Бегающий натрий
Взаимодействие натрия с водой сопровождается щелчками. Почему?
При контакте с водой металлический натрий (как и другие щелочные металлы) окисляется; выделяется газообразный водород, а в растворе появляется гидроксид натрия:
2Na + 2Н2О = 2NaOH + Н2↑.
Эта реакция сопровождается большим тепловыделением, так что натрий плавится. При этом плотность расплавленного металла меньше плотности воды, поэтому капелька расплавленного натрия бегает по поверхности воды: ее подталкивают пузырьки выделяющегося водорода то в одну, то в другую сторону; лопающиеся пузырьки водорода и создают звуковой эффект реакции.
Ртуть - пошница
Можно ли получить металлический натрий при электролизе водного раствора хлорида натрия NaCl? He спешите с ответом: натрий энергично взаимодействует с водой, выделяя из нее водород...
Получение натрия возможно, если катодом будет все время обновляемая ртуть Hg. Тогда выделяющийся на ртути натрий тотчас же будет в ней растворяться, образуя амальгаму:
Na+ + e- = Na°; Na + Hg = Na(Hg).
Амальгама, вытекая из электролизера, попадает в перегонную установку, где ртуть отгоняется, конденсируется в жидкость и возвращается в электролизер. Натрий, температура кипения которого намного выше, чем ртути, остается в кубе перегонной установки, откуда и извлекается.
Растворите серу в воде
При комнатной температуре сера практически нерастворима в чистой воде, однако при высокой температуре она взаимодействует с перегретым водяным паром:
3S + 2Н2О = 2H2S↑ + SO2↑.
Если долго кипятить серу в растворе гидроксида натрия NaOH, то тоже происходит окислительно-восстановительная реакция диспропорционирования, в которой одни атомы серы отдают, а другие — принимают электроны:
3S + 6NaOH = Na2SO3 + 2Na2S + 3Н2О.
Получаемые в результате реакции сульфит натрия Na2SO3 и сульфид натрия Na2S отлично растворяются в воде. Кипячение серы в водном растворе сульфида натрия или сульфита натрия тоже приводит к образованию растворимых веществ — дисульфида натрия Na2S2:
Na2S + S = Na2S2
или тиосульфата натрия Na2SO3S:
Na2SO3 + S = Na2SO3S.
Легкость образования этих соединений объясняется способностью серы к «катенации» — образованию цепочек атомов —S—...— S—.
Красный сульфат бария?
К фиолетовому водному раствору перманганата калия КМnО4, содержащему сульфат калия K2SO4, добавили водный раствор хлорида бария ВаС12. Ко всеобщему удивлению, из раствора выпал красный осадок, хотя известно, что сульфат бария белый.
При сливании растворов протекала реакция осаждения сульфата бария:
K2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2KС1.
Присутствие КМnО4 вызвало равномерное распределение ионов этого вещества по всему объему каждого образовавшегося кристаллика осадка из-за изоморфизма КМnО4 и BaSO4. Осадок представлял собой не чистый BaSO4, а твердый раствор на его основе, где часть анионов SO2- замещена на анионы МnО4, а часть катионов Ва2+ — на катионы K+. Поэтому такой осадок не обесцвечивается даже при самой тщательной промывке.
Удобный способ
Однажды на лекции демонстрировался опыт: плавление серы в пробирке. Вдруг все почувствовали отвратительный запах. Лекция была сорвана. «В чем дело?...» — недоумевал профессор.
Все оказалось просто: в пробирку с серой попали кусочки парафина с пробковой крышки склянки, в которой хранился порошок серы. Смесь парафина — предельного углеводорода с примерной формулой С20Н42 — и серы при нагревании выделяет сероводород H2S:
C20H42 + 21S = 21H2S↓ + 20C.
Чем сильнее нагревается смесь, тем в больших количествах происходит выделение газа. Если прекратить нагревание, то реакция останавливается и сероводород не выделяется. Поэтому реакция очень удобна для получения сероводорода в учебных лабораториях.
Ацетон из ацетата
Студент решил побыстрее высушить ацетат кальция Са(СН3СОО)2. Фарфоровую чашку с веществом он поставил в нагретую муфельную печь, не погасив стоящую рядом газовую горелку. Произошла вспышка, и из муфеля выбросило язык пламени, опаливший лицо студента...
При сильном нагревании ацетата кальция образуется ацетон, который очень летуч и легко воспламеняется:
Ca(CH3COO)2 = (CH3)2CO↑ + CaCO3.
В чистом состоянии ацетон — бесцветная низкокипящая жидкость, имеющая своеобразный запах. По своему строению ацетон — простейший кетон. Приведенная здесь реакция использовалась раньше для получения ацетона.
Остановленный эксперимент
Лаборанта попросили высушить для предстоящего синтеза этиловый спирт. Недолго думая, тот налил спирт в колбу и хотел добавить концентрированную серную кислоту: зная серную кислоту как обезвоживающее средство, лаборант решил, что она свяжет воду, а спирт из смеси можно будет без помехи отогнать и собрать уже «сухим». Почему коллеги не дали лаборанту осуществить его намерения?
Если бы лаборант выполнил задуманные операции, то был бы неизбежен несчастный случай из-за перегрева перегонной установки, что грозило взрывом; кроме того, существовала реальная угроза потери лаборантом сознания. Дело в том, что серная кислота действительно отнимает воду у спирта, причем не только присутствующую в его растворе как примесь, но и химически связанную; спирт превращается в диэтиловый эфир:
2С2Н5ОН = (С2Н5)2О + Н2О.
Диэтиловый эфир, в быту называемый просто эфиром, имеет температуру кипения около 35°С и легко воспламеняется. Он обладает также наркотическим действием, и поэтому раньше его применяли в качестве наркоза. Эфир нельзя долго хранить на свету при соприкосновении с воздухом: в нем образуются органические пероксидные соединения, способные взрываться.
«Бессеребреники»
Известно, что главной составной частью фотоматериалов служат галогениды серебра. Существуют ли светочувствительные составы-«бессребреники»?
В процессах копирования, особенно в полиграфии для изготовления печатных форм, широко применяют бессеребряные светочувствительные материалы. Они чаще всего содержат дихроматы аммония, натрия или калия и органические клеящие вещества — желатин, альбумин, шеллак или коллаген. Правда, светочувствительность таких материалов невелика и хорошо проявляется только под действием синих, фиолетовых или ультрафиолетовых лучей. Суть процесса в том, что желатин или заменяющие его органические вещества теряют способность к набуханию на тех участках, где материал подвергался освещению. Причина этого в г Том, что, например, дихромат аммония (NH4)2Cr2O7 под действием света и только в присутствии перечисленных органических веществ переходит в соединение хрома (III) — сульфат хрома Cr2(SО4)3:
(NH4)2Cr2O7 + 4H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 4Н2О + 3О↑ + (NH4)2SO4.
Выделяющийся при этом атомарный кислород [О] частично окисляет органическое клеящее вещество (например, желатин). Полученная соль — сульфат хрома — «задубливает» желатин так же, как, хромокалиевые квасцы: желатин теряет способность к набуханию. А дальнейшее — дело техники: освещенную (экспонированную) пластинку проявляют в воде, в теплой воде незадубленный желатин растворяется, и получается бесцветное рельефное изображение. Если проявлять в холодной воде, то незадубленный желатин не растворяется, а набухает и остается на стекле. Теперь можно использовать полезное свойство полученного неоднородного слоя: задубленный слой хорошо окрашивается масляной краской (а незадубленный — нет), а водорастворимые краски, наоборот, хорошо окрашивают незадубленные участки. Это свойство светочувствительного материала и используют в полиграфии.
Опасная кислота
Незадачливый химик, незнакомый еще со свойствами марганцовой кислоты HMnO4, решил получить ее из перманганата калия действием концентрированной серной кислоты H2SO4: выделение кислот действием сильной и малолетучей серной кислоты на соли этих кислот — обычный метод препаративной химии. Химик начал нагрев реакционной смеси KМnО4 и Н2SO4 чтобы отогнать НМnО4, и тут раздался сильный взрыв, который едва не стоил химику жизни. В чем его ошибка?
При взаимодействии взятых химиком веществ протекает реакция:
2KMnO4 + H2SO4 = 2HMnO4 + K2SO4
с выделением очень неустойчивой марганцовой кислоты НМnО4 (современное название — тетраоксоманганат(VII) водорода). Она легко распадается на гептаоксид димарганца Мn2О7 и воду:
2НМnО4 = Мn2О7 + Н2О.
Оксид выделяется в виде зеленовато-черной маслянистой жидкости, устойчивой только при температуре ниже -10°С и при полном отсутствии воды. При нагревании Мn2О7 взрывается, превращаясь в диоксид марганца МnО2 и кислород:
2Mn2O7 = 4MnO2 + 3O2↑.
Таким образом, при обычных условиях получение НМnО4 становится невыполнимой задачей, хотя на холоду (ниже 3°С) с величайшей осторожностью выделяют НМnО4∙2Н2О. Водные растворы марганцовой кислоты безопасно сконцентрировать только до 20%-го ее содержания, выше которого начинается ее разложение с образованием МnО2 и О2.
Казусы серебрения
На занятии химического кружка решено было получить «серебряное зеркало». Как и полагается по методике, были приготовлены растворы нитрата серебра AgNO3 и гидроксида калия KОН; затем к смеси этих реактивов добавили аммиак NH3. Подготовленный раствор поставили в темное место до следующего занятия. Через неделю оказалось, что на стенках колбы появился осадок, от которого решили избавиться фильтрованием. Однако при взбалтывании содержимого колбы произошел взрыв!
Хорошо еще, если взрыв обошелся без последствий! Вот почему для серебрения, в том числе и в производственных условиях, строго рекомендовано использовать только свежеприготовленные растворы: полученный в растворе комплекс серебра с аммиаком [Ag(NH3)2]OH при хранении разрушается с образованием нитрида серебра Ag3N —«гремучего серебра». Соединение это весьма неустойчиво и при малейшем сотрясении, даже если оно находится под слоем жидкости, разлагается на азот и серебро:
2Ag3N = 6Ag↓ + N2.
Реакция идет настолько интенсивно, что происходит взрыв.
Не потушить водой
Во время лабораторной работы загорелись кусочки магния. Их пытались залить водой, но произошел взрыв и пламя усилилось. Тогда стали засыпать чашку с горящим магнием песком, но горение не прекратилось. Что же в таком случае делать?
Горящий магний Mg активно взаимодействует с водой:
Mg + H2O = MgO + H2↑
с выделением водорода Н2, который с кислородом воздуха О2 дает взрывоопасные смеси. Песок SiO2 также вступает в реакцию с горящим магнием с выделением большого количества энергии в форме теплоты с образованием оксида магния MgO и аморфного кремния Si:
2Mg + SiO2 = 2MgO + Si.
Только асбестовая вата и мелкая железная стружка тушат горящий магний.
Активные металлы
Один из лаборантов, зная, что литий и калий взаимодействуют с кислородом и влагой воздуха, решил их сохранить в сосудах, заполненных азотом. Что он обнаружил через неделю?
Вместо блестящих серебристых кусочков лития он увидел в сосуде рыхлые зеленовато-черные комочки. Калий же сохранил свой первоначальный металлический блеск. Литий Li, в отличие от калия К и остальных щелочных металлов, реагирует с азотом N2 в обычных условиях с образованием нитрида:
6Li + N2 = 2Li3N.
Поэтому хранить литий можно только в атмосфере аргона Аr или под слоем обезвоженного вазелинового или парафинового масла, а также в тонкостенных герметичных оболочках — тубах из алюминия или меди.
•
•
Copyright © 2005 - 2007 Webmaster
