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.

---

Тефлон устойчив к действию всех известных кислот и их смесей, к действию водных и неводных растворов гидроксидов щелочных металлов. Он выдерживает температуры от -269 до + 200°C.

9.19. МОЧЕВИНА

В 1828 г. немецкий химик Вёлер (см. 2.18) пытался получить кристаллы цианата аммония NH4NCO. Он пропустил аммиак через водный раствор циановой кислоты HNCO в соответствии с реакцией

HNCO + NH3 = NH4NCO.

Полученный раствор Вёлер выпарил до образования бесцветных кристаллов. Каково же было его удивление, когда анализ кристаллов показал, что им получен не цианат аммония, а хорошо известная мочевина (NH2)2CO, называемая теперь карбамидом (см. 6.5). Мочевину до Вёлера получали только из человеческой мочи. Взрослый человек ежедневно выделяет, с мочой около 20 г мочевины. Вёлеру никто из химиков того времени не поверил, что органическое вещество можно получить вне живого организма. Считалось, что органические вещества могут образовываться только в живом организме под воздействием «жизненной силы». Когда Вёлер сообщил шведскому химику Берцелиусу (см. 2.19) о своем синтезе, то получил от него следующий ответ: «…Тот, кто положил начало своему бессмертию в моче, имеет все основания завершить свой путь вознесения на небеса при помощи того же предмета…»

Синтез Вёлера открыл широкую дорогу получению многочисленных органических веществ из неорганических. Много позднее было установлено, что при нагревании или при растворении в воде цианат аммония превращается в мочевину (см. 8.5):

NH4NCO ↔ (NH2)2CO.

9.20. ЦИНКАЛЬ

Одним из металлургов уже в нашем столетии был получен сплав алюминия Al с 22% цинка Zn, названный им цинкалем. Для изучения механических свойств цинкаля металлург изготовил из него пластинку и вскоре забыл о ней, занимаясь получением других сплавов. Во время одного из опытов, чтобы защитить лицо от теплового излучения горелки, он отгородил ее оказавшейся под рукой пластинкой цинкаля. По окончании работы металлург с удивлением обнаружил, что пластинка удлинилась более чем в 20 раз без каких-либо признаков разрушения. Так была открыта группа сверхпластичных сплавов. Температура сверхпластичной деформации цинкаля оказалась равной 250°C, много меньше температуры плавления. При 250°C пластинка цинкаля под действием силы тяжести начинает буквально течь, не переходя в жидкое состояние.

Исследования показали, что сверхпластичные сплавы образованы очень мелкими зернами. При нагревании под очень небольшой нагрузкой пластинка удлиняется из-за увеличения числа зерен вдоль направления растяжения при одновременном уменьшении числа зерен в поперечном направлении (см. 5.33).

9.21. БЕНЗОЛ

В 1814 г. в Лондоне появилось газовое освещение. Светильный газ (см. 1.41) хранили в железных баллонах под давлением. В летние ночи освещение было нормальным, а зимой, в сильные холода, — тусклым. Газ по какой-то причине не давал яркого света. Владельцы газового завода обратились за помощью к химику Фарадею (см. 2.45). Фарадей установил, что зимой часть светильного газа собирается на дне баллонов в виде прозрачной жидкости состава C6H6. Он назвал ее «карбюрированным водородом». Это был хорошо теперь всем известный бензол (см. 5.65; 8.23). Честь открытия бензола осталась за Фарадеем. Название «бензол» новому веществу дал немецкий химик Либих (см. 2.17).

9.22. БЕЛОЕ И СЕРОЕ ОЛОВО

Вторая и последняя экспедиция английского путешественника Poберта-Фолкона Скотта в 1912 г. к Южному полюсу закончилась трагически. В январе 1912 г. Скотт и четверо его друзей пешком достигли Южного полюса и обнаружили по оставленной палатке и записке, что всего за четыре недели до них Южный полюс был открыт экспедицией Амундсена. C огорчением они двинулись в обратный путь при очень сильном морозе. На промежуточной базе, где хранилось горючее, они его не нашли. Железные канистры с керосином оказались пустыми, так как имели «кем-то вскрытые швы», которые раньше были запаяны оловом. Скотт и его спутники замерзли около распаянных канистр.

Так при трагических обстоятельствах было обнаружено, что олово при низких температурах переходит в другую полиморфную модификацию, прозванную «оловянной чумой» (см. 5.36). Переход в низкотемпературную модификацию сопровождается превращением обычного олова в пыль. Белое олово, или β-Sn, которым были запаяны канистры, превратилось в серое пылевидное олово, или α-Sn. Смерть настигла Скотта и его спутников всего в 15 км от места, где их ждала основная часть экспедиции, в составе которой находилось и двое русских — Гирёв и Омельченко.

9.23. ГЕЛИЙ

В 1889 г. английский химик Д. Метьюз обработал минерал клевеит нагретой серной кислотой H2SO4 (см. 1.49) и с удивлением увидел выделение неизвестного газа, не горящего и не поддерживающего горения. Им оказался гелий He (см. 4.32). Редко встречающийся в природе минерал клевеит — разновидность минерала уранинита состава UO2. Это сильнорадиоактивный минерал, испускающий α-частицы, ядра атомов гелия. Присоединяя электроны, они превращаются в атомы гелия, который в виде небольших пузырьков остается вкрапленным в кристаллы минерала. При обработке его серной кислотой протекает реакция

UO2 + 2H2SO4 = (UO2)SO4 + SO2↑ + 2Н2O.

Диоксид урана UO2 переходит в раствор в виде сульфата уранила (UO2)SO4, а He освобождается и выделяется в виде газа вместе с диоксидом серы SO2. Особенно много He оказалось в минерале торианите, диоксиде тория и урана (Th,U)O2 (см. 5.83): 1 л торианита при нагревании до 800°C выделяет почти 10 л He.

В 1903 г. одна нефтяная компания проводила поиски нефти в штате Канзас (США). На глубине около 100 м она натолкнулась на газовый пласт, давший фонтан газа. К великому изумлению нефтяников, газ не горел. Это был тоже гелий.

9.24. ПУРПУР

Римский ученый-энциклопедист Марк Теренций Варрон (116–27 гг. до н.э.) в своем произведении «Человеческие и божественные древности» рассказал легенду.

Как-то вдоль морского берега шел с собакой житель финикийского города Тира. Собака, найдя среди гальки небольшую ракушку, выброшенную прибоем, раздавила ее зубами. Пасть пса сразу стала красно-синей. Так был открыт знаменитый природный краситель — античный пурпур, который называли также тирским пурпуром, королевским пурпуром. Этим красителем окрашивали одежду императоров Древнего Рима. Источник пурпура — хищные моллюски-багрянки, которые питаются другими моллюсками, предварительно разрушая их раковину кислотой, выделяемой слюнными железами. Пурпур извлекали из пурпурных желез багрянок. Цвет красок в прошлом отождествляли с различными символами (см. 1.10). Пурпур был символом достоинства, силы и могущества.

В 1909 г. немецкий химик Пауль Фридлендер (1857–1923) получил путем сложного синтеза диброминдиго [C6H3Br(CO)NHC]2 и доказал его тождество с пурпуром средиземноморской багрянки.

9.25. УРАНОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Французский физик Беккерель занимался изучением свечения некоторых кристаллов, называемых фосфорами, в темноте после их предварительного облучения солнечным светом. У Беккереля была большая коллекция фосфоров, и среди них — сульфат уранила- калия K2(UO2)(SO4)2. После открытия рентгеновских лучей Беккерель решил выяснить, не испускают ли его фосфоры эти лучи, вызывающие почернение фотопластинки, закрытой черной светонепроницаемой бумагой. Он заворачивал фотопластинку в такую бумагу, а сверху клал тот или иной фосфор, предварительно выдержанный на солнце. Однажды в 1896 г. в пасмурные дни Беккерель, не выдержав на солнце сульфат уранила-калия, положил его на завернутую пластинку в ожидании солнечной погоды. Почему-то он решил проявить эту фотопластинку и обнаружил на ней очертания лежавшего кристалла. Стало ясно, что проникающее излучение соли урана U никак не связано со свечением фосфоров, что оно существует независимо ни от чего (см. 455).

Так была обнаружена естественная радиоактивность соединений урана, а затем и тория Th. Наблюдения Беккереля послужили для Пьера и Мари Кюри (см. 2.26) основанием для поиска в минералах урана новых, более радиоактивных химических элементов. Найденные ими полоний и радий (см. 157) оказались продуктами радиоактивного распада атомов урана.

9.26. ЛАКМУС

Как-то английский химик Бойль (см. 2.4) приготовил водный настой лакмусового лишайника. Склянка, в которой он хранил настой, понадобилась для хлороводородной кислоты НСl. Вылив настой, Бойль залил в склянку кислоту и с удивлением обнаружил, что кислота стала красной. Тогда он добавил несколько капель настоя к водному раствору гидроксида натрия NaOH и увидел, что раствор стал синим. Так был открыт первый кислотно-основный индикатор, названный лакмусом. Впоследствии Бойль, а затем и другие исследователи стали пользоваться бумажками, пропитанными настоем лакмусового лишайника и потом высушенными. Лакмусовые бумажки становились синими в щелочном и красными — в кислом растворе.