Книга Путешествие в Страну элементов - Л. Бобров

Но вот на колбу упал свет магниевой вспышки или прямой солнечный луч… Взрыв! Почему? Квант света, попадая в смесь, разбивает молекулу хлора на атомы. Атом хлора, в свою очередь, разбивает молекулу водорода, образуя молекулу хлористого водорода и т. д.

Происходит цепной процесс…

За счет каждой первоначально возбужденной молекулы хлора образуется до ста тысяч молекул хлористого водорода. За неуловимую долю секунды лавина взаимодействий превращается во взрыв.

В промышленности хлористый водород получают прямым синтезом. В реакционную башню подводятся две трубы: по одной из них подается хлор, по другой — водород. Там, где трубы соединяются, получившуюся смесь газов поджигают. Она горит ярким, красивым пламенем, но не взрывается. Образующийся хлористый водород поднимается вверх; навстречу ему разбрызгивается вода, которая жадно поглощает хлористый водород; получается соляная кислота. Здесь используется принцип противотока, позволяющий достигнуть наиполнейшего растворения хлористого водорода. Один объем воды поглощает 400 объемов газа.

Соляная кислота — одна из наиболее сильных кислот; она отлично растворяет металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода, за исключением свинца.

Хлор обесцвечивает цветы и листья — это заметил еще Шееле. В 1785 году Бертолле решил применить хлор, вернее — его раствор в воде, для отбеливания тканей. Опыт прекрасно удался в лаборатории, но когда он перешел в помещение фабрики, то раздались жалобы промышленников. Хлорная вода отлично отбеливала ткани, но портила металлические части машин и отравляла помещение фабрики.

Бертолле еще ранее заметил, что раствор хлора в щелочи, отбеливая ткани, выделяет хлор менее интенсивно, чем хлорная вода. Первые опыты отбелки тканей раствором хлора в щелочи имели место в городе Жавелли. Новая жидкость была названа «жавелевой водой». Вскоре она была заменена белильной известью CaOCl2. Это белый порошок, обладающий сильным окислительным действием, применяется для отбелки, дезинфекции, дегазации. Иприт, соприкасаясь с хлорной известью, сгорает со взрывом.

Хлор образует пять кислот. В одной из них, соляной, он обладает отрицательной валентностью. Четыре другие содержат кислород: валентность хлора в них равна соответственно 1+, 3+, 5+, 7+. Хлорная кислота HClO4, где он находится в высшей степени окисления, является самой сильной кислотой.

Из солей кислородных кислот хлора наиболее важны KClO3 и Mg(ClO4)2.

KClO3 — бертоллетова соль — применяется в изготовлении спичек, в фейерверках и сигнальных ракетах. В лаборатории она служит для получения кислорода.

Mg(ClO4)2 — в технике это соединение получило название «ангидрон» — очень сильный осушитель, не уступающий фосфорному ангидриду и выгодно отличающийся от последнего тем, что его можно высушить под вакуумом и снова использовать.

Йод и бром широко используются…

Почему коричневато-красный цвет йодного раствора, попавшего на руку, сравнительно быстро исчезает?

Йод летуч. Этим пользуются для его очистки. Если нагреть колбу с крупинками йода на дне, причем колбу покрыть холодным часовым стеклышком, то через некоторое время йод в колбе исчезнет. Зато дно часового стеклышка покроется серометаллическими крупинками, йод возгонится.

В последнее время йод используют для получения металлов высокой чистоты, необходимых для производства полупроводников и атомной энергетики, таких, как цирконий, титан, торий. Так называемый йодидный процесс заключается в следующем: очищаемый металл обрабатывается парами йода в вакууме; летучие йодиды металлов разлагаются на раскаленной проволоке, на которой и осаждается чистый металл.

Загрязняющие примеси, окиси и нитриды металлов не возгоняются. Например, при очистке губчатого титана окислы и нитриды этого металла с йодом не взаимодействуют, йодидным процессом очищают цирконий, титан, ванадий, кремний и торий.

Бромистые соединения также летучи; их употребляют для связывания антидетонатора — тетраэтилсвинца. Органические соединения брома, добавленные в бензин, удаляют свинец из мотора в виде летучего бромистого соединения. Галогениды серебра светочувствительны. На этом основано широкое применение бромистых и йодистых солей серебра в фото- и кинопромышленности.

Его Величество Железо

Казалось бы, какое несовременное выражение: в наш век величать железо отжившим, устаревшим королевским титулом! И все-таки это имеет смысл. Только величие железа — это не мнимое величие напыщенного и недоступного монарха, а величие поистине вездесущего труженика, безусловно заслуживающего самого высокого уважения.

Без железа не было бы цивилизации. Без железа была бы невозможна жизнь животного мира нашей планеты. Оно обнаружено в крови почти всех животных (за единичными исключениями). Трехвалентное железо входит в состав сложного соединения гемина, которое в сочетании с белком глобином образует гемоглобин — вещество, способное обратимо присоединять кислород и затем отдавать его всем тканям организма, обеспечивая их дыхание. Присутствие железа в крови, между прочим, объясняет ее красный цвет. Особенно яркий цвет имеет гемоглобин, насыщенный кислородом (оксигемоглобин), поэтому артериальная кровь — ярко-красная в отличие от более темной венозной крови. Общее содержание железа в организме человека очень невелико — около 3 граммов (всего 0,004 процента веса тела).

Любопытно, что в состав крови некоторых червей входит двухвалентное железо. Цвет такой крови — зеленый.

Небольшие количества железа необходимы и для жизнедеятельности растений.

Что такое железо?

На первый взгляд это абсурдный вопрос, ведь всякому ясно, что железо вездесуще. Однако с точки зрения химии этот вопрос не так уж нелеп. Ведь железо, с которым имеет дело техника, — это, как правило, не химически чистый металл. Оно всегда содержит примеси и потому значительно отличается по свойствам от чистого железа. Самая главная примесь в техническом металле — углерод (мы не говорим о специально получаемых сплавах железа — о них речь будет ниже). Количество углерода в металле обусловливает в значительной степени его свойства. Металл с содержанием углерода до 0,2 процента называется ковким железом. Оно довольно мягко, легко куется, вытягивается. Из такого металла делают, например, жесть, гвозди, проволоку. Содержание углерода в металле в пределах от 0,2–1,7 процента отвечает разным маркам стали. Она тверже, прочней ковкого железа, упруга и хорошо поддается механической обработке. Если углерода в металле больше чем 1,7 процента — это чугун.

Химически чистое железо, железо в строгом смысле слова, видели, вероятно, немногие из вас. Получают его электролитическим путем или восстановлением чистых окислов железа водородом при нагревании. Такое железо куется и в монолитных кусках при обычных условиях не окисляется. На примере железа отчетливо видно, насколько тесно химическая активность связана со степенью чистоты металла. Но это еще не все. Любой химик в самой простой лаборатории может легко приготовить химически чистое железо, которое не только будет окисляться на воздухе, но и… сгорит, как порох.