Карнавал молекул. Химия необычная и забавная

Стабильность чистой H₂CO₃ достаточно высока, она может возгоняться в вакууме, но ее разложение при нагревании все же возможно. При любом превращении реагирующие молекулы вначале образуют некое промежуточное соединение (так называемый переходный комплекс), которое затем распадается, образуя продукты реакции. Образование комплекса требует затрат энергии. Чем меньше эта энергия, тем легче проходит реакция. Разложение угольной кислоты при нагревании проходит через циклический переходный комплекс, образуемый четырьмя атомами О-С-О-Н. Цикл возникает благодаря так называемой водородной связи между атомами О и Н (на рис. 4.2 показана пунктиром): Энергия образования такого комплекса 184 кДж/моль.

В присутствии воды, т. е. при обычном способе получения угольной кислоты, легко образуется восьмичленный переходный комплекс с помощью тех же водородных связей при участии одной молекулы угольной кислоты и двух молекул Н₂О. Энергия образования такого комплекса почти вдвое меньше, 100 кДж/моль, и разложение проходит очень быстро (рис. 4.3).

Возможность существования угольной кислоты в свободном виде не только интересна, но и важна, это открытие позволило по-новому взглянуть на процесс дыхания. Полагают, что в живом организме угольная кислота, «оберегаемая» от разложения специальным ферментом, позволяет осуществлять быстрый перенос углекислого газа из клеток в кровь, а затем мы его выдыхаем через легкие.

Поскольку свободная угольная кислота получена и, естественно, изучен ее спектр, астрономы полагают, что теперь она может быть спектрально обнаружена в атмосфере планет Солнечной системы.

Полувековая иллюзия

Все иллюзия.

Конечно, и предыдущая фраза.

СТАНИСЛАВ ЕЖИ ЛЕЦ

С момента открытия в конце XIX в. благородных газов (He, Ne, Ar, Kr, Xe) они считались химически абсолютно пассивными и не способными вступать в какие-либо реакции, поэтому их назвали инертными. Такая точка зрения продержалась вплоть до 1962 г., однако в результате работ канадского ученого Нила Бартлетта (рис. 4.4) эти представления пришлось пересматривать.

Изучая соединение платины с фтором PtF₆, Бартлетт обратил внимание на сильнейшие окислительные способности этого соединения, оно способно окислять даже молекулярный кислород, который сам хороший окислитель. В результате получается соединение, в котором у кислорода изъят один электрон и он получает положительный заряд O₂⁺[PtF₆]^–. Бартлетту пришла в голову интересная мысль: если гексафторид платины может оторвать электрон от кислорода, то он может проделать то же самое с ксеноном, поскольку, как уже было известно, для этого требуется несколько меньшая энергия, чем в случае кислорода. В результате опыта он получил сразу несколько химических соединений переменного состава, содержащих ксенон (рис. 4.5 и 4.6).

Это сообщение сразу привлекло внимание химиков. Оказалось, что фторировать ксенон можно и без участия платины действием элементарного фтора. Так были получены XeF₄ и XeF₆. Фтор настолько сильный окислитель, что способен отрывать электроны даже от устойчивой восьмиэлектронной оболочки инертного газа. На этом исследователи не остановились, удалось даже получить кислородные соединения ксенона, например XeO₃. Таким образом миф, утверждавший абсолютную инертность благородных газов, удалось разрушить. Возникло не только новое направление в химии, это открытие привело к пересмотру некоторых фундаментальных представлений. Нулевую группу в периодической системе упразднили, а благородные газы поместили в VIII группу, т. е. туда, где находятся малоактивные благородные металлы палладиевой и платиновой групп.

Прокатиться на реакции

Хорошо кататься по российским просторам

на импортном внедорожнике, плохо только,

что попадаются дороги.

СТАС ЯНКОВСКИЙ

Иногда случается так, что разрозненные факты, если их объединить, могут указать новое направление исследований. Рассмотрим, как археологические изыскания и обычные бытовые наблюдения привели к пониманию нового явления.

Бывает ли самородный алюминий?

Самородный – значит такой, который встречается в природе в чистом виде, а не в составе химического соединения. Алюминий – один из наиболее активных химических элементов, потому в земной коре он присутствует в виде оксида Al₂O₃ либо в составе различных силикатов, причем в гигантских количествах. Впервые металлический алюминий получил датский физик Xанс Кристиан Эрстед в 1825 г., воздействуя ртутной амальгамой калия на хлорид алюминия, после чего ртуть отгонялась. Такой алюминий ценился дороже золота. В 1889 г. Д.И. Менделееву во время пребывания его в Лондоне в знак уважения преподнесли весы, одна чаша которых была сделана из золота, а другая – из драгоценного алюминия. Промышленное производство алюминия электролизом расплавленных солей началось в конце XIX в.