www.chem.tut.ru - Весь мир химии здесь | ||
|
||
|
||
  Случайные открытия Находка В 1916 г. на Баденской анилиново-содовой фабрике в Германии обнаружили забытый стальной баллон со сжатым монооксидом углерода СО. Когда баллон вскрыли, то на дне его оказалось около 500 мл желтой маслянистой жидкости с характерным запахом и легко сгорающей на воздухе. Жидкостью в баллоне был пентакарбонил железа [Fe(CO)5], постепенно образовавшийся под повышенным давлением в результате реакции Fe + 5CO = [Fe(CO)5]. Находка положила начало промышленному способу получения карбонилов металлов — комплексных соединений с удивительными свойствами. Аргон В 1894 г. английский физик лорд Рэлей занимался определением плотности газов, составляющих атмосферный воздух. Когда Рэлей стал измерять плотность образцов азота, полученных из воздуха и из соединений азота, то оказалось, что азот, выделенный из воздуха, тяжелее, чем азот, полученный из аммиака. Рэлей недоумевал и искал источник расхождения. Не раз он говорил с горечью, что «засыпает над проблемой азота». Тем не менее ему и английскому химику Рамзаю удалось доказать, что атмосферный азот содержит примесь другого газа — аргона Аr. Так был впервые открыт первый газ из группы благородных (инертных) газов, которым не находилось места в Периодической системе.
Клатраты Однажды в одном из районов США взорвался газопровод природного газа. Это произошло весной при температуре воздуха 15°С. В месте разрыва трубопровода, внутри, обнаружили белое вещество, похожее на снег, с запахом транспортируемого газа. Оказалось, что разрыв был вызван закупоркой трубопровода новым соединением природного газа состава СnН2n+2(Н2О)x, называемого теперь соединением включения, или клатратом. Газ не был тщательно осушен, и вода вступила в межмолекулярное взаимодействие с молекулами углеводородов, образуя твердый продукт — клатрат. С этой истории и началось развитие химии клатратов, представляющих собой кристаллический каркас из молекул воды или другого растворителя, в полости которого включены молекулы углеводородов.
Фосфор В 1669 г. солдат-алхимик Хённиг Бранд в поисках «философского камня» выпаривал солдатскую мочу. К сухому остатку он добавил древесный уголь и смесь начал прокаливать. С удивлением и страхом он увидел, как в его сосуде возникло зеленовато-голубоватое свечение. «Мой огонь» — так назвал Бранд холодное свечение паров открытого им белого фосфора. До конца своей жизни Бранд не знал, что он открыл новый химический элемент, да и представления о химических элементах в то время отсутствовали.
Дымный порох По одной из легенд уроженец Фрейбурга Константин Анклицен, он же монах Бертольд Шварц, в 1313 г. в поисках «философского камня» смешал в ступке селитру (нитрат калия KNO3), серу и уголь. Были уже сумерки и, чтобы зажечь свечу, он высек из огнива искру. Случайно искра упала в ступку. Произошла сильная вспышка с выделением густого белого дыма. Вот так был открыт дымный порох. Бертольд Шварц этим наблюдением не ограничился. Он поместил смесь в чугунный сосуд, забил отверстие деревянной пробкой, а сверху еще положил камень. Затем начал нагревать сосуд. Смесь вспыхнула, образовавшийся газ выбил пробку и отшвырнул камень, который пробил дверь комнаты. Так фольклорный немецкий алхимик помимо пороха случайно «изобрел» первую «пушку».
Хлор Шведский химик Шееле как-то изучал действие различичных кислот на минерал пиролюзит (диоксид марганца МnО2). В из дней он стал нагревать минерал с хлороводородной кислотой НСl и почувствовал запах, характерный для «царской водки»: МnО2 + 4НСl = Сl2↑ + МnСl2 + 2Н2О. Шееле собрал желто-зеленый газ, вызвавший этот запах, исследовал его свойства и назвал «дефлогистированной соляной кислотой иначе «оксидом соляной кислоты». Позднее выяснилось, что Шееле открыл новый химический элемент хлор Сl.
Сахарин В 1872 г. в лаборатории профессора Аира Ремсена (1846—1927) в Балтиморе (США) работал молодой русский эмигрант Фальберг. Случилось так, что окончив синтез некоторых производных луолсульфамида C6H4(SO2)NH2(CH3), Фальберг отправился в столовую, забыв вымыть руки. Во время обеда он почувствовал сладкий вкус во рту. Это его заинтересовало... Он поспешил в лаборатории начал проверять все реагенты, которые применил в синтезе. Среди отбросов в сливной чаше Фальберг обнаружил выброшенный им накануне промежуточный продукт синтеза, который был очень сладким. Вещество назвали сахарином, химическое же его название — имид о-сульфобензойной кислоты C6H4(SO2)CO(NH). Сахарин отличается своим необыкновенно сладким вкусом. Его сладость превосходит в 500 раз сладость обыкновенного сахара. Сахарин употребляют в качестве заменителя сахара для больных диабетом.
Иод и кот Друзья Куртуа, открывшего новый химический элемент иод, рассказывают любопытные подробности этого открытия. У Куртуа был любимый кот, который во время обеда сидел обычно на плече своего хозяина. Куртуа часто обедал в лаборатории. В один из дней во время обеда кот, чего-то испугавшись, прыгнул на пол, но попал на бутылки, стоявшие около лабораторного стола. В одной бутылке Куртуа приготовил для опыта суспензию золы водорослей в этаноле С2Н5ОН, а в другой находилась концентрированная серная кислота H2SO4. Бутылки разбились, и жидкости смешались. С пола стали подниматься клубы сине-фиолетового пара, которые оседали на окружающих предметах в виде мельчайших черно-фиолетовых кристалликов с металлическим блеском и едким запахом. Это был новый химический элемент иод. Так как зола некоторых водорослей содержит иодид натрия NaI, то образование иода объясняет следующая реакция: 2NaI + 2H2SO4 = I2 + SO2↑ + Na2SO4 + 2H2O.
Аметист Русский геохимик Э. Емлин как-то прогуливался с собакой в окрестностях Екатеринбурга. В траве недалеко от дороги он заметил невзрачный с виду камень. Собака стала рыть землю около камня, а Емлин палкой стал ей помогать. Общими усилиями они вытолкнули камень из земли. Под камнем оказалась целая россыпь кристаллов драгоценного камня аметиста. Прибывший на это место поисковый отряд геологов в первый же день добыл сотни килограммов фиолетового минерала.
Динамит Однажды бутыли с нитроглицерином — сильным взрывчатым веществом — перевозили в ящиках, засыпанных пористой горной породой, называемой инфузорной землей, или кизельгуром. Это было необходимо во избежание повреждений бутылей во время перевозки, что всегда приводило к взрыву нитроглицерина. В дороге одна из бутылей все-таки разбилась, но взрыва не произошло. Кизельгур впитал как губка всю вылившуюся жидкость. Владелец нитроглицериновых заводов Нобель обратил внимание не только на отсутствие взрыва, но и на то, что кизельгур впитал почти трехкратное количество нитроглицерина по сравнению с собственной массой. Проведя опыты, Нобель установил, что кизельгур, пропитанный нитроглицерином, от удара не взрывается. Взрыв происходит только от взрыва детонатора. Так был получен первый динамит. Заказы на его производство посыпались к Нобелю из всех стран.
Триплекс В 1903 г. французский химик Эдуард Бенедиктус (1879—1930) во время одной из работ неосторожно уронил на пол пустую колбу. К его удивлению, колба не разбилась на куски, хотя стенки покрылись множеством трещин. Причиной прочности оказалась пленка раствора коллодия, который раньше хранился в колбе. Коллодий — раствор нитратов целлюлозы в смеси этанола С2Н5ОН с этиловым эфиром (С2Н5)2О. После испарения растворителей нитраты целлюлозы остаются в виде прозрачной пленки. Случай натолкнул Бенедиктуса на мысль о небьющемся стекле. Склеивая под небольшим давлением два листа обычного стекла с прокладкой из коллодия, а затем три листа с прокладкой из целлулоида, химик получил трехслойное небьющееся стекло «триплекс». Напомним, что целлулоид — прозрачная пластмасса, получаемая из коллодия, к которому добавляют пластификатор — камфару.
Первый карбонил В 1889 г. в лаборатории Монда было обращено внимание на яркое окрашивание пламени при сжигании газовой смеси, состоящей из водорода Н2 и монооксида углерода СО, когда эту смесь пропускали через никелевые трубки или никелевый вентиль. Исследование показало, что причиной окрашивания пламени является наличие в газовой смеси летучей примеси. Примесь выделили путем вымораживания и проанализировали. Ею оказался тетракарбонил никеля [Ni(CO)4]. Так был открыт первый карбонил металлов семейства железа.
Гальванопластика В 1836 г. русский физик и электротехник Борис Семенович Якоби, (1801—1874) проводил обычный электролиз водного раствора сульфата меди CuSO4 и на одном из медных электродов увидел образовавшееся тонкое медное покрытие: [Сu(Н2О)4]2+ + 2е- = Cu↓ + 4H2O. Обсуждая это явление, Якоби пришел к мысли о возможности изготовления медных копий с любых вещей. Так началось развитие гальванопластики. В этом же году впервые в мире путем электролитического наращивания меди Якоби изготовил клише для печатания бумажных денежных знаков. Предложенный им метод вскоре распространился в других странах. Неожиданный взрыв Однажды на химическом складе обнаружили две забытые бутыли диизопропилового эфира — бесцветной жидкости (СН3)2СНОСН(СН3)2 с температурой кипения 680С. К удивлению химиков, на дне бутылей оказалась кристаллическая масса, похожая на камфару. Кристаллы выглядели вполне безобидно. Один из химиков вылил жидкость в раковину и попытался растворить кристаллический осадок водой, но это ему не удалось. Тогда бутыли, которые не удалось вымыть, отвезли на городскую свалку без всяких предосторожностей. А там кто-то кинул в них камнем. Последовал сильнейший взрыв, по мощности равный взрыву нитроглицерина. Впоследствии выяснилось, что в эфире в результате медленного окисления образуются полимерные пероксидные соединения — сильные окислители, огнеопасные и взрывчатые вещества.
Искусственная кровь Химик Уильям-Менсфилд Кларк (1884—1964) из Медицинского колледжа штата Алабама (США), решив утопить пойманную крысу, погрузил ее с головой в первый попавшийся ему на глаза стакан с силиконовым маслом, стоявший на лабораторном столе. К его удивлению, крыса не захлебнулась, а дышала жидкостью почти 6 часов. Оказалось, что силиконовое масло было насыщено кислородом для какого-то опыта. Это наблюдение послужило началом работ по созданию «дыхательной жидкости» и искусственной крови. Силиконовое масло — жидкий кремнийорганический полимер, способный растворять и удерживать до 20% кислорода. В воздухе, как известно, содержится 21% кислорода. Поэтому силиконовое масло и обеспечивало некоторое время жизнедеятельность крысы. Еще большее количество кислорода (более 1 л на каждый литр жидкости) поглощает перфтордекалин C10F18, применяемый в качестве искусственной крови.
Тоже клатрат В 1811 г. английский химик Дэви пропускал газообразный хлор через воду, охлажденную до ОºС, для очистки его от примеси хлороводорода. Уже тогда было известно, что растворимость НСl в воде резко возрастает с понижением температуры. Дэви с удивлением увидел в сосуде желто-зеленые кристаллы. Природу кристаллов он установить так и не смог. Только в нашем веке было доказано, что кристаллы, полученные Дэви, имеют состав Cl2∙(7+х)H2O и являются нестехиометрическими соединениями включения, или клатратами. В клатратах молекулы воды образуют своеобразные клетки, замкнутые со сторон и включающие молекулы хлора. Случайное наблюдение Дэви положило начало химии клатратов, имеющих разнообразное практическое применение.
Ферроцен На нефтеперерабатывающих заводах давно замечали образование красного кристаллического налета в железных трубопроводах, когда по ним при высокой температуре пропускали продукты перегонки нефти, содержащие циклопентадиен С5Н6. Инженеры лишь досадовали на необходимость дополнительной очистки трубопроводов Один из наиболее любознательных инженеров проанализировал красные кристаллы и установил, что они представляют собой новое химическое соединение [Fe(C5H5)2], которому дали тривиальное название ферроцен, химическое же название этого вещества —| бис-циклопентадиенилжелезо(II). Стала понятной и причина коррозии железных труб на заводе. Ее вызывала реакция С5Н6 + Fe = [Fe(C5H5)2] + H2↑.
Фторопласт Первый полимерный материал, содержащий фтор, известный у нас под названием фторопласт, а в США — тефлон, был получен случайно. Однажды в лаборатории американского химика Р. Планкетта в 1938 г. из баллона, наполненного тетрафторэтиленом CF2CF2, перестал поступать газ. Планкетт открыл кран полностью, прочистил отверстие проволокой, но газ не выходил. Тогда он встряхнул баллон и почувствовал, что внутри его вместо газа находится какое-то твердое вещество. Баллон был вскрыт, и из него высыпался белый порошок. Это был полимер — политетрафторэтилен, получивший название тефлон. В баллоне прошла реакция полимеризации n(CF2CF2) = (-CF2-CF2-CF2-)n. Тефлон устойчив к действию всех известных кислот и их смесей, к действию водных и неводных растворов гидроксидов щелочных металлов. Он выдерживает температуры от -269 до +200°С.
Мочевина В 1828 г. немецкий химик Вёлер пытался получить кристаллы цианата аммония НН4NCO. Он пропустил аммиак через водный раствор циановой кислоты HNCO в соответствии с реакцией HNCO + NH3 = NH4NCO. Полученный раствор Вёлер выпарил до образования бесцветных кристаллов. Каково же было его удивление, когда анализ кристаллов показал, что им получен не цианат аммония, а хорошо известная мочевина (NH2)2CO, называемая теперь карбамидом. Мочевину до Вёлера получали только из человеческой мочи. Взрослый человек ежедневно выделяет с мочой около 20 г мочевины. Вёлеру никто из химиков того времени не поверил, что органическое вещество можно получить вне живого организма. Считалось, что органические вещества могут образовываться только в живом организме под воздействием «жизненной силы». Когда Вёлер сообщил шведскому химику Берцелиусу о своем синтезе, то получил от него следующий ответ: «...Тот, кто положил начало своему бессмертию в моче, имеет все основания завершить свой путь вознесения на небеса при помощи того же предмета...» Синтез Вёлера открыл широкую дорогу получению многочисленных органических веществ из неорганических. Много позднее было установлено, что при нагревании или при растворении в воде цианат аммония превращается в мочевину: NH4NCO = (NH2)2CO. Цинкаль Одним из металлургов уже в нашем столетии был получен сплав алюминия А1 с 22% цинка Zn, названный им цинкалем. Для изучения механических свойств цинкаля металлург изготовил из него пластинку и вскоре забыл о ней, занимаясь получением других сплавов. Во время одного из опытов, чтобы защитить лицо от теплового излучения горелки, он отгородил ее оказавшейся под рукой пластинкой цинкаля. По окончании работы металлург с удивлением обнаружил, что пластинка удлинилась более чем в 20 раз без каких-либо признаков разрушения. Так была открыта группа сверхпластичных сплавов. Температура сверхпластичной деформации цинкаля оказалась равной 250°С, много меньше температуры плавления. При 250°С пластинка цинкаля под действием силы тяжести начинает буквально течь, не переходя в жидкое состояние. Исследования показали, что сверхпластичные сплавы образованы очень мелкими зернами. При нагревании под очень не небольшой нагрузкой пластинка удлиняется из-за увеличения числа зерен вдоль направления растяжения при одновременном уменьшении числа зерен в поперечном направлении.
Бензол В 1814 г. в Лондоне появилось газовое освещение. Светильный газ хранили в железных баллонах под давлением. В летние ночи освещение было нормальным, а зимой, в сильные холода, — тусклым. Газ по какой-то причине не давал яркого света. Владельцы газового завода обратились за помощью к химику Фарадею. Фарадей установил, что зимой часть светильного газа собирается на дне баллонов в виде прозрачной жидкости состава СбН6. Он назвал ее «карбюрированным водородом». Это был хорошо теперь всем известный бензол. Честь открытия бензола осталась за Фарадеем. Название «бензол» новому веществу дал немецкий химик Либих.
Белое и серое олово Вторая и последняя экспедиция английского путешественника Роберта-Фолкона Скотта в 1912 г. к Южному полюсу закончилась трагически. В январе 1912 г. Скотт и четверо его друзей пешком достигли Южного полюса и обнаружили по оставленной палатке и записке, что всего за четыре недели до них Южный полюс был открыт экспедицией Амундсена. С огорчением они двинулись в обратный путь при очень сильном морозе. На промежуточной базе, где хранилось горючее, они его не нашли. Железные канистры с керосином оказались пустыми, так как имели «кем-то вскрытые швы», которые раньше были запаяны оловом. Скотт и его спутники замерзли около распаянных канистр. Так при трагических обстоятельствах было обнаружено, что олово при низких температурах переходит в другую полиморфную модификацию, прозванную «оловянной чумой». Переход в низкотемпературную модификацию сопровождается превращением обычного олова в пыль. Белое олово, или β-Sn, которым были запаяны канистры, превратилось в серое пылевидное олово, или α-Sn. Смерть настигла Скотта и его спутников всего в 15 км от места, где их ждала основная часть экспедиции, в составе которой находилось и двое русских — Гирёв и Омельченко.
Гелий В 1889 г. английский химик Д. Метьюз обработал минерал клевеит нагретой серной кислотой H2SO4 и с удивлением увидел выделение неизвестного газа, не горящего и не поддерживающего горения. Им оказался гелий Не. Редко встречающийся в природе минерал клевеит — разновидность минерала уранинита состава UO2. Это сильнорадиоактивный минерал, испускающий α-частицы, ядра атомов гелия. Присоединяя электроны, они превращаются в атомы гелия, который в виде небольших пузырьков остается вкрапленным в кристаллы минерала. При обработке его серной кислотой протекает реакция UO2 + 2H2SO4 = (UO2)SO4 + SО2↑ + 2H2О. Диоксид урана UO2 переходит в раствор в виде сульфата уранила (UO2)SO4, а Не освобождается и выделяется в виде газа вместе с диоксидом серы SO2. Особенно много Не оказалось в минерале торианите, диоксиде тория и урана (Th,U)O2: 1 л торианита при нагревании до 800°С выделяет почти 10 л Не. В 1903 г. одна нефтяная компания проводила поиски нефти в штате Канзас (США). На глубине около 100 м она натолкнулась на газовый пласт, давший фонтан газа. К великому изумлению нефтяников, газ не горел. Это был тоже гелий.
Пурпур Римский ученый-энциклопедист Марк Терентий Варрон (116—27 гг. до н. э.) в своем произведении «Человеческие и божественные древности» рассказал легенду. Как-то вдоль морского берега шел с собакой житель финикийского города Тира. Собака, найдя среди гальки небольшую ракушку, выброшенную прибоем, раздавила ее зубами. Пасть пса сразу стала красно-синей. Так был открыт знаменитый природный краситель — античный пурпур, который называли также тирским пурпуром, королевским пурпуром. Этим красителем окрашивали одежду императоров Древнего Рима. Источник пурпура — хищные моллюски-багрянки, которые питаются другими моллюсками, предварительно разрушая их раковину кислотой, выделяемой слюнными железами. Пурпур извлекали из пурпурных желез багрянок. Цвет красок в прошлом отождествляли с различными символами. Пурпур был символом достоинства, силы и могущества. В 1909 г. немецкий химик Пауль Фридлендер (1857—1923) получил путем сложного синтеза диброминдиго [C6H3Br(CO)NHC]2 и доказал его тождество с пурпуром средиземноморской багрянки.
Урановое излучение Французский физик Беккерель занимался изучением свечения некоторых кристаллов, называемых фосфорами, в темноте после их предварительного облучения солнечным светом. У Беккереля была большая коллекция фосфоров, и среди них — сульфат уранила-калия K2(UO2)(SO4)2. После открытия рентгеновских лучей Беккерель решил выяснить, не испускают ли его фосфоры эти лучи, вызывающие почернение фотопластинки, закрытой черной светонепроницаемой бумагой. Он заворачивал фотопластинку в такую бумагу, а сверху клал тот или иной фосфор, предварительно выдержанный на солнце. Однажды в 1896 г. в пасмурные дни Беккерель, не выдержав на солнце сульфат уранила-калия, положил его на завернутую пластинку в ожидании солнечной погоды. Почему-то он решил проявить эту фотопластинку и обнаружил на ней очертания лежавшего кристалла. Стало ясно, что проникающее излучение соли урана U никак не связано со свечением фосфоров, что оно существует независимо ни от чего . Так была обнаружена естественная радиоактивность соединений урана, а затем и тория Th. Наблюдения Беккереля послужили для Пьера и Мари Кюри основанием для поиска в минералах урана новых, более радиоактивных химических элементов. Найденные ими полоний и радий оказались продуктами радиоактивного распада атомов урана.
Лакмус Как-то английский химик Бойль приготовил водный настой лакмусового лишайника. Склянка, в которой он хранил настой, понадобилась для хлороводородной кислоты НСl. Вылив настой, Бойль залил в склянку кислоту и с удивлением обнаружил, что кислота стала красной. Тогда он добавил несколько капель настоя к водному раствору гидроксида натрия NaOH и увидел, что раствор стал синим. Так был открыт первый кислотно-основный индикатор, названный лакмусом. Впоследствии Бойль, а затем и другие исследователи стали пользоваться бумажками, пропитанными настоем лакмусового лишайника и потом высушенными. Лакмусовые бумажки становились синими в щелочном и красными — в кислом растворе.
Открытие Бартлета Канадский студент Нил Бартлет (р. 1932) решил очистить гексафторид платины PtF6 от примеси бромидов, пропуская над ним газообразный фтор F2. Он считал, что выделяющийся бром Вr2 должен превратиться в присутствии фтора в светло-желтый трифторид брома BrF3, который при охлаждении стал бы жидкостью: NaBr + 2F2 = NaF + BrF3↑. Вместо этого Бартлет увидел выделение большого количества красного пара, превращающегося в красные кристаллы на холодных частях прибора. Ответ на это необычное явление Бартлету удалось найти только через два года. Гексафторид платины долго хранился на воздухе, и, будучи очень сильным окислителем, постепенно взаимодействовал с кислородом воздуха, образуя кристаллы оранжевого цвета— гексафтороплатината диоксигенила: O2 + PtF6 = O2[PtF6]. Катион O2+ носит название катиона диоксигенила. При нагревании в токе фтора это вещество возгонялось в виде красного пара. Анализ этого случайного явления привел Бартлета к выводу о возможности синтеза соединений благородных (инертных) газов. В 1961 г. Бартлет — уже профессор химии, — смешивая PtF6 с ксеноном Хе, получил первое соединение благородных газов — гексафтороплатинат ксенона Xe[PtF6].
Фосген В 1811 г. английский химик Дэви, забыв, что в сосуде уже находится монооксид углерода СО — газ без цвета и запаха,— впустил в этот сосуд хлор С12, который он хотел сохранить для опытов, намеченных на следующий день. Закрытый сосуд остался стоять на лабораторном столе около окна. День был яркий и солнечный. На следующий день утром Дэви увидел, что хлор в сосуде потерял свою желтовато-зеленоватую окраску. Приоткрыв кран сосуда, он почувствовал своеобразный запах, напоминающий запах яблок, сена или разлагающейся листвы. Дэви исследовал содержимое сосуда и установил присутствие нового газообразного вещества СС12О, которому дал название «фосген», что в переводе c греческого означает «рожденный светом». Современное название СС12О — оксиддихлорид углерода. В сосуде, оказавшемся на свету, протекала реакция СО + С12 = СС12О. Так было открыто сильное отравляющее вещество общетоксического действия, широко использованное в первую мировую войну. Способность в самых ничтожных концентрациях постепенно поражать организм сделала фосген опасным ядом при любом его содержании в воздухе. В 1878 г. обнаружили, что фосген образуется из смеси СО и С12 в темноте, если в этой смеси присутствует катализатор - активированный уголь. При действии воды фосген постепенно разрушается с образованием угольной Н2СО3 и хлороводородной НСl кислот: CCl2О + 2Н2О = Н2СО3 + 2HCl Водные растворы гидроксидов калия KОН и натрия NaOH разрушают фосген моментально: ССl2О + 4KОН = K2СО3 + 2KСl + 2Н2О. В настоящее время фосген применяют в многочисленных органических синтезах.
|
||
•
• |
||
Copyright © 2005 - 2007 Webmaster |