Книга по химии для домашнего чтения

Степин Борис Дмитриевич

В воздухе всегда присутствуют влага и диоксид углерода CO₂. Взаимодействуя с ними, медь Cu превращается в гидроксид-карбонат меди Cu₂(OH)₂(CO₃) зеленого цвета:

2Cu + O₂ + H₂O + CO₂ = Cu₂(OH)₂(CO₃).

Это вещество тождественно известному зеленому минералу малахиту (см. 10.25). Если надо очистить изделие от зеленого налета, следует подержать его в водном растворе

аммиака NH₃:

Cu₂(OH)₂(CO₃) + SNH₃ = [Cu(NH₃)₄](OH)₂ + [Cu(NH₃)₄]CO₃.

После растворения зеленого налета нужно обязательно промыть поверхность металла для удаления следов аммиака и солей аммония, так как в их присутствии металлическая медь реагирует с кислородом воздуха:

2Cu + 4NH₄Cl + O₂ + 4NH₃ = 2[Cu(NH₃)₄]Cl₂ + 2Н₂O.

6.38. ЦЕМЕНТ СОРЕЛЯ

Химик вел синтез хлорида магния MgCl₂, добавляя при перемешивании к густой водной суспензии оксида магния MgO хлороводородную кислоту HCl. Но вот его позвали к телефону, и он решил продолжить работу завтра, но…

На следующий день его встретила странная картина: стакан со смесью треснул, а его содержимое представляло собой камень, белый и очень твердый. Что это за вещество? В ходе синтеза началась реакция:

MgO + 2HCl = MgCl₂ + H₂O,

но кислоты HCl было введено недостаточно. В стакане на целые сутки осталась смесь хлорида магния, оксида магния и воды. Началось образование хлоридагидроксида магния:

MgO + MgCl₂ + H₂O = 2Mg(OH)Cl,

а затем полимеризация Mg(OH)Cl с выделением воды и образованием цепей типа —Mg—О—Mg—О—Mg—О—, между которыми располагались ионы Cl^– . В стакане оказался так называемый «магнезиальный цемент», или «цемент Сореля». Он легко полируется, его можно сверлить и пилить. Если в процессе его образования к исходным реагентам добавить древесные опилки, то можно получить искусственный строительный материал — ксилолит.

6.39. БЕЗ ЭЛЕКТРОЛИЗА

Известно, что получение фтора ведут электролизом — так, как это впервые сделал французский химик Муассан (см. 1.45). А можно ли выделить фтор F₂ чисто химическим методом?

Совсем недавно, в 1986 г. выяснилось, что фтор может быть получен взаимодействием гексафтороманганата калия K₂[MnF₆] с пентафторидом сурьмы SbF₅. При нагревании идет реакция:

K₂[MnF₆] + 2SbF₅ = 2KF + F₂^ + Mn[SbF₆]₂.

Фтор

выделяется также при нагревании трифторида кобальта CoF₃:

2CoF₃ = F₂^ + 2CoF₂.

6.40. ИОДНОЕ РАФИНИРОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ

Иод I₂ нашел широкое применение в так называемых «транспортных реакциях». Исходное вещество — металл (например, титан Ti, см. 4.45) — в менее нагретой зоне аппарата реагирует с иодом, образуя летучее вещество — тетраиодид титана:

Ti + 2I₂ = TiI₄^,

которое, переместившись в горячую зону реактора, вновь разлагается на исходный металл и иод:

TiI₄ = Ti + 2I₂^.

При этом легколетучий иод не расходуется, а служит лишь для переноса вещества из одной зоны в другую — для «транспорта». А если исходное вещество загрязнено, можно подобрать такие температуру и давление, когда примеси не будут реагировать с иодом и переноситься в зону очищенного основного вещества. Особенно эффективен метод «иодного рафинирования» для очистки тугоплавких металлов, например циркония и гафния, незаменимых в ядерной энергетике.

6.41. ИОДНЫЙ «ДОПИНГ»

Можно ли увеличить долговечность ламп накаливания путем введения иода в баллон лампы?

Повышение температуры нити накаливания в лампах приводит к увеличению количества испускаемой лучистой энергии. Казалось бы, задача повышения температуры вольфрамовой нити с 2000 до 3000°C не имеет препятствий: температура плавления вольфрама около 3400°C (см. 4.49). Однако оказалось, что уже при повышении температуры нити с 1700 до 2500°C испарение вольфрама с поверхности нити очень сильно возрастает, а колба лампы быстро темнеет; нить утончается и в конце концов перегорает раньше положенного времени. А если внутрь колбы ввести немного иода? Испарившийся вольфрам на стенках колбы прореагирует с иодом:

W + I₂ = WI₂^,

а иодид вольфрама WI₂ испарится со стенок и устремится к раскаленной нити; на нити произойдет разложение иодида вольфрама на металлический вольфрам и свободный иод. Итак, металл возвращен на место, а иод снова может участвовать в переносе вольфрама — в «транспортной реакции» (см. 6.40). Теперь можно поднять температуру нити и до 2700°С. Такую сверхмощную лампу можно использовать где угодно — для освещения больших площадей, для нагрева металлов и т. п.

6.42. КРАСНЫЙ ФОСФОР УЛУЧШАЕТ КАЧЕСТВО ИОДОВОДОРОДНОЙ КИСЛОТЫ

При длительном хранении иодоводородная кислота HI окисляется кислородом воздуха с выделением иода:

4НI + O₂ = 2I₂ + 2Н₂O.

Выделившийся иод вступает в реакцию с иодоводородной кислотой:

НI + I₂ = Н[I(I)₂].