Дьявольское наваждение
Шел ХVII век. Монастырь. Молодому монаху было поручено приготовить красную краску «скарлет». В соответствии с рецептом он взял водный раствор нитрата ртути Hg(NO3)2 и прилил к нему раствор иодида калия KI. Монах увидел, как раствор сначала стал красным, а затем прозрачным и бесцветным. Никакого красного осадка «скарлета» не образовалось. Объяснив происшедшее «дьявольским наваждением», монах бросил работу и стал молиться.
Красный осадок иодида ртути (краска «скарлет»), малорастворимый в воде, образуется только при смешивании строго стсхиометрических количеств реагентов, отвечающих реакции:
Hg(NO3)2 + 2KI = HgI2↓ + 2KNO3.
Вероятно, монах вылил в сосуд с раствором нитрата ртути весь раствор иодида калия, рассчитанный на несколько синтезов. Поэтому образовавшийся вначале осадок иодида ртути HgI2 стал тотчас же взаимодействовать с избытком иодида калия, образуя прозрачный раствор тетраиодомеркурата калия:
HgI2 + 2KI = K2[HgI4].
Криминальная история с цианидом калия
Однажды лаборант, вынув из сейфа банку с сильнейшим ядом — цианидом калия KCN, обнаружил, что крышка не закрыта, характерный слабый запах миндаля исчез, а объем содержимого банки несколько увеличился. Анализ показал, что в банке почти не осталось цианида калия.
В пропаже цианида калия «виноваты» диоксид углерода СО2 (углекислый газ) и влага, которые всегда содержатся в атмосферном воздухе. Кристаллы цианида калия в открытой банке долго были в контакте с воздухом, гигроскопичный KCN поглощал влагу из воздуха и подвергался гидролизу:
KCN + H2O = HCN + KОН.
Продукт гидролиза — гидроксид калия — вступал в реакцию взаимодействия с СО2:
КОН + СО2 = КНСО3,
а легколетучий циановодород HCN выделялся в газообразном состоянии. Общая реакция взаимодействия KCN с воздухом:
KCN + Н2О + СO2 = KНСО3 + HCN↑.
Добавим, что HCN в воздухе постепенно окислялся:
4HCN + 5О2 = 2Н2О + 4СО2↑ + 2N2↑
и терял свою токсичность, а кислород воздуха действовал на оставшийся цианид калия и медленно превращал его в цианат калия:
2KCN + O2 = 2KNCO.
Если бы воздух был слишком влажен, то в присутствии большого количества влаги могла бы произойти еще одна реакция, обусловленная разрывом связей углерод—азот в цианид-ионах:
KCN + 2H2O = HCOOK + NH3↑
с получением формиата калия НСООK и аммиака NH3.
Тайна золотого кольца
У работницы химического цеха соскочило с пальца золотое кольцо и упало в аппарат с раствором цианида натрия NaCN. Сразу достать его не удалось, а на следующий день кольца в аппарате не нашли. Куда оно исчезло?
Золото взаимодействует с цианидом натрия в водном растворе в присутствии кислорода воздуха, превращаясь в дицианоаурат натрия:
4Au + 8NaCN + 2H2O + О2 = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH.
Дицианоаурат натрия — хорошо растворимое бесцветное кристаллическое вещество. Приведенная реакция и является причиной исчезновения кольца.
В 1844 г. русский инженер Багратион предложил использовать эту реакцию для извлечения золота из бедных месторождений. После обработки золотоносной породы водным раствором NaCN с продувкой воздуха получают раствор Na[Au(CN)2], в который затем добавляют избыток цинковой пыли:
2Na[Au(CN)2] + Zn= Na2[Zn(CN)4] + 2Au↓.
Осадок смеси золота и цинка промывают разбавленной хлороводородной кислотой, переводящей цинк в хлорид цинка:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑.
После удаления раствора и промывки осадок представляет собой чистое золото.
Незадачливый лаборант
У начинающего лаборанта приключилась целая серия неудач: поставил он в сушильный шкаф вещество, включил нагрев... приходит, открывает шкаф, а там — пустая чашка, вещества как не бывало. Решил он перекристаллизовать соль, стал добавлять ее к кипящей воде, израсходовал все запасы соли, а насыщенного раствора так и не получил. Стал охлаждать раствор, но кристаллы так и не выпали. Отчаявшись, выпарил раствор досуха и... увидел пустую чашку.
Вещество, без остатка разложившееся в сушильном шкафу, — это, вероятно, был гидрокарбонат аммония NH4HCO3, который даже при комнатной температуре разлагается, а все продукты его разложения газообразны:
NН4НСО3 = NH3↑ + Н2О↑ + СО2↑.
Особенно быстро идет разложение в присутствии следов влаги и при нагревании.
Соль, которую не удалось перекристаллизовать — нитрит аммония NH4NO2. При нагревании раствора этого вещества в воде идет разложение:
NH4NO2 = N2↑ + 2H2O↑.
Эту реакцию используют в лаборатории для получения чистого азота. Правда, для того чтобы избежать возможного перегрева и взрыва, к нитриту аммония добавляют хлорид аммония NH4C1.
Между прочим, в кипящей воде разложение нитрита аммония с выделением газообразного азота может пройти незамеченным.
Карбонат или карбаминат?
На экзамене студенту задали вопрос: «Какое вщество образуется при взаимодействии аммиака NH3 с диоксидом углерода СО2?» Студент ответил, что продуктом реакции будет карбонат аммония (NH4)2CO3, однако экзаменатор признал ответ неудовлетворительным. Почему?
Карбонат аммония образуется только при взаимодействии аммиака и диоксида углерода в присутствии воды:
2NH3 + CO2 + H2O = (NH4)2CO3.
Сухие же газы реагируют между собой с образованием в обычных условиях карбамината аммония — соли карбаминовой кислоты NH2COOH:
2NH3 + СО2 = (NH2COO)NH4.
Если эту реакцию проводить при высокой температуре и большом давлении, то продуктом реакции будет уже карбамид (мочевина):
2NН3 + СО2 = (NН2)2СО + Н2О.
Карбаминат аммония при растворении в воде превращается в карбонат аммония:
(NH2COO)NH4 + Н2О = (NН4)2СO3.
Порошок карбоната аммония при стоянии на воздухе в открытых сосудах постепенно выделяет аммиак NH3 и переходит в гидрокарбонат аммония:
(NH4)2CO3 = NH4HCO3 + NH3↑.
Битва за азот
Странное сражение: большинство уступает меньшинству в битве за овладение азотом!
Если действовать хлором С12 на концентрированный водный раствор хлорида аммония NH4C1, то в кислой среде при рН<4 образуется нитрид трихлора C13N, выделяющийся в виде желтых маслянистых капель, взрывающихся при нагревании или ударе. В среде, близкой к нейтральной, при рН 5—8, продуктом реакции является хлоримин NНС12 — вещество, не выделенное в индивидуальном состоянии и существующее только в растворе в указанном интервале значений водородного показателя. В щелочной среде при рН>8,5 получается хлорамин NH2C1 — бесцветная маслянистая жидкость с резким запахом.
Невероятно, но факт
Может ли при добавлении кислоты к раствору соли выделиться гидроксид металла?
На первый взгляд подобное событие кажется совершенно невероятным. Однако вспомним, что гидроксиды некоторых металлов амфотерны и растворимы в избытке щелочи — скажем, гидроксида калия КОН. При этом образуются комплексные соли (гидроксокомплексы) — например, гидроксобериллаты:
Ве(ОН)2 + 2KОН = K2[Ве(ОН)4].
Это соединение устойчиво только в избытке КОН, а при осторожном подкислении раствора разрушается, образуя осадок гидроксида бериллия Ве(ОН)2:
K2[Ве(ОН)4] + 2НС1 = 2KС1 + Ве(ОН)2↓ + 2Н2О.
Правда, дальнейшее действие кислоты будет уже лишено «фантастических» особенностей и укладывается в обычную схему:
гидроксид металла + кислота = соль + вода или
Ве(ОН)2 + 2НС1 = ВеС12 + 2Н2О.
Патроны свежего воздуха
Герои романа Жюля Верна «С Земли на Луну» Барбикен и его два спутника во время полета использовали для регенерации кислорода нагревание бертолетовой соли KClO3, а для поглощения углекислого газа (диоксида углерода СО2) — гидроксид натрия NaOH. Каким способом сейчас удаляют из воздуха замкнутых помещений (подводные лодки, космические корабли) образующийся при дыхании людей углекислый газ?
Разложение при нагревании триоксохлората калия КС1О3 (бертолетовой соли) протекает с выделением кислорода О2:
2KClO3 = 2KCl + 3O2↑,
а поглощение диоксида углерода СО2 (углекислого газа) гидроксидом натрия приводит к образованию карбоната натрия Na2CO3:
2NaOH + СО2 = Na2CO3 + Н2О.
В современных системах регенерации дыхательного воздуха и удаление СО2, и возмещение убыли О2 совмещены в одном процессе, протекающем без энергетических затрат:
2Na2O2 + 2СО2 = 2Na2CO3 + О2↑,
4NaO2 + 2СО2 = 2Na2CO3 + 3O2↑.
В первом случае используют перoксид натрия Na2O2, а во втором — надпероксид натрия NaO2.
Загадка дихлорида
Химик обнаружил в шкафу запечатанную банку без надписи с кристаллами зеленого цвета внутри. Сохранился лишь обрывок этикетки со словом «дихлорид». При контакте этих зеленых кристаллов с водой раствор оказался фиолетовым; потом из этой фиолетовой жидкости начали выделяться пузырьки газа, а спустя несколько секунд она стала зеленой. При смешивании раствора сульфата меди СuSО4 с теми же зелеными кристаллами выделились крупинки металлической меди... Какой дихлорид был в банке?
Не так уж много дихлоридов имеет зеленый цвет. Это, во-первых, тетрагидрат хлорида железа FeCl2∙4H2O, гексагидрат хлорида никеля NiCl2∙6H2O, безводные дихлориды меди СuС12, иридия IrС12 и платины PtCl2 и безводный дихлорид ванадия VC12. Дихлориды иридия и платины в воде практически нерастворимы, дихлориды железа, меди и никеля дают зеленый (для железа — быстро желтеющий на воздухе) водный раствор, газы при этом не выделяются. Значит, дихлорид ванадия? Действительно, зеленые кристаллы VC12 образуют фиолетовый раствор, из которого выделяется водород, а окраска раствора становится зеленой:
2VC12 + 2Н2О = 2VOC1 + 2НС1 + Н2↑.
Очевидно, ванадий в степени окисления (+II) настолько сильный восстановитель, что выделяет водород даже из воды. Не удивительно, что он осаждает и медь Сu из раствора сульфата меди CuSO4, превращаясь в хлорид оксопентаакваванадия(IV):
VC12 + CuSO4 + 6H2O = Сu + [V(H2O)5O]Cl2 + H2SO4,
окрашивающего раствор в синий цвет.
•
•
Copyright © 2005 - 2007 Webmaster
