Владимир Рюмин - Занимательная химия
Все многообразные применения апатито-нефелиновых хибинских залежей в настоящее время используются. Не малая часть добычи экспортируется за границу. А ведь раньше фосфориты ввозились из-за границы.
В 1929 г. т. Киров заложил первый камень приполярного города Хибиногорска, ныне носящего имя Кирова и имеющего уже свыше 40000 жителей и крупные химические заводы, перерабатывающие апатито-нефелины и другие природные богатства Кольского полуострова.
И это там, где еще недавно была безлюдная тундра!
Зимний сад... летом
Кристаллы воды, когда они в виде инея покрывают зимой деревья в садах и лесах, так красивы каждый в отдельности и такую чудную картину образуют в целом, что можно только пожалеть о нашем неумении воспроизвести ее по желанию.
А впрочем, разве для химика есть что-либо невозможное! Целый сад мы инеем в жаркий летний день не покроем, - это обошлось бы слишком дорого, - но несколько веточек остролистника или хвойных кустарников и деревьев сможем покрыть нежными белыми кристаллами, которые дадут нам впечатление инея.
Поместим сорванные ветви под стеклянный колпак. Как я не раз говорил, им может служить бутылка с отрезанным дном. Колпак поставим на доску с прорезанным в середине ее отверстием, в которое вставим фарфоровую чашечку.
Рис. 47. Химический иней
В чашечку насыплем горсть бензойной кислоты (тело, при обыкновенной температуре твердое, как и многие другие кислоты, - хотя бы общеизвестная борная); под чашкой зажжем спиртовую лампочку (рис. 47).
При 120° бензойная кислота плавится, при 250° испаряется, и ее пары, наполнив колпак, осаждаются мелкими бесцветными кристалликами на ветвях и хвое растений. Уберите лампочку, закройте отверстие колпака пробкой и осветите картину "зимнего леса", выставив колпак на солнечный свет.
Сад химика
Химик может не только среди лета воспроизвести картину зимнего сада, покрытого инеем, - он может вырастить чисто "химический сад", не нуждаясь для этого ни в семенах, ни в саженцах растений.
Выращивается, однако, такой сад не на воздухе. Для растений, в нем произрастающих, нужна не углекислота, а другая питательная среда. Наоборот, все кислоты, даже следы их, гибельны для такого "сада".
Выращивается он в стекле.
- На стекле?
Нет, именно в стекле. Только в жидком, в так называемом растворимом стекле.
Бывает и такое стекло. Обыкновенное хорошо вам известное стекло с химической точки зрения - соль, хотя и нерастворимая или, говоря вполне точно, в высшей степени трудно растворимая в воде. Варится стекло чаще всего из песка (а песок - это кремнезем, ангидрид кремневой кислоты), соды и извести.
Попутно надо сказать, что и такое стекло при очень продолжительном кипячении в горячей воде частью переходит в раствор. Это доказал Лявуазье, опровергнув мнение своих современников, утверждавших, что при многодневном кипячении воды из нее выделяется какое-то новое землистое вещество. Взвесив это вещество, он нашел, что вес его равен разности весов стеклянного сосуда до и после опыта. Ясно, что и получилось оно не из воды, а из материала сосуда.
Сплав кремнезема с едким натром дает стекло, легко растворимое в воде и очень легко разлагаемое кислотами. В виду последнего, материалы для нашего химического сада должны быть совершенно чистыми, иначе, предупреждаю заранее, ничего из этого опыта не выйдет.
Рис. 48. Кристаллические растения
Купив силикат натрия уже в растворенном виде, слейте его в широкую банку из-под варенья из бесцветного стекла и бросьте в жидкость крохотный кристаллик медного купороса. Упав на дно, он вскоре покроется пленкой, которая в непродолжительном времени образует почки, а из этих почек начнут расти голубые травинки. Ими можно засеять все дно банки; это будет газон голубой "химической травы" (рис. 48). На Земле, правда, такая трава не встречается, но, быть может, что-нибудь в этом роде растет на других планетах...
Кристаллик железного купороса дает извивающиеся черные ветви; никелевого - ярко-зеленые, почти прямые стволики; азотно-кислый кобальт разовьется в синие ползучие растения и т. п.
Сулема (хлорная ртуть) - сильный яд, так что брать ее для этого опыта отнюдь не следует, а это отчасти жаль, так как она дает очень красивые оранжевые "растения".
Когда деревья "вырастут", можете очень осторожно слить раствор стекла. Сад будет оставаться таким же, как получился, и в воздухе; воздух был непригоден только для периода развития химических трав и деревьев.
А растут они вот почему: в растворе жидкого стекла кристаллики солей тяжелых металлов покрываются тонкой пленкой их кремнекислых соединений. Сквозь эту пленку диффундирует (проникает) вода и растворяет часть кристаллика. Пленка, не выдержав напора изнутри, где-нибудь лопается, растворившаяся соль тяжелого металла вытекает в отверстие и тотчас в свою очередь покрывается пленкой кремнекислой соли. Процесс этот может повторяться несколько раз, и тогда "химическое растение" ветвится.
Растворимое стекло представляет не единственную "питательную среду" для химических растений.
Заменив его крепким раствором желтой кровяной соли (железисто-синеродистый калий), можно из солей тех же металлов вырастить в этом растворе растения других "семейств", не похожие на прежние.
Так, кристаллик медного купороса, дающий в растворимом стекле голубую травку, в кровяной соли развивается в красно-бурое деревцо, по началу стелящееся по дну банки, а затем вырастающее до самой поверхности раствора. Наоборот, азотно-кислый кобальт дает в этом растворе низкую траву.
Чем не аналогия с биологическим законом приспособляемости организма к окружающей среде?
Но, конечно, химические "растения" отличаются от настоящих: семян они не дают, клеток органических не имеют.
Словом, они не живые!
"Сатурново дерево"
Алхимики называли металлы именами мифологических богов древней Эллады. Свинец они называли Сатурном (бог времени - отец всех богов), ртуть - Меркурием (бог воровства - был и такой) и т. д.
Вот почему дендритные (растениеобразные) скопления искусственно выкрашенных кристалликов свинца и носили у них название "сатурнова дерева".
Но не кажется ли вам задача получения металла, хотя бы и такого легкоплавкого, как свинец, в правильных кристаллах, при наших более чем скромных средствах, при отсутствии плавильной печи и огнеупорных тиглей, неразрешимой?
Нет, плавить свинец или хотя бы растворять его в чем-либо, чтобы выделить, как делали с кристаллами солей, осаждением из раствора, нам не придется.
В этом опыте мы пойдем совсем другим путем, мы вытесним металлический свинец другим металлом из раствора его уксуснокислой соли (свинцового сахара).
Рис. 49. Получение «Сатурнова дерева»
Для этого мы нальем в небольшую широкогорлую баночку (рис. 49) профильтрованный насыщенный раствор названной соли и закроем банку пробкой, в которую снизу вколота спирально изогнутая цинковая проволока. Проволока предварительно должна быть очищена наждачной бумагой от покрывающего ее поверхность окисла и обезжирена промывкой в эфире или крепком спирте.
Уже через несколько минут мы заметим, что поверхность проволоки по всей длине спирали начнет покрываться крохотными кристалликами свинца. Оставьте прибор на сутки, и у вас получится ветвистое "сатурново дерево" древних алхимиков.
Цинк вытеснит из раствора свинцовой соли металлический свинец, а в растворе окажется уксуснокислая соль цинка.
Кристаллизация металлов
Лет 20 тому назад химик В. Александров усовершенствовал постановку предыдущего опыта алхимиков, сконструировав для него особый приборчик.
Как видите (рис. 50), это обыкновенная пробирка, самая широкая, какую мне удалось найти. Через плотно входящий в нее кружок желтого картона, вдвинутого до половины высоты пробирки, пропущена медная проволока, верхним концом припаянная к цинковому кольцу. Ширина кольца 1 см, таково же и расстояние его от картонного кружка. Снизу проволока доходит почти до дна пробирки. На расстоянии между цинковым кольцом и картонным кружком она покрыта слоем расплавленного сургуча, сургучем же она приклеена к картону.
Рис. 50. Кристаллизация металлов
Наливаю предварительно в пробирку насыщенный раствор свинцового сахара до половины высоты пробирки, на него опускаю картонный кружок и сверху последнего наливаю раствор селитры так, чтобы он стоял выше цинкового кольца.
Пробирку ставлю в станочек. Наш приборчик - маленький гальванический элемент. В нем возникает ток, ускоряющий выделение металлического свинца.
Смотрите. Не прошло и 15 минут, а наше "сатурново дерево" уже выросло внутри пробирки.
Приборчик хорош тем, что в нем можно получать кристаллы и других металлов, а не только свинца.
