой, позволяющем создавать необходимые цивилизованному миру предметы и материалы.

Книга рассчитана на широкий круг читателей — преподавателей и студентов, школьников и пенсионеров, инженеров и домохозяек. Любознакльные найдут здесь интересные факты, а практичные читатели — полезные советы и рекомендации.

---

и закрученных по спирали так, что глюкозные шестиугольники образуют длинный цилиндрический канал. Молекулы иода I2 «забираются» в этот канал, превращаются в нем в линейные анионы [I5]-, отрывающие от фрагментов глюкозы электроны и выстраивающиеся длинной цепочкой:

…[ I2—I-—I2] … [I2— I-—I2]…

Так образуется соединение включения, называемое иногда «канальным» соединением, оно-то и имеет синюю окраску.

5.52. ЧЕМ ПРИМЕЧАТЕЛЬНЫ «БУРГУНДСКАЯ» И «БОРДОСКАЯ ЖИДКОСТИ»?

Оба препарата применяются садоводами и огородниками для борьбы с возбудителями грибковых болезней плодовых, овощных и декоративных культур. Обе жидкости готовят добавлением к водному раствору сульфата меди CuSO4∙5Н2O (медного купороса, см. 1.47), либо порошка гидроксида кальция Ca(OH)2 (гашеной извести, см. 323), либо карбоната натрия Na2CO3 (соды, см. 1.19–1.22):

CuSO4 + Ca(OH)2 = Cu(OH)2↓ + CaSO4↓, 2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O = (CuOH)2CO3↓ + 2Na2SO4 + CO2↑.

В первой реакции образуется суспензия гидроксида меди Cu(OH)2 и сульфата кальция CaSO4, называемая «бордоской жидкостью», во второй — суспензия основного карбоната меди (CuOH)2CO3, получившая название «бургундской жидкости».

5.53. «ФИЛОСОФСКАЯ ШЕРСТЬ»

При горении парообразного цинка на воздухе появляется сине-зеленое пламя и образуются белые хлопья оксида цинка ZnO. В Средние века этот оксид называли «философской шерстью» из-за его волокнистого строения и способности участвовать во многих не всегда понятных реакциях.

Оксид цинка в виде белого порошка используется для приготовления цинковых белил. Однако, применяя эту краску, помните, что оксид цинка при нагревании желтеет, правда, при охлаждении желтизна медленно исчезает. Кстати, если в краску, наряду с оксидом цинка, добавить карбонат цинка ZnCO3 (тоже белое вещество), то краска приобретет свойство антипирена, огнезащитного вещества: при сильном нагреве начнется ее разложение с выделением диоксида углерода CO2:

ZnCO3 = ZnO + CO2↑,

который препятствует распространению огня.

5.54. ЧЕРНО-БЕЛЫЙ МИР РЕСТАВРАЦИИ

Посетители реставрационной мастерской увидели, как художник-реставратор протирал мокрым тампоном очень темную картину. По мере обработки чернота исчезала, а краски приобретали яркость и свежесть.

Старые мастера писали картины, добавляя в свинцовые белила различные пигменты. Свинцовые белила (см. 1.14) содержали основный карбонат свинца Pb(OH)2∙2PbСО3, который очень прочно связывается с маслом и среди всех белых красок обладает наибольшей кроющей способностью. Недостатком таких белил является их свойство постепенно темнеть на воздухе из-за образования черного сульфида PbS (атмосферный воздух всегда содержит следы сероводорода):

Pb(OH)2∙2PbСO3 + 3H2S = 3PbS↓ + 4Н2O + 2СO2↑.

При обработке потемневших картин пероксидом водорода H2O2 черный сульфид свинца превращается в белый сульфат свинца PbSO4, и картине возвращается ее прежний облик:

PbS + 4Н2O2 = PbSO4 + 4Н2O.

5.55. СВИНЦОВОЕ ЗЕРКАЛО

Сульфид свинца — непримечательный осадок бурого цвета. Но можно выделить его из раствора свинцовой соли с получением зеркальной поверхности.

Свинцово-сульфидное зеркало получают, используя любую растворимую соль свинца, например нитрат свинца Pb(NO3)2 или ацетат Pb(CH3COO)2, гидроксиды натрия NaOH или калия KOH и тиокарбамид CS(NH2)2. При действии избытка NaOH на нитрат свинца в водном растворе образуется гексагидроксоплюмбат натрия:

Pb(NO3)2 + 6NaOH = Na4[Pb(OH)6] + 2NaNO3.

Если к такому раствору добавить тиокарбамид и равномерно нагревать, то вскоре можно почувствовать запах аммиака NH3:

Na4[Pb(OH)6] + CS(NH2)2 = PbS↓+ 2NH3↑ + Na2CO3 + H2O + 2NaOH.

В тщательно вымытом и обезжиренном реакционном сосуде (пробирка, колба) сульфид свинца осаждается на стекле зеркально блестящим слоем.

Интересно, что в тонком (не более 1∙10-3 мм) слое сульфид свинца PbS является фотосопротивлением: электропроводность такого слоя при освещении резко возрастает.

5.56. ЦВИТТЕР-ИОН — ЧТО ЭТО?

Существуют ли ионы, несущие одновременно и положительный, и отрицательный заряд?

Такие ионы называют биполярными, или цвиттер-ионами. В частности, простейшая из аминокислот, а-аминоуксусная кислота H2NCH2COOH при pH 5,97 превращается в биполярный ион H3N+CH2COO- за счет переноса протона к атому азота. В кислом растворе (рН < 7) такой ион становится основанием, акцептором протонов:

H3N+CH2COO- + H3O+ ↔ H3N+CH2COOH + H2O.

В щелочной среде (pH > 7) биполярный ион оказывается кислотой, выделяя протон:

H3N+CH2COO- + OH- ↔ NH2CH2COO- + H2O.

5.57. БЕЛАЯ САЖА И БЕЛЫЙ ГРАФИТ

«Белая сажа», которую широко применяют в резиновой промышленности вместо черной сажи (углерода) при получении бесцветных резин, — это порошкообразный диоксид кремния SiO2. А «белый графит» получают, обрабатывая обычный темно-серый графит фтором. При 375° C образуется полидикарбонмонофторид (C2F)n, а при 600°С — полимонокарбонмонофторид (CF)n. Оба соединения сохраняют структуру графита, его термостойкость и низкий коэффициент трения, однако первое малоэлектропроводно, а второе — вообще электрический изолятор (чем они и отличаются помимо цвета от обычного графита, хорошо проводящего электричество).

5.58. ХИМИЧЕСКИЙ ЛАЗЕР — ГИПЕРБОЛОИД?

Предполагают, что в 1903 г. русский химик М. Филиппов создал химический лазер. Вот как пишет о нем поэт Л. Мартынов:

«Может быть, что в недрах кабинета
Измышлял он генератор света —
Фантазер, новатор по природе…»

(«Петербургская баллада»)

Летом 1903 г. химик и писатель Михаил Михайлович Филиппов был найден в своем доме бездыханным. Причина его смерти до сих пор остается тайной, а созданный им аппарат и рукописи исчезли. Филиппов, судя по отрывочным сведениям, видимо, создал химический лазер на основе нитрида трихлора Cl3N — очень взрывчатой жидкости. Капелька Cl3N, падая на доску толщиной 7 см, взрывается, пробивая ее насквозь. При этом в больших количествах выделяется лучистая энергия. По словам очевидцев и документам департамента полиции, опасавшегося, что Филиппов взорвет на расстоянии Зимний дворец, в созданный им аппарат входили большая колба с посеребренным дном и катушка Румфорда, что-то напоминающее телефонный аппарат с большим кристаллом хлорида натрия NaCl. Видели толстые доски, прожженные, будто кто-то их проткнул раскаленным гвоздем. На одной из них сохранилась надпись «10 шагов». Кто-то видел, как из окна кабинета Филиппова вылетал слабо мерцающий луч, и затем загорались деревянные строения, предназначенные к сносу. Считают, что Филиппов взрывал пары Cl3N, которые вспыхивают красно-оранжевым пламенем (источником лучистой энергии вспышки служат возбужденные молекулы хлора). О том, что изобретение Филиппова — не выдумка, писал и Менделеев. Кстати, могилы Менделеева и Филиппова находятся на Волховом кладбище рядом. Не были ли химик Филиппов и изобретенный им аппарат реальными прототипами инженера Гарина и его гиперболоида в одноименном романе А. Н. Толстого?

5.59. ИЗВЕСТНО, ЧТО СВЕЧИ НЕ ДЫМЯТ. НО…

Свечи стали бездымными только после 1825 г., когда Шёврель (см. 2.39) положил начало новой отрасли в промышленности — производству стеариновых свечей. До этого применяли сильно чадящие сальные свечи, издающие неприятный запах. Правда, восковые свечи (из пчелиного воска) не коптили, издавали приятный аромат, но стоили дорого. Стеариновые же свечи горят очень светлым пламенем и почти не образуют дыма и копоти. Стеарин — это смесь стеариновой CH3(CH2)12COOH, пальмитиновой CH3(CH2)14COOH и небольшого количества других органических кислот (см. 3.27). Шёврель впервые выделил эти кислоты, омыляя сначала жир (сало) гидроксидом натрия NaOH или гидроксидом кальция Ca(OH)2, а затем разлагая полученное «мыло» хлороводородной или серной кислотами. При этом стеариновая и пальмитиновая кислоты выделялись в виде белого, жирного на ощупь вещества.