Пуговицы Наполеона. Семнадцать молекул, которые изменили мир

Потребности в соли были так велики, что не стоит удивляться, что соль часто выступала в качестве военного трофея, а не только объекта торговли. В древние времена поселения на берегах Мертвого моря становились причиной военных конфликтов именно из-за наличия в этих местах соли. В Средние века венецианцы воевали с соседями, которые посягали на соляную монополию Венеции. Долгое время хорошей тактикой считалось отрезать противника от источников соли. Во время Войны за независимость в Северной Америке в стране остро ощущался недостаток соли, вызванный тем, что Британия наложила запрет на импорт соли из Европы и Вест-Индии. Англичане разрушили солеварни на побережье Нью-Джерси, и это усложнило положение мятежных колонистов, зависевших от импортной соли. А овладение федеральными войсками в 1864 году, во время Гражданской войны в США, Солтвиллем, городом в штате Виргиния, часто рассматривается как обстоятельство, сломившее дух конфедератов и приведшее их к поражению.

Высказывалось предположение, что недостаток соли в рационе замедляет заживление ран и что это стало одной из причин гибели тысяч солдат наполеоновской армии при отступлении из Москвы. Нам кажется, что не менее важным фактором в тех условиях был недостаток аскорбиновой кислоты (и, как следствие, цинга), так что и соль, и аскорбиновую кислоту (наряду с оловом и производными лизергиновой кислоты) можно причислить к списку химических веществ, не позволивших Наполеону осуществить свои грандиозные планы.

Структура соли

Галит является одним из наиболее легко растворимых в воде минералов: в ста миллилитрах холодной воды растворяется тридцать шесть граммов. Жизнь зародилась в океане, а для жизни необходима соль, так что если бы соль не обладала такой высокой растворимостью, жизнь на Земле была бы совсем другой.

В 1887 году шведский химик Сванте Август Аррениус предположил, что свойства соли и ее растворов можно объяснить наличием в этом веществе противоположно заряженных ионов. Более ста лет химики были заинтригованы удивительным свойством растворов соли — их способностью проводить электрический ток. Дождевая вода не проводит ток, а вот растворы хлорида натрия и других солей являются прекрасными проводниками. Гипотеза Аррениуса объясняла это наблюдение. Его эксперименты показали, что при повышении концентрации соли в растворе увеличивается концентрация заряженных частиц (ионов), необходимых для проведения электрического тока.

Предложенная Аррениусом концепция ионного строения веществ также позволяла объяснить, почему кислоты, имеющие разную структуру, обладают похожими свойствами. В водных растворах всех кислот образуются ионы водорода (H⁺), которые и отвечают за кислый вкус и химическую активность кислот. Сначала идеи Аррениуса не были приняты многими его современниками, однако он настойчиво разъяснял свою теорию. В итоге критики приняли его сторону, и в 1901 году Аррениус получил Нобелевскую премию по химии за свою теорию электролитической диссоциации.

К тому времени появились теоретические и практические доказательства существования ионов. Английский физик Джозеф Джон Томпсон в 1897 году показал, что все атомы содержат электроны — отрицательно заряженные частицы, объясняющие электрическую проводимость веществ (впервые об этом заявил Майкл Фарадей в 1833 году). Если атом теряет один или несколько электронов, он превращается в положительно заряженный ион. Если другой атом приобретает один или несколько электронов, он превращается в отрицательно заряженный ион.

Твердый хлорид натрия представляет собой регулярную решетку из двух типов ионов — положительно заряженных ионов натрия и отрицательно заряженных ионов хлора, которые удерживаются вместе за счет сил притяжения между отрицательными и положительными зарядами.

Трехмерная структура твердого хлорида натрия. Линии, соединяющие ионы, вымышленные: они изображены только чтобы показать кубическое строение решетки соли.

Вода не состоит из ионов, но ее молекулы имеют так называемый частичный заряд: на атомах водорода сосредоточен слабый положительный заряд, а на атоме кислорода — слабый отрицательный заряд. Это и позволяет хлориду натрия растворяться в воде. Хотя сила притяжения между отрицательно заряженным ионом хлора и положительно заряженным атомом водорода в молекуле воды (а также между положительно заряженным ионом натрия и отрицательно заряженным атомом кислорода в молекуле воды) примерно такая же, как между самими ионами хлора и натрия, решающим фактором в высокой растворимости соли является стремление ионов к случайному распределению. Если соли плохо растворяются в воде, это означает, что притяжение между составляющими их ионами сильнее, чем притяжение между ионами и водой.

Изобразим молекулу воды с имеющимися на ней частичными зарядами: