Книга по химии для домашнего чтения

Степин Борис Дмитриевич

4.26. «СВЕТОНОСЕЦ»

«Его огромная пасть… светилась голубоватым пламенем, глубоко сидящие дикие глаза были обведены огненными кругами. Я дотронулся до этой светящейся головы и, отняв руку, увидел, что мои пальцы тоже засветились в темноте. Фосфор — сказал я».

(А. Конан-Дойл. «Собака Баскервилей»)

В 1669 г. солдат-алхимик Хённиг Бранд (1630–1710) в поисках «философского камня» (см. 1.3) занялся упариванием человеческой мочи. Он собрал около тонны мочи из солдатских казарм и упаривал ее до тех пор, пока не получил небольшое количество тяжелой и красной жидкости. Эту

жидкость Бранд нагревал до полного превращения ее в твердый остаток. Затем он смешал остаток с углем и стал прокаливать. Вскоре Бранд заметил появление в сосуде белой пыли, которая ярко светилась в темноте. Так впервые было получено новое простое вещество — белый фосфор P₄.

Название «фосфор» в переводе с греческого означает «светоносец». Моча содержит ортофосфат натрия Na₃PO₄, карбамид (NH₂)₂CO и мочевую кислоту H₄N₄C₅O₃. Последние два вещества при прокаливании разлагаются на углерод, его диоксид и воду, аммиак NH₃ и азот. Углерод восстанавливает ортофосфат натрия до парообразного фосфора P₂:

4Na₃PO₄ + 10C = 2P₂^ + 6Na₂O + 10CO^.

При конденсации пара фосфора образуется белый фосфор, медленное окисление которого на воздухе вызывает зеленоватое свечение, связанное с выделением световой энергии (см. 5.72; 5.88; 6.13, 6.14; 6.42; 9.4).

До 1737 г. получение белого фосфора оставалось секретом алхимиков, которые считали, что ими открыт «философский камень». Они пытались при помощи фосфора превращать металлы в золото, но только наблюдали вспышки и взрывы этого вещества, получали ожоги и другие травмы. Фосфор не открывал своих секретов. Только работы Либиха (см. 2.17) вскрыли тайну фосфора. Его кислородные соединения — фосфаты — стали незаменимыми для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, фосфор оказался элементом жизни человека.

4.27. ЭЛЕМЕНТ БОГИНИ ВЕСНЫ И КРАСОТЫ

«Я был настоящим ослом, что проглядел новый элемент в руде, и прав был Берцелиус, когда смеялся над тем, как неудачно и слабо, без упорства, стучался я во дворец богини Ванадис».

(Из письма немецкого химика Вёлера, 1831 г.)

В начале 1830 г. Вёлер (см. 2.18) подверг анализу неизвестный по составу минерал, привезенный ему из Мексики. Он обнаружил в минерале присутствие нового химического элемента. Из-за болезни Вёлеру пришлось прервать исследование минерала. Образец минерала и результаты неоконченного анализа он направил своему другу шведскому химику Берцелиусу (см. 2.19), отметив признаки нового элемента вопросительным знаком.

В конце 1830 г. профессор Горного института в Стокгольме Нильс-Габриэль Сефстрём (1787–1845) открыл в шлаке, полученном при выплавке чугуна из железной руды, новый химический элемент, названный ванадием по имени древнескандинавской богини красоты Ванадис. Элементу присвоили символ V.

Когда Берцелиус провел полный анализ присланного ему Вёлером минерала, то оказалось, что неизвестный элемент, отмеченный вопросительным, знаком, является ванадием. Опубликованное Сефстрёмом описание свойств ванадия совпало со свойствами неизвестного элемента, записанными в лабораторный журнал Вёлером. Берцелиус так сообщил об этом Вёлеру: «Однажды, когда Ванадис отдыхала, кто-то постучался к ней в дверь. Усталая богиня решила подождать, не повторится ли стук снова, но повторения не было. Любопытство взяло верх, и богиня, подбежав к окну, увидела Фридриха Вёлера, удаляющегося в раздумье от ее двери. Через некоторое

время ее снова побеспокоил стук в дверь, который настойчиво повторялся, пока она, наконец, не отворила дверь. На пороге стоял Нильс Сефстрём. Они полюбили друг друга, и у них вскоре появился сын, которого они назвали Ванадием».

В действительности ванадий был открыт еще раньше, в 1801 г. мексиканским химиком-минералогом Андреасом-Мануэлем дель Рио (1764–1849) в том же минерале, который анализировал Вёлер. Рио даже получил оксиды и соли неизвестного ему химического элемента, названного им эритронием, что в переводе с греческого означает красный. Соли эритрония становились красными при нагревании и действии кислот. Однако дель Рио усомнился в правильности своих анализов и сделал вывод, что эритроний не новый химический элемент, а оксид хрома. В 1831 г. Вёлер доказал, что эритроний и ванадий — один и тот же химический элемент. Тем не менее приоритет открытия ванадия остался за Сефстрёмом. Минерал же, присланный Вёлеру и впервые проанализированный дель Рио, был назван ванадинитом. Его состав Pb₅(VO₄)₃Cl. Это хлорид-ортованадат пентасвинца.

Металлический ванадий удалось получить только в 1869 г. английскому химику, президенту Лондонского химического общества Генри Энфилду Роско (1833–1915) при действии водорода на нагретый трихлорид ванадия VCl₃:

2VCl₃ + 3Н₂ = 2VV + 6НСl^.

В чистом виде ванадий — ковкий металл, в полтора раза легче железа, плавящийся при 1900° С.

4.28. ЗАГАДОЧНЫЙ МЕДИКАМЕНТ

Немецкий врач Ролов однажды ревизовал аптеки г. Хильдесхаймера и в одной из них обнаружил оксид цинка ZnO не белого цвета, а бледно-коричневого. Заподозрив, что препарат содержит мышьяк As, Ролов провел его анализ. Он превратил оксид цинка в хлорид действием хлороводородной кислоты НСl:

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O,

а затем через олученный раствор хлорида цинка ZnCl₂ пропустил сероводород H₂S:

ZnCl₂ + H₂S = ZnSi + 2НСl.

Ролов увидел образование не белого сульфида цинка ZnS, а осадка бледно-желтого цвета. Желтый цвет характерен для сульфида мышьяка As₂S₃. Продажа оксида цинка была запрещена. Владелец фабрики, выпускавшей этот препарат, опротестовал решение Ролова и направил образцы продукции генеральному инспектору аптек провинции Ганновер профессору химии Фридриху Штромейеру (1776–1835). Проведя в 1817 г. полный анализ оксида цинка, Штромейер обнаружил в нем новый элемент, который назвал кадмием (символ Cd).

Слово «кадмий» по одной из легенд происходит от имени финикийца Кадма, который будто бы первым нашел цинковую руду и обнаружил ее способность придавать меди при ее плавке золотистый цвет. Напомним, что сплав меди с цинком — латунь — имеет такой цвет. По другой легенде герой древнегреческой мифологии Кадм победил Дракона и в его владениях построил крепость Кадмею, вокруг которой затем вырос семивратный город Фивы.

Ролов был близок к открытию нового элемента. Желтая нацветка сульфида цинка, выделенного им, была вызвана не присутствием сульфида мышьяка, как он думал, а примесью сульфида нового химического элемента кадмия CdS, имеющего также желтый цвет. Коричневый же оттенок оксида цинка всегда появляется при загрязнении этого вещества примесью оксида кадмия CdO (см. 7.40). Ролов пытался оспаривать приоритет Штромейера в открытии кадмия, но его претензии были отвергнуты химиками того времени.