Книга по химии для домашнего чтения - Степин Борис Дмитриевич

2Cu + 4NH4Cl + O2 + 4NH3 = 2[Cu(NH3)4]Cl2 + 2Н2O.

6.38. ЦЕМЕНТ СОРЕЛЯ

Химик вел синтез хлорида магния MgCl2, добавляя при перемешивании к густой водной суспензии оксида магния MgO хлороводородную кислоту HCl. Но вот его позвали к телефону, и он решил продолжить работу завтра, но…

На следующий день его встретила странная картина: стакан со смесью треснул, а его содержимое представляло собой камень, белый и очень твердый. Что это за вещество? В ходе синтеза началась реакция:

MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O,

но кислоты HCl было введено недостаточно. В стакане на целые сутки осталась смесь хлорида магния, оксида магния и воды. Началось образование хлоридагидроксида магния:

MgO + MgCl2 + H2O = 2Mg(OH)Cl,

а затем полимеризация Mg(OH)Cl с выделением воды и образованием цепей типа —Mg—О—Mg—О—Mg—О—, между которыми располагались ионы Cl-. В стакане оказался так называемый «магнезиальный цемент», или «цемент Сореля». Он легко полируется, его можно сверлить и пилить. Если в процессе его образования к исходным реагентам добавить древесные опилки, то можно получить искусственный строительный материал — ксилолит.

6.39. БЕЗ ЭЛЕКТРОЛИЗА

Известно, что получение фтора ведут электролизом — так, как это впервые сделал французский химик Муассан (см. 1.45). А можно ли выделить фтор F2 чисто химическим методом?

Совсем недавно, в 1986 г. выяснилось, что фтор может быть получен взаимодействием гексафтороманганата калия K2[MnF6] с пентафторидом сурьмы SbF5. При нагревании идет реакция:

K2[MnF6] + 2SbF5 = 2KF + F2↑ + Mn[SbF6]2.

Фтор выделяется также при нагревании трифторида кобальта CoF3:

2CoF3 = F2↑ + 2CoF2.

6.40. ИОДНОЕ РАФИНИРОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ

Иод I2 нашел широкое применение в так называемых «транспортных реакциях». Исходное вещество — металл (например, титан Ti, см. 4.45) — в менее нагретой зоне аппарата реагирует с иодом, образуя летучее вещество — тетраиодид титана:

Ti + 2I2 = TiI4↑,

которое, переместившись в горячую зону реактора, вновь разлагается на исходный металл и иод:

TiI4 = Ti + 2I2↑.

При этом легколетучий иод не расходуется, а служит лишь для переноса вещества из одной зоны в другую — для «транспорта». А если исходное вещество загрязнено, можно подобрать такие температуру и давление, когда примеси не будут реагировать с иодом и переноситься в зону очищенного основного вещества. Особенно эффективен метод «иодного рафинирования» для очистки тугоплавких металлов, например циркония и гафния, незаменимых в ядерной энергетике.

6.41. ИОДНЫЙ «ДОПИНГ»

Можно ли увеличить долговечность ламп накаливания путем введения иода в баллон лампы?

Повышение температуры нити накаливания в лампах приводит к увеличению количества испускаемой лучистой энергии. Казалось бы, задача повышения температуры вольфрамовой нити с 2000 до 3000°C не имеет препятствий: температура плавления вольфрама около 3400°C (см. 4.49). Однако оказалось, что уже при повышении температуры нити с 1700 до 2500°C испарение вольфрама с поверхности нити очень сильно возрастает, а колба лампы быстро темнеет; нить утончается и в конце концов перегорает раньше положенного времени. А если внутрь колбы ввести немного иода? Испарившийся вольфрам на стенках колбы прореагирует с иодом:

W + I2 = WI2↑,

а иодид вольфрама WI2 испарится со стенок и устремится к раскаленной нити; на нити произойдет разложение иодида вольфрама на металлический вольфрам и свободный иод. Итак, металл возвращен на место, а иод снова может участвовать в переносе вольфрама — в «транспортной реакции» (см. 6.40). Теперь можно поднять температуру нити и до 2700°С. Такую сверхмощную лампу можно использовать где угодно — для освещения больших площадей, для нагрева металлов и т. п.

6.42. КРАСНЫЙ ФОСФОР УЛУЧШАЕТ КАЧЕСТВО ИОДОВОДОРОДНОЙ КИСЛОТЫ

При длительном хранении иодоводородная кислота HI окисляется кислородом воздуха с выделением иода:

4НI + O2 = 2I2 + 2Н2O.

Выделившийся иод вступает в реакцию с иодоводородной кислотой:

НI + I2 = Н[I(I)2].

Дииодоиодат водорода придает кислоте коричневую окраску. Очистку от примеси H(I(I)2) ведут, перегоняя кислоту в присутствии красного фосфора (см. 5.72) в инертной атмосфере — в азоте, аргоне, диоксиде углерода. При этом происходит восстановление H(I(I)2) до HI:

2Р + 3H[I(I)2] + 6Н2O = 2Н2(РНO3) + 9HI↑.

При температуре 125–127°C отгоняется 57%-я иодоводородная кислота. Вместо красного фосфора рекомендуется применять также диоксодигидрофосфат водорода H(PH2O2) или сероводород H2S:

H(PH2O2) + H(I(I)2) + H2O = H2(PHO3) + 3HI,

H2S + H(I(I)2) = S↓ + 3HI.

6.43. НЕУДАЧНАЯ ЭКСТРАКЦИЯ

Чтобы извлечь из реакционной смеси оксохлорат кальция Ca(ClO)2, один из студентов решил воспользоваться методом экстракции и добавил к оксохлоратухлориду кальция CaCl(ClO) (хлорной извести) этиловый спирт C2H5OH. Он начал перемешивать полученную суспензию и низко наклонился над стаканом со смесью, удивленный ее сладковатым запахом. Через несколько минут студент потерял сознание.

При взаимодействии этилового спирта с хлорной известью (см. 3.23) образуется хлороформ CHCl3 (трихлорметан) — бесцветная летучая жидкость, обладающая сильным наркотическим действием:

C2H5OH + 4Сl2 = 2СНСl3↑ + 2HCl + H2O.

Хлор, участвующий в реакции, всегда содержится в некотором количестве в хлорной извести. Выделяющийся в реакции хлороводород способствует дополнительному выделению хлора и дальнейшему образованию хлороформа:

CaCl(ClO) + 2HCl = Cl2 + CaCl2 + H2O.

Студент надышался хлороформа и поэтому потерял сознание.

6.44. БЕГАЮЩИЙ НАТРИЙ

Взаимодействие натрия с водой сопровождается щелчками. Почему?

При контакте с водой металлический натрий (как и другие щелочные металлы) окисляется; выделяется газообразный водород, а в растворе появляется гидроксид натрия: