Книга по химии для домашнего чтения

Степин Борис Дмитриевич

Если же кислород входит в состав сложного вещества, то Берцелиус рекомендовал пользоваться точками над символом элемента.

Например, Ca — оксид кальция CaO;

— серная кислота H₂SO₄;

— азотная кислота с формулой HNO₃. Если в составе вещества два атома одинакового вида, Берцелиус предлагал ставить поперечную черту на расстоянии ¹/₃ от нижней части символа:

Реакция

получения аммиака NH₃ взаимодействием хлорида аммония NH₄Cl и оксида кальция CaO по Берцелиусу записывалась так:

NH⁴Cl + Ca = CaCl + ^H + NH³

Современная запись этой реакции:

2NH₄Cl + CaO = CaCl₂ + H₂O + 2NH₃.

Уже после Берцелиуса число атомов в соединениях стали указывать цифрами справа вверху символа химического элемента. Например, K²SO⁴ — сульфат калия, NH³ — аммиак, Al²O³ — оксид алюминия. Надстрочные индексы в формулах соединений сохранились до конца XIX в. и использовались Менделеевым во всех восьми изданиях его знаменитого учебника «Основы химии». Принятое в настоящее время указание числа атомов в молекулах соединений подстрочной цифрой (K₂SO₄, NH₃) было предложено еще в 1834 г. Либихом (см. 2.17).

3.6. СОЛИ ТАХЕНИЯ

Содержание понятия «соль» впервые раскрыл немецкий аптекарь Отто Тахений (1620–1699). В одном из своих сочинений он писал: «Все соли состоят из какой-либо кислоты и из какой-либо щелочи… из этих двух универсальных принципов составлены все тела мира».

Сейчас мы с вами знаем, что соли — продукты реакций замещения атомов водорода кислоты на металл или гидроксид-ионов OH-оснований на анионы кислот. При полном замещении атомов водорода образуются средние соли, например K₂SO₄ — сульфат калия, а при неполном — кислые, например KHSO₄ — гидросульфат калия. При взаимодействии некоторых солей с водой (реакции гидролиза) образуются основные соли. В частности, в реакции сульфата меди CuSO₄ с водой в растворе появляется основный сульфат меди (CuOH)₂SO₄:

2CuSO₄ + 2H₂O <-> (CuOH)₂SO₄ + H₂SO₄.

Соли являются, как правило, кристаллическими веществами, состоящими из катионов и анионов.

3.7. ХИМИЯ БЕЗ ФОРМУЛ

Почему в работах таких выдающихся химиков XVIII–XIX вв., как Либих, Дэви, Фарадей, Бертло и др., нельзя найти ни одной химической формулы?

У химиков того времени еще не было общепринятого «химического языка» — формул. Вещества и реакции описывались только словами. Например: «Я растворил в пол-унции горячей азотной кислоты драхму серебра и налил туда две унции спирта», — так описывает Либих свой способ приготовления «гремучего серебра» (см. 3.26).

Теперь реакцию Либиха по получению фульмината серебра («гремучего серебра» AgCNO) записывают в виде уравнения

2Ag + 4HNO₃ + 2С₂Н₅ОН = 2AgCNO + N₂^ + 2СО₂^ + 8Н₂O.

Иногда химики пользовались символами собственного изобретения, которых не понимал никто, кроме их авторов. Например, в статье 1820 г. можно встретить такую формулу:

2L + (2S + O) (+) 4W.

C трудом удалось установить,

что L — известь Ca(OH₂), S — кремнезем SiO₂, О — кислород, W — вода. Что означало все это вместе, сказать трудно.

Даже к концу XIX в. формулу, например, этанола C₂H₅OH изображали по-разному: Либих (C₄H₁₅)O, H₂O; Дюма — C₄H₈ + H₄O₂; Берцелиус — (C₂H₆)O.

Вот еще одно описание химической реакции того времени: «Раствор адского камня действовал на поташ. Получился осадок, который отфильтровали и прокалили. Так выделили благородный металл. Этот же металл образуется и при прокаливании самого адского камня, при этом появляется лисий хвост». Химики установили, что «адский камень» — это нитрат серебра AgNO₃, «поташ» — старое название карбоната калия K₂CO₃, «лисий хвост» — диоксид азота NO₂ (бурый газ). Приведенное изложение взаимодействия веществ отвечает реакциям:

2AgNO₃ + K₂CO₃ = Ag₂CO₃V + 2KNO₃,

2Ag₂CO₃ = 4Ag + 2СO₂^ + O₂^,

2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂^ + O₂^.

В первой реакции образуется малорастворимый карбонат серебра Ag₂CO₃, который при прокаливании полностью разлагается на серебро Ag, диоксид углерода CO₂ и кислород O₂. Разложение нитрата серебра при нагревании описывается последней реакцией (см. 6.28).

В табл. 3 представлена эволюция графических формул молекул аммиака и метана в учебниках химии XIX в.

Таблица 3.

Графические формулы молекул аммиака и метана в учебниках XIX в.

3.8. ИМЕНА КИСЛОТ

Современные названия кислот — серная H₂SO₄, фосфорная H₃PO₄ и угольная H₂CO₃ — впервые были предложены французскими химиками Лавуазье (см. 2.28), Бертолле (см. 2.41), Фуркруа и де Mop- во. В 1792 г. Лавуазье от имени всех этих химиков в своем докладе Парижской академии наук сказал: «Для названий различных кислот мы всегда брали производное от обозначений исходного элемента. Так, кислоту, полученную из серы, мы называли серной вместо купоросной; кислоту, полученную из фосфора, мы называли фосфорной, из угля — угольной вместо воздушной». Правда, ни Лавуазье, ни его соратники по созданию первой номенклатуры химических веществ полного состава кислот не знали. Лавуазье считал, что кислоты образуются при сгорании в кислороде большинства веществ: дословный перевод названия этого элемента с латыни — «рождающий кислоты». На самом деле процесс образования кислотных оксидов, получаемых при сгорании, например фосфора, сопровождался взаимодействием этих оксидов с водой (см. 3.40) — атмосферной влагой, всегда присутствующей в воздухе.

В России названия кислот, предложенные французскими химиками, стали широко использоваться только спустя 100 лет. Еще в 1870–1875 гг. в Петербургской академии наук обсуждалась возможность применения, например, для серной кислоты названия «водород серович четырехкислов» (см. 3.16).

Новая химическая номенклатура осваивалась химиками почти во всех странах очень медленно.

3.9. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ФИГУРЫ И ХИМИЧЕСКИЕ СИМВОЛЫ