Книга по химии для домашнего чтения
Шрифт:
Вёлер (см. 2.18) в 1828 г. случайно (см. 9.19) обнаружил, что при нагревании водного раствора цианата аммония NH4NCO образуется карбамид (NH2)2CO (мочевина). Это был первый синтез органического вещества из неорганического, проведенный чисто химическим методом в лаборатории:
NH4NCO <-> (NH2)2CO,
а сама реакция получила название реакции Вёлера. Это пример обратимой реакции таутомерии — превращения одного структурного изомера в другой.
Прошло сорок лет, и карбамид стали получать по реакции Александра Ивановича
2NH3 + CO2 = (NH2)2CO + H2O
Любопытно, что применение другой реакции Вёлера сохранилось до наших дней. Она лежит в основе современного промышленного способа получения белого фосфора (см. 4.26):
Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 = P2^ + 5СО^ + 3CaSiO3.
Фосфат кальция Ca3(PO4)2 (апатит, фосфорит, см. 10.49) смешивают с коксом C и диоксидом кремния SiO2 (песок), а затем прокаливают. Фосфор состава P2 возгоняется из реакционной смеси и конденсируется в холодильнике уже в виде белого воскообразного вещества состава P4 — белого фосфора. Вместе с ним удаляется и газообразный монооксид углерода СО, а в реакторе остается расплавленный метасиликат кальция CaSiO3.
8.6. СТАРЕЙШИЙ СПОСОБ
Знаете ли вы, что в основе одного из самых старых способов получения чистой ортофосфорной кислоты лежит реакция Маргграфа?
Маргграф (см. 1.61) предложил получать ортофосфорную кислоту H3PO4 нагреванием белого или красного фосфора с азотной кислотой:
P4 + 20HNO3 = 4Н3РO4 + 20NO2^ + 4Н2O.
После удаления газообразного диоксида азота остается только водный раствор ортофосфорной кислоты (см. 5.75).
8.7. ЗНАМЕНИТАЯ БЕРТОЛЕТОВА СОЛЬ
Для получения триоксохлората калия KClO3 Бертолле (см. 2.41) предложил пропускать хлор Cl2 в горячий раствор гидроксида калия KOH в воде. Уже через несколько минут из раствора начинают выпадать белые пластинчатые кристаллы KClO3:
6КOН + Cl2 = KClO3 + 5КСl + 3Н2O.
Кристаллы отфильтровывают и высушивают при температуре не выше 100°С. Триоксохлорат калия применяют в производстве спичек (см. 1.30–1.32). Описанная выше простая реакция получила впоследствии название реакции Бертолле, а ее продукт — «бертолетова соль» (см. 9.39).
8.8. СМЕСЬ КИБАЛЬЧИЧА
Так называли смесь,
3КСlO3 + H2SO4 = 2СlO2^ + KClO4 + K2SO4 + H2O.
Выделяющийся диоксид хлора ClO2 тотчас же разлагается на хлор Cl2 и кислород O2:
2ClO2 = Cl2^ + 2O2^,
воспламеняя сахар:
C12H22O11 + 12O2 = 12СO2^ + 11H2O.
Примечание. Николай Иванович Кибальчич (1854–1881) — русский инженер, участник покушения на Александра II, создатель проекта реактивного летательного аппарата.
8.9. КАК ПОЛУЧИТЬ КИСЛОТУ КАРО?
Реакция Каро (Никодем Каро, 1871–1935, немецкий химик) — это реакция взаимодействия триоксохлоросульфата водорода HSClO3 с безводным пероксидом водорода H2O2 (см. 5.63):
HSClO3 + H2O2 = H2SO5 + НСl.
Один из продуктов реакции — пероксомоносерную кислоту H2SO5 — еще до сих пор называют кислотой Каро. Она образует легкоплавкие бесцветные красивые кристаллы, прикосновение которых к бензолу C6H6 сопровождается взрывом. Это один из сильнейших окислителей. Есть еще способ получения кислоты: надо смешать концентрированную серную кислоту с пероксодисульфатом калия K2S2O8, а затем добавить в полученную кашицу лед:
K2S2O8 + H2O = K2SO4 + H2SO5.
8.10. ЖИДКОСТЬ ВАККЕНРОДЕРА
Эта жидкость — смесь политионовых кислот состава H2SxO6, где x > 3, тонкодисперсной серы и небольших количеств серной кислоты H2SO4 (см. 1.49; 5.71).
В 1845 г. немецкий химик, врач и аптекарь Генрих-Вильгельм-Фердинанд Ваккенродер (1798–1854) установил, что при пропускании сероводорода H2S в охлаждаемый ниже 0oC водный раствор диоксида серы SO2 образуется «необычная смесь», получившая впоследствии его имя. Образование одной из политионовых кислот такой смеси: