Удивительная химия - Илья Леенсон

Однако ядовиты только растворимые соединения свинца, например, раствор свинца в уксусной кислоте (так называемый «свинцовый сахар», из которого делают свинцовую примочку). Эти соединения при попадании в организм способны пройти сквозь стенку кишечника и всосаться в кровь. Но иодид свинца растворяется очень плохо: при комнатной температуре в 1 г воды растворяется всего 0,0007 г этого вещества, тогда как опасная для человека доза свинца измеряется граммами. Поэтому иодид свинца в малых количествах не опасен (по сравнению с более растворимыми соединениями свинца).

В качестве другого похожего примера можно привести металл барий, все растворимые соединения которого очень ядовиты. Но когда человеку делают рентген желудка, ему дают предварительно выпить «бариевую кашу» — водную взвесь сульфата бария, который в воде не растворяется, и поэтому полностью выводится из организма. Едят же эту «кашу» потому, что барий не пропускает рентгеновские лучи и таким образом позволяет разглядеть на экране очертания желудка и кишечника в виде тени на светлом фоне. Еще один аналогичный пример — каломель, нерастворимое соединение ртути. Раньше каломель применяли в медицине как слабительное, желчегонное и мочегонное средство. Сейчас ее используют только наружно — в виде мазей.

В последнем опыте с кристаллами мы вырастим из медного купороса кристаллы… меди. Да-да, эго не опечатка: именно металлической меди! Но разве можно вырастить кристаллы металла? А почему бы и нет? Кристаллы меди получают даже на уроках химии, проводя реакцию железа с раствором медного купороса. Когда в раствор соли меди погружают железный гвоздь, железо, как более активный металл, вытесняет медь из ее соединения. При этом гвоздь покрывается красным медным налетом. Так вот, это самые настоящие кристаллы меди. Только они такие маленькие, что различить отдельные кристаллики можно только с помощью очень сильного (электронного) микроскопа.

Бывают кристаллы металлов и покрупнее. Например, на поверхности только что застывшего расплавленного цинка или на его изломе, а также на новом оцинкованном ведре отчетливо видны кристаллы этого металла. Русский металлург Дмитрий Константинович Чернов (1839–1921), один из основателей современного металловедения, описал в 70-х годах XIX века кристалл стали, найденный им внутри 100-тонного металлического слитка. В полости застывшей стальной отливки вырос ветвистый кристалл длиной более 40 см — самый большой из известных металлических кристаллов.

Теперь вы уже знаете, в каких случаях кристаллы получаются мелкими и что надо сделать, чтобы они выросли крупнее. На поверхности гвоздя медь выделяется очень быстро, поэтому и кристаллы ее слишком мелкие. Огромная стальная болванка застывала очень медленно, поэтому и кристалл в ней вырос большой. Значит, чтобы вырастить кристалл меди побольше, процесс выделения металлической меди из раствора на поверхности железа надо замедлить. Сделать это можно таким способом. Возьмите небольшую стеклянную банку. На дно ее положите несколько кристаллов медного купороса (лучше взять кристаллы покрупнее). Как выращивать такие кристаллы, вы уже знаете, а после выращивания одного большого кристалла медного купороса у вас наверняка еще осталось некоторое количество этого вещества в виде насыщенного раствора — из него путем медленного испарения можно получить несколько кристаллов для данного опыта. Засыпьте кристаллы на дне банки слоем тонко помолотой поваренной соли толщиной несколько сантиметров. На соль положите кружок фильтровальной бумаги, который должен доходить до стенок банки. А уже на этот кружок положите еще один — железный, диаметром чуть поменьше. Такой кружок можно вырезать, например, из крышки старой консервной банки. (Только не порежьтесь о ее острые края!) С крышки с помощью наждачной бумаги надо счистить тонкий слой олова. Приготовьте в отдельной посуде насыщенный раствор поваренной соли и аккуратно налейте его в банку так, чтобы он покрывал железный кружок. Закройте банку крышкой поплотнее, поставьте ее куда-нибудь в сторону и ждите. Что произойдет, можно предсказать заранее. Медный купорос начнет медленно растворяться в рассоле. Рассол — не чистая вода, растворимость купороса в нем меньше. Ионы меди будут очень медленно подниматься вверх (этот процесс называется диффузией). За ним можно наблюдать сквозь прозрачные стенки банки по движению окрашенной границы. Обратите внимание на то, как изменится цвет ионов меди в присутствии хлорид-ионов поваренной соли. Достигнув железной пластинки, ионы меди начнут превращаться в атомы металла. Но так как процесс этот будет происходить очень медленно (потому что ионы меди подходят к пластинке с малой скоростью), образующиеся понемногу атомы меди будут успевать выстраиваться в красивые блестящие кристаллы металлической меди. Иногда эти кристаллы срастаются, образуя гроздья — дендриты. Меняя условия опыта (температуру, размер кристаллов купороса, толщину слоя соли и т. п.), можно менять условия кристаллизации меди. Когда вы закончите опыт (а он может продолжаться 1–2 недели и больше), извлеките полученные медные кристаллы. Чтобы они оставались такими же блестящими и не потускнели со временем, их надо покрыть бесцветным лаком или же хранить в плотно закупоренной баночке (например, из-под пенициллина), залитой доверху водой, в которую добавлено несколько капель уксуса. Это предохранит поверхность меди от окисления кислородом воздуха.

ХИМИКИ РАЗГАДЫВАЮТ ТАЙНЫ СВЕЧЕНИЯ

Из многих загадок природы явления, связанные со светом и цветом, — одни из самых удивительных. Поразительно многообразие цветов в природе. Чтобы убедиться в этом, не обязательно ехать в тропические страны (или в зоопарк), где глаза разбегаются от богатства красок на оперении экзотических птиц и бабочек. Походите по осеннему лесу или парку: «пышное природы увяданье», которое так любил А. С. Пушкин, радует глаз тысячами оттенков зеленого, желтого, красного. Все это — результат химических реакций, интенсивность протекания которых в зеленой траве и зеленых листьях зависит от продолжительности светового дня и температуры окружающей среды.

Изменение цвета веществ при химических реакциях привлекало внимание людей с давних пор, когда химии как науки не было еще и в помине. Используя метод проб и ошибок, древние научились, например, окрашивать белую ткань в прекрасный пурпурный цвет, не зная ничего о сущности происходящих при этом химических превращений. Не знали они и о том. что окраску предмета мы можем обнаружить лишь в результате избирательного поглощения краской отдельных цветов из смеси всех «цветов радуги», т. е. из белого света. Если предмет, освещаемый естественным «белым» светом, полностью его отражает и не поглощает лучи какого-либо одного цвета, то он кажется нам белым, как снег (недаром существует красивое слово «белоснежный»). Если же предмет поглощает все «радужные цвета» и ничего не отражает, то он будет черным даже при самом сильном освещении. Все это стало известно сравнительно недавно, а в древности некоторые философы были уверены, что мы видим предметы потому, что человеческий глаз, испуская свет, как бы «ощупывает» им различные тела.

Многие из вас знают, как запомнить последовательность «радужных цветов» — с помощью смешной фразы, в которой первая буква каждого слова совпадает с первой буквой соответствующего цвета радуги: «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан». Физики придумали другую, более смешную, фразу: «Как Однажды Жак-Звонарь Городской (или Головой?) Сломал Фонарь». А компьютерные оформители и дизайнеры, которые пользуются программой Photoshop, придумали свою фразу: «Каждый Оформитель Желает Знать, Где Скачать Фотошоп». Вы можете попробовать придумать что-нибудь свое, не менее смешное, и даже провести небольшой конкурс. Только следует иметь в виду, что на самом деле эти семь цветов никто в радуге практически не видит. Например, в английской детской песенке перечислены только шесть цветов. Правда, следует учесть, что в английском языке нет слова, соответствующего русскому слову «голубой»: этот цвет обозначается сочетанием «light-blue» или «sky-blue», т. с. «светло-синий» или «небесно-синий».

«Red and Orange,

Green and Blue,

Shiny yellow,

Purple too.

All the colors that we know

Live up in the rainbow».

Что в переводе означает:

«Красный и Оранжевый,

Зеленый и Синий,

Ярко-желтый,

А также Фиолетовый.

Все цвета, которые мы знаем,

Живут в радуге».

Вообще понятие «семь цветов радуги» и «деление» видимого спектра на семь цветов — достаточно условное. Реально в радуге редко можно увидеть больше четырех цветов. Вероятно, Ньютон, который экспериментировал с разложением света с помощью призмы и подсчитывал число получавшихся цветных полосок, достаточно произвольно выбрал «магическое число» 7, хотя, с другой стороны, для человека, всерьез интересовавшегося алхимией, этот выбор мог быть отнюдь не случайным. Число 7 с древности считалось особенным: число дней недели равно семи; звуки музыкальной гаммы состоят из семи ступеней (но если брать полутона, то в хроматической гамме получится не 7, а 12 тонов, а кроме того, известны и другие способы деления звукового ряда: пентагоника, додекафония…); во времена Ньютона были известны семь планет (Меркурий, Венера, Земля. Луна, Марс, Юпитер, Сатурн); это число упоминается в старой алхимической поговорке «семь металлов создал свет по числу семи планет» (в древности были широко известны именно семь металлов — золото, серебро, медь, железо, свинец, олово, ртуть), а также во многих других пословицах и поговорках («семь пядей во лбу», «семеро с ложкой, один с сошкой» и т. д.). Кстати, вот еще один повод устроить соревнование: кто за определенное время вспомнит больше таких пословиц и поговорок.