Книга по химии для домашнего чтения

Степин Борис Дмитриевич

1.30. НЕОБЖИГАЮЩЕЕ ГОЛУБОВАТОЕ ПЛАМЯ

В 1796 г. Вильгельм Лампадиус (1772–1842), профессор химии и металлургии в Горной академии во Фрейбурге (Саксония), впервые получил сероуглерод, пропуская пары серы S через раскаленный древесный уголь. Химическое название CS₂ — дисульфид углерода:

C + 2S = CS₂.

Полученная им жидкость сразу повела себя необычно. Когда Лампадиус погрузил в нее нагретую стеклянную палочку, то увидел появление голубоватого холодного пламени, не обжигающего пальцы. Сотрудник Лампадиуса, нанюхавшись CS₂, потерял сознание. На свежем воздухе он пришел в себя, вскрикнул

и бросился бежать, размахивая руками и не разбирая дороги.

Сероуглерод в чистом виде — бесцветная, пожароопасная, сильно преломляющая свет, легкокипящая (46°С), малорастворимая в воде жидкость с эфирным запахом (см. 5.88, 5.89). Это активный химический реагент. Он, например, взаимодействует с водным раствором сульфида натрия Na₂S с образованием тиокарбоната натрия:

Na₂S + CS₂ = Na₂CS₃.

Свободно падающая струя CS₂ может самовоспламениться со взрывом.

Только через 50 лет после открытия CS₂ столь опасному продукту нашли области применения. В 1843 г. профессор химии Лейпцигского университета Адольф-Вильгельм-Герман Кольбе (1818–1884) предложил использовать CS₂ для получения тетрахлорида углерода CCl₄, воздействуя на CS₂ хлором Cl₂:

CS₂ + 3Сl₂ = CCl₄ + S₂Cl₂; 2S₂Cl₂ + CS₂ = CCl₄ + 6SV.

Этот метод синтеза CS₂ применяют в промышленном масштабе до сих пор. В настоящее время вместо дефицитного и дорогостоящего древесного угля для получения CS₂ используют природный газ, содержащий метан CH₄:

CH₄ + 4S = CS₂ + 2H₂S^.

Дисульфид углерода необходим в больших количествах не только для производства CCl₄, но и для производства вискозы, химических средств защиты растений, как растворитель в органическом синтезе. Ежегодная выработка CS₂ во всем мире превышает 1 млн. тонн.

1.31. ОСИНОВАЯ ПАЛОЧКА И ФОСФОР — И НИКАКОГО ИМПОРТА

Первая фабрика в России по выпуску фосфорных спичек была построена в 1837 г. в Петербурге. До этого фосфорные спички завозились из Европы и стоили очень дорого — один рубль серебром за сотню спичек.

Фосфорные спички появились в середине XIX в. Их изобретателей было несколько: английский химик Джеймс Уолкер (1863–1935), венгерский химик Шандор Ириньи, французский химик Шарль Сориа, немецкий учитель Ян Каммерер. Они независимо друг от друга предложили на осиновую палочку наносить смесь белого фосфора P₄ (см. 4.26), триоксохлората(V) калия KClO₃ (см. 8.7) и клея — гуммиарабика и затем высушивать смесь. Такие спички воспламенялись уже при легком трении о любую поверхность, достаточно твердую. Воспламенение вызывалось реакциями

2КСlO₃ = 2КСl + 3O₂^, P₄ + 5O₂=P₄O₁₀.

Фосфорные спички были очень опасны: они легко возгорались, часто ими отравлялись малые дети (белый фосфор — сильный яд!), бравшие спички в рот. Спичечные головки были излюбленным ядом самоубийц. Только в России убытки от частых пожаров, вызванных употреблением фосфорных спичек, исчислялись в 1848 г. 12 млн. руб. серебром.

1.32. СПИЧКИ — «ШВЕДСКИЕ», ИЗОБРЕТАТЕЛЬ — НЕМЕЦ

Спички, которые мы с вами сейчас используем, получили название «шведских» только потому, что их промышленное производство было организовано вначале в Швеции. Из Швеции их вывозили во все страны мира, в том числе и в Россию.

Рудольф Бёттгер в 1848 г. разделил горючий состав спичек на две части: головку спички и намазку боков коробки, в которую спички упаковывались. Он же исключил из состава белый фосфор. Поэтому шведские спички нельзя зажечь трением о любую твердую поверхность. Главными составными частями головки спичек являются триоксохлорат(V) калия KClO₃ (см. 8.7), двойной оксид свинца состава (Pb₂Pb)O₄ (см. 1.11) или диоксид марганца MnO₂, молотое стекло и костяной клей, а в намазку боков коробки входят красный фосфор, сульфид сурьмы Sb₂S₃, двойной оксид свинца или диоксид марганца, молотое стекло и костяной или другой клей. Состав головок спичек и намазки спичечного коробка время от времени меняют, но перечисленные соединения, как правило, остаются. При трении головки о намазку мельчайшие частички красного фосфора, взаимодействуя с KClO₃, воспламеняются на воздухе и поджигают состав головки спички; огонь «зарождается» в намазке коробки:

2KClO₃ = 2KCl + 3O₂^, P₄+ 5O₂ = P₄O₁₀.

Смесь красного фосфора и KClO₃ легко вспыхивает при трении. Двойной оксид свинца при нагревании также является источником кислорода:

2(Pb₂Pb)O₄ = 6PbO + O₂^,

стабилизирующего процесс горения. При зажигании часть красного фосфора превращается, по-видимому, в белый фосфор, так как спичка оставляет на коробке след, светящийся в темноте. Для уменьшения пожарной опасности древесину спичек пропитывают до половины раствором фосфата аммония (NH₄)₃PO₄, вследствие чего спички гаснут без последующего тления.

1.33. «ЯМЧУГ», ИЛИ СЕЛИТРА

В 1749 г. М. В. Ломоносов написал диссертацию «О рождении в природе селитры».

Селитрой называли в прошлом нитрат калия KNO₃. Она носила в России и другое название — «ямчуг», от слова «яма» (см. 1.34, 3.20). В ямах заготавливали сырье для производства KNO₃: навоз, мочу, строительный мусор, остатки растений и др. Селитра образовывалась через два-три года в результате естественных биохимических процессов. Землю, извлекаемую из ям по истечении указанного срока, называли «селитряной землей». Для извлечения селитры «селитряную землю» обрабатывали водой, добавляя карбонат калия K₂CO₃ (см. 1.18), отфильтровывали и осторожно выпаривали досуха. Добавление K₂CO₃ приводило к превращению нитрата кальция Ca(NO₃)₂, содержащегося в «селитряной земле», в нитрат калия KNO₃, извлекаемый водой, что увеличивало выход селитры. Нерастворимым остатком был карбонат кальция CaCO₃:

Ca(NO₃)₂ + K₂CO₃ = 2 KNO₃ + CaCO₃V.

Из одного кубометра «земли» получали 6–13 кг селитры с содержанием KNO₃ до 60–70%. В России к 1801 г. природную и искусственную «селитряную землю» уже перерабатывали 100–107 селитряных мастерских, производя в год около 500 т селитры.

В Средние века в Европе отскабливание селитры с глиняных стен домов было королевской привилегией. Стены делались из животных отбросов, садовой земли, смешанных с известью, глиной и соломой. Со временем на стенах появлялись белые налеты селитры. Шведские крестьяне, например, были обязаны платить часть своего оброка селитрой.