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.

---

9.8. ИОД И КОТ

Друзья Куртуа (см. 4.39), открывшего новый химический элемент иод, рассказывают любопытные подробности этого открытия. У Куртуа был любимый кот, который во время обеда сидел обычно на плече своего хозяина. Куртуа часто обедал в лаборатории. В один из дней во время обеда кот, чего-то испугавшись, прыгнул на рол, но пошл на бутылки, стоявшие около лабораторного стола. В одной бутылке Куртуа приготовил для опыта суспензию золы водорослей в этаноле C2H5OH, а в другой находилась концентрированная серная кислота H2SO4. Бутылки разбились, и жидкости смешались. C пола стали подниматься клубы сине-фиолетового пара, которые оседали на окружающих предметах в виде мельчайших черно-фиолетовых кристалликов с металлическим блеском и едким запахом. Это был новый химический элемент иод (см. 1.58). Так как зола некоторых водорослей содержит иодид натрия NaI, то образование иода объясняет следующая реакция:

2NaI + 2H2SO4 = I2 + SO2↑ + Na2SO4 + 2Н2O.

9.9. АМЕТИСТ

Русский геохимик Э. Емлин как-то прогуливался с собакой в окрестностях Екатеринбурга. В траве недалеко от дороги он заметил невзрачный с виду камень. Собака стала рыть землю около камня, а Емлин палкой стал ей помогать. Общими усилиями они вытолкнули камень из земли. Под камнем оказалась целая россыпь кристаллов драгоценного камня аметиста (см. 10.30). Прибывший на это место поисковый отряд геологов в первый же день добыл сотни килограммов фиолетового минерала.

9.10. ДИНАМИТ

Однажды бутыли с нитроглицерином — сильным взрывчатым веществом (см. 1.37) — перевозили в ящиках, засыпанных пористой горной породой, называемой инфузорной землей, или кизельгуром. Это было необходимо во избежание повреждений бутылей во время перевозки, что всегда приводило к взрыву нитроглицерина. В дороге одна из бутылей все-таки разбилась, но взрыва не произошло. Кизельгур впитал как губка всю вылившуюся жидкость. Владелец нитроглицериновых заводов Нобель (см. 2.30) обратил внимание не только на отсутствие взрыва, но и на то, что кизельгур впитал почти трехкратное количество нитроглицерина по сравнению с собственной массой. Проведя опыты, Нобель установил, что кизельгур, пропитанный нитроглицерином, от удара не взрывается. Взрыв происходит только от взрыва детонатора. Так был получен первый динамит. Заказы на его производство посыпались к Нобелю из всех стран.

9.11. ТРИПЛЕКС

В 1903 г. французский химик Эдуард Бенедиктус (1879–1930) во время одной из работ неосторожно уронил на пол пустую колбу. К его удивлению, колба не разбилась на куски, хотя ее стенки покрылись множеством трещин. Причиной прочности колбы оказалась пленка раствора коллодия, который раньше хранился в колбе. Коллодий — раствор нитратов целлюлозы (см. 1.36) в смеси этанола C2H5OH с этиловым эфиром (C2H5)2O. После испарения растворителей нитраты целлюлозы остаются в виде прозрачной пленки.

Случай натолкнул Бенедиктуса на мысль о небьющемся стекле. Склеивая под небольшим давлением два листа обычного стекла с прокладкой из коллодия, а затем три листа с прокладкой из целлулоида, химик получил трехслойное небьющееся стекло «триплекс». Напомним, что целлулоид — прозрачная пластмасса, получаемая из коллодия, к которому добавляют пластификатор — камфару.

9.12. ПЕРВЫЙ КАРБОНИЛ

В 1889 г. в лаборатории Монда (см. 630) было обращено внимание на яркое окрашивание пламени при сжигании газовой смеси, состоящей из водорода H2 и монооксида углерода СО, когда эту смесь пропускали через никелевые трубки или никелевый вентиль. Исследование показало, что причиной окрашивания пламени является наличие в газовой смеси летучей примеси. Примесь выделили путем вымораживания и проанализировали. Ею оказался тетракарбонил никеля [Ni(CO)4]. Так был открыт первый карбонил металлов семейства железа.

9.13. ГАЛЬВАНОПЛАСТИКА

В 1836 г. русский физик и электротехник Борис Семенович Якоби (1801–1874) проводил обычный электролиз водного раствора сульфата меди CuSO4 и на одном из медных электродов увидел образовавшееся тонкое медное покрытие:

[Cu(H2O)4]2+ + 2е- = Cu↓ + 4Н2O.

Обсуждая это явление, Якоби пришел к мысли о возможности изготовления медных копий с любых вещей. Так началось развитие гальванопластики. В этом же году впервые в мире путем электролитического наращивания меди Якоби изготовил клише для печатания бумажных денежных знаков. Предложенный им метод вскоре распространился в других странах.

9.14. НЕОЖИДАННЫЙ ВЗРЫВ

Однажды на химическом складе обнаружили две забытые бутыли диизопропилового эфира — бесцветной жидкости (CH3)2CHOCH(CH3)2 с температурой кипения 68°C. К удивлению химиков, на дне бутылей оказалась кристаллическая масса, похожая на камфару. Кристаллы выглядели вполне безобидно. Один из химиков вылил жидкость в раковину и попытался растворить кристаллический осадок водой, но это ему не удалось. Тогда бутыли, которые не удалось вымыть, отвезли на городскую свалку без всяких предосторожностей. А там кто-то кинул в них камнем. Последовал сильнейший взрыв, по мощности равный взрыву нитроглицерина (см. 9.10). Впоследствии выяснилось, что в эфире в результате медленного окисления образуются полимерные пероксидные соединения — сильные окислители, огнеопасные и взрывчатые вещества.

9.15. ИСКУССТВЕННАЯ КРОВЬ

Химик Уильям-Менсфилд Кларк (1884–1964) из Медицинского колледжа штата Алабама (США), решив утопить пойманную крысу, погрузил ее с головой в первый попавшийся ему на глаза стакан с силиконовым маслом, стоявший на лабораторном столе. К его удивлению, крыса не захлебнулась, а дышала жидкостью почти 6 часов. Оказалось, что силиконовое масло было насыщено кислородом для какого-то опыта. Это наблюдение послужило началом работ по созданию «дыхательной жидкости» и искусственной крови. Силиконовое масло — жидкий кремнийорганический полимер, способный растворять и удерживать до 20% кислорода. В воздухе, как известно, содержится 21% кислорода. Поэтому силиконовое масло и обеспечивало некоторое время жизнедеятельность крысы. Еще большее количество кислорода (более 1 л на каждый литр жидкости) поглощает перфтордекалин C10F18, применяемый в качестве искусственной крови.

9.16. ТОЖЕ КЛАТРАТ

В 1811 г. английский химик Дэви (см. 2.44) пропускал газообразный хлор через воду, охлажденную до 0ºC, для очистки его от примеси хлороводорода. Уже тогда было известно, что растворимость HCl в воде резко возрастает с понижением температуры. Дэви с удивлением увидел в сосуде желто-зеленые кристаллы. Природу кристаллов он установить так и не смог. Только в нашем веке было доказано, что кристаллы, полученные Дэви, имеют состав Сl2∙(7+x)Н2O и являются нестехиометрическими соединениями включения, или клатратами (см. 5.11, 5.12; 9.3). В клатратах молекулы воды образуют своеобразные клетки, замкнутые со всех сторон и включающие молекулы хлора. Случайное наблюдение Дэви положило начало химии клатратов, имеющих разнообразное практическое применение.

9.17. ФЕРРОЦЕН

На нефтеперерабатывающих заводах давно замечали образование красного кристаллического налета в железных трубопроводах, когда по ним при высокой температуре пропускали продукты перегонки нефти, содержащие циклопентадиен C5H6. Инженеры лишь досадовали на необходимость дополнительной очистки трубопроводов. Один из наиболее любознательных инженеров проанализировал красные кристаллы и установил, что они представляют собой новое химическое соединение [Fe(C5H5)2], которому дали тривиальное название ферроцен, химическое же название этого вещества — бис-циклопентадиенилжелезо(II). Стала понятной и причина коррозии железных труб на заводе. Ее вызывала реакция

2С5Н6 + Fe = [Fe(C5H5)2] + H2↑.

9.18. ФТОРОПЛАСТ

Первый полимерный материал, содержащий фтор, известный у нас под названием фторопласт, а в США — тефлон, был получен случайно. Однажды в лаборатории американского химика Р. Планкетта в 1938 г. из баллона, наполненного тетрафторэтиленом CF2CF2, перестал поступать газ. Планкетт открыл кран полностью, прочистил отверстие проволокой, но газ не выходил. Тогда он встряхнул баллон и почувствовал, что внутри его вместо газа находится какое-то твердое вещество. Баллон был вскрыт, и из него высыпался белый порошок. Это был полимер — политетрафторэтилен, получивший название тефлон. В баллоне прошла реакция полимеризации