Книга по химии для домашнего чтения

Степин Борис Дмитриевич

В 1906 г. Муассан был удостоен Нобелевской премии по химии за способ получения фтора.

1.46. «СИЛЬНЕЙШАЯ СОЛЬ, БЛИЖАЙШАЯ К СЕЛИТРЕ»

В одной из книг, изданных в Петербурге в 1787 г., можно было прочитать: «Без купороса особливо никакое дело совершаться не может, ибо он, есть лутчая и сильнейшая соль, ближайшая к селитре».

Термин «купоросы» относился к сульфатам цинка ZnSO₄•7Н₂O, меди CuSO₄•5Н₂O и железа FeSO₄•7Н₂O. Первый

химический завод по производству купоросов в России был пущен при Петре I в 1718 г. Железный купорос производился в России уже в конце XV в., раньше, чем в европейских странах, а упоминания о нем датируются XIII в. Техника производства железного купороса из железного колчедана (пирита FeS₂, или дисульфида железа, см. 10.47) изложена в 1763 г. М. В. Ломоносовым: «Прежде его на огне отжигают, а потом несколько недель на вольный воздух под дождь и солнце рассыпают. И когда рыхл и ржав будет, то, размельчав, вымывают его в чистой воде… воду вываривают, пока верьху перепонка появится». Это описание технологии включает следующие реакции:

FeS₂ = FeS + S (отжиг),

FeS + 2O₂ + 7Н₂O = FeSO₄•7Н₂O (окисление на воздухе под дождем).

Появление ржавчины — метагидроксида железа FeO(OH) — свидетельствует о начале окисления сульфата железа:

12FeSO₄ + 3O₂ + 2Н₂О = 4FeO(OH) + 4Fe₂(SO₄)₃.

Современный способ получения FeSO₄•7Н₂O и ZnSO₄•7Н₂O основан на взаимодействии железных или цинковых стружек с разбавленной серной кислотой:

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂^; Zn +H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂^.

1.47. «ТУРЕЦКИЙ КУПОРОС»

В одной из московских торговых книг 1725 г. было записано о покупке «турецкого купороса» по цене один фунт за гривну.

«Турецким», «турским», «синим» или «медным» купоросом называли пентагидрат сульфата меди CuSO₄•5Н₂O. До 1725 г. его ввозили в Россию из-за границы. А в 1725 г. его производство было организовано на медеплавильных заводах Урала. Сульфат меди получали прокаливанием на воздухе смеси кусков меди Cu и серы S:

Cu + S + 2O₂ = CuSO₄.

Белый продукт реакции CuSO₄ обрабатывали водой, а полученный голубой раствор упаривали в котлах и затем охлаждали в деревянных корытах для кристаллизации CuSO₄•5Н₂O. Продукт выделялся в виде крупных темно-синих кристаллов.

Медный купорос уже в 1679 г. применяли в медицине для составления мазей. Как считали в те времена, он «нечисть скорее объедает». Позднее медный купорос стали использовать для протравы семян и в борьбе с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур.

Алхимики, не зная состава сульфата меди, считали, что его водный раствор может превращать железо в медь. Если полоску железа опустить в раствор CuSO₄, то почти немедленно медь отлагается на поверхности железа в результате реакции:

CuSO₄ + Fe = CuV + FeSO₄.

Железо не превращается в медь, а вытесняет медь из ее сульфата.

Современная технология производства сульфата меди состоит из стадий получения медных гранул (пустотелых шариков), окисления их паровоздушной смесью в специальных керамических башнях, орошаемых разбавленной серной кислотой, и кристаллизации CuSO₄•5Н₂O из полученных растворов:

2Cu + O₂ = 2CuO; CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O.

1.48. «КРЕПКАЯ ВОДКА»

В одной старинной русской книге, датированной 1675 г., было сказано, что на изготовление «крепкой водки» было дано полпуда железного купороса и десять фунтов селитры. Позднее в работах Ломоносова мы встречаем название «селитряная дымистая водка».

«Крепкой водкой», «селитряной дымистой водкой», «зияющей красным гасом кислотой» называли в России XVII и XVIII вв. азотную кислоту HNO₃ (см. 5–50). Название «крепкая водка» произошло от алхимического «аква фортис» — «крепкая, сильная вода». До 1700 г. получение HNO₃ осуществляли только в аптеках путем взаимодействия при нагревании железного купороса FeSO₄ *7Н₂O (см. 1.46) с селитрой KNO₃ (см. 1.33, 1.34):

2(FeSO₄•7H₂O) + 4KNO₃ = 2HNO₃^ + Fe₂O3 + 2K₂SO₄ + 2NO₂^ +13Н₂O.

C 1720 г. для производства азотной кислоты начали строить заводы, а вместо железного купороса стали применять серную кислоту:

2KNO₃ + H₂SO₄ = 2HNO₃^ +K₂SO₄.

Сведения об этой реакции нашли в записках Петра I: «Фунт истертой селитры положит в стекляной реторт и взлить на то по малу фунт самого чистого масла купоросного…». Впервые такую реакцию для получения азотной кислоты предложил немецкий алхимик Глаубер (см. 2.25). Если применять концентрированную серную кислоту («купоросное масло») и чистую селитру (нитрат калия KNO₃), то «водка» получалась «крепкой» — 96–98% HNO₃.

Первое промышленное производство синтетической азотной кислоты в России (и одно из первых в мире) было создано в Юзовке (ныне г. Донецк) в 1916 г. под руководством русского инженера-технолога Ивана Ивановича Андреева (1880–1919). Сырьем служил аммиак (см. 1.44) — побочный продукт производства кокса. Процесс включал три стадии: окисление аммиака до монооксида азота NO в присутствии катализатора — сплава платины и родия:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6Н₂O;