Книга по химии для домашнего чтения - Степин Борис Дмитриевич

Применение немецкими войсками в первую мировую войну хлора в качестве отравляющего вещества было неожиданным. Вначале для химической защиты кустарно изготовляли маски из марли, пропитанной водным раствором тиосульфата натрия Na2S2O3, который реагирует с хлором Cl2 в соответствии с реакцией

Na2S2O3 + Cl2 + H2O = Na2SO4 + S↓ + 2НСl.

Образующиеся сульфат натрия Na2SO4, сера S и хлороводород HCl оставались во влаге марли и не попадали в легкие человека.

Когда немцы стали применять кроме хлора и другие отравляющие вещества: хлорпикрин, иприт, адамсит и др., — то наши маски перестали спасать солдат. Однако скоро в России были изобретены и стали широко использоваться противогазы Куманта—Зелинского—Авалова. Инженер Кумант предложил резиновую маску, к которой прикреплялся сам противогаз, а химик Зелинский (см. 2.37) внес оригинальную идею: использовать активированный березовый уголь как абсорбент. Инженер Авалов изобрел клапан, и дышать в противогазе стало несравненно легче.

Газообразный хлор оказывает сильное раздражающее действие на глаза и легкие человека: при концентрации более 2 мг хлора на 1 л воздуха быстро наступает смерть. Для борьбы с хлором химики предложили «антихлор». Это название дали веществам, легко вступающим в реакцию с хлором и обезвреживающим его. Кроме тиосульфата натрия Na2S2O3 к антихлорам относят сульфит натрия Na2SO3, гидросульфит натрия NaHSO3, аммиак NH3, пероксид водорода H2O2. C первыми двумя веществами хлор взаимодействует в присутствии воды с образованием сульфата натрия и хлороводорода:

Na2SO3 + Cl2 + H2O = Na2SO4 + 2НСl,

2NaHSO3 + 2Сl2 + 2Н2O = Na2SO4 + H2SO4 + 4НСl.

Реакции хлора с аммиаком и пероксидом водорода протекают с выделением соответственно азота N2 и кислорода O2:

2NH3 + 3Сl2 = 6HCl + N2, H2O2 + Cl2 = 2HCl + O2.

Антихлор применяют как дегазирующее средство при утечке хлора, а также для устранения его разрушающего действия при отбеливании тканей из натуральных волокон.

7.17. БИОГАЗ

Жизнедеятельность человека связана с образованием большого количества бытовых и промышленных отходов, чаще всего животного и растительного происхождения, которые носят название биомассы. Если биомассу систематически не перерабатывать, то в ней будет погребено все население Земли. Биомасса заключает в себе большие запасы энергии. В отсталых странах ее варварски уничтожают простым сжиганием, загрязняя при этом атмосферу. Но биомассу можно превратить в полезное для человека сырье, если ее перерабатывать в специальных установках без доступа воздуха при помощи анаэробных бактерий, разлагающих биомассу с образованием биогаза. Биогаз состоит главным образом из метана CH4. Многие водяные растения, водоросли, засоряющие каналы и водоемы, отходы древесины могут быть использованы для получения биогаза, производство которого быстро растет во всех странах: например, в Китае у населения имеется более 4 млн. небольших генераторов биогаза. Остаток от переработки биомассы содержит много азота и может служить ценным удобрением, а сам биогаз используют для отопления, приготовления пищи, для получения электроэнергии.

7.18. ДЕФИЦИТ ПРЕСНОЙ ВОДЫ

Много ли пресной воды нужно человеку? И хватит ли ее растущему населению Земли?

Чтобы выжить, человеку требуется около 1,5 л воды в сутки. На бытовые нужды один человек расходует от 200 до 600 л воды. Много ее потребляет промышленность. Например, для выплавки 1 т стали нужно до 200 м3 воды, а для выпуска 1 т бумаги требуется почти 20 000 м3 воды.

Боды на Земле много — 1,4 млрд., км3, но из этого количества только 35 млн. км3, или 2,5%, приходится на долю пресной воды. Однако большая ее часть, 24 млн. км3, находится в форме ледников и снежного покрова Антарктиды, Гренландии и Арктики, а также в подземных запасах. В реках и озерах, основных источниках пресной воды, сосредоточено всего 95 000 км3, или 0,007%, от общих запасов воды на Земле. Таким образом, ресурсы пресной воды очень ограниченны и более чем любой другой фактор определяют предельную численность населения конкретного региона. Пресная вода становится критическим ресурсом, который вскоре положит верхний предел экономического развития некоторых стран. Благоразумие требует, чтобы любое государство научилось управлять запасами пресной воды.

7.19. МЕТАГИДРОКСИД ПРОТИВ БАКТЕРИЙ

Для какой цели при очистке воды перед ее фильтрованием в нее вводят сульфат алюминия?

Сульфат алюминия Al2(SO4)3, растворяясь в воде, вступает в реакцию с содержащимся в ней гидрокарбонатом кальция Ca(HCO3)2:

Al2(SO4)3 + 3Ca(НСO3)2 = 2АlO(ОН)↓ + 3CaSO4↓ + 6СO2↑ + 2Н2O.

В результате этого взаимодействия в осадок выпадает метагидроксид алюминия AlO(OH) в виде хлопьевидного вещества, захватывающего находящиеся в воде примеси, в том числе и мелкие взвешенные частицы, придающие воде желтоватый оттенок. Осадок поглощает также и большую часть бактерий; сорбирует примеси и бактерии и осадок сульфата кальция CaSO4, выпадающий вместе с AlO(OH).

7.20. ВЫСОТНЫЙ СИНДРОМ

В горах зону выше 8000 м называют «летальной». «Выжить — единственное слово, которое подходит для описания состояния и поведения человека на этой высоте, где он может пробыть три-четыре дня почти исключительно за счет своих внутренних ресурсов. Как же удается альпинистам покорять вершины-восьмитысячники?

Специалисты, изучавшие воздействие больших высот на человека, считают, что высокогорье можно разбить на несколько условных зон, в границах которых происходят те или иные изменения в организме. Высоты до 5400 м — это зона полной акклиматизации. Здесь отдых и полноценное питание полностью восстанавливают силы. Зона неполной акклиматизации простирается до 6000 м. Еще выше, до 7000 м, идет зона адаптации, где полное восстановление жизненных сил еще возможно, но на короткое время. И, наконец, на высоте 8000 м в зоне частичной, временной адаптации, энергетический баланс организма становится отрицательным. Здесь люди могут находиться до тех пор, пока не исчерпают свои внутренние резервы.

Вдыхание очень сухого горного воздуха намного увеличивает потери влаги через легкие, а обезвоживание организма сильно сказывается на работоспособности и состоянии альпиниста. Поэтому на больших высотах рекомендуют пить до 4–5 л воды в сутки. При обильном потоотделении теряются не только вода, но и минеральные вещества, что компенсируется введением минеральных солей в питьевую воду. Рационы высотных экспедиций включают кислые продукты, так как они повышают индивидуальный «высотный потолок» человека.

7.21. ОПЬЯНЯЮЩАЯ ВОДА