Занимательная химия для детей и взрослых - Илья Леенсон

* * *

Северная Корея, 5 вон, 2001. Монета посвящена 100-летию со дня присуждения первой Нобелевской премии по химии голландскому химику Якобу Хенрику Вант-Гоффу (1852–1911) – одному из основателей физической химии и стереохимии. Вант-Гофф сформулировал основные положения пространственной теории расположения атомов в молекулах органических соединений. Исследовал кинетику ряда химических реакций и предложил правило зависимости скорости от температуры (правило Вант-Гоффа). Вывел одно из основных уравнений термодинамики – зависимость константы равновесия от температуры. Вывел носящий его имя закон зависимости осмотического давления от концентрации. Заложил основы теории твердых растворов. На корейской монете Вант-Гофф справа.

* * *

Приднестровье, 100 рублей, 2001. Монета посвящена 140-летию со дня рождения химика-органика академика Николая Дмитриевича Зелинского (1861–1953). Работы Зелинского весьма обширны. Он был одним из основоположников химии нефти и органического катализа, синтезировал множество новых соединений, исследовал химию аминокислот и белков. В 1916 г. разработал конструкцию противогаза. Имя Зелинского носит Институт органической химии Академии наук в Москве.

* * *

Приднестровье, 100 рублей, 2002. Монета посвящена украинскому академику, почвоведу и агрохимику Константину Каэтановичу Гедройцу (1872–1932). Его работы посвящены в основном учению о почвенных коллоидах. Он установил важную роль находящихся на поверхности этих частиц катионов, которые могут обмениваться с другими катионами в почве и таким образом влиять на химические свойства почвы и динамику процессов в ней. Работы Гедройца заложили теоретические основы применения удобрений; они нашли приложение также в геохимии, агрохимии, в разработке вопросов мелиорации почв. Имя Гедройца было присвоено Всесоюзному научноисследовательскому институту удобрений, агропочвоведения и агротехники.

* * *

Германия, 10 евро, 2003. Монета посвящена 200летию со дня рождения немецкого химика Юстуса Либиха (1803–1873). Либиху принадлежит ряд важных открытий в химии, среди которых – явление изомерии (совместно с Вёлером). Он впервые синтезировал многие органические соединения, создал теорию многоосновных кислот, заложил основы агрохимии и предложил теорию минерального питания растений, разработал ряд количественных методов анализа и сконструировал для них оригинальные приборы, основал химический журнал, который с 1784 г. носит его имя (Liebigs Annalen der Chemie). Монета с изображением Либиха была отчеканена также в ГДР (10 марок, 1978) по случаю 175-летия со дня его рождения.

В криминалистике расследование – это скрупулезное собирание фактов, в том числе и самых незначительных, опрос множества свидетелей, логические заключения следователя о том, какие факты между собой связаны, а какие нет… Труд химика тоже во многом похож на работу следователя. Химик изучает факты (какие вещества реагируют друг с другом, что при этом получается), в том числе и малозначительные на первый взгляд (влияние на реакцию небольших изменений внешних условий), опрашивает «свидетелей» (здесь под «свидетелями» подразумеваются химики, проводившие исследование ранее и описавшие полученные результаты в научных статьях), делает логические заключения (сейчас ему в этом помогает и компьютер). В этой главе рассказано о нескольких случая поиска – конечно, не преступника, а причины того или иного явления в химии. Расследование в химии может быть как экспериментальным, так и включать в себя литературный поиск. Обычно химики сочетают оба метода. И такое расследование порой может быть не менее увлекательным, чем истории Шерлока Холмса, о чем и повествует первый рассказ.

Юный химик купил набор для домашних экспериментов. Его особенно заинтересовал опыт, который назывался «Получаем пирофорные металлы». Из описания он узнал, что «металлы, полученные разложением солей органических кислот… имеют очень большую поверхность, а потому очень реакционноспособны. В частности, они быстро реагируют с кислородом воздуха. Поскольку реакция с кислородом воздуха сопровождается разогреванием, такие металлы называются пирофорными (в переводе с греческого – несущими огонь)». Правда, юный химик не понял, при чем тут огонь, если реакция просто идет с разогреванием. Например, реакция щелочи и кислоты сопровождается очень сильным разогреванием, но никто эти вещества пирофорными не называет.

Юный химик проделал рекомендуемые опыты с разложением некоторых солей щавелевой кислоты НООС–СООН (такие соли называются оксалатами; по-английски oxalic acid – щавелевая кислота). В пособии была описана реакция разложения оксалата меди: CuC2O4 = Cu + 2CO2. Слив растворы медного купороса и щавелевой кислоты, как было указано в описании, юный химик получил через некоторое время светло-синий осадок оксалата меди: CuSO4 + H2C2O4 = CuC2O4 + H2SO4. Поскольку воды было много, серная кислота получилась сильно разбавленной. Далее он аккуратно слил с осадка жидкость и осторожно нагрел оставшееся в пробирке вещество. Сначала из него испарилась вода, а потом вещество покраснело. Это, в соответствии с приведенным уравнением реакции, указывало на образование порошка меди, который, как и было указано, «довольно быстро чернеет, поскольку образуется металл с очень большой поверхностью, который быстро реагирует с кислородом». Никакого разогревания, а тем более огня, юный химик не заметил.

Тогда он решил, в соответствии с рекомендациями в книжке, получить пирофорное железо, тем более он читал раньше, что это вещество действительно вспыхивает на воздухе. В наборе была баночка с коричневым веществом – хлоридом железа(III), FeCl3. Однако ничего у юного химика не получилось: при сливании растворов хлорида трехвалентного железа и щавелевой кислоты получился зеленый раствор, но никакого осадка не выпало. Пришлось обратиться к учителю химии. Тот сказал, что этот опыт нужно проводить с оксалатом двух-, а не трехвалентного железа. Посмотрев в справочник, учитель сказал, что растворимость FeC2O4 действительно мала – всего несколько миллиграммов в 100 г холодной воды и практически не изменяется при нагревании. В отличие от него оксалат Fe2(C2O4)3 очень хорошо растворяется в холодной воде, а в горячей разлагается. Известно, что соли железа(III) гидролизуются значительно сильнее, чем соли железа(II). Поэтому если даже FeCl3, соль очень сильной соляной кислоты, при кипячении ее раствора гидролизуется до Fe(OH)3 (этот гидроксид легко образует коллоидный раствор), то соль значительно более слабой щавелевой кислоты должна гидролизоваться намного легче.