Книга по химии для домашнего чтения

Прошло сорок лет, и карбамид стали получать по реакции Александра Ивановича Базарова (1845–1907), русского химика и агронома, директора Никитского ботанического сада в Крыму. Синтез карбамида по Базарову состоял во взаимодействии аммиака NH₃ и диоксида углерода CO₂ при 180°C в присутствии пара воды как катализатора (см. 6.5).:

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, состоящую из триоксохлората калия KClO₃ и сахара C₁₂H₂₂O₁₁. Ее использовали в качестве запала к кустарно изготовленным бомбам. Если смочить смесь каплей концентрированной серной кислоты H₂SO₄, то происходит сильная вспышка (см. 1.28):

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:

H₂S + 3SO₂ = H₂S4O₆.

8.11. ПРОБА ПО ГЕМПЕЛЮ

Вальтер Гемпель (1851–1916) — немецкий химик-аналитик — предложил проводить восстановление серосодержащих веществ натрием Na, магнием Mg или алюминием Al. Для этого исследуемый образец в сухом виде он помещал на листочек или пластинку металла, заворачивал в бумагу и обертывал тонкой проволокой, а затем поджигал. Серосодержащие вещества в процессе восстановления металлами превращались в сульфиды. Потом Гемпель растягивал проволоку и погружал продукты сгорания в пробирку с водой. Если теперь слегка подкислить раствор, произойдет выделение сероводорода H₂S:

Al₂S₃ + 6HCl = 3H₂S↑ + 2АlСl₃,

который можно обнаружить по почернению фильтровальной бумажки, смоченной раствором нитрата свинца Pb(NO₃)₂ или сульфата меди CuSO₄: