Книга по химии для домашнего чтения

В 1787 г. французский химик Лавуазье (см. 2.28), один из создателей первой химической номенклатуры, записал: «Невозможность отделить номенклатуру от науки и науку от номенклатуры объясняется тем, что каждая естественная наука необходимо состоит из ряда фактов, которые составляют науку, представлений, их вызывающих, и слов, их выражающих. Слово должно рождать представление, представление должно изображать факт, это три оттиска одной и той же печати».

3.1. МИСТИЧЕСКОЕ ЧИСЛО СЕМЬ. АЛХИМИЧЕСКИЕ СИМВОЛЫ: «КРАСНЫЙ ЛЕВ» И «ПРЕКРАСНАЯ ЛИЛИЯ»

Человечество давно питает особое пристрастие к числу семь. В детстве мы слушаем свои первые сказки: «Волк и семеро козлят», «Цветик-семицветик», «Белоснежка и семь гномов». В зрелом возрасте мы говорим: «семь раз примерь…», «семь бед — один ответ». В древности существовало семь чудес света и семь царств. В библейских текстах встречаем «семь коров тощих и семь тучных»… Какое значение число «семь» имело в алхимии?

Алхимики считали, что в природе существует только семь металлов по числу известных в то время планет и что эти семь металлов связаны со средой обитания человека, его душевным состоянием, днем недели и космосом. Поэтому металлы имели названия соответствующих планет (табл. 1).

Алхимики не знали состава используемых химических веществ, не умели их анализировать и химические взаимодействия записывали словами. Вещества, участвующие в реакциях, они называли, не руководствуясь никакими правилами, и поэтому понять, что они делали, было очень трудно. Гёте в «Фаусте» дал пример записи алхимической процедуры:

Зная особое пристрастие алхимиков к соединениям ртути, можно предположить, что в «Фаусте» описано получение сулемы — хлорида ртути HgCl₂. «Красный лев» — это скорее всего красный оксид ртути HgO (впрочем, алхимики также называли «красным львом» и сурик Pb₃O₄ (см. 1.11), а «прекрасная лилия» — хлороводородная кислота НСl:

Далее у Гёте написано, что полученное вещество применяли как лекарство. Действительно, сулему использовали как обеззараживающее средство, однако из-за ее ядовитых свойств уже небольшая передозировка могла привести к печальному исходу. Как в «Фаусте»:

3.2. ПЕРВЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ВЕЩЕСТВ

Алхимические обозначения химических веществ представляли собой различные геометрические фигуры. Например, вода часто изображалась при помощи треугольника

карбонат калия — знаком

триоксид мышьяка — в виде гантели

трисульфид сурьмы — ромбом

и т. п. Современные химические формулы этих веществ, в порядке их перечисления: H₂O, K₂CO₃, As₂O₃, Sb₂S₃.

Например, формулу азотной кислоты HNO₃ Дальтон записывал в виде

а серной —

Воду он изображал символом

Алхимические обозначения не включали символов химических элементов, не характеризовали состав вещества, а представляли лишь условное его изображение, с помощью которого алхимики зашифровывали свои «секреты», причем почти у каждого из них был свой набор подобных знаков, известный только ему одному.

Первый значительный шаг в изображении химического состава веществ сделали во Франции инженер Жак-Анри Гассенфратц (1755–1827) и химик и врач Пьер-Огюст Аде (1763–1834). Они вместо алхимических символов веществ и семи металлов ввели обозначение известных химических элементов в виде дуг, черточек и кружочков, в которые помещали первую букву французского названия элемента. Из таких символов начали составлять химические формулы веществ. Затем Дальтон (см. 2.8) ввел в употг ребление свои символы химических элементов и также использовал их для обозначения состава веществ (табл. 2).

3.3. «СПИРИТУС НИТРИ» РАСТВОРЯЕТ «ВЕНЕРУ», «МАРС» И «ЛУНУ». ЧТО ЭТО ЗНАЧИТ?

Аптекари XVI в. в России концентрированную азотную кислоту HNO₃ называли «спиритус нитри» (см. 1.48; 5.50). «Венера», «марс» и «луна» — это названия металлов (см. табл. 1) — меди Cu, железа Fe и серебра Ag.

Азотная кислота взаимодействует с этими металлами так:

В первой реакции образуется нитрат серебра AgNO₃, во второй — нитрат меди Cu(NO₃)₂, в третьей — нитрат железа Fe(NO₃)₃. Во всех приведенных реакциях выделяется бурого цвета газ — диоксид азота NO₂.

3.4. ХИМИЧЕСКИЕ ЗАПИСИ ПЕТРА I

В бумагах Петра I, датированных 1720 г., были обнаружены записи химических реакций и символов:

Петр I использовал алхимическую символику (см. 3.2) для обозначения следующих веществ соответственно слева направо: карбоната калия K₂CO₃, или поташа; хлорида аммония NH₄Cl, или нашатыря; нитрата калия KNO₃, или селитры; меди Си, мочи, воды H₂O.

3.5. СИСТЕМА СИМВОЛОВ БЕРЦЕЛИУСА

Торнберн-Улаф Бергман (1735–1784) — шведский химик и минералог, член Шведской королевской академии наук — советовал в последние годы своей жизни французскому химику Гитону де Морво, инициатору создания первой номенклатуры химических веществ: «Не щадите ни одного неправильного наименования, знающие поймут всегда, незнающие поймут тем скорее».

Шведский химик Берцелиус (см. 2.19) использовал этот совет для разработки своей системы химических символов, которая сохранилась и в современной химии. Он предложил в качестве символов химических элементов принимать первую букву их латинских названий, а в случае совпадения первых букв — использовать и вторую букву. Так, для обозначения кислорода он взял символ «О» — первую букву от Oxygenium (оксигениум), для водорода — «Н» — от Hydrogenium (гидрогениум), для углерода — «С» — от Carboneum (карбонеум). Символ химического элемента кальция «Ca» уже содержит две первые буквы слова Calcium (кальциум) — во избежание совпадения с символом углерода. Две буквы нужны и для символа химического элемента меди: «Cu» от Cuprum (купрум) — по той же причине.

Если же кислород входит в состав сложного вещества, то Берцелиус рекомендовал пользоваться точками над символом элемента.

Например, Ċa — оксид кальция CaO;

— серная кислота H₂SO₄;

— азотная кислота с формулой HNO₃. Если в составе вещества два атома одинакового вида, Берцелиус предлагал ставить поперечную черту на расстоянии ¹/₃ от нижней части символа:

Реакция получения аммиака NH₃ взаимодействием хлорида аммония NH₄Cl и оксида кальция CaO по Берцелиусу записывалась так:

Современная запись этой реакции:

Уже после Берцелиуса число атомов в соединениях стали указывать цифрами справа вверху символа химического элемента. Например, K²SO⁴ — сульфат калия, NH³ — аммиак, Al²O³ — оксид алюминия. Надстрочные индексы в формулах соединений сохранились до конца XIX в. и использовались Менделеевым во всех восьми изданиях его знаменитого учебника «Основы химии». Принятое в настоящее время указание числа атомов в молекулах соединений подстрочной цифрой (K₂SO₄, NH₃) было предложено еще в 1834 г. Либихом (см. 2.17).

3.6. СОЛИ ТАХЕНИЯ

Содержание понятия «соль» впервые раскрыл немецкий аптекарь Отто Тахений (1620–1699). В одном из своих сочинений он писал: «Все соли состоят из какой-либо кислоты и из какой-либо щелочи… из этих двух универсальных принципов составлены все тела мира».

Сейчас мы с вами знаем, что соли — продукты реакций замещения атомов водорода кислоты на металл или гидроксид-ионов OH-оснований на анионы кислот. При полном замещении атомов водорода образуются средние соли, например K₂SO₄ — сульфат калия, а при неполном — кислые, например KHSO₄ — гидросульфат калия. При взаимодействии некоторых солей с водой (реакции гидролиза) образуются основные соли. В частности, в реакции сульфата меди CuSO₄ с водой в растворе появляется основный сульфат меди (CuOH)₂SO₄:

Соли являются, как правило, кристаллическими веществами, состоящими из катионов и анионов.

3.7. ХИМИЯ БЕЗ ФОРМУЛ

Почему в работах таких выдающихся химиков XVIII–XIX вв., как Либих, Дэви, Фарадей, Бертло и др., нельзя найти ни одной химической формулы?

У химиков того времени еще не было общепринятого «химического языка» — формул. Вещества и реакции описывались только словами. Например: «Я растворил в пол-унции горячей азотной кислоты драхму серебра и налил туда две унции спирта», — так описывает Либих свой способ приготовления «гремучего серебра» (см. 3.26).

Теперь реакцию Либиха по получению фульмината серебра («гремучего серебра» AgCNO) записывают в виде уравнения

Иногда химики пользовались символами собственного изобретения, которых не понимал никто, кроме их авторов. Например, в статье 1820 г. можно встретить такую формулу:

C трудом удалось установить, что L — известь Ca(OH₂), S — кремнезем SiO₂, О — кислород, W — вода. Что означало все это вместе, сказать трудно.

Даже к концу XIX в. формулу, например, этанола C₂H₅OH изображали по-разному: Либих (C₄H₁₅)O, H₂O; Дюма — C₄H₈ + H₄O₂; Берцелиус — (C₂H₆)O.

Вот еще одно описание химической реакции того времени: «Раствор адского камня действовал на поташ. Получился осадок, который отфильтровали и прокалили. Так выделили благородный металл. Этот же металл образуется и при прокаливании самого адского камня, при этом появляется лисий хвост». Химики установили, что «адский камень» — это нитрат серебра AgNO₃, «поташ» — старое название карбоната калия K₂CO₃, «лисий хвост» — диоксид азота NO₂ (бурый газ). Приведенное изложение взаимодействия веществ отвечает реакциям:

В первой реакции образуется малорастворимый карбонат серебра Ag₂CO₃, который при прокаливании полностью разлагается на серебро Ag, диоксид углерода CO₂ и кислород O₂. Разложение нитрата серебра при нагревании описывается последней реакцией (см. 6.28).

В табл. 3 представлена эволюция графических формул молекул аммиака и метана в учебниках химии XIX в.

3.8. ИМЕНА КИСЛОТ

Современные названия кислот — серная H₂SO₄, фосфорная H₃PO₄ и угольная H₂CO₃ — впервые были предложены французскими химиками Лавуазье (см. 2.28), Бертолле (см. 2.41), Фуркруа и де Mop- во. В 1792 г. Лавуазье от имени всех этих химиков в своем докладе Парижской академии наук сказал: «Для названий различных кислот мы всегда брали производное от обозначений исходного элемента. Так, кислоту, полученную из серы, мы называли серной вместо купоросной; кислоту, полученную из фосфора, мы называли фосфорной, из угля — угольной вместо воздушной». Правда, ни Лавуазье, ни его соратники по созданию первой номенклатуры химических веществ полного состава кислот не знали. Лавуазье считал, что кислоты образуются при сгорании в кислороде большинства веществ: дословный перевод названия этого элемента с латыни — «рождающий кислоты». На самом деле процесс образования кислотных оксидов, получаемых при сгорании, например фосфора, сопровождался взаимодействием этих оксидов с водой (см. 3.40) — атмосферной влагой, всегда присутствующей в воздухе.

В России названия кислот, предложенные французскими химиками, стали широко использоваться только спустя 100 лет. Еще в 1870–1875 гг. в Петербургской академии наук обсуждалась возможность применения, например, для серной кислоты названия «водород серович четырехкислов» (см. 3.16).

Новая химическая номенклатура осваивалась химиками почти во всех странах очень медленно.

3.9. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ФИГУРЫ И ХИМИЧЕСКИЕ СИМВОЛЫ

Все приведенные выше формулы и геометрические фигуры относятся к одному и тому же веществу — серной кислоте. Первой и второй формулами пользовались алхимики, третью предложил Дальтон (см. 2.8), четвертая введена Аде и Гассенфратцем (см. 3.2), пятая рекомендована в 1814 г. Берцелиусом (см. 2.19), а шестой пользовался Менделеев (см. 2.13), и ее можно встретить в его учебнике «Основы химии» издания 1903 г. Последняя, современная формула предложена в 1834 г. немецким химиком Либихом (см. 2.17).

3.10. СТРАННЫЕ СПИРТЫ

В 1807 г. русский химик Александр Иванович Шерер (1772–1824) в одной из дискуссий утверждал: «Свободному распространению химии в нашем отечестве по сию пору препятствовал недостаток в химических наименованиях в российском языке. Сей недостаток сделался весьма ощутительным как в публичном преподавании, так и в химических сочинениях». Например, всегда ли название «спирт» в XVIII–XIX вв. относилось действительно к спиртам?

Спирты — это органические вещества, содержащие в молекуле одну или несколько гидроксильных групп ОН, соединенных с атомом углерода — например, метиловый спирт CH₃OH (метанол), этиловый спирт C₂H₅OH (этанол) и т. д. В старину эти вещества называли древесным (см. 1.60) и винным спиртами (см. 7.53). Кроме того, вплоть до конца XIX в. к «спиртам» относили целый ряд неорганических веществ — легколетучих жидкостей (от латинского «спиритус» — дух). Это концентрированные кислоты — хлороводородная HCl («соляный спирт», см. 1–52), азотная HNO₃ («селитряной спирт», или «крепкая водка», см. 1.48), их смеси («царская водка», см. 3.13); разбавленная серная кислота H₂SO₄ («купоросный», или «серный спирт», см. 1.49); водный раствор аммиака NH₃ («мочевой спирт», см. 1.44). А «спирт сулемы» — это тетрахлорид олова SnCl₄, который был получен Андреасом Либавием (1540–1616) перегонкой амальгамы олова с сулемой — дихлоридом ртути HgCl₂; впоследствии SnCl₄ долго называли «дымящим спиртом Либавия».

В настоящее время бытуют названия «муравьиный», «борный», «камфарный» спирт и др. Это термины главным образом фармацевтические и обозначают спиртовые растворы. Так, муравьиный спирт — это 1,4%-й этанольный раствор муравьиной кислоты НСООН; борный спирт — это 3%-й этанольный раствор борной кислоты B(OH)₃; камфарный спирт — 10%-й раствор камфары в водно-этанольной смеси. А «мыльный спирт» содержит 4,6% гидроксида калия KOH и 20% подсолнечного масла в водно-этанольном растворителе.

Этиловый спирт алхимики долгое время называли «пылающей водой», «водой жизни», так как он мог, по их мнению, растворять «философский камень» (см. 1.3) и превращаться в «эликсир жизни». Название «алкоголь» этиловому спирту впервые дал Парацельс (см. 2.6).

3.11. «МАГИЧЕСКИЕ», «ЖЕСТКИЕ», «МЯГКИЕ», «СВЕРХКИСЛОТЫ», «КИСЛОТЫ ЛЬЮИСА», «КИСЛОТЫ БРЁНСТЕДА» — ЧТО ЭТО ТАКОЕ?

Кислотой Льюиса, или «жесткой кислотой», называют частицу, ион или молекулу, обладающую способностью присоединять пару электронов. Такая частица имеет небольшой размер, низкую поляризуемость, высокую степень окисления одного из ее атомов. В числе кислот Льюиса — пентафторид сурьмы SbF₅, трихлорид алюминия AlCl₃, трифторид бора BF₃ и другие частицы, разные по составу. В реакции

трифторид бора является кислотой Льюиса, а молекула аммиака NH₃ — основанием Льюиса. Продукт реакции часто называют аддуктом Льюиса.

«Мягкая кислота» — частица, обладающая большим размером, высокой поляризуемостью, низкой степенью окисления одного из ее атомов. Например, катион золота Au ⁺ , трихлорид галлия GaCl₃, иод I₂, бром Br₂ — все это «мягкие кислоты».

Кислота Брёнстеда — частица, способная отдавать протон основанию Брёнстеда. К таким кислотам принадлежат хлороводородная кислота HCl и другие кислоты, содержащие протоны, легко удаляемые при взаимодействии с растворителем (водой, например): катион аммония NH₄⁺ , ион оксония H₃O⁺ , гидросульфат-анион HSO₄^- и даже аквакатионы металлов типа [Al(H₂O)₆]³⁺ , [Zn(H₂O)₄]²⁺ и др. Пример поведения кислоты Брёнстеда в водном растворе:

«Сверхкислоты», или «суперкислоты», — это жидкости, являющиеся во много раз более сильными (в 10⁶–10¹⁰ раз), чем общепризнанные сильные кислоты — азотная HNO₃, серная H₂SO₄, хлороводородная НСl. Сверхкислоты не терпят присутствия растворителей, служащих источниками гидроксид-ионов (таких как вода, спирты и т. п.). К сверхкислотам относят фторотриоксосульфат(VI) водорода HSO₃F, полисерные кислоты — дисерную H₂S₂O₇, трисерную H₂S₃O₁₀, гексафторостибат(V) водорода H[SbF₆], а также растворы сильных «кислот Льюиса» («жестких кислот») в подходящей кислоте Брёнстеда, например раствор пентафторида мышьяка AsF₅ во фтороводороде HF или фторотриоксосульфате(VI) водорода.

«Магическая кислота» — это одна из суперкислот, представляющая собой эквимолярную смесь HSO₃F и пентафторида сурьмы SbF₅.

3.12. «СОЛЕНЫЙ СПИРТ»

Химики употребляли в XVIII–XIX вв. в России химические названия: «соленый» (или «соляной») спирт, «морская кислота», «водотворнохлорная кислота», «оводотворенная кислота», «водохлорная кислота». Есть ли между ними что-то общее?

Так называли одно и то же вещество — водный раствор хлороводорода НСl, или хлороводородную кислоту. А в 1790 г. русский академик Лаксман (см. 1.7) ввел для этого вещества название «соляная кислота»; правда, широкое применение этот термин нашел лишь в конце XIX в. Сейчас рекомендуют водные растворы хлороводорода называть не соляной, а хлороводородной кислотой.

3.13. «КОРОЛЕВСКАЯ ВОДКА»

Являются ли винным спиртом вещества, которые 100–200 лет тому назад называли «вторичной водой», «царской водкой», «королевской водкой»?

Под такими названиями известен один и тот же реактив — смесь концентрированных кислот: одного объема азотной кислоты HNO₃ с тремя-четырьмя объемами хлороводородной кислоты НСl. В смеси этих двух кислот устанавливается равновесие

причем хлор находится в растворенном состоянии.

Ломоносов (см. 2.1) называл этот реактив «королевской водкой», но чаще в литературе встречается термин «царская водка», причем первые упоминания на этот счет были уже в сочинениях арабских алхимиков VIII в. Свое название «царская водка» получила благодаря способности взаимодействовать с золотом — «царем металлов» (не проводите подобные опыты, не прочитав 5.39). Полагают, что эту способность впервые обнаружил в 1270 г. итальянский монах- францисканец, философ, алхимик и кардинал Джованни Фиданци — «Бонавентура» (1221–1274). Взаимодействие золота с «царской водкой» вызвано следующими реакциями:

В первой из этих реакций образуется трихлорид золота, во, второй — тетрахлороаурат водорода, в третьей при распаде хлорида нитрозила появляется в растворе атомарный хлор, также воздействующий на золото (четвертая реакция); в последней реакции образуется тетрахлороаурат нитрозилия.

От «царской водки» трагически погиб Александр Николаевич Радищев. В начале сентября 1802 г. он очень плохо себя чувствовал и принял лекарство, которое надо было запить водой. На столе стоял стакан с прозрачной бесцветной жидкостью, которую Радищев выпил залпом. Но это была не вода, а «царская водка», приготовленная его старшим сыном для чистки старых эполет. На следующий день Радищева не стало…

3.14. СТРАННАЯ ФОРМУЛА

Мы привыкли, что формулы кислот следует писать, начиная с атома водорода, например HNO₃ (азотная кислота), H₂SO₄ (серная кислота). Почему же тогда формулу борной кислоты B(OH)₃ записывают иначе?

Современная формула борной кислоты B(OH)₃ отвечает поведению борной кислоты в водном растворе:

Борная кислота не выделяет протон, как все «обычные» кислоты, а отрывает от воды гидроксид-ион: она является кислотой Льюиса (см. 3.11).

Иначе, чем другие кислоты, взаимодействует борная кислота и с гидроксидами щелочных металлов:

В этих реакциях образуются не простые соли типа K₃BO3, а комплексные: в первой реакции — тетрагидроксоборат калия, во второй — пентаоксотетрагидроксотетраборат калия.

Интересно отметить, что современная химическая номенклатура предусматривает различное расположение в формулах символов атомов водорода, обладающих кислотной функцией (присоединенных к центральному атому молекулы кислоты через атом кислорода) и не обладающих кислотной функцией (присоединенных непосредственно). Например, в молекулах фосфорноватистой кислоты — диоксодигидрофосфата(I) водорода H(PH₂O₂) — и фосфористой кислоты — триоксогидрофосфата(III) водорода H₂(PHO₃) — отщепляться в водном растворе могут только соответственно один или два атома водорода. Соответственно фосфорноватистая кислота считается одноосновной, может образовывать соли состава, например, K(PH₂O₂), фосфористая — двухосновной, образующей соли типа K₂(PHO₃).

3.15. ГАС ГЕЛЬМОНТА

Долгое время в древнерусской литературе, начиная с X в., употребляли слово «гас».

Славянское слово «гас» означало газ — газообразное состояние вещества — и происходило от слова «гасить», т. е. «тушить». Например, гасить свечу, выдувая из легких «гас».

Понятие «газ» впервые в науку ввел голландский доктор медицины, алхимик и теолог Иоганн-Баптист ван-Гельмонт (1579–1644).

Ван-Гельмонт любил измерять массы и объемы продуктов химических реакций. Он сжег однажды 62 фунта (около 20 кг) угля и получил примерно один фунт золы. Тогда он сделал вывод: «Следовательно, остальные 61 фунт превратились в “лесной дух”… Этот дух я называю новым именем — газ». Ван-Гельмонт стал настойчиво искать газ в других реакциях. Он обнаружил, что газ выделяется при брожении молодого вина, при действии кислот на мел. Состава своею газа Ван-Гельмонт не знал. Только через 100 с лишним 1ет выяснили, что газ Ван-Гельмонта — диоксид углерода CO₂, имевший еще два имени — «угольный газ» и «углекислый газ».

3.16. ВОДОРОД ХЛОРОВИЧ…

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 H₂O предлагалось название «водород кислородович», для хлорида калия KCl — «калий хлорович» или «потассий хлорович», для хлороводородной кислоты HCl — «водород хлорович», для оксохлората калия KClO — «калий хлорович кислов», для триоксохлората калия KClO₃ — «калий хлорович трехкислов» и т. п. В приведенных нами строках рукописи говорилось о взаимодействии алюминия («глиноземия») с хлороводородной кислотой HCl:

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

3.17. «СЕРНОКИСЕНЬ»

В рекомендациях Второго съезда русских естествоиспытателей в Москве (1869 г.) можно было встретить такие названия, как «сернокисень», «охлор меди», «хлорнота» и т. п.

Во второй половине XIX в. русскими химиками предпринимались неоднократные попытки создания единой номенклатуры химических веществ, так как химики перестали понимать друг друга. Химической секцией съезда предлагалось вместо слова «сульфат» употреблять «сернокисень», взамен слова «кислота» — «киснота». Название «хлороводород» HCl в этой терминологии превратится в «хлорнота», а «карбонат калия» K₂CO₃ — в «углекисни потассий». Такие соединения, как дихлорид CuCl₂ и монохлорид меди CuCl, получали названия соответственно «охлор меди» и «захлор меди». Соль состава FeSO₄ предлагалось называть «сернокисень ожелезь», современное название этого вещества — сульфат железа(II). Однако рекомендованная номенклатура так и не была использована.

3.18. «МЕДНЫЙ ИДРАТ»

В учебнике Гизе «Всеобщая химия», изданном в Харькове в 1813 г., вы сможете прочитать:«При нагревании медный идрат разлагается на омедненный кислотвор и оводотворенный кислотвор». Как эту фразу перевести на современный химический язык?

Автор учебника Иван Иванович Гизе (1781–1821), русский химик и фармацевт, так описывает реакцию разложения гидроксида меди при нагревании:

Гидроксид меди Cu(OH)₂ в те времена называли «медным идратом», оксид меди CuO — «омедненным кислотвором», а воду H₂O — «оводотворенным кислотвором».

3.19. «КУПОРОС ЗЕЛЕНЫЙ»

В делах Аптекарского приказа за 1644 г. встречается термин «купорос зеленый».

Купоросами называли в прошлые века сульфаты железа, меди, цинка и некоторых других металлов, содержащие химически связанную «кристаллизационную» воду. «Купорос зеленый», или «железный купорос», — вещество состава FeSO₄∙7Н₂O (см. 1.46), современное название его — гептагидрат сульфата железа(II). Слово «купорос» применительно к сульфату железа, вероятно, связано со способом получения его из рудничных вод, содержащих «медный купорос» (см. 1.47), обработкой их железной стружкой (англ, слово медь — «копэ»):

Вот какое определение всем «купоросам» давали в учебнике по химии в 1782 г.: «Купорос есть минералическая соль и в самом основании своем не что иное как серный спирт, одетой в металлическое или минералическое тело».

«Зеленый купорос» применяли для лечения венерических болезней, чесотки, гельминтоза, а также опухолей желез.

3.20. 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 (см. 1.33, 1.34).

3.21. 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)₂∙12Н₂O (см. 151). Квасцы при растворении в воде ведут себя как смесь сульфата калия K₂SO₄ и сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃; 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:

Серную кислоту в то время называли «кислым спиртом» или «купоросной кислотой» (см. 1.49).

3.22. 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.

3.23. 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 CaO, получаемый при обжиге известняка или мела — карбоната кальция CaCO₃:

«Гашеная известь» — гидроксид кальция Ca(OH)₂, образующийся при обработке оксида кальция CaO водой («гашение»):

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 Cl₂:

Современное название этого продукта — хлорид-оксохлорат(I) кальция (см. 5.19, 6.43).

3.24. НЕОЖИДАННЫЙ ВЗРЫВ

Студенту было дано задание изучить реакцию взаимодействия солей хлорной кислоты с серой. Он взял банку с надписью «хлорат калия», смешал кристаллы этой соли с серой и стал нагревать смесь в фарфоровом тигле. Раздался взрыв, фарфоровый тигель разорвало на мелкие кусочки. Студента спасло лишь то, что в момент взрыва он отошел от своего места за щипцами.

Студент, не зная номенклатуры неорганических веществ, совершил грубую ошибку, которая могла бы дорого ему обойтись. Соли хлорной кислоты носят название «перхлоратов», а не «хлоратов». Хлорат (точнее, триоксохлорат) калия KClO₃ — сильный окислитель и в присутствии горючих веществ очень опасен в обращении (см. 1.31, 1.32; 9.39). Уже при растирании его с серой (а тем более при нагреве) может произойти взрыв:

Соли хлорной кислоты — «перхлораты» (по современной номенклатуре — тетраоксохлораты), например KClO₄, — это совсем другие вещества и по составу, и по свойствам. В частности, KClO₄ взаимодействует с серой при нагревании без взрыва:

3.25. «СУСАЛЬНОЕ ЗОЛОТО»

В школьном кабинете химии ученик увидел банку с надписью «сусальное золото», а в банке — золотистые чешуйки и очень удивился столь небрежному хранению ценного вещества — валютного металла, золота.

Полагают, что происхождение термина «сусальное золото» связано с древнерусским словом «сусало» — лицо. Говорим же мы теперь «облицовочный материал»! «Сусальное золото» — техническое название дисульфида олова SnS₂, имеющего вид золотисто-желтых чешуек. Получают SnS₂ нагреванием смеси изрезанной оловянной фольги с порошком серы и хлоридом аммония NH₄Cl, который активирует реакцию:

Дисульфид олова применяют для «золочения» дерева, гипсовых изделий и для мозаичных работ.

Существовали и другие имитации золота. Например, известно так называемое «американское золото», представляющее собой сплав меди Cu, олова Sn, оксида магния MgO, гидротартрата калия KHC₄H₄O₆, хлорида аммония NH₄Cl и оксида кальция CaO.

«Сусальным золотом» называют также очень тонкие металлические листы, идущие на золочение поверхности различных металлических изделий, в том числе куполов церквей. Такие листы готовят либо из чистого («червонного», см. 3.42) золота, либо из сплава золота и серебра («зеленое золото»), а также из золота, положенного на серебро («двойник») или на медь («тальма»). Иногда листы для золочения и вовсе не содержат золота, а состоят из сплавов меди с различными металлами («поталь») и даже из лакированного серебра или алюминия — лишь бы цвет их был золотистым.

3.26. «ГРЕМУЧЕЕ СЕРЕБРО»

Что считать «гремучим серебром» — нитрид серебра Ag₃N, азид серебра AgN₃ или фульминат серебра AgCNO?

«Гремучим серебром» называли в прошлом столетии все три перечисленных вещества. Если хранить в открытом сосуде раствор гидроксида диамминсеребра [Ag(NH₃)₂](OH), то с течением времени стенки сосуда покрываются темной коркой нитрида серебра Ag₃N, чрезвычайно взрывчатого даже во влажном состоянии. При сливании жидкости из сосуда, где образовалась такая корка, взрыв неизбежен. Азид серебра AgN₃ и фульминат серебра AgCNO взрываются при трении и ударе, но во влажном состоянии они менее опасны. Азид серебра — это соль азидоводородной кислоты HN₃, а фульминат серебра — соль «гремучей кислоты» — фульмината водорода HCNO.

Все соли «гремучей кислоты» ядовиты и взрывчаты, причем склонны к детонации (см. 2.46, 6.53).

3.27. БЫВАЮТ ЛИ КИСЛОТЫ ЖИРНЫМИ?

Жирными кислотами в старой номенклатуре органических веществ называли органические кислоты, образующиеся при разложении жиров — сложных эфиров карбоновых кислот и глицерина. Разложение протекает под действием хлороводородной HCl или серной H₂SO₄ кислот. Жиры при этом распадаются на глицерин (CH₂OH)₂CHOH и соответствующие одноосновные карбоновые кислоты состава CH₃(CH₂)_xCOOH, где х > 8, получивших название «жирных». К ним относятся лауриновая (x = 10), пальмитиновая (x = 14), маргариновая (x = 15), стеариновая (x = 16) и другие кислоты. Впервые жирные кислоты сумел выделить из жиров французский химик Шёврель (см. 2.39).

3.28. КАК ПОЯВИЛОСЬ НАЗВАНИЕ «ЛИМОННАЯ КИСЛОТА»

Лимонная кислота, или 2-окси-1,2,3-пропантрикарбоновая кислота, имеет состав НООС—СН₂—С(ОН)(СООН)—СН₂—СООН. Она выделяется из водных растворов в виде бесцветных кристаллов, содержащих одну молекулу воды. Лимонная кислота чрезвычайно распространена з растительном царстве: она находится в плодах крыжовника, в листьях махорки, хвое, малине, свекловичном соке, листьях хлопчатника, но особенно много ее в недозрелых лимонах (до 80%) и в китайском лимоннике (до 70%) — дальневосточной лиане, достигающей пятнадцатиметровой длины. Осенью китайский лимонник покрывается кистями целебных мелких плодов с лимонным привкусом.

Впервые лимонная кислота была получена из сока недозрелых лимонов шведским аптекарем Шееле (см. 2.7) в 1784 г.; он и дал ей название.

Состав химических веществ и их формулы во времена Шееле определять не могли и поэтому называли новые вещества по тем исходным материалам, из которых их получали, а также по вкусу, по запаху, либо по именам химиков, впервые получивших эти вещества.

3.29. КИСЛОТЫ ИЗ ЯНТАРЯ И МОЛОКА

Янтарная кислота, или бутандикарбоновая кислота, имеет состав НООС(СН₂)₂СООН и принадлежит к числу слабых кислот. Она образует бесцветные кристаллы. Соли янтарной кислоты носят название сукцинатов. Впервые янтарная кислота была получена в 1675 г. французским врачом и фармацевтом академиком Николя Лемери (1645–1715) перегонкой янтаря (см. 10.1). Янтарная кислота содержится в недозрелых фруктах, многих растениях и буром угле.

Молочная кислота, или α-оксипропионовая кислота, имеет состав CH₃CH(OH)COOH и образует легкоплавкие бесцветные кристаллы.

Молекула молочной кислоты C₃H₆O₃, по сути дела, представляет собой половину молекулы глюкозы C₆H₁₂O₆. Поэтому молочная кислота распространена в природе. Везде, где есть сахар, особые виды бактерий могут превратить его в молочную кислоту. Она находится в квашеной капусте, созревшем сыре, маринованных огурцах, в поте человека. Впервые молочная кислота была выделена Шееле (см. 2.7) в 1780 г. из кислого молока — отсюда и ее название.

3.30. ЕСТЬ ЛИ В ЯБЛОКАХ ЯБЛОЧНАЯ КИСЛОТА, А В ВИНЕ — ВИННАЯ?

Яблочная кислота, или гидроксобутановая кислота, имеет состав НООССН(ОН)СН₂СООН. Она образует хорошо растворимые в воде бесцветные кристаллы и действительно содержится в яблоках, недозрелой рябине, ягодах барбариса и в виноградном соке. Кислота была выделена Шееле из сока яблок в 1785 г. (см. 2.7).

Винная (или «виннокаменная») кислота — дигидроксобутандикарбоновая кислота состава НООССН(ОН)СН(ОН)СООН — тоже образует бесцветные кристаллы. Она впервые получена также Шееле в 1769 г. Винная кислота содержится во многих растениях, но особенно много ее в виноградном соке. Соли винной кислоты называют тартратами. При брожении виноградного сока в течение длительного времени в сосуде может выпасть сероватый или красный осадок гидротартрата калия KHC₄H₄O₆ («винного камня»). В виноградных винах винная кислота содержится в виде такой соли.

3.31. ОТЧЕГО УКУСЫ МУРАВЬЕВ ТАК БОЛЕЗНЕННЫ? ЕДИМ ЛИ МЫ ЩАВЕЛЕВУЮ КИСЛОТУ!

Муравьиная кислота (или «муравьиный спирт») была открыта в 1794 г. немецким химиком Маргграфом (см. 1.61) в кислых выделениях рыжих муравьев. Она же находится в волосках жгучей крапивы. Современное название этой кислоты — метановая, а ее состав отвечает формуле НСООН. Метановая кислота — это резко пахнущая жидкость, самая сильная из органических кислот, она вызывает сильные ожоги на коже (см. 2.17). Соли ее называют формиатами («формика» по-латыни значит «муравей») или метанатами.

Муравьиную кислоту получают действием разбавленной серной кислоты на формиаты, например на формиат калия:

Муравьиная кислота обладает бактерицидными свойствами; за рубежом ее применяют как консервант при заготовке силоса. Народная медицина традиционно использовала муравьиную кислоту для лечения ревматических болей и радикулитов, при этом источником лекарства служили живые муравьи. Пчеловоды ценят муравьиную кислоту как эффективное средство от варроатоза — болезни пчел, связанной с пчелиными клещами-паразитами.

Щавелевая, или этандионовая, кислота состава H₂C₂O₄∙2Н₂O образует бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Соли щавелевой кислоты называют оксалатами.

Немецкий химик, аптекарь и сенатор Иоганн-Христиан Виглеб (1732–1800) получил из сока щавеля и кислицы неизвестное вещество, водный раствор которого давал осадок с известковой водой (см. 3.23). В 1784 г. Шееле (см. 2.7) установил, что вещество, полученное Виглебом, — кислота, и назвал ее щавелевой. Взаимодействие ее с известковой водой отвечает реакции

Щавелевая кислота чрезвычайно распространена в природе. В виде гидрооксалата калия KHC₂O₄ она содержится б щавеле, кислице, а в виде оксалата кальция CaC₂O₄ входит в состав почти всех растений. Получают щавелевую кислоту из оксалата кальция обработкой последнего серной кислотой:

3.32. «ДРЕВЕСНАЯ КИСЛОТА». «КРИМИНАЛЬНОЕ» ПРОИСХОЖДЕНИЕ БЕНЗОЛЬНОГО КОЛЬЦА

Знаете ли вы, что слово «уксус» происходит от греческого слова «оксос», означающего «кислый»?

В древности уксус был единственной пищевой кислотой, и неудивительно, что название его отождествлялось с самим представлением о кислом, кислоте. В России уксус, т. е. водный раствор уксусной кислоты CH₃COOH, называли «кислой влажностью» или «древесной кислотой» (см. 1.50). Уксусом как пищевой приправой люди стали пользоваться почти три тысячи лет назад, а со временем в пищу стали добавлять и другие кислые вещества, например лимонную кислоту (см. 3.28). Наверное, древним грекам было бы очень странно слышать наш термин «уксусная кислота» — буквально «кислая кислота»…

Отметим, что все перечисленные выше (см. 3.27–3.32) органические кислоты содержат в своем составе карбоксильную группу — СООН, которая служит источником протонов при взаимодействии этих веществ с водой в растворе; этим и обусловлены их кислотные свойства (см. 3.11).

Знаете ли вы, что кольцевая структура бензола C₆H6 родилась в уме немецкого химика Кекуле (см. 2.35) после судебного процесса по убийству графини Герлиц?

На этом процессе демонстрировалось в качестве улики кольцо в виде двух переплетенных змеек. Юный Кекуле жил в доме напротив особняка графини и поэтому выступал свидетелем по делу. Его точные показания убедили в правильности заключения эксперта Либиха (см. 2.17).

Картина бензольного кольца в виде сплетенных змеек возникла у Кекуле много лет спустя во время размышлений о структуре бензола. Он так описал рождение в его уме бензольного кольца: «Я занимался работой над своим «Учебником»… мои мысли где-то витали… Длинные нити очень часто сближались и свертывались в трубку, напоминая двух змей. Одна из них вцепилась в собственный хвост, продолжая насмешливо кружиться перед моими глазами».

Вот что представляет собой бензольное кольцо:

Левая структура бензола C₆H₆ и две средних предложены Кекуле. Правая используется в наши дни. Кекуле предположил, что двойные связи = в C₆H₆ делокализованы, они перемещаются по кольцу, характеризуя мгновенные состояния молекулы. Позднее эта гипотеза была подтверждена экспериментально, и теперь перемещение двойных связей изображают кружком внутри бензольного кольца, внутри шестиугольника.

3.33. ЧТО ОЗНАЧАЕТ НАЗВАНИЕ «РОДАНИДЫ»?

Название «роданиды» (для солей с анионом NCS^-) образовалось от греческого слова «родон» — роза, розовый. Добавление роданидов щелочных металлов, в частности роданида калия KNCS, к водному раствору солей железа(III) (например, трихлорида железа FeCl₃) вызывало пояьление ярко-красного окрашивания раствора из-за образования комплексных частиц состава [Fe(NCS)₆]^3- в результате реакции

Современное название «тиоцианаты» включает два слова: «тио» — сера и «цианат» — ион NCO^-, в котором атом кислорода замещен на атом серы (NCS^-). Такое название отражает состав иона и является поэтому предпочтительным.

3.34. ЧТО ТАКОЕ «ТЕНАРОВА СИНЬ»?

Тенарова синь — двойной оксид алюминия и кобальта состава (CoAl₂)O₄ — тетраоксид диалюминия-кобальта. Не так давно тенарову синь считали алюминатом кобальта и записывали ее состав формулой Co(AlO₂)₂. Вещество это получило свое название по имени французского химика Тенара (см. 1.45), предложившего реакцию образования этого оксида для обнаружения алюминия в минералах. Если, например, оксид алюминия смочить несколькими каплями водного раствора нитрата кобальта Co(NO₃)₂ и затем прокалить, то появляется красивая синяя окраска:

3.35. ГЛАУБЕРОВА СОЛЬ

В медицинских руководствах до сего времени встречаются такие названия: «горькая соль», «слабительная соль», «глауберова соль».

«Горькая», «слабительная» или «глауберова» соль — это одно и то же вещество, декагидрат сульфата натрия Na₂SO₄∙10H₂O. Он встречается в природе в больших количествах в виде минерала мирабилита (см. 10.44). Особенно много мирабилита добывается в заливе Кара-Богаз-Гол на Каспийском море. Сульфат натрия был получен впервые Глаубером (см. 8.12) при действии серной кислоты H₂SO₄, которую он назвал «ацидум олеум витриоли», на хлорид натрия (см. 1.52 и 10.51):

Остаток твердого вещества после окончания реакции Глаубер растворил в воде и оставил для кристаллизации Na₂SO₄∙10H₂O, а хлороводород НСl, выделившийся в результате прокаливания, при поглощении водой дал хлороводородную кислоту, которую, кстати, долгое время называли «дымящим соляным спиртом Глаубера» (см. 3.10). Позже ее стали называть соляной кислотой (см. 3.12).

3.36. «СЕНЬЕТОВА СОЛЬ»

В 1665 г. алхимик аптекарь Эли Сеньет (1632–1698) получил вещество, которое стали впоследствии называть «сеньетовой солью».

«Сеньетова», или «сегнетова», соль — это калиево-натриевая соль винной кислоты (см. 3.30). Она имеет состав KNaC₄H₄O₆∙4Н₂O и образует бесцветные большие кристаллы, легко растворимые в воде. Современное название этой соли — тетрагидрат тартрата натрия-калия.

«Сегнетова соль» была первым «сегнетоэлектриком»: если ее кристалл подвергнуть механическому сжатию или растяжению, то на его противоположных гранях появляются электрические заряды разных знаков (пьезоэлектрический эффект). Наоборот, при наложении на кристалл «сегнетовой соли» электрического поля происходит изменение его размеров. Такие кристаллы нашли широкое применение в микрофонах, телефонах, адаптерах, слуховых аппаратах, ультразвуковых локаторах.

3.37. «КРОВЯНЫЕ СОЛИ»

Как появились названия «турнбулева синь», «берлинская лазурь», «желтая» и «красная кровяная соль»?

«Желтая и красная кровяные соли» получили свое название от способа их производства. Соли получали из животных отбросов, в том числе и из крови, собираемой на бойнях (см. 1.15). Кристаллы «желтой кровяной соли» состава K₄[Fe(CN)₆]∙3Н₂O имеют желтый цвет, а «красной кровяной соли» K₃[Fe(CN)₆] — красный. Современное название этих солей — гексацианоферрат(II) калия и гексацианоферрат(III) калия.

При взаимодействии гексацианоферрата(III) калия с сульфатом железа(II) выделяется синий осадок гексацианоферрата(III) железа(II)-калия:

Этот осадок получил название «турнбулевой сини». Дед Рамзая (см. 2.27) по фамилии Турнбуль в 1780–1790 гг. владел заводом, на котором производились вещества, применяемые для крашения тканей. Он впервые получил синюю краску — «турнбулеву синь», или, как тогда ее еще называли, «турнбульскую лазурь». Технология окраски тканей по методу Турнбуля заключалась в протравливании ткани раствором сульфата железа FeSO₄ и затем в обработке ее раствором K₃[Fe(CN)₆].

О «берлинской лазури» следует прочитать разд. 1.16.

3.38. «ПРЕЦИПИТАТЫ»

Слышали ли вы что-нибудь о таких веществах, как «плавкий белый преципитат» и «неплавкий белый преципитат»?

Названия этих веществ произошли от латинского слова «преципитатум» — осадок. При пропускании аммиака NH₃ через водный раствор, содержащий хлорид ртути HgCl₂ и хлорид аммония NH₄Cl, выпадает белый кристаллический осадок, плавящийся при нагревании без разложения. Этому осадку алхимики дали название «плавкий белый преципитат»:

Современное название этого вещества — хлорид диамминртути(II).

Если же аммиак вводить в водный раствор хлорида ртути при отсутствии хлорида аммония, то выпадает белый кристаллический осадок, темнеющий на воздухе, который алхимики назвали «неплавкий белый преципитат»:

Это вещество разлагается при нагревании, не плавясь, причем получаются при разложении хлорид ртути(I), аммиак и азот:

Современное название вещества с составом Hg(NH₂)Cl — хлорид- амид ртути(II). Считают, что Hg(NH₂)Cl ввел в медицину Парацельс (см. 2.6). Хлорид-амид ртути применяют и до сих пор как антисептическое и противовоспалительное средство при заболеваниях кожи — в виде мазей и присыпок.

Преципитатом еще называют фосфорное удобрение состава CaHPO₄∙2Н₂O — дигидрат гидроортофосфата кальция.

3.39. «АЛКАЛЬ»

Что за вещество скрывается под названиями «алкаль», «едкая щелочная соль», «каустик», «каустическая сода»?

Так называли в разные времена в России гидроксид натрия NaOH. До сих пор сохранилось старое название его — «едкий натр», предложенное еще в 1807 г. русским химиком Шерером (см. 3.10). В быту гидроксид натрия именуют каустической содой, хотя к соде Na₂CO₃ он никакого отношения не имеет: уж лучше его называть просто «каустиком» (от греческого слова «каустикос» — жгучий, едкий). Водный раствор гидроксида натрия кое-где продолжают называть «натровым щелоком» (см. 6.44–6.46).

Гидроксид натрия образует белые непрозрачные игольчатые кристаллы, хорошо растворимые в воде с большим выделением тепла. Его раствор обладает сильной щелочной реакцией из-за высокой концентрации гидроксид-ионов ОН^-. Раствор и кристаллы NaOH очень опасны в обращении: при поступлении в пищевод человека всего 0,01–0,02 г наступает смерть в первые же часы или сутки. На коже он вызывает глубокие и долго не заживающие ожоги.

3.40. КАКАЯ РАЗНИЦА МЕЖДУ АНГИДРИДОМ, АНГИДРИТОМ И АНГИДРОНОМ?

Ангидрид — это старое название кислотного оксида, при взаимодействии которого с водой образуется кислота. Например, пентаоксид диазота («азотный ангидрид») при действии воды превращается в азотную кислоту:

Ангидриды карбоновых кислот рассматривают как продукты, образующиеся при отщеплении одной молекулы воды от двух молекул таких кислот. Например, уксусная кислота в такой реакции дает уксусный ангидрид:

Ангидрит — это безводный сульфат кальция CaSO₄ (см. 5.9). Ангидрон — перхлорат магния Mg(ClO₄)₂ — прекрасное водоотнимающее средство, используется для осушки газов.

3.41. ЧЕМ СХОДНЫ И ЧЕМ РАЗЛИЧАЮТСЯ СИЛАН И СЕЛАН?

Силан SiH₄ и селан H₂Se_x — водородные соединения неметаллов кремния и селена. Этим и еще малой устойчивостью ограничивается их сходство.

Силан получается при взаимодействии силицидов металлов (например, силицида магния) с кислотой или водой:

Газообразный силан при контакте с воздухом самовоспламеняется:

Селан H₂Se_x — это полиселенид водорода. Его молекула включает цепочку атомов селена:

Для получения H₂Sex нагревают суспензию селена в концентрированном водном растворе Na₂Se (селенида натрия):

Na₂Se + (х—1)Se = Na₂Se_x

Из полученного раствора при обработке его охлажденной концентрированной хлороводородной кислотой HCl можно выделить жидкие селаны H₂Se₂, H₂Se₃, H₂Se₅.

3.42. МОЖЕТ ЛИ ЗОЛОТО БЫТЬ ЧЕРВОННЫМ?

Слово «червонный» родственно слову «червь», а червонный цвет — это красный, рубиновый, киноварный цвет, цвет бычьей крови. Кстати, краску киноварь на Руси называли «червонью» (см. 1.10; 1.13). А насекомое кошениль, из которого добывали темно-красную краску (пурпур), называли в России «червецом».

Червонное золото — это не то золото, из которого чеканят золотые монеты — «червонцы». Червонное золото — это сплав золота Au с медью Cu в отношении 9:1 по массе. Такой сплав красного цвета.

Во времена Платона (см. 4.2) в природе находили самородный сплав золота и меди — «медистое золото», ковкий и мягкий сплав, испускающий «огнистое блистание». Находят такие самородки и теперь (см. 10.12).

3.43. 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 Al и оксида железа Fe₂O₃. При ее поджигании протекает химическая реакция

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.

3.44. 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 MnO₂, 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:

Диоксид марганца используется в химических источниках тока (элементы Лекланше). Черный цвет этой магнезии не мешает ей «белить» и делать более прозрачным стекло: MnO₂ вносят в расплав стекла как осветляющую добавку (см. 1.24).

3.45. ЕСТЬ ЛИ ЦЕМЕНТ В ЦЕМЕНТИТЕ?

Цементит — это карбид железа состава Fe₃C, очень твердое вещество; он придает чугуну и стали высокую механическую прочность (см. 530; 6.31, 6.32).

А строительный цемент — это смесь силикатов и алюминатов состава Ca₂SiO₄, Ca₃SiO₅, Ca₃Al₂O₆ 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.

3.46. УЧАСТВУЕТ ЛИ ЦЕМЕНТ В ЦЕМЕНТАЦИИ?

Под цементацией понимают различные процессы. В одном случае цементацией называют процесс насыщения углеродом и азотом Поверхностного слоя металла. Его ведут, нагревая металлическое изделие в присутствии угля (или газообразного монооксида углерода СО) и азотсодержащих веществ. В результате такой цементации поверхностный слой металла толщиной 0,2–2,0 мм приобретает твердость и прочность (см. 5.26; 5.30).

В цветной металлургии термин «цементация» применяют к процессам выделения (восстановления) металлов из растворов их солей цинком, например кадмия из водных растворов сульфата кадмия:

или золота из раствора дицианоаурата натрия:

(см. 6.3).

3.47. ВСЯКОЕ ЛИ МАСЛО ПРИГОДНО ДЛЯ СМАЗКИ?

Различные непищевые масла (машинное, веретенное и др.), как это следует из их названий, служат для смазывания различных трущихся частей машин и аппаратов. Такие масла состоят из смеси углеводородов. Не зря бытуют поговорки «не подмажешь — не поедешь», «поехал как по маслу»… А есть ли «масла», вовсе не пригодные для смазки?

Есть. Это прежде всего химически активные маслообразные жидкости, которые в старину называли «маслами» за их высокую вязкость. Например, «купоросное масло» — это концентрированная серная кислота H₂SO₄, которую получали перегонкой железного купороса (см. 1.49). «Мышьяковое масло» — хлорид мышьяка AsCl₃ — бесцветная маслообразная жидкость, «сурьмяное масло» — хлорид сурьмы SbCl₃ — бесцветное вещество консистенции коровьего масла (см. 8.12). А вот еще экзотическое «масло виннокаменное чрез осырение»: насыщенный раствор поташа K₂CO₃, полученного прокаливанием гидротартрата калия KHC₄H₄O₆ («винного камня») (см. 3.30). Поташ в сыром воздухе расплывается, превращаясь в маслоподобную жидкость, — отсюда и название.

Ни одно из упомянутых «масел» не пригодно для смазки металлических трущихся поверхностей, так как они реагируют с металлами, разрушая их.

3.48. МОЖНО ЛИ ПОЛУЧИТЬ «БАРИТОВУЮ ВОДУ», РАСТВОРЯЯ БАРИТ В ВОДЕ?

Барит — это минерал состава BaSO₄, химическое название которого сульфат бария (см. 4.18). Он практически нерастворим в воде. А «баритовая вода» — это концентрированный водный раствор гидроксида бария Ba(OH)₂, содержащий около 1,5 г этого вещества в 100 г воды. Этот реактив применяют для качественного и количественного определения содержания диоксида углерода CO₂ в газах в соответствии с реакцией

Появление осадка карбоната бария BaCO₃ свидетельствует о наличии в анализируемом газе диоксида углерода.

3.49. ПРАВДА ЛИ, ЧТО KETEH — СЫН КЕТОНА?

Если химик обладает поэтическим складом ума, то он вполне может считать кетен потомком, например, сыном, кетона. Так, простейший кетон — ацетон (CH₃)₂CO при 700° C разлагается на два газообразных вещества: метан CH₄ и кетен H₂C…—C…—O. Кетен — весьма реакционноспособное соединение, по токсичности приближающееся к фосгену (см. 9.28).

3.50. «ЗОЛОТАЯ» СОЛЬ

Существуют ли в природе «золотая», «платиновая» или «железная» кислоты и «золотые соли»?

«Золотой солью» называли одно время дигидрат тетрахлороаурата(III) натрия Na[AuCl₄]∙2H₂O. Наименование «золотая», «платиновая», «железная» кислоты имели когда-то соединения состава AuO(OH), H₂[Pt(OH)₆] и H₂FeO₄ соответственно. Современные названия этих веществ — метагидроксид золота, гексагидрооксоплатинат(IV) водорода и тетраоксоферрат(VI) водорода. Все три вещества в той или иной степени обладают кислотными свойствами.

3.51. МАНГАНИН И МАНГАНAT

Манганин — сплав на основе меди Cu, содержащий 12% марганца Mn и 2% никеля Ni. Манганин применяют в виде проволоки для изготовления эталонных электрических сопротивлений. Проволока обладает большим удельным электрическим сопротивлением, равным 0,43 Ом∙см. Для сравнения: проволока из серебра Ag имеет электрическое сопротивление всего 1,5∙10^-6 Ом∙см при той же температуре.

Манганаты — соли не существующей в свободном состоянии кислоты тетраоксоманганата(VI) водорода H₂MnO₄. Они образуют кристаллы зеленого цвета, например K₂MnO₄.

3.52. БОРАЗОН — ИЛИ БОРАЗИН — ИЛИ БОРАЗОЛ?

Даже опытные химики не всегда могут дать правильный ответ на вопрос, являются ли боразин, боразон, нитрид бора и боразол одним и тем же веществом!

Боразин (тривиальное название «боразол») — вещество, имеющее, как и бензол, циклическую структуру:

Боразин — легкокипящая (как и бензол) бесцветная жидкость. В отличие от бензола боразин медленно разлагается водой на водород H₂, аммиак NH₃ и борную кислоту B(OH)₃.

Боразон — полиморфная модификация нитрида бора (β-BN), уступающая по твердости только алмазу и имеющая черный цвет.

3.53. В ЧЕМ РАЗЛИЧИЕ МЕЖДУ ГИДРОКСИЛОМ И ГИДРОКСИДОМ?

Гидроксид — название соединения состава М(ОН)_n, где M — катион металла со степенью окисления n, а ОН^- — гидроксид-ион.

Гидроксил — химически активная нейтральная частица ŌН, является неорганическим радикалом, имеющим в атоме кислорода один неспаренный электрон (указан точкой). Гидроксил — важнейший радикал в химии атмосферы. Он образуется как продукт фотохимической реакции (см. 7.7):

Гидроксил может вступать в реакции с самыми разными примесями в атмосфере, например с метаном CH₄ или монооксидом углерода СО:

3.54. НЕ ОШИБАЙТЕСЬ: СОЛИ РАЗНЫЕ!

Хлорид и хлорит, сульфид и сульфит часто путают друг с другом, особенно на слух. Как избежать подобных ошибок?

Хлорид — соль хлороводородной кислоты HCl (например, хлорид натрия NaCl). Хлорит — соль хлористой кислоты HClO₂ (например, хлорит натрия NaClO₂).

Сульфид — соль сероводородной кислоты H₂S (например, сульфид натрия Na₂S). Сульфит — соль полигидрата диоксида серы SO₂∙nH₂O (например, сульфит натрия Na₂SO₃).

Чтобы избежать ошибок, лучше использовать современные названия диоксохлорат(III) натрия (для NaClO₂) и триоксосульфат(IV) натрия (для Na₂SO₃).

3.55. «МУМИЯ» И «МУМИЁ»

Мумия — природный красный пигмент, содержащий триоксид дижелеза Fe₂O₃ (см. 1.8 и 10.48). Мумиё — черные лоснящиеся кусочки или темно-коричневые канифолеподобные образования высохших на воздухе до мумифицированного состояния смесей некоторых видов лишайника и экскрементов некоторых животных — архаров, мышей-полевок, пищух (грызунов, похожих на миниатюрного зайчика, питающихся ягодами и хвоей можжевельника).

«Мумиё» — греческое слово, происходящее от слова «мумия»: когда-то это вещество добывалось из мумий — высохших трупов.

Но древние лекари и жрецы рекомендовали мумиё только для наружного употребления.

Состав мумиё очень сложен: в него входят фосфаты, карбонат кальция CaCO₃, органические вещества высокой биологической активности и микроэлементы, смолы и т. п. Раствор или настой мумиё в воде имеет коричневый цвет и своеобразный запах смеси битума, навоза и шоколада; на вкус горьковатый.

Мумиё находят, как правило, в высокогорных пещерах, для которых характерны сухость, недостаток кислорода, резкие колебания суточных температур. В этих пещерах обычно живут полевки и пищухи. Поэтому некоторые считают, что мумиё — продукт переработки можжевельника, прошедшего через желудочно-кишечный тракт маленьких грызунов. Самые древние образцы найденного мумиё имеют возраст до 15000 лет.

О целебных свойствах этого вещества сообщали еще Аристотель (см. 4.2) и Авиценна (см. 1.2). Последний сказал так: «Мумиё обостряет чувства, укрепляет желудок, облегчает дыхание и является наиболее совершенным сложным лекарством». Мумиё подавляет воспаления, ускоряет заживление ран, повышает общую устойчивость организма к заболеваниям, восстанавливает силы при общем истощении. Шекспир упоминал, что мать Отелло, провожая сына на войну, одарила его платком, пропитанным настоем мумиё, помогающим, как она считала, сращивать кости и заживлять раны.

В последнее время было установлено, что отстоявшаяся морская пена, земля под старыми пнями, экстракт из осенних листьев клена обладают высокой биологической активностью, сравнимой с активностью мумиё. То же относится и к пчелиному клею — прополису.

3.56. «РЫБНЫЙ ГАЗ»

В 1851 г. один из химиков, перегоняя селедочный рассол, к которому он добавил известковую воду [раствор гидроксида кальция Ca(OH)₂, см. 3.23], получил триметиламин N(CH₃)₃ — газ с характерным запахом протухшей рыбы, превращающийся в жидкость при температуре ниже + 2° С.

Триметиламин является продуктом анаэробного (без участия кислорода) дыхания морских организмов. Его удалось выделить из слез человека и желудочного сока. У людей с нарушением функции печени сильно пахнут «разлагающейся рыбой» дыхание, пот и моча из-за выделения «рыбного газа».