СОЛЬ=ОСНОВАНИЕ + КИСЛОТА - раздел Химия, Основы химии и занимательные опыты. Хлориды Щелочных Металлов-Сырье Для Получения Оснований И Кислот
&nb...
ХЛОРИДЫ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ-СЫРЬЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОСНОВАНИЙ И КИСЛОТ
Еще в древности арабы получали соли выщелачиванием из золы растений (От арабского слова al kalija (собранный из золы растений) происходит название щелочей во многих европейских языках, в частности, в английском (alkali) и французском (alcali), — Прим. ред.). В связи с этим мы и сегодня называем такие мeтaллы, как литий, натрий, калий, рубидий, цезий щелочными. Их соединения с хлором — хлориды щелочных металлов — растворены в морской воде и частично находятся в крупных, имеющих промышленное значение месторождениях на суше.
ГДР располагает значительными месторождениями каменной и калийной соли. Соли являются важнейшим сырьем для xимической промышленности страны и экспортируются; с давних времен у многих народов соль была предметом торговли.
В специальных бассейнах ее добывали из морской воды жители прибрежных районов теплых стран, а горняки разрабатывали те залежи, которые были легкодоступны. В течение многих веков растворы солей (рассолы) выкачивали с большой глубины и перерабатывали на солеварнях в пищевую соль. В 1816 г в Германии с помощью буровых скважин были обнаружены первые залежи каменной соли. В 1839 г. в Штасфурте, тогдашнем центре солеразработки в Германии, было начато бурение, которое длилось четыре года.
В пределах ГДР соли добывают в четырех больших областях: у Магдебурга-Хальберштадта (Шёнебек, Штасфурт, Ашерслебен и Берибург), в Южных горах (Бишоффероде, Бляйшероде, Зондерсхаузен, Пётен, Волькенроде), в области Верры (калийный комбинат Верра, Меркерс, крупнейший в Европе производитель калийных продуктов) и вдоль Унштрут (Росслебен).
Залежи каменной и калийной соли возникли в результате испарения морской воды. Судя по толщине залежей в месторождениях (у Штасфурта толщина солевого пласта 1170 м), мы можем сделать вывод, что речь идет не об одноразовом испарении морского бассейна. Вероятно, бассейны, в которых 200 миллионов лет назад происходило осаждение, были отделены от океана только полосой мели и периодически снова заполнялись. Благодаря постепенному испарению воды под влиянием господствовавшего в Центральной Европе в далеком прошлом сухого тропического климата, концентрация солей постепенно увеличивалась. В конце концов соли стали выпадать в осадок в соответствии с их растворимостью: сначала известь и ангидрит, затем каменная соль. Легкорастворимые соединения калия и магния выкристаллизовались относительно поздно. Сверху были нанесены тонкие слои глины, которые защитили соли от повторного растворения. Последующие наводнения, осаждения, подъемы и сдвиги почвы придали месторождениям их сегодняшние форму и положение.
Этот грандиозный процесс мы можем повторить теперь в небольшом объеме. Сначала приготовим 25 мл насыщенного раствора гипса и растворим в нем 1 г хлорида натрия и 0,5 г хлорида калия. После добавки 1 капли разбавленной соляной кислоты (20%-ной) будем прибавлять раствор хлорида железа (III) до тех пор пока раствор не приобретет слабую желтую окраску.
Осторожно выпарим досуха на часовом стекле несколько капель приготовленного раствора. Для этого поставим часовое стекло на асбестированную проволочную сетку и осторожно нагреем с помощью пламени бунзеновской горелки или спиртовки.
Через лупу на нашем часовом стекле можно разглядеть, что сначала, по краю стекла, выделился сульфат калия, затем следует полоска хлорида натрия, а бесцветные прозрачные кубики в середине стекла —это кристаллы хлорида калия.
КАК В БИТТЕРФЕЛЬДЕ ПОЛУЧАЮТ ЩЕЛОЧЬ И КИСЛОТЫ
Что такое поваренная соль? Она представляет собой соединение химически активного, требующего осторожного обращения щелочного металла натрия с чрезвычайно ядовитым хлором. Это соединение можно получить, если в течение длительного времени в хорошо закрытом сосуде воздействовать газообразным хлором на кусочки натрия. Как мы знаем, поступающая в продажу поваренная соль не ядовита, так как при соединении веществ друг с другом их исходные свойства не проявляются. Она состоит, как все простые соли, из иона металла и кислотного остатка, которые находятся в водном растворе в виде свободных подвижных ионов:
NaCl Û Na+ + Сl-
Но это еще не все компоненты раствора: вода также может диссоциировать на ноны водорода Н+ и гидроксил-ионы ОН-:
2Н2О=2Н+ +2ОН-
Ионы водорода образуют с недиссоциированными молекулами воды ионы гидроксония Н3О+:
2Н+ + 2Н2О®2Н3О+
В электролизной ячейке, на катоде они разряжаются, присоединяя электроны. При этом выделяется водород: 2Н3О+ + 2е- ® 2H2O + Н2
Гидроксил-ионы остаются неизменными в растворе. На аноде электролизной ячейки, заполненной водным раствором поваренной соли, хлорид-ионы отдают электроны и разряжаются. При этом выделяется газообразный хлор:
2С1- ® 2e- + Сl2
Следовательно, в растворе останутся ионы натрия и гидроксида, которые при выпаривании раствора соединяются, образуя гидроксид натрия NaOH. Это только грубая схема процесса. В действительности его механизм намного сложнее и до настоящего времени еще полностью не выяснен.
Если описанный процесс будет протекать в одном и том же сосуде, то между гидроксидом натрия и выделяющимся хлором произойдет реакция. Щелочь будет загрязнена, а многим отраслям производства необходима щелочь высокой чистоты. Понадобилось разработать способ, при котором хлор не находится вблизи катода, а это значит, что катодное и анодное пространства должны быть разделены. Существуют три метода, в которых это требование учтено: с колоколом, диафрагменный и ртутный. Здесь мы рассмотрим прежде всего последний способ, который наиболее распространен в ГДР и в частности применяется на химическом комбинате в Биттерфельде и химическом заводе в Нюнхрице.
Сущность способа заключается в том, что катодом является жидкая ртуть, которая медленно течет в слегка наклоненной электролизной ячейке. При равновесном напряжении от 2,8 до 4,4 В протекают все описанные выше процессы, только на этот раз при особых условиях разряжаются также ионы натрия. Натрий поглощается при этом на катоде ртутью, и образуется примерно 0,2%-ная амальгама натрия. (Амальгамы — это сплавы металлов с ртутью.) Она вытекает из ячейки в аппарат для разложения, где при действии воды натрий превращается в 40%-ный раствор гидроксида натрия:
амальгама натрия + 2Н2О ® 2NaOH + ртуть + Н2
Ртуть откачивается назад, в ячейку. Водород накапливают в газометре. Частично он сгорает при контакте с хлором, собирающемся на графитовом аноде. В результате образуется хлористый водород:
Н2 + Сl2 ® 2НСl
В так называемом абсорбере хлористый водород растворяется в воде и получается высококонцентрированная соляная кислота. Большую часть хлора собирают и сжижают.
Химический комбинат в Бпттерфельде сам потребляет хлор в больших количествах: он производит многочисленные неорганические и органические хлорсодержащие соединения. К ним относятся тетрахлорметан (четыреххлористый углерод), инсектициды, гербициды, отбеливающие средства, хлорная известь, пластики (например ПВХ) и другие вещества и материалы. Это только незначительная часть из 2800 ходовых продуктов, которые производятся почти на 70 предприятиях комбината.
Большое количество химически чистого водорода применяется для гидрогенизации жиров и масел, для резки и сварки и в качестве газообразного топлива. На известной фабрике драгоценных камней химического комбината Биттерфельда в шамотных печах из очищенного глинозема с некоторыми добавками получают синтетические камни. Нужную температуру — 2000 °С создают с помощью кислородно-водородной горелки.
Используя десятилетний опыт выращивания кристаллов, на комбинате удалось вырастить рубиновые стержни, которые применяют в последнее время в качестве лазер-резонаторов в оптических приборах.
От 400 до 600 кг хлора, от 10 до 16 кг водорода и от 450 до 750 кг едкого натра (в пересчете на 100 %-ную щелочь) может производить в день одна ячейка при потреблении тока около 3 кВт-ч на килограмм 100 %-ного NaOH.
Электролиз растворов хлоридов щелочных металлов ртутным способом известен с 1935 г. Он является типичным примером многостороннего использования энергии и сырья в современной химической промышленности.
Сначала хлор был нежелательным побочным продуктом. С ростом производства искусственных волокон и пластмасс спрос на него определил развитие процесса электролиза. Сегодня удовлетворить потребность промышленности в хлоре уже нелегко.
В то время как еще несколько лет назад едкий натр получали каустированием соды
Na2CO3 + Са(ОН)2 = 2NaOH + CaCO3
Во многих странах сейчас уже идут другим путем и получают соду из каустика. Фабрика по производству едкого натра на химическом комбинате Биттельфельда была отстроена в 1950 г. и расширена в последующие годы. В 1966 г. имеющиеся на комбинате ртутные ячейки при нагрузке 50 000—100 000 A производили продуктов вдвое больше, чем было указано выше.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ НА ЛАБОРАТОРНОМ СТОЛЕ
Попытаемся с помощью нескольких простых опытов в принципе повторить процесс, описанный в предыдущей главе. Точная копия ртутного способа невозможна в простых лабораторных условиях. Опишем простой опыт для членов кружка, которые должны работать со ртутью только под руководством специалиста.
Прежде всего несколько необходимых правил работы со ртутью. Ртуть испаряется уже при комнатной температуре. Пары ее представляют собой коварный и опасный яд, так как они легко поглощаются телом и вызывают болезни десен, выпадение зубов и волос, разрушение дыхательных путей и другие неприятные явления.
Аппараты, в которых работают со ртутью, всегда должны стоять в чашке, например в фотографической кювете. Только так можно предотвратить попадание ртути на стол и пол при появлении в аппарате трещин. Если это уже произошло, то нужно аккуратно собрать маленькие шарики. Чаще всего это делают щипцами для собирания ртути. Попавшую в пазы ртуть удаляют оловянной фольгой или полоской цинковой жести, которые предварительно надо зачистить наждаком.
Ртутный способ
С самого начала надо привыкать работать с малыми количествами веществ (это экономит химикаты и время и приучает к точности). Поэтому выберем несколько небольших сосудов, применяемых, например, для полумикроанализа. Возьмем маленькие фарфоровые тигли (высотой 1,5 см). В один из них нальем немного ртути. Затем поставим его в химический стакан на 50 мл, который на 3/4 наполним концентрированным раствором поваренной соли. Стакан поставим в плоскую чашку или кювету. Теперь нужны два электрода. Анод должен быть графитовый, так как на нем выделяется химически активный хлор. Воспользуемся угольным стержнем от батарейки для карманного фонарика или сделаем графитовый стержень. Катодом может служить вязальная спица, которую надо заплапить в стеклянную трубку так, чтобы с одной стороны торчал кончик длиной 1,5—2 мм (см. рисунок). Этим концом погрузим катод в ртуть (стеклянная трубка также должна смачиваться ртутью).
Теперь можно включить цепь постоянного тока. Удобнее всего работать с напряжением 12 В (аккумулятор), поддерживая в течение 3—5 мин ток 1 А. Работайте без страха, ведь так же протекает процесс в батарее карманного фонарика! Конечно, в цепь желательно ввести переменное сопротивление и амперметр. Мы заметим, что на угольном стержне образуются мелкие пузырьки газа, в котором легко узнать хлор — и по запаху, и с помощью влажной крахмальной бумажки, смоченной иодидом калия (посинение). На катоде, если ртуть чистая, ничего не наблюдается.
Через некоторое время прекратим подачу тока и пинцетом или тигельными щипцами вытащим тигель из стакана. Осторожно сольем раствор поваренной соли, находящийся в тигле над ртутью. Оставшиеся капли высушим полоской фильтровальной бумаги. Затем наполним тигель до середины дистиллированной водой, которую также быстро сольем и вновь высушим ртуть. Таким образом, мы удалим оставшиеся на ртути следы поваренной соли.
Выльем ртуть в маленькую пробирку (через воронку!) и нальем в нее примерно 3 мл дистиллированной воды. Через некоторое время на поверхности ртути начнут выделяться пузырьки газа. Как уже упоминалось, мы имеем дело не с чистой ртутью, а с амальгамой натрия, которая при соприкосновении с водой образует гидроксид натрия, в то время как водород улетучивается.
Отберем пипеткой пробу жидкости и подействуем на нее одним из индикаторов — лакмусом, фенолфталеином или метиловым оранжевым. Красная лакмусовая бумажка в основной среде посинеет, бесцветный спиртовой раствор фенолфталеина сильно покраснеет, а раствор метилового оранжевого приобретет желтую окраску.
Для получения кислой среды (проверим с помощью лакмуса) добавим к другой пробе того же раствора разбавленную азотную кислоту и затем несколько капель раствора нитрата серебра. Если осадок не выпадет, то это означает, что полученный едкий натр не загрязнен хлором. В противном случае образуется белый осадок хлорида серебра:
Ag+ + Сl-Û AgCl
нерастворим
В уравнении непременно нужно ставить двойную стрелку, так как все реакции осаждения равновесные. В данном случае равновесие почти полностью смещено в сторону AgCl.
Хлорид серебра растворяется при добавлении нескольких капель концентрированного водного раствора аммиака, в результате образуется диамминохлорид серебра (I);
AgCl + 2NH3 Û [Ag(NH3)2]Сl
растворим
После окончания опыта все сосуды хорошо вымоем. Еще раз промоем водой ртуть и поместим ее в хорошо закрывающуюся склянку.
Диафрагма из выеденного яйца
Другая часть едкого натра получается в промышленности по диафрагменному способу. Пористая перегородка — диафрагма — должна полностью исключить перемешивание жидкости катодного и анодного пространства, но не мешать передвижению ионов. В промышленности в качестве диафрагм применяют асбестовый картон, асбестовую бумагу или пропитанную сульфатом бария асбестовую вату. Иногда диафрагму получают также из портланд-цемента и раствора поваренной соли. Если после затвердевания цемента провести выщелачивание, то кристаллы соли растворятся, и, таким образом, возникнут мелкие поры.
Для нашего опыта с успехом может быть применена отбитая с одного конца яичная скорлупа. Промоем ее вначале разбавленной соляной кислотой, а затем — многократно водой. Подвесим скорлупу в держателе из толстой изолированной проволоки на стенку не слишком маленького химического стакана и заполним скорлупу и стакан концентрированным раствором поваренной соли. В яйцо погрузим анод — угольный стержень, а в качестве катода используем железную проволоку, свернутую спиралью.
Примерно через пять минут после начала электролиза, проводимого при напряжении 6—12 В и токе 0,5—1 А, отберем первую пробу и проверим основность среды, как мы это делали в предыдущем опыте. Еще через пять минут прекратим опыт. Из катодного пространства возьмем примерно 20 мл полученной щелочи, а к остатку добавим каплю раствора фенолфталеина. Интенсивная красная окраска — показатель успешного опыта. Если капнуть фенолфталеин в скорлупу, цвет не изменится, зато растворы иодида калия и крахмала окрасятся в голубой цвет.
В технике 10—15%-ный раствор едкого натра выпаривают в вакуумных аппаратах. При упаривании выпадает твердый хлорид натрия, который отделяют фильтрованием.
ОСНОВЫ ТИТРОВАНИЯ
Как же определить содержание NaOH в отобранной пробе едкого натра? Исследования такого рода относятся к количественному анализу, который проводят химическими, электрохимическими, оптическими, хроматографическими, спектроскопическими и другими методами. К химическим методам можно отнести весовой (гравиметрию) и объемный анализ. Существует много способов объемного анализа:
оксидиметрия (иодометрия, перманганатометрия);
анализ с осаждением (например аргентометрия);
анализ с нейтрализацией (ацидиметрия, алкалиметрия);
комплексометрия.
Будем исследовать нашу пробу с помощью алкалиметрии. Если бы нам нужно было определить содержание кислоты, мы воспользовались бы ацидиметрией (acidum — кислота).
Реакция нейтрализации — взаимодействие водородных ионов кислоты с гидроксил-нонами основания, в результате чего получается вода:
H+ + ОН- Û Н2О
Это уравнение лежит в основе нашего метода. К известному объему известного вещества неизвестной концентрации будем добавлять известное вещество известной концентрации до тех пор, пока индикатор не покажет, что произошла нейтрализация. Иначе говоря, мы титруем основание кислотой. (Слово это происходит от французского le titre — содержание.)
Раствор, который необходимо исследовать (анализируемый раствор), обозначим индексом 1, а индексом 2 — раствор с известным содержанием — (титрующий раствор). В процессе нейтрализации всегда реагируют равные количества эквивалентов веществ nэ. Число эквивалентов равно произведению числа молей п на валентность Z.
При этом имеется в виду валентность металла в основании или валентность кислотного остатка в кислоте (основность). Например, для НСl Z = 1, для Н2SO4 Z = 2, для NaOH Z = 1, для Са(ОН)2 Z = 2 и т. д.
Очевидно, что при Z = 1 число молей взятого вещества равно числу эквивалентов. При Z ¹ 1 в одном моле вещества содержится число эквивалентов равное валентности Z. Таким образом, взяв 1 моль, мы тем самым берем соответственно Z эквивалентов. Иначе говоря:
nэ=Zn
Так как валентность — величина безразмерная, то число эквивалентов будет выражено в молях.
С другой стороны, при расчете эквивалентной массы следует мольную массу разделить на валентность:
Эквивалентная масса = мольная масса/Z (кг/моль)
Число эквивалентов, отнесенное к объему раствора, называют эквивалентной концентрацией или нормальностью Сн. Раствор называется нормальным, если в одном литре его содержится один эквивалент вещества;
Сн=nэ/V; Cн=nZ/V
Например, в одном литре 1 н. раствора соляной кислоты содержится 36,5 г НСl, серной кислоты —49 г H2SO4, гидроксида натрия — 40 г NaOH и гидроксида кальция—37 г Са(ОН)2.
Часто применяемые на практике растворы не являются точно нормальными. Поэтому при обработке результатов опыта необходимо ввести поправочный фактор. Он определяется экспериментально, называется фактором раствора и обозначается F. Если F < 1, то раствор сильнее нормального, если F > 1, то, наоборот, — слабее. Зачастую применяют и более слабые растворы, например 0,5 н., 0,1 н.
При вычислениях будем исходить из утверждения о взаимодействии равных количеств эквивалентов:
nЭ1 = nЭ2 или Cн1V1 = СН2V2
Пользуясь этим уравнением, можно (при нейтрализации анализируемого раствора) вычислить его концентрацию:
СН1=СН2*V2/V1
Массу содержащегося в нем вещества получим из следующего уравнения:
m1=V2CH2M1/Z1
где V2 — объем используемого для нейтрализации раствора,
Сн2 — нормальность этого раствора,
M1 — молярная масса используемого вещества,
Z1 — валентность исследуемого вещества.
Но довольно теории! Перейдем теперь к исследованию раствора гидроксида натрия. Будем добавлять к точно отмеренному объему щелочи соляную кислоту известной концентрации до тех пор, пока добавленный в небольшом количестве индикатор не укажет на переход от основной среды к кислой. Индикатор меняет окраску не при определенном значении рН, а в некотором интервале на шкале рН.
Индикатор только тогда пригоден для титрования, когда эквивалентная точка титрования лежит в области перехода данного индикатора. При титровании сильной кислоты сильным основанием эквивалентная точка лежит в области, где значение рН равно 4 или 5. Для такого титрования можно применить метиловый оранжевый или фенолфталеин.
Для того чтобы провести титрование слабой кислоты (или слабого основания), надо познакомиться с соответствующей литературой и затем выбрать подходящий индикатор.
Отберем мерной пипеткой три пробы по 5 мл исследуемого раствора гидроксида натрия, перенесем их в широкогорлые колбы Эрленмейера вместимостью 100 мл. К каждой пробе добавим около 15 мл дистиллированной воды и 3—4 капли индикатора. Если титрование надо проводить довольно часто, можно применять в качестве индикатора бромтимоловый синий, который очень резко меняет свой цвет на желтый. Метиловый оранжевый меняет окраску с желтой на красную, а красный фенолфталеин обесцвечивается.
Бюретку сначала промоем 2—3 мл 0,1 н. раствора НСl, затем вставим воронку и заполним бюретку кислотой; откроем кран, чтобы заполнить носик бюретки; вытащим воронку; подождем полминуты и после этого отметим и запишем исходное положение мениска А. Будем теперь по капле добавлять кислоту из бюретки в колбу. Левой рукой управляем краном бюретки, а в правой держим колбу, постоянно перемешивая содержимое. Под колбу рекомендуется подложить лист белой бумаги, чтобы точнее заметить момент изменения цвета от желтого к красному. В этот момент зафиксируем показания на бюретке Е, затем добавим еще 1—2 капли кислоты и посмотрим, не станет ли окраска интенсивнее. Если это произойдет, то прибавим обе капли к уже отмеченному расходу кислоты Е, в противном случае оставим его значение неизменным.
Повторим опыт еще два раза. Результат внесем в следующую таблицу:
|
| Пробы
|
|
|
|
|
|
| Е
| 11,3
| 22,55
| 33,88
|
| А
| 0.0
| 11,3
| 22,55
|
| V2, мл
| 11,3
| 11,25
| 11,33
|
| | | | | |
Среднее значение объема израсходованного на титрование раствора НСl 11,29 мл. Подставим его в соответствующие формулы и вычислим либо массу, либо нормальность анализируемого раствора:
m1=11,29*0,1*40/(1*1); m1=4,516 мг/л
СН1=0,1*11,29/(1*5); СН1=0,26 моль/л
При определении концентрации раствора весовым методом приходилось тратить много времени и энергии на выпаривание и взвешивание. Титрование значительно сокращает время определения. А заменив визуальное наблюдение за изменением окраски индикатора электрохимическими методами, можно автоматизировать этот процесс.
Так называемые автоматы для титрования уже не редкость на крупных производствах. Тот кто обслуживает эти установки, должен обладать хорошей теоретической подготовкой. Этот раздел знакомит читателя с титрованием лишь в общих чертах.
Все темы данного раздела:
Химия для любознательных. Основы химии и занимательные опыты.
Erich Grosse, Christian Weissmantel
Chemie selbst erlebt. Das kannst auch du das chemie-experimentierbuch
2-е русское изд. - Л.:Химия, 1985—Лейпциг, 1974.
Перевод с немец
ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА
Выпуская в 1978 году первое русское издание этой книги, мы испытывали некоторое беспокойство — ведь книга рассчитана на немецких школьников, в ней часто упоминаются промышленные предприятия ГДР, пр
ХОЧУ СТАТЬ ХИМИКОМ
— Я хочу стать химиком! — так ответил гимназист Юстус Либих (он родился в 1803 г.) на вопрос директора Дармштадской гимназии о выборе будущей профессии. Это вызвало смех присутствовавших при разгов
ВОДА И ВОЗДУХ-САМОЕ ДЕШЕВОЕ СЫРЬЕ
ВОДА-ВЕЩЕСТВО № 1
Вода встречается на Земле почти повсеместно, 70 % земной поверхности занимает мировой океан; более 1,5 триллионов тонн воды содержатся в этом гигантском резервуаре. Под в
ОПЫТЫ С ВОДОЙ
Тот, кто когда-нибудь занимался хотя бы несколько часов химией, знает, что вода — это химическое соединение. А ее химическая формула — Н2О — всем хорошо известна. Вода со
Разложим воду
В пробирку из тугоплавкого стекла насыплем порошок железа (в продаже имеется металлический порош
Магний—активный, но под защитой
Неблагородные металлы, такие как натрий или калий, бурно реагируют с водой с образованием оснований. Магний тоже уже при комнатной температуре может разлагать воду:
2Мg + 2
Электролитическое разложение воды
Для разложения воды электрическим током чаще всего используют аппарат Гофмана. Кто не располагает таким аппаратом, может сам легко построить подобное приспособление. Возьмем кусок о
Поэкспериментируем с газами
Если при электролизе использовать достаточно мощный источник тока (например, аккумулятор), то можно получить значительные количества обоих газов и провести с ними простые опыты.
Обнаруживаем кристаллизационную воду
Внесем в термостойкую хорошо высушенную пробирку какую-нибудь соль (на кончике ножа) и нагреем ее сначала слабо, а затем сильнее на пламени бунзеновской горелки. Возьмем, например, сульфат меди, ка
Адсорбированная вода
В молекуле воды связи, идущие от центра атома кислорода к обоим атомам водорода, образуют угол около 104°.
Получение кислорода простыми способами
Укрепим пробирку из тугоплавкого стекла на штативе и внесем в нее 5 г порошкообразной селитры (нитрата калия KNO3 или нитрата натрия NaNO3). Поставим под проби
Сожжем железо
Применим собранный кислород для опытов по окислению. Внесем в наполненные кислородом пробирки небольшие, по возможности тонкоизмельченные, пробы свинца, меди, алюминия, цинка и олова и неплотно зак
Атомарный кислород
В природе кислород встречается в виде двухатомных молекул. Атомарный кислород О обладает чрезвычайно сильной окислительной способностью. Он получается при разложении озона, молекула которого содерж
ЛЁЙНА ЗАДОХНУЛАСЬ БЫ БЕЗ АЗОТА
Если бы в начале нашего века учитель географии в немецкой гимназии спросил своего ученика о Лёине, то он едва ли получил бы удовлетворительный ответ. В то время Лёйна была деревней
Аммиачный фонтан
Аммиак — бесцветный газ. Он раздражает дыхательные пути, а в больших концентрациях ядовит. Аммиак легче воздуха, 1 л газа весит 0,7709 г. Он чрезвычайно хорошо растворяется в воде,
Получим азотную кислоту
С помощью каталитического окисления (метод Оствальда) можно перевести аммиак в азотную кислоту. На химическом комбинате Биттерфельд, смесь аммиака и воздуха с большой скоростью пропускают над плати
Получим диоксид углерода
Диоксид углерода можно получить из солей угольной кислоты (карбонатов), если вытеснить его с помощью более сильных кислот. В технике его получают при обжиге извести, т. е. в результате нагревания и
Опыты с диоксидом углерода
Диоксид углерода образует при взаимодействии с известковой водой осадок карбоната кальция, который при дальнейшем действии газа переходит в растворимый гидрокарбонат кальция:
Са(ОН)2
Получим хлор
Эрленмейеровскую колбу на 250 мл закроем пробкой с двумя отверстиями. В одно вставим капельную воронку, в другое — согнутую под прямым углом газоотводную трубку. На дно колбы положи
Простые опыты с хлором
Заполним хлором несколько больших пробирок, для этого подведем в них сверху газ, используя опущенную на дно сосуда трубку. Хлор в 2,5 раза тяжелее воздуха, поэтому он полностью выте
Синтез хлористого водорода
Для синтеза нам нужны два аппарата для получения газов. В одном будем получать водород из разбавленной серной кислоты и цинка, а в другом — хлор из соляной кислоты и перманганата ка
КАК ИЗГОТОВЛЯЮТ СОДУ
Еще в давние времена были известны стекло и мыло. Для их изготовления применяли карбонат натрия (соду), который добывали на берегах содовых озер в Африке и Америке или получали из з
Получение соды
Для этого опыта применим аппарат, в котором при небольшом давлении получим диоксид углерода (угл
КРОВЬ ХИМИИ
Нет кислоты, которая была бы нужнее и применялась бы чаще, чем серная. Главным образом ее применяют в качестве полуфабриката; многочисленные предприятия по производству серной кисло
СЕРА И ЕЕ СОЕДИНЕНИЯ
Сера широко распространена на Земле. Многочисленные залежи серы в свободном состоянии находятся в Мексике, Польше, на острове Сицилия, в США, СССР и Японии. Залежи серы в Польше — в
Растворяем серу
Пары серы взаимодействуют с раскаленным углем с образованием дисульфида углерода CS2 (сероуглерода), огнеопасной жидкости с неприятным запахом. Он незаменим при производс
Осторожно! Яд!
Как известно, в природе сера часто встречается в соединениях с металлами в форме сульфидов металлов. Широко используемый в лабораториях сульфид железа FeS представляет собой голубов
Горение сероводорода
Сделав предварительно пробу на гремучий газ, подожжем сероводород, выходящий из оттянутой на конце стеклянной трубки. Сероводород горит с появлением бледного пламени с голубым ореол
Эксперименты с сернистой кислотой
Оксид серы (IV) — сернистый газ — чрезвычайно хорошо растворяется в воде, в результате этого образуется сернистая кислота:
Н2O + SO2 ® Н2SО
Камерный способ
Заполним оксидом серы (IV) SO2 большой сосуд (круглодонную колбу на 500 мл), поместив в него на некоторое время горящие кусочки серы или подведя газ из аппарата, где он образуется. Оксид
Контактный способ
При производстве серной кислоты применяют различное сырье. Чистая сера стала применяться в ГДР только недавно. В большинстве случаев на предприятиях получают оксид серы(IV) обжигом
Кислота из гипса
Если сульфидов металлов мало (как, например, в ГДР), то исходными продуктами для получения серной кислоты могут служить ангидрит CaSO4 и гипс СаSO4*2Н2
Получим ксилолит
Смешаем равные части оксида магния и опилок с раствором хлорида магния и слой образовавшейся кашицы толщиной около 1 см нанесем на подложку. Через 24—48 ч масса затвердеет, как камень. Она не горит
ЦЕННЫЕ СИЛИКАТЫ
После того как мы рассмотрели природные хлориды и сульфаты в качестве основного сырья для химического производства, необходимо сказать немного о силикатах.
Кремний — второй по распростране
Выделение кремневой кислоты из жидкого стекла
Имеющееся в продаже жидкое стекло представляет собой сиропообразный раствор силиката натрия. (Na2Si2O3)n или калия (К2Si2O3
Цемент с наполнителем дает бетон
Бетон сейчас, несомненно, является важнейшим строительным материалом. Покрытия автострад, плиты, столбы, балки, конструкции современных жилых домов и промышленных построек выполнены большей частью
МЕТАЛЛЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ
Почти все важнейшие части орудий производства, начиная с простейших механизмов и кончая сложными машинами, изготовлены из металлов. Хотя широко используемые в последнее время пластм
КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛОВ
По экспериментальной химии металлов и их соединений можно было бы написать объемистую книгу. До сих пор, изучая с помощью несложных опытов некоторые свойства металлов и их солей, мы
Обнаружение калия и натрия
В несветящемся пламени бунзеновской горелки будем держать палочки магнезии до тех пор, пока не исчезнет начальная окраска пламени. Затем нанесем на палочку чуть-чуть поваренной соли
МЕТАЛЛЫ ПОБОЧНОЙ ПОДГРУППЫ I ГРУППЫ
В противоположность щелочным металлам, медь, серебро и золото очень инертны. Они обладают незначительным сродством к кислороду, их оксиды очень легко восстанавливать и металлы встре
Окисление и восстановление меди
В несветящееся пламя бунзеновской горелки внесем пинцетом кусочек медной проволоки. Медь начнет интенсивно окисляться: сначала на поверхности появятся цвета побежалости, затем медь
Обнаружение меди в сплавах
На присутствие меди укажет уже окраска. Если у сплава красный или желтый оттенок, вероятно, в нем имеется медь. Правда, например, сплавы меди с серебром даже при высоком содержании меди имеют сереб
Опыты с серебром
Мы часто использовали раствор нитрата серебра для определения соляной кислоты или хлоридов. Так как нитрат серебра нелегко достать, то получим небольшое количество его, растворив ку
Основной процесс фотографии
В умеренно темном помещении осадим некоторое количество хлорида серебра из раствора, слегка подогреем его, чтобы осадок уплотнился, и отфильтруем, причем шпателем распределим хлорид
Пробирное искусство
Для быстрого определения подлинности золотых и серебряных изделий проводят так называемую пробу на выдержку. Прежде всего с предмета (в незаметном месте) снимем тончайший слой золот
Свойства и обнаружение магния
Кусочек ленты магния или стружку электрона с помощью тигельных щипцов осторожно поместим в пламя бунзеновской горелки. При температуре выше 500 °С металл воспламенится и сгорит с появлением очень я
Обнаружение кальция
Кальций в природе встречается в виде соединений. Для обнаружения кальция к водному раствору вещества добавляют некоторое количество раствора оксалата аммония или другой соли щавелев
МЕТАЛЛЫ ПОБОЧНОЙ ПОДГРУППЫ II ГРУППЫ
Из металлов побочной подгруппы II группы рассмотрим здесь только цинк. Хотя цинк активнее железа, он обладает большей стойкостью в атмосфере, так как покрыт защитной пленкой. Но цин
Опыты с цинком
Нагреем немного цинка на древесном угле в окислительном пламени паяльной лампы. Металл расплавится и при высокой температуре начнет испаряться. Одновременно, однако, он будет сгорать с появлением г
МЕТАЛЛЫ ГЛАВНОЙ ПОДГРУППЫ III ГРУППЫ
Здесь стоит остановиться на алюминии, так как он (кроме неметалла бора) единственный доступный нам среди 19 металлов этой группы. Особенность третьей группы заключается в наличии 15 редкоземельных
Алюминий—важнейший легкий металл
Поместим полоску листового алюминия или кусочек алюминиевой проволоки в несветящуюся часть пламени бунзеновской горелки. Металл покроется плотным слоем оксида алюминия Al2O3.
Олово — необходимый, но редкий элемент
Олово известно людям с давних времен, когда начинала развиваться металлургия, так как бронза, которая дала название целой эпохе развития человечества, является сплавом меди и олова.
МЕТАЛЛЫ ПОБОЧНОЙ ПОДГРУППЫ VI ГРУППЫ
Металлы побочной подгруппы VI группы твердые, хрупкие; для них характерна очень высокая температура плавления; при взаимодействии с кислородом они образуют кислоты, соли которых называют хроматы, м
Цветные осадки с хромом
Почти все соединения хрома и их растворы интенсивно окрашены. Имея бесцветный раствор или белый осадок, мы можем с большой долей вероятности сделать вывод об отсутствии хрома. Соеди
Обнаружение молибдена и вольфрама
Из вольфрама, который имеет самую высокую среди металлов температуру плавления (3370 °С), изготавливают нити накаливания в электрических и радиолампах. Молибденовую проволоку используют для изготов
МЕТАЛЛЫ ПОБОЧНОЙ ПОДГРУППЫ VII ГРУППЫ
Из металлов этой подгруппы мы рассмотрим только марганец. Рений, последний металл группы, очень редко встречается, а элемент под номером 43 (технеций) имеет только неустойчивый радиоактивный изотоп
Железо—самый употребительный металл
О значении и применении железа здесь скажем только, что в мире его производится примерно в двадцать раз больше, чем всех остальных металлов, вместе взятых.
Рассмотрим сначала поведение мет
Кобальт—компонент магнита
Кобальтовые руды зачастую очень похожи на медные, серебряные или оловянные. Свое название металл получил в средние века; оно произошло от норвежского слова kobold (злой дух). Из металлов подгруппы
Никель удовлетворяет самым строгим требованиям
Никель наряду с хромом является важнейшим компонентом многих сплавов. Он придает сталям высокую химическую стойкость и механическую прочность. Так, известная нержавеющая сталь V2A с
АНАЛИТИКА - ПРОБНЫЙ КАМЕНЬ ДЛЯ ЮНОГО ХИМИКА
По поводу изученных реакций обнаружения металлов и их соединений необходимо сделать несколько общих замечаний. Мы познакомились прежде всего с характерными реакциями, которые служат
ПОЛУЧИМ МЕТАЛЛЫ
В промышленности получение металлов начинается с добычи руды. Наибольшее значение имеют сульфидные и оксидные руды, такие как магнетит Fe3O4, пирит FeS2
ПРОМЫВКА И ОБЖИГ РУД
Начнем с некоторых опытов по подготовке руды. Так как у нас вряд ли найдется руда, искусственно приготовим обедненную руду. Добавляя раствор соды в раствор сульфата меди, осадим кар
Обогащение руды
Поместим эти смеси в пробирки, зальем водой и добавим немного смазочного масла. Затем сильно взболтаем. При этом образуется эмульсия из мелких капелек масла в воде, которая, однако, сразу после взб
Обжиг руды
Для обжига сульфидной руды используем сульфид цинка или свинца, имеющиеся в продаже. Поместим грубый порошок сульфидной руды (половину чайной ложки) в середину тугоплавкой стеклянной трубки длиной
ВЫПЛАВКА МЕДИ И СВИНЦА В ЛАБОРАТОРНОМ ТИГЛЕ
Самым простым и дешевым восстановителем оксидных руд является углерод. Раньше для металлургической переработки оксидов применяли древесный уголь, а теперь — кокс. Углерод может восс
Восстановление оксида меди
Высушим около 10 г оксида меди (II) СuO при умеренном нагревании открытого тигля или фарфоровой чашки при температуре более 100 0C. Разотрем оксид пестиком и смешаем с 1 г тонкодисперсно
Свинец из свинцового глета
В качестве исходного вещества используем оксид свинца (II), иначе называемый свинцовым глетом. Этот тяжелый желтый порошок применяют для изготовления пластырей и замазки, поэтому ег
МЕТАЛЛ ИЗ ПИРОЛЮЗИТА
Металлические оксиды можно разложить при взаимодействии с более активными металлами, которые вытесняют менее активные из соединений с кислородом. В качестве восстановителей особенно
Получим марганец
Смешаем 6 г оксида марганца (пиролюзита) МnО2 и 2 г алюминиевых опилок или очень тонкой стружки. Смесь положим на большой фарфоровый или глиняный черепок, помещенный на о
ПОЛУЧЕНИЕ МАГНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ РАСПЛАВА
В одном из первых опытов мы разлагали воду на элементы с помощью электрического тока. Таким же образом можно разлагать соединения металлов, если пропускать через расплав соли постоянный ток. Распла
Магний из карналлита
Английский химик Дэви в 1809 г. впервые получил натрий и калий путем электролиза расплава их соединений. Мы попытаемся получить таким же образом немного металлического магния.
Получим железную пыль
В 10 мл воды растворим около 3 г лимонной кислоты и добавим половину чайной ложки тонкого порошка железа или очень мелких опилок. Будем нагревать содержимое пробирки до тех пор, пока железо не раст
Никель по тому же рецепту
Никель также можно получить в виде тонкого порошка, разлагая соли органических кислот. Но так как никель плохо растворяется в органических кислотах, получим метанат (или формиат) никеля, то есть ни
ИЗ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ РЕЦЕПТОВ
Окружающие нас металлические предметы редко состоят из чистых металлов. Только алюминиевые кастрюли или медная проволока содержат около 99 % чистого элемента. В большинстве же других случаев мы име
Сплавы свинца
Сначала сплавим свинец с оловом и получим сплав, примерно соответствующий составу припоя.
Поместим в тигель несколько граммов свинца и расплавим его. Затем добавим олово и хорошо перемешае
Закалка стали
Самое большое значение среди всех сплавов имеют стали различных составов. Простые конструкционные стали состоят из железа относительно высокой чистоты с небольшими (0,07—0,5%) добавками углерода, а
НЕБОЛЬШОЙ КУРС ЭЛЕКТРОХИМИИ МЕТАЛЛОВ
Мы уже познакомились с электролизом растворов хлоридов щелочных металлов и получением металлов с помощью расплавов Сейчас попробуем на нескольких несложных опытах изучить некоторые
РЯД НАПРЯЖЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
Основополагающим звеном для понимания электрохимических процессов является ряд напряжения металлов. Металлы можно расположить в ряд, который начинается с химически активных и заканчивается н
Металлические покрытия, "деревья" и "ледяные узоры" без тока
Растворим около 10 г кристаллического сульфата меди в 100 мл воды и погрузим в раствор стальную иглу или кусочек железной жести. (Рекомендуем предварительно до блеска зачистить желе
ЗАГЛЯНЕМ ЗА КУЛИСЫ
Чтобы сформулировать закономерности протекающих процессов, мы можем ограничиться рассмотрением катионов, а анионы исключить, так как они сами в реакции не участвуют. (Правда, на ско
Сущность гальванического элемента
Проиллюстрируем теперь несколькими опытами приведенные выше несколько абстрактные рассуждения (которые к тому же представляют собой грубое упрощение).
Сначала наполним хими
Металл осаждается током
Отогнув концы двух пластин из тонкой листовой меди, подвесим их на противоположных стенках химического стакана или, лучше, маленького стеклянного аквариума. Клеммами прикрепим к пла
ЗАГЛЯНЕМ В ПРОШЛОЕ
Нашей планете уже около 5 миллиардов лет. Вначале она, вероятно, была раскаленным газовым шаром. Позднее в результате конденсации газов возникли металлы, камень, а потом и вода. К этому времени лиш
Получим болотный газ
Принесем из пруда немного ила. Можно взять вместо него и землю со дна болота. Вместе с илом или землей там же наберем воды. Этим илом заполним на одну треть большую стеклянную банку из-под консерво
Обнаружение азота
Чтобы выяснить, есть ли в веществе азот, пробу греют в пробирке с избытком натронной извести. Если ее нет, можно заменить ее смесью гидроксида натрия (едкого натра) с избытком негашеной извести. Пр
Обнаружение галогенов
Во многих случаях галогены в органических соединениях можно обнаружить с помощью пробы Бейльштейна. Возьмем не слишком тонкую медную проволоку без изоляции, зачистим ее и загнем один конец петелько
Обнаружение серы
Для обнаружения серы обычно прокаливают пробу с металлическим натрием. При этом сера переходит в сульфид, который обнаруживают с помощью нитропруссида натрия. Мы выберем другой способ, чтобы обойти
Получение карбида кальция
В химическом кружке при наличии маленькой электродуговой печи, а также требуемого источника тока можно получить немного карбида кальция. В маленький графитовый тигель или в углубление, выдолбленное
ВИННЫЙ СПИРТ И ЕГО РОДСТВЕННИКИ
Система прежде всего! Вступая в мир органической химии, можно сразу же заблудиться, если предварительно не ознакомиться с классами органических соединений и основами языка органичес
Получение этаналя
При окислении этанола образуется этаналь (уксусный альдегид) и далее этановая кислота (уксусная кислота). Сильные окислители сразу превращают этаналь в уксусную кислоту. К тому же р
РАСТВОРИТЕЛИ В БЫТУ И ТЕХНИКЕ
В наши дни органические растворители можно найти в любом доме. Кому не приходилось пятновыводителем удалять пятна жира или смолы с одежды? Все лаки, многие клеи, например резиновый,
Пропанон растворяет жир
Следующим важным представителем группы растворителей является пропанон (ацетон).
При сухой перегонке древесины мы получили кальциевую соль уксусной кислоты - "серый др
ПРОИЗВОДНЫЕ БЕНЗОЛА
Углеродный скелет органических соединений, которые мы рассматривали до сих пор, представлял собой прямые или разветвленные цепи. Немецкий химик Август Кекуле впервые открыл, что мол
Нитробензол из бензола
В отличие от углеводородов с открытой цепью, у которых это очень затруднительно, в ароматические углеводороды легко можно ввести нитрогруппу NO2.
Для полу
Анилин - родоначальник красителей
Нитробензол для нас - так же, как и для химической промышленности - только промежуточный продукт
Другие представители ароматического ряда
Из других производных бензола упомянем здесь только фенол, толуол и нафталин. Фенол тоже был впе
Температура размягчения
Вставим пробы пластмассы - лучше всего полоски длиной 5-10 см и шириной 1 см - в железный тигель, заполненный сухим песком. Тигель постепенно нагреем маленьким пламенем горелки. В песок вставим тер
Проба на сгорание
Возьмем тигельными щипцами образец пластмассы и поместим его ненадолго в верхнюю часть высокотемпературной зоны пламени горелки. Вынем пластмассу из пламени и посмотрим, будет ли она гореть дальше.
Химическая стойкость
Пробы пластмасс погружают в разбавленные и концентрированные растворы кислот и щелочей - на холоду или при нагревании, обрабатывают органическими растворителями и таким образом испытывают их на хим
Опыты с тринитратом целлюлозы
Пока мы проводили опыты с динитратом целлюлозы, тринитрат высох на воздухе. По виду эта "вата" после нитрования не изменилась, но, если ее поджечь, то она сгорит мгновенно - в отличие от
Изготовим пергаментную бумагу
Плоскую фарфоровую чашку заполним наполовину раствором серной кислоты. Для его приготовления тонкой струйкой добавим 30 мл концентрированной серной кислоты к 20 мл воды (лить кислоту в воду!). Зате
Изготовим прозрачную фенолоформальдегидную смолу
В качестве исходных веществ возьмем 40%-ный водный раствор метаналя (формалин) и кристаллический гидроксибензол (фенол) или его метильные аналоги - крезолы. Если читателю не удастся найти кристалли
Изготовление пенопласта
В большой пробирке растворим 3 г мочевины в как можно более концентрированном (40 %-ном) формалине. В другой пробирке смешаем 0,5 мл шампуня с 2 каплями 20 %-ной соляной кислоты, добавим раствор из
Изготовление мочевиноформальдегидной смолы
Изготовление мочевиноформальдегидной смолы, в основном, не отличается от только что описанного опыта. Заполним пробирку на одну треть насыщенным раствором мочевины в формалине, добавим 2 капли 20%-
Прядение дедерона (капрона) из расплава
Соберем прибор для формования нити из расплава. Для него понадобится маломощный нагревательный элемент (рефлекто
КРАСИТЕЛИ ИЗ ВОЛЬФЕНА
Как приступили к синтезу красителей? Кто первым открыл путь к нынешним успехам? Здесь следовало бы привести множество имен. События развивались подобно цепной реакции. Как только были достигнуты пе
ТАЙНА ЦВЕТА
Перед нами формула красителя относительно простого строения:
Его точное химическое название—
СИНТЕЗИРУЕМ КРАСИТЕЛИ ИЗ АНИЛИНА
Первый в мире патент на получение синтетического красителя из каменноугольной смолы был выдан восемнадцатилетнему Вильяму-Генри Перкину. За сходство с окраской цветка мальвы (по-английски mauve) Пе
Мовеин в пробирке
Мовеин образуется из технического аминобензола (анилина), содержащего толуидин, при действии сильного окислителя. Разотрем в порошок немного бихромата калия (осторожно — яд!), добавим к нему нескол
Синтезируем Анилиновый желтый
Вначале растворим в одной пробирке 2 г нитрита натрия (нитриты ядовиты!) в 10 мл воды, а в другой — 0,5 мл анилина в 5 мл денатурата. Оба раствора поставим в баню для охлаждения. Нитрит натрия пред
Анилиновый черный—краситель для хлопка
Открытый в 1863 г. Анилиновый черный относится к числу старейших органических красителей. Это популярный краситель хиноидного строения, имеющий брутто-формулу C43H34N8
ПОЛУЧИМ ФТАЛЕИНОВЫЕ КРАСИТЕЛИ
На стр. 155 мы уже познакомились с нафталином, который содержится в среднем масле, получаемом при перегонке каменноугольной смолы:
Фталевый ангидрид из фталевой кислоты
Фталевая кислота продается в магазинах химических реактивов. Для наших опытов мы сами получим фталевый ангидрид:
Чем подцвечивают воду в ванне
Препараты для подцвечивания и отдушивания воды в ванне наряду с различными солями и эфирными маслами содержат краситель, который поглощает падающий свет и тотчас излучает его обратно. Излучаемый св
Прекрасный, как заря
Близкий родственник флуоресцеина — краситель, получивший свое название от греческого слова «эос» (утренняя заря). Он образует темно-красные кристаллы, которые растворяются в воде с образованием ярк
ХИМИЯ В БОРЬБЕ С БОЛЕЗНЯМИ
Современные лекарства все больше способствуют сохранению нашего здоровья и продлению жизни. Многие вызывавшие ранее ужас инфекционные заболевания теперь не так страшны благодаря наличию антибиотико
ПРОСТОЕ ДЕЗИНФИЦИРУЮЩЕЕ СРЕДСТВО
Большинство лекарств имеет короткие и благозвучные названия. Однако эти названия обычно ничего не говорят нам о химической природе содержащихся в них активных веществ. Если еще раз внимательно осмо
Изготовим лекарство
Чтобы получить представление о лекарственных веществах, синтезируем ангидрометиленлимоннокислый гексаметилентетрамин — препарат, применяемый в качестве антисептика для мочевыводящих путей. Для этог
ВОКРУГ САЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ
Каждый из нас простужался. Если температура поднималась, врач нередко прописывал таблетки ацетилсалициловой кислоты (аспирина). Вскоре после приема таких таблеток, имеющих сладковатый, вяжущий вкус
Опыты с салициловой кислотой
Для следующих опытов используем купленную в аптеке салициловую кислоту — кристаллический порошок, трудно растворимый в холодной воде и легко растворяющийся в горячей, а также в спирте и ацетоне. Пр
ДУШИСТЫЕ ВЕЩЕСТВА, КОСМЕТИКА И МОЮЩИЕ СРЕДСТВА
«И она остановилась около торговца благовониями и взяла у него десять разных вод: розовую воду, смешанную с мускусом, апельсиновую воду, воду из белых кувшинок, из цветков вербы и фиалок и еще пять
БЛАГОУХАЮЩАЯ РЕТОРТА
Пока речь шла о красителях и лекарствах, мы вынуждены были несколько ограничить число опытов. К сожалению, многие из них нельзя синтезировать с нашим простым оборудованием и набором реактивов. Зато
Получим эфирные масла
Колбу на 0,5 л закроем резиновой пробкой с двумя отверстиями. В одно из них вставим оттянутую на конце стеклянную трубку, которая доходит почти до дна колбы. Эта трубка служит предохранительным кла
ДУШИСТЫЕ ЭФИРЫ
Многие известные душистые вещества относятся к классу сложных эфиров. Последние широко распространены в природе и дают самые разнообразные оттенки запахов, от запаха тропических орхидей до х
Получим сложные эфиры
Чтобы получить сложные эфиры в малых количествах, используем простой прибор. В широкую пробирку вставим узкую пр
Препаративное получение сложного эфира
Один из сложных эфиров получим в достаточно чистом состоянии и в большем количестве. Выберем для этого метилсалицилат — душистое вещество, придающее аромат маслу барвинка. Для этого нам понадобятся
Душистые алканали из мыла
Среди современных синтетических душистых веществ особое место занимают высшие алканали (альдегиды) и алканолы (спирты), содержащие от 7 до 20 атомов углерода. Они имеют характерный свежий запах, об
Фруктовая эссенция и изовалериановая кислота из изоамилового спирта
Нальем в пробирку 3 мл 3-метилбутанола-1, называемого также изоамиловым спиртом. (Осторожно! Яд!) Тщательно охладим содержимое пробирки ледяной водой или по крайней мере очень холодной водой. Затем
Аромат сирени из... скипидара!
Бродя по лесу, мы не раз видели на стволах сосен надрезы, напоминающие рыбий хребет. Мы знаем, что так добывают живицу. Она вытекает из пораненных мест и накапливается в маленьких горшках, укреплен
Изготовим духи
Для создания ведущего запаха понадобится, прежде всего, цитрусовое масло, которое мы получим из кожуры лимонов или апельсинов. Она настолько богата эфирными маслами, что их очень легко выделить. Дл
КРАСОТА - С ПОМОЩЬЮ ХИМИИ
На витринах парфюмерных магазинов, в парикмахерских и косметических салонах красиво расставлены флакончики и пакетики, тюбики и коробки. Сколько фантазии в их названиях! Обычно эти средства радуют
Займемся косметикой
Разумеется, здесь нет возможности дать полный список рецептов косметических средств. Придется ограничиться лишь несколькими примерами.
Лосьон для бритья. Растворим 0,1 час
ПОЛЕЗНАЯ ПЕНА
Нетрудно догадаться, что речь пойдет о химии моющих средств. Среди всех химикатов, применяемых нами в быту, они занимают первое место. От грубых порошков для чистки различных изделий до лучших сорт
МЫЛО ИЗ УГЛЯ
В настоящее время для производства мыла широко используются синтетические жирные кислоты.
Сравнение формул насыщенного углеводорода (алкана) и жирной кислоты показывает, что жирная кислота
Изготовление мыла из синтетических жирных кислот
Из застывшего остатка в колбе Эрленмейера, полученного в предыдущем опыте, изготовим кусок мыла. Для этого колбу будем греть, пока ее содержимое снова не расплавится, и выльем смесь в фарфоровую ча
Как действуют моющие средства
Мытье и стирка — сложные физико-химические процессы. Действие моющих веществ направлено на то, чтобы обеспечить как можно более полное удаление загрязнений, например жира,
ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ КАК ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
«Человек есть то, что он ест», — в этом высказывании Людвига Фейербаха вся суть наивного материализма. В наше время мы, конечно, не можем согласиться с таким мнением, которое не учитывает того, что
ОПЫТЫ С САХАРОМ
Вначале займемся семейством простейших продуктов питания — углеводами (Синтез углеводов вне организма впервые осуществил в 1861 г. русский химик А. М. Бутлеров. Обрабатывая метаналь (формаль
Сахар горит?
Проверим, может ли сахар служить источником энергии. Если поднести к куску сахара зажженную спичку, то мы увидим, что сам по себе он не горит. Однако, если насыпать на кусок сахара совсем немного п
Из чего состоит сахар
Нагреем в пробирке немножко сахара — вначале осторожно, а затем сильнее. Сахар плавится, приобретает коричневатую окраску, затем чернеет и, наконец, после сильного прокаливания от него остается поч
Сварим искусственный мед
Натуральный пчелиный мед представляет собой смесь виноградного сахара (глюкозы) и фруктового сахара (фруктозы), а также малые количества ароматизирующих веществ. При расщеплении тростникового сахар
Реакции моносахаридов
Моносахариды, например виноградный и фруктовый сахар, являются восстановителями. Это свойство объясняется наличием у них альдегидных групп. Виноградный сахар (глюкозу) можно купить в аптеке в виде
Осахаривание картофеля и древесины
Как мы уже знаем, крахмал и целлюлоза состоят из остатков молекул виноградного сахара. А нельзя ли превратить крахмал, полученный из картофеля или хлебных злаков, либо целлюлозу — главную составную
Получим молочный сахар
В коровьем молоке содержится в среднем 4,6 % молочного сахара. В женском молоке его больше —6,5 %. Поэтому молоко для искусственного кормления грудных детей приходится обогащать молочным сахаром.
Осахарим вату
Целлюлоза не может служить для нас продуктом питания. Напротив, в желудках жвачных животных с помощью бактерий она расщепляется с образованием усвояемого сахара.
В промышленности из целлюл
ЖИРЫ-ТОПЛИВО ДЛЯ ОРГАНИЗМА
Мы уже знакомы с жирами. Они представляют собой сложные эфиры, образованные трехатомным спиртом глицерином с насыщенными и ненасыщенными жирными кислотами, например стеариновой, пальмитиново
Обнаружение жиров
Нанесем несколько капель полученного раствора на кусок фильтровальной бумаги и получим прекрасное — столь неприятное на одежде, но необходимое в нашем опыте — жировое пятно! Если нагреть бумагу над
Отверждение жиров—не так уж это просто!
Подвергнем отверждению 2 г чистого оливкового или подсолнечного масла. Нам понадобится катализатор. Приготовим его следующим образом. От 0,5 до 1 г метаната (формиата) никеля, то есть муравьинокисл
БЕЛОК НЕ ТОЛЬКО В ЯЙЦЕ
Жизнь — это способ существования сложных белковых тел. Белки являются важной составной частью протоплазмы всех растительных и животных клеток. Они содержатся и в клеточном соке растений, и в
Как распознать белок?
В предстоящих нам опытах ограничимся простыми качественными реакциями, которые позволят нам понять характерные свойства белков.
Одну из групп белков составляют альбумины, которые ра
Приготовим суповой концентрат
В широкогорлую колбу Эрленмейера на 250 мл поместим 50 г высушенных и измельченных кусочков говядины или творога. Затем нальем туда концентрированной соляной кислоты, чтобы весь белок полностью про
ЧТО ВО ЧТО ПРЕВРАЩАЕТСЯ?
Представляете ли вы, как выглядит гигантский химический завод? Огромные трубы выбрасывают в воздух клубы черного, ядовито-желтого или бурого дыма. Своеобразные очертания химическому предприятию при
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ
"Сгорание" пищи в организме осуществляется в клетках. Требуемый для этого кислород обеспечивается за счет дыхания и у многих живых организмов переносится особой жидкостью — кровью. У высш
Обнаружение геминана с помощью реакции Тейхмана
Стеклянной палочкой нанесем на предметное стекло капельку крови, размажем ее и высушим на воздухе. Затем нанесем на это стекло, тонким слоем измельченную до мельчайшего порошка поваренную соль, доб
Обнаружение крови с использованием бензидина
Бензидиновая проба тоже позволяет обнаружить незначительное количество крови. Вначале приготовим реактив. Для этого 0,5 г бензидина растворим в 10 мл концентрированной уксусной кислоты и раз
Действие желчи
Влияние желчи на переваривание жиров можно подтвердить следующим опытом. В две одинаковые склянки или колбы Эрленмейера вставим стеклянные воронки. В каждой из воронок слегка увлажним полоску фильт
Обнаружение холестерина в яичном желтке
Холестерин присутствует во всех органах, но больше всего его содержится в мозгу, в желчи и в яичниках. Это важнейшее вещество относится к группе полициклических спиртов стеринов, к которой п
ХИМИЧЕСКИЙ ЗАВОД В РАСТЕНИЯХ
Каждый организм до тех пор, пока он растет, увеличивает свой запас живой материи. Для этого ему необходимы строительные материалы, которые он должен приспосабливать к своим целям, включать в процес
Разделение зеленого красителя листьев методом колоночной адсорбционной хроматографии
Разотрем в ступке 10 г богатых хлорофиллом листьев (например, молодых листьев крапивы), добавив к ним немного песка. Для нейтрализации кислоты, присутствующей в растении, можно добавить на кончике
Разделение красителей из растений методом бумажной хроматографии
Вначале снова приготовим раствор красителя. Для бумажной хроматографии его понадобится меньше — всего 10—15 капель. Достаточно растереть два маленьких листочка и для извлечения из них красящих веще
Крахмал в листьях и в маргарине
Нашу краткую экскурсию на химический завод, содержащийся в растениях, завершим опытом с продуктом обмена веществ — крахмалом. Крахмал образуется в листьях из сахара, который возникает в результате
Обнаружение крахмала в листе сирени
С помощью йода можно найти крахмал и в листьях живых растений. Используя эту реакцию, докажем, что растения способны к ассимиляции только на свету.
Вечером подготовим для опыта лист сирени
АГРОНОМ В РОЛИ ХИМИКА
Знаменитый французский физик Фредерик Жолио-Кюри однажды рассчитал, что энергии, которая за один только месяц расходовалась во время последней мировой войны для целей разрушения, хватило бы для обв
ВСЛЕД ЗА ЛИБИХОМ
В 1825 г. торговое судно впервые доставило в Гамбург чилийскую селитру. Груза было много — он был насыпан выше бортов, и никто не догадывался, зачем он нужен и какая цепь событий развернется дальше
АНАЛИЗ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
Слово анализ можно найти в словаре иностранных слов. Как объясняется там, оно происходит от греческого слова analysis, которое означает разложение, расчленение предмета на его составные част
Обнаружение катионов
Ионы аммония NH4. Если несколько крупинок соли аммония нагреть в трубке для прокаливания (стеклянной трубке, запаянной с одной стороны), то возгоняется белое вещество и
Обнаружение анионов
Карбонат-ион CO32-. В пробирке к пробе твердого вещества прильем разбавленную соляную или этановую (уксусную) кислоту. Пробирку закроем пробкой, в которую вст
ХИМИЯ ПОМОГАЕТ СЕЛЬСКОМУ ХОЗЯЙСТВУ
Сегодня по полям ГДР движутся, разбрасывая удобрения, крупные туковые сеялки. С той же целью используются даже специальные самолеты, которые, облетая одну полосу за другой, обрабатывают огромные пл
Изготовим инсектицид
Активный компонент выпускаемого в ГДР инсектицида «НСН» — гексахлорциклогексан знаком многим (Немецкое название
ЧТО НАМ ПОНАДОДИТСЯ?
При выполнении описанных в этой книге опытов мы обойдемся без громоздкого и дорогого лабораторного оборудования. Понадобятся лишь скромно оснащенное рабочее место, дешевые приборы и ограниченный на
РАБОЧЕЕ МЕСТО
Многие посетители будут проводить опыты в коллективе—в школьном химическом кружке, во Дворце пионеров, на станции юных техников и т. д. Как правило, в распоряжении у них будет лаборатория, оборудов
Как оборудовать лабораторный стол
Нас устроит любой старый стол с крышкой не меньше 1 м2.
Прежде всего тщательно проверим его на устойчивость: если он качается, опыты могут плохо кончиться.
Важнее всего
Что всегда нужно иметь под рукой
Одни защитные очки (а если опыты проводят вместе с товарищами, то защитные очки для каждого). На приобретении очков ни в коем случае нельзя экономить. Темные очки для защиты от солнца не подойдут,
ПРОСТОЕ ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Ниже приведен полный перечень оборудования, необходимого для проведения опытов, описанных в этой книге. Хотя он и длинный, пугаться не надо: подавляющее большинство опытов можно выполнить, пользуяс
Простая стеклянная посуда
Пробирки применяются чаще всего; это самая незаменимая разновидность стеклянной посуды. Мы рекомендуем приобрести 10-50 пробирок обычно величины (диаметром 16 и длиной 160 мм). Нуж
Фарфоровая посуда
Так же как и тонкостенная стеклянная посуда, тонкостенная посуда из фарфора не боится нагревания.
Мерная посуда
При всех точных опытах количества веществ следует отмеривать объемным или весовым методом.
Горелки, электроплитки и принадлежности к ним
Успех многих опытов зависит от правильного выбора нагревательных приборов. Классический нагревательный прибор химиков - горелка Бунзена. При наличии бытового газа можно купить их одну или две. Газо
Стеклянная тара
Нам понадобится много бутылок и банок самой различной величины для хранения реактивов, а иногда и для использования во время опытов. Можно сэкономить немало денег, если собрать освободившиеся бутыл
Вспомогательные приспособления
Пробки. Нам понадобятся резиновые и корковые пробки разного диаметра. Резиновые пробки дор
Химическая посуда специального назначения
Холодильники. Не только при перегонке, но и вообще при нагревании для конденсации паров требуются холодильники. Для охлаждения в них обычно применяется проточная водопроводная вода
Приборы для опытов по электрохимии
С учетом исключительного значения соответствующих процессов в промышленности, в этой книге описан ряд опытов по электрохимии. Для электролиза (так называют процесс разложения веществ под действием
Опыты с электрической дугой
Опыты с электрической дугой требуют гораздо большей осторожности. Их можно проводить только в химических кружках!
Как известно, электрическая дуга образуется, если кратковременно привести
Горелка
За исключением резания и шлифовки, при обработке стекла, как правило, необходимо нагревать его до размягчения. В отличие от кристаллических веществ, стекло не имеет четкой температуры плавления. Пр
Резка трубок
Чтобы разрезать тонкую трубку, вначале сделаем в требуемом месте надрез трехгранным напильником или специальным ножом для резки стекла (из твердой стали). Затем возьмем трубку обеими руками как мож
Сгибание трубок
Чтобы согнуть трубку, нагреем ее до размягчения, но не слишком сильно. Трубка должна сгибаться уже под действием своего собственного веса, если держать ее за один конец. Разумеется, можно при этом
Растягивание трубок
Для многих опытов нам понадобятся стеклянные трубки с оттянутым концом. Изготовить такую трубку нетрудно. Нагреем стекло до размягчения, вынем трубку из пламени, растянем ее и разрежем в месте суже
Дополнительные советы
При наличии паяльной горелки, интереса к стеклодувному делу и немалого терпения, можно попытаться перейти к более трудным операциям. Чтобы спаять трубки, нужно по возможности ровно обрезать их и со
ОСНОВНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКТИВЫ
К настоящему времени химики исследовали более миллиона различных соединений. Разумеется, в процессе обучения и дальнейшей работы каждый химик непосредственно знакомится лишь с ничтожно малой частью
ГЛАВНЫЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ КИСЛОТЫ
Концентрированные кислоты вызывают очень сильные ожоги и поэтому ядовиты. Если при разбрызгивании капля кислот попадает на кожу, то в этом месте появляется болезненное покраснение, которое при боле
ВАЖНЕЙШИЕ ОСНОВАНИЯ
В качестве оснований чаще всего употребляются водные растворы щелочей - гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов.
Раствор едкого натра (водный раствор гидроксида н
Новости и инфо для студентов