Книга по химии для домашнего чтения

Степин Борис Дмитриевич

O₂ =^h= 2O; O₂ + O = O₃.

Если собрать весь озон, находящийся в атмосфере, и опустить его до поверхности Земли, то при давлении в 0,1 МПа и температуре 25°C получится слой озона всего в 3 мм.

Озоновая оболочка Земли химически неустойчива и может местами утончаться от воздействия ряда веществ. Первая гипотеза появления озоновых «дыр» предполагала возможность разрушения озона под действием фреонов — фторуглеродных соединений, например дифтордихлорметана CCl₂F₂,

которые широко применяются в качестве теплоносителя в холодильных агрегатах и газа-разбрызгивателя в аэрозольных баллончиках. Фреоны, а также другие многотоннажные вещества, содержащие хлор (CCl₄, C₂H₄Cl₂ и др.), подвергаются фотодиссоциации под действием солнечного излучения (h):

CCl₂F2 =^h= CClF₂ + Cl*.

Затем атомы хлора, взаимодействуют с озоном, а образовавшаяся молекула-радикал ClO еще и препятствует появлению озона:

Сl*O + O = Сl* + O₂.

Вторая гипотеза предполагает участие в разрушении озона клатратов — твердых соединений газов с водой (см. 5.11, 5.12). В стратосфере при минус 60–90°C озон может превращаться в клатрат, например O₃•5,75Н₂O, который механически выносит озон из стратосферы. В слоях более близких к поверхности Земли, где температура выше, такой клатрат распадается на кислород и воду.

Эти причины привели, видимо, к существенному уменьшению концентрации озона над Антарктидой, где динамический режим атмосферы собрал большую массу разрушителей озона. В заключение заметим, что озон не только поглощает биологически активную часть ультрафиолетового излучения Солнца, но и принимает участие в формировании теплового режима поверхности нашей планеты. Он задерживает уходящее от Земли тепло в тех спектральных интервалах («окна прозрачности»), где CO₂ и H₂O поглощают это тепло плохо.

7.9. ВЕСЕЛЯЩИЙ ГАЗ

Монооксид диазота N₂O употребляют в больницах как наркотический газ. Каковы последствия вдыхания этого газа?

Монооксид диазота N₂O, известный в прошлом столетии больше под названием «веселящий газ», обладает слабым приятным запахом и сладковатым вкусом. В смеси с воздухом он действует на человека по-разному. Все зависит от возраста, концентрации N₂O и принятой дозы. Вот как описывает действие газа американский химик Вудхауз (см. 2.46): «Я дал вдохнуть… Генри Латробу, 14 лет от роду. Через минуту я мог наблюдать его действие. Генри двигался по лаборатории прыжками, высоко поднимая ноги… Господин Томас Люис впал в ужасный гнев. Он схватил меня за шиворот, дергал за галстук, оторвал воротник, бегал по комнате и лез со всеми в драку… У. Тейлор упал в обморок, длившийся несколько минут».

7.10. РИСКОВАННЫЙ ОПЫТ РОЗЬЕ

Французский химик XVIII в. Пилатр де Розье заинтересовался, что будет, если вдохнуть водород: до него этого никто не пробовал. А что было дальше?

Не заметив сначала никакого эффекта, Розье решил убедиться, проник ли водород в легкие. Еще раз глубоко вдохнув водород, он выдохнул его… на огонь свечи. Водород был, конечно, смешан с воздухом, и произошел взрыв! Розье впоследствии писал: «Я думал, что у меня вылетят все зубы вместе с корнями». Тем не менее он остался доволен результатом опыта, который едва не стоил ему жизни.

7.11. ГЕЛИЙ-ИНДИКАТОР

Знаете ли вы, что в воздухе угольных пластов, готовых к внезапному разрушению, повышается содержание этана C₂H₆ и пропана C₃H₈?

Определяя состав шахтных газов, можно заблаговременно узнать о том, что пребывание в шахтах стало опасным. Есть и еще более точный метод: оказалось, что состав примеси различных изотопов (см. 4.60) гелия, Не-3 и Не-4, в шахтном воздухе меняется, когда вблизи появляются глубинные геологические деформации, например трещины или пустоты, заполненные взрывоопасными газами. Если изменение соотношения изотопов Не своевременно обнаружено, то становится возможным изолировать деформации или прекратить все работы. Изотопный способ универсален и пригоден для предотвращения несчастных случаев не только в угольных, но и в соляных и рудных шахтах.

7.12. МОРОЗ-ВЗРЫВАТЕЛЬ

Верно ли, что холод способствует взрывам в угольных шахтах?

Жидкие включения метана CH₄ и диоксида углерода CO₂ при падении давления склонны бурно вскипать, разрушая пласты горной породы. Поскольку сжижение газов идет тем легче, чем ниже температура угля, то подобные катастрофы в неглубоких выработках в холодную погоду наиболее вероятны.

7.13. ПОБЕДА ДЭВИ

«Два великих события потрясли Англию в 1816 г.: победа Веллингтона над Наполеоном и победа Дэви над рудничным газом».

(Из записок писателя Гроузера)

В 1812 г. на шахте Феллинга в Англии, вблизи г. Ньюкэстл, взрывом метана CH₄ («рудничный газ») за несколько секунд было убито более 100 шахтеров, сотни остались калеками. Правительство обратилось за помощью к химику Дэви (см. 2.44). После долгих экспериментов, проведенных совместно с Фарадеем (см. 2.45), во время которых Дэви неоднократно повреждал лицо и руки осколками взрывающихся стеклянных сосудов, они предложили простую конструкцию шахтерской масляной лампы, не вызывающей в шахтах взрыва смеси метана с воздухом.

Дэви окружил пламя лампы металлической сеткой. Газ проникал вместе с воздухом через сетку к пламени, взрывался и тушил лампу, но через металлическую сетку взрыв из лампы не передавался наружу. Сетка охлаждала продукты взрыва до такой температуры, при которой воспламенение метана за пределами лампы становилось невозможным.

Дэви предложили взять патент на его изобретение, и он смог бы получать огромные доходы, но он отказался, заявив, что «лучшим вознаграждением за его работы будет сознание того, что я сделал добро мне подобным».

В угольных районах Англии Дэви стал наиболее популярным человеком. Благодарные шахтовладельцы подарили ему серебряный сервиз стоимостью 2500 фунтов стерлингов, а принц-регент даровал Дэви звание баронета.

7.14. ТРАГЕДИЯ САЛАНГА

Сотни афганских и советских солдат и офицеров погибли 3 ноября 1982 г. в тоннеле Саланг.

(См. «Известия» от 13 ноября 1989 г.)