Книга по химии для домашнего чтения - Борис Степин

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: 

2КНСОО + H2SO4 = 2HCOOH↑ + K2SO4.

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

H2C2O4 + Ca(OH)2 = CaC2O4↓ + 2Н2O.

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:

CaC2O4 + H2SO4 = H2C2O4 + CaSO4↓.

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

6KNCS + FeCl3 ↔ K3(Fe(NCS)6) + 3КСl.

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: