Книга по химии для домашнего чтения - Борис Степин

Номенклатурная комиссия ИЮПАК с 1957 г. закрепила за элементами VIIA группы Периодической системы только одно групповое название — галогены.

4.35. «НЕЧИСТЫЙ ГАС»

Впервые азот получили почти одновременно два химика: швед Шееле (см. 2.7) и англичанин Кавендиш (см. 2.3) в 1772 г., пропуская воздух через раскаленный уголь, а затем через водный раствор гидроксида натрия NaOH:

C + O2 = CO2, NaOH + CO2 = NaHCO3.

Уголь связывал кислород воздуха в диоксид углерода CO2, который поглощался раствором гидроксида натрия с образованием гидрокарбоната натрия NaHCO3. В оставшемся газе гасла горящая лучина, это был азот, не принимавший участия в приведенных выше реакциях.

Оба химика своевременно не опубликовали результаты своих исследований. В том же 1772 г. шотландский химик, ботаник и врач Даниэль Резерфорд (1749–1819) написал в своей диссертации «О так называемом фиксируемом и мофитическом воздухе» о получении и некоторых свойствах азота. Слово «мофитический» означало «испорченный». Резерфорду и была приписана честь открытия азота {см. 4.20).

В России ни один элемент не имел в XVIII–XIX вв. столь многочисленных названий, как азот: нечистый гас, удушливый гас, септон, мофитический воздух, огорюченный воздух, селитрород, гнилотвор, смертельный гас, нитроген, испорченный воздух и др. В это же время применяли и название азот, которое и закрепилось постепенно в химической литературе.

4.36. ТРИЖДЫ ОТКРЫТЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Кислород впервые получили многие химики, не зная, правда, что это за газ. За кем же закрепили приоритет его открытия?

C кислородом химики сталкивались давно, но установить природу газа им не удавалось. Полагают, что первым кислород получил голландский алхимик-технолог Корнелиус-Якобсон Дреббел (1572–1633) нагреванием нитрата калия:

2KNO3 = 2KNO2(ж.) + O2↑.

Дреббел установил, что в кислороде, который он назвал «воздухом», вспыхивает тлеющий уголь, а человек спокойно дышит. В 1615 г. он построил первое подводное судно, наполнил его кислородом и вместе с двенадцатью мужчинами опустил на дно Темзы около Лондона на три часа. Предполагают, что в подводном судне находился и король Англии Джеймс I. В 1665 г. ассистент Бойля (см. 2.4), английский физик Роберт Гук (1635–1703) в книге «Микрография» писал, что воздух состоит из газа, который находится в селитре (нитрате калия KNO3), и большого количества какого-то инертного газа. Позднее, в 1678 г. датский химик Оле Борх снова установил, что при нагревании селитры действительно выделяется газ, з котором вспыхивает тлеющий уголь. В 1721 г. священник Стефен Гейле (1667–1761), повторив опыт Борха, собрал этот газ над водой, но принял его за очищенный воздух.

В 1772 г. Шееле (см. 2.7) выделил кислород, используя реакцию взаимодействия диоксида марганца MnO2 с серной кислотой:

2MnО2 + 2H2SO4 = 2MnSO4 + 2Н2O + O2↑.

Полученный газ Шееле назвал «огненным воздухом». Через два года английский священник Пристли (см. 2.11), ничего не зная о работах своих предшественников, снова открыл кислород, нагревая оксид ртути:

2HgO = 2Hg + O2↑.

В полученном газе ярко вспыхивала тлеющая лучинка, горела железная проволока, рассыпая искры. Полученный им газ Пристли назвал «дефлогистированным воздухом». Приоритет открытия кислорода был закреплен за Шееле и Пристли.

В том же 1774 г. Лавуазье (см. 2.28), проводя опыты с нагреванием оксида ртути и горением фосфора, пришел к выводу, что в воздухе находится газ, поддерживающий горение (см. 1.43). Сначала он назвал его «жизненным газом», но впоследствии дал газу название «кислотообразующий принцип», или «оксиген». Последнее название в России постепенно трансформировалось в слова «кислород» и «кислотвор». Закрепилось в химической литературе только первое слово.

4.37. ЖЕЛТО-ЗЕЛЕНЫЙ ГАЗ

Шведский химик Шееле так описал один свой опыт, выполненный в 1774 г.: «Я поместил смесь черной магнезии с муриевой кислотой в реторту, к горлышку которой присоединил пузырь, лишенный воздуха, и поставил ее на песчаную баню. Пузырь наполнился газом, окрасившим его в желтый цвет… Газ имел желто-зеленый цвет, пронзительный запах».

Газ, полученный Шееле (см. 2.7) — хлор Cl2. Шееле оказался первооткрывателем химического элемента хлора.

Черная магнезия — минерал пиролюзит MnO2 (см. 3.44), химическое название которого — диоксид марганца. «Муриевой кислотой» в то время называли хлороводородную кислоту HCl (см. 1.52; 3.12). Реакцию, о которой сообщил Шееле, записывают сейчас так:

MnO2 + MHCl = Cl2↑ + MnCl2 + 2Н2O.

Полученный газ Шееле назвал «дефлогистированной муриевой кислотой». Только в 1812 г. французский химик Гей-Люссак (см. 1.45) дал этому газу современное название — хлор, что в переводе с греческого означает желто-зеленый.

В России в XIX в. хлор называли по-всякому: солетвор, солерод, хлорин, солеперекислый гас, обезгорюченная соляная кислота и т. п.

4.38. ЭЛЕМЕНТ, ОТКРЫТЫЙ СТУДЕНТОМ?

Считают, что бром — единственный жидкий неметалл — впервые получил в 1825 г. студент Гейдельбергского университета в Германии Карл Левиг (1803–1890), работавший под руководством химика Леопольда Гмелина (1788–1853). При действии хлора на воду одного из минеральных источников Левиг получил жидкость желтого цвета. Он извлек этиловым эфиром (C2H5)2O вещество, придававшее жидкости желтый цвет, отогнал эфир и выделил жидкое вещество красно-бурого цвета с резким неприятным запахом. Его руководитель посоветовал ему получить побольше нового вещества. Пока студент приготовлял для исследования достаточное количество неизвестного вещества, появилось сообщение Антуана-Жерома Балара (1802–1876), двадцатичетырехлетнего лаборанта профессора химии Ж. Ангада, о получении им нового простого вещества. Балар изучал маточные рассолы южных соленых болот Франции. Во время одного из опытов, когда он подействовал на рассол хлором, он заметил появление весьма интенсивной желтой окраски. Балар установил, что она была вызвана реакцией взаимодействия содержащегося в рассоле бромида натрия с хлором:

2NaBr + Cl2 = Br2 + 2NaCl.

Через несколько лет интенсивной работы Балар выделил необходимое количество темно-бурой жидкости, названной им муридом. По совету Ангада он передал свою работу в Парижскую академию наук, где ее проверка была поручена двум профессорам химии: Гей-Люссаку (см. 1.45) и Тенару (см. 1.45). Они подтвердили открытие Баларом нового простого вещества, но нашли название неудачным и предложили свое — «бром», что в переводе с греческого означало зловонный.

В том же 1326 г. немецкий химик Либих (см. 2.17) получил также бурую жидкость, но принял ее за монохлорид иода ICl. Через месяц Либих узнал об открытии Балара и был, как и студент Левиг, страшно огорчен. Позднее Либих с несправедливой едкостью говорил, что не Балар открыл бром, а бром открыл Балара. Но с этого времени Либих зарекся делать выводы без достаточных экспериментальных данных.

4.39. ТВЕРДЫЙ ГАЛОГЕН

«В маточном растворе щелока, полученного из водорослей, содержится достаточно большое количество необычного и любопытного вещества… Новое вещество превращается при нагревании в пары великолепного фиолетового цвета».

(Из статьи французского химика Куртуа)

Этим веществом был иод I2. В 1811 г. французский химик-технолог и фармацевт Бернар Куртуа (1777–1838), изучая состав золы морских водорослей (см. 1.58), заметил, что медный котел, в котором выпаривались зольные растворы, разрушается слишком быстро. Куртуа начал исследовать свойства таких растворов и однажды (см. 9.8) обнаружил, что при добавлении к ним серной кислоты H2SO4 происходит выделение фиолетового пара неизвестного вещества:

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

Куртуа опубликовал свои наблюдения, но природу выделенного им вещества не установил (см. 9.8). Только в 1813 г. другой французский химик Гей-Люссак (см. 1.45) доказал, что вещество Куртуа сходно с хлором и принадлежит к группе галогенов (см. 4.34). Он дал ему имя «иод», что в переводе с греческого означает фиолетовый, темно-синий (см. 1.58). Гей-Люссак синтезировал впоследствии многие производные иода: иодоводород HI, монохлорид иода ICl, пентаоксид дииода I2O5, триоксоиодат водорода HIO3 и др.

4.40. НЕУСТОЙЧИВЫЙ АНАЛОГ ИОДА

Возможность существования элемента № 85 было предсказано Менделеевым, давшим ему имя «экаиод». Элемент оказался неуловимым. В 30–40-е годы нашего столетия появилось несколько сообщений об открытии этого элемента, но каждый раз открытия оказывались ложными. Поэтому одно название элемента сменялось другим. То это был «дакин» — от названия древней страны даков, современников готтов в Средневековой Европе; то «алабамий» — по имени штата Алабама в США; то «гельвеций» — в честь старинного имени Швейцарии; то «лептин» — в переводе с греческого — слабый, шаткий.