Занимательная химия для детей и взрослых

В настоящее время репутация химии далека от той, которую она заслуживает. Простые люди практически ничего не знают о вкладе химии в их собственное благополучие, зато нет недостатка в публикациях и сообщениях на тему загрязнения окружающей среды, так или иначе связанного с химическими веществами. Проблема хемофобии (от греч. phobos – «страх») достигла такого уровня, что некоторые ведущие химические компании поспешили исключить слово «химия» из своих фирменных знаков. Очень мало знают люди (и даже многие химики) о выдающихся успехах, достигнутых химиками. В этой главе будет рассказано о ряде таких достижений, которые, как и спортивные рекорды, достойны того, чтобы о них знали. Некоторые из приведенных фактов с соответствующими комментариями взяты из известной Книги рекордов Гиннесса, некоторые – из справочных изданий и пятитомной Химической энциклопедии (1988–1998 гг.), большинство – из изданной в ФРГ в 1999 г. книги Р. Фауста, Г. Кнауса и У. Зимелинга «Мировые рекорды в химии». Конечно, за прошедшие годы некоторые рекорды, касающиеся синтеза необычных структур, могли устареть. Однако многие из них побить так же трудно, как, например, мировой рекорд в беге на 100 м…

Элементы, атомы и молекулы

Самый распространенный элемент: в земной коре (литосфере) – кислород (46,60 % по массе), в атмосфере – азот (78,09 %), вне Земли – водород (90 %). Самый редкий элемент из существующих в природе – астат (во всей земной коре его всего лишь 0,16 г). Из простых веществ при обычных условиях самый тяжелый металл – иридий, его плотность 22,65 г/см³; чуть-чуть отстал от иридия осмий (22,61 г/см³). Гирю в виде шара из этих металлов радиусом всего 10 см вы не сможете даже оторвать от пола! Напомним, что плотность ртути – 13,6 г/см³ (это самая тяжелая при обычных условиях жидкость), а свинца – «всего» 11,3 г/см³.

Самый легкий металл – литий (0,534 г/см³), он в 42 раза легче иридия и даже легче бензина! Следующий по плотности металл – натрий почти вдвое тяжелее. Самое тяжелое газообразное простое вещество – радон (плотность 9,73 г/л), а самое легкое – водород (0,09 г/л, этот газ в 108 раз легче радона!). Если рассматривать не только элементы, то на роль самого тяжелого при комнатной температуре газа будет, вероятно, претендовать бесцветный фторид вольфрама(VI) WF₆ (12,9 г/л при 20 °С), а при температуре выше 50 °С – легколетучий UF₆. Если WF₆ охладить ниже 17 °С, он перейдет в очень тяжелую жидкость с плотностью 3,44 г/см³; ведерко объемом 10 л с такой жидкостью будет весить более 34 кг! Еще тяжелее водный раствор смеси солей таллия муравьиной и малоновой кислот (формиата и малоната) в соотношении 1 : 1 по массе. При растворении этих солей в указанной пропорции в минимальном количестве воды образуется раствор с уникальной плотностью 4,324 кг/л при 20 °С, а горячий раствор (при 95 °С) можно довести до плотности 5,0 кг/л. В таком растворе плавают кварц, корунд и даже гранит. А самая легкая при комнатной температуре и атмосферном давлении жидкость – изопентан (СН₃)₂СНСН₂СН₃ (0,62 г/см³). Жидкий бутан при температуре кипения (–0,5 °С) имеет плотность 0,58 г/см³, а жидкий водород при температуре кипения (–252,8 °С) – 0,071 г/см³; такая жидкость в 10-литровом ведре будет весить всего 710 г!

Самый твердый металл – технический хром (хром высокой степени чистоты не такой твердый), а самый мягкий – цезий. Наибольшая теплопроводность – у серебра, наименьшая – у ртути (почти в 50 раз меньше, чем у серебра); наибольшая электропроводность – тоже у серебра (следующими в порядке уменьшения электропроводности идут медь, золото и алюминий), а наименьшая – у германия (почти в 60 000 раз меньше, чем у серебра!). Самый высокий потенциал ионизации – у гелия-4 (24,59 эВ).