А. М. Рубинштейн "Химия вокруг нас" Издательство технико-теоретической литературы, 1950 год, 65 стр.

Популярно о химии.

А. М. Рубинштейн «Химия вокруг нас» Издательство технико-теоретической литературы, 1950 год, 65 стр. (1,99 мб. djvu)

Все, что нас окружает состоит из химических элементов. Деревья, вода, камень или воздух, все живое и неживое, газообразное, жидкое и твердое, это все соединения химических веществ и элементов. Химия вокруг нас — так можно сказать и это не будет ошибкой.

Книга с одноименным названием популярно и доступно расскажет о вещах нас окружающих, с точки зрения химического строения вещества из которого они состоят. Мир веществ живет по своим законам, независимо от того знаем мы их или нет.

Читая книгу вы сможете познакомиться с основами химической науки, краткой её историей, учеными исследователями, совершавшими открытия. Узнаете какое влияние эти открытия оказали на развитие техники и где в повседневной жизни мы встречаемся с химическими реакциями. Несмотря на год издания, книга интересна и познавательна, многие пояснения сопровождаются рисунками, чего так часто нехватает современной научно популярной литературе.

Оглавление книги
Введение 3
1. В мире веществ 4
2. Воздух 25
3. Горение и окисление 28
4. О воде 35
5. Руда и топливо 47
6. Пища и питание 53
Заключение 62
Отрывок из книги

О воде

Достаточно одного взгляда на карту земного шара, чтоэы убедиться, насколько вода распространена в природе: океаны и моря, вечные льды Арктики и Антарктики, реки и озёра покрывают 75% поверхности Земли. А ведь это ещё не всё. В атмосфере всегда находятся пары воды, земная кора содержит около 9 процентов влаги. Кроме того, вода входит в состав всех растительных и животных организмов.

Вода играет исключительную роль во многих процессах, протекающих в мёртвой и живой природе. Она служит человеку для питья, приготовления пищи и мытья. В технике вода используется для производства пара и как охлаждающая жидкость. Естественные или искусственно созданные водопады («белый уголь») дают нам электроэнергию. Но самое замечательное и важное свойство воды заключается в том, что она растворяет очень многие вещества. Поэтому в природе и в химической промышленности вода очень часто служит средой, в которой протекают различные реакции.

Что такое растворы.

Растворы являются сложными системами. Они состоят по меньшей мере из двух веществ: из растворителя и растворённого вещества. В растворе может находиться несколько растворенных веществ одновременно. В стакане сладкого чая, например, содержатся растворённые вещества чая, окрашивающие воду, и сахар. Растворы однородны и этим отличаются от смесей. Но ведь и химические соединения однородны. Чем же от них отличаются растворы? Да тем, что растворы не имеют постоянного состава. Мы можем растворить в литре воды 1, 2 или 100 граммов поваренной соли и во всех этих случаях получим однородный раствор. Химическое же соединение, как мы уже говорили, имеет строго постоянный состав.

Растворы однородны потому, что растворитель «раздробляет» растворяемое вещество на отдельные молекулы, а иногда и на более мелкие частицы, с которыми мы познакомимся позже. Растворение вещества похоже на его испарение, а выделение вещества из раствора, то-есть кристаллизация — на сгущение паров в жидкость, конденсацию. При 20 градусах Цельсия в одном литре воды может раствориться 263,9 грамма поваренной соли.

Если мы возьмём 300 граммов соли на литр воды, то 36,1 грамма останутся в виде кристаликов. Однако это не значит, что процесс растворения прекратился совершенно. Ведь все молекулы соли «равноправны», все они стремятся перейти в раствор. Но по мере того, как количество растворённой соли увеличивается, усиливается и стремление растворённых молекул выкристаллизоваться из раствора. К моменту, когда в 1 литре воды растворится 263,9 грамма соли, оба эти процесса уравновешиваются; число молекул, переходящих из кристаллов в раствор, становится равным числу молекул, выделяющихся из раствора на поверхности кристаллов.

Процессы, в том числе и химические реакции, протекающие, подобно описанному, в двух противоположных направлениях, называют обратимыми. Когда скорости противоположно направленных процессов уравниваются, наступает равновесие. Раствор, находящийся в равновесии с ещё нерастворённым веществом, называют насыщенным. Насыщенный раствор — самый «крепкий», самый концентрированный раствор, какой только может дать растворяемое вещество (если не считать редких случаев образования нестойких пересыщенных растворов). Поэтому, когда говорят о растворимости вещества, всегда подразумевают то количество вещества, которое образует насыщенный раствор.

Различные вещества растворяются в воде по-разному: одни хорошо растворяются, другие совсем не растворяются, а некоторые вещества смешиваются с водой в любых отношениях — их растворимость не ограничена. Растворимость вещества зависит от температуры. При 20 градусах в 100 граммах воды растворяется только 17,8 грамма соды, при 30 градусах — 29 граммов, а при 36 градусах уже 33,8 грамма. А что же произойдёт, если мы приготовим насыщенный раствор соды при 36 градусах, а затем охладим его до 20 градусов?

В растворе останется такое количество соды, которое растворяется при 20 градусах, а весь излишек выделится из раствора в виде кристаликов. Разницу в растворимости при различных температурах используют для очистки веществ от примесей. При этом большая часть примеси остаётся в растворе, а отделённые от него кристаллы оказываются более чистыми, они содержат меньше примеси. Повторяя кристаллизацию несколько раз, можно получить химически чистое вещество. Растворителем может быть не только вода, но и другие жидкости — бензин, спирт, эфир и т. п.

Чем дождевая вода отличается от речной, а речная — от морской? Вода — хороший растворитель. Поэтому в природе она никогда не встречается в совершенно чистом виде. Она всегда содержит растворённые вещества. Разницу между водами различного происхождения можно легко определить, испарив воду и определив количество и состав сухого остатка. Из всех природных вод наименьший сухой остаток даёт дождевая вода, значительно больший — речная, а самый большой остаток даёт морская вода. Одна тонна дождевой воды (разумеется освобождённой от частиц пыли) даёт при полном испарении не более 50 граммов твёрдого остатка, тонна речной воды до 1 600 граммов, а морской — около 35 килограммов!

Дождевая вода образуется из влаги воздуха и поэтому содержит очень мало растворённых веществ: кислород, азот, углекислоту, а иногда окислы азота и аммиачную селитру (NH4NO3), образующиеся в воздухе при грозовых разрядах. Сухой остаток морской воды содержит около 78 процентов поваренной соли, около 11 процентов хлористого и 5 процентов сернокислого магния и очень мало — около 4 процентов — различных солей кальция (соли кальция используются микроорганизмами для построения раковин). Наоборот, в речной воде большая часть растворённых солей — до 94 процентов — соли кальция: сернокислая, углекислая и др.
Почему в чайнике нарастает накипь и как её снять.

При длительном пользовании чайником на его стенках и на дне нарастает слой накипи. Накипь состоит из солей. При нагревании вода частично испаряется, и плохо растворимый сернокислый кальций выпадает в осадок. В образовании накипи участвуют и двууглекислые соли кальция и магния. При температуре кипения воды они разлагаются и образуют значительно менее растворимые углекислые соли, выпадающие в осадок.

Снять накипь можно продолжительным кипячением в чайнике раствора соды. При этом идёт реакция двойного обмена, при которой сернокислый кальций переходит в углекислый кальций: CaS04 + Na2C03 — CaC03 + Na2S04. Углекислый кальций затем легко растворяется в уксусной кислоте. Накипь в чайнике — ещё полбеды, а вот в паровых котлах она очень вредна, так как плохо проводит тепло. Уже пятимиллиметровый слой её требует полуторного расхода топлива для нормальной работы котла.

Накипь к тому же и опасна. Закупоривая тонкие трубки, она может привести даже к взрыву котла. Поэтому воду перед использованием в паровых котлах часто освобождают от солей кальция и магния. Эти примеры показывают, что технические свойства воды зависят от содержания в ней кальциевых и магниевых солей. Различают «мягкую» и «жёсткую» воду. Жёсткость воды тем больше, чем больше в ней кальциевых и магниевых солей. Чем их меньше, тем мягче вода.

Чистая вода.

В химической практике часто необходима чистая вода. Как её получить? Чистая вода и её физические свойства. Вода легко очищается перегонкой, «дестилляцией». Этот способ очистки воды — воспроизведение процесса, постоянно протекающего в природе: испарения воды с поверхности водоёмов, образования облаков и туч и возвращения воды на землю в виде дождя. Перегонка воды на химических заводах производится в специальных перегонных кубах. Пары кипящей воды, поступая в змеевик холодильника, вновь превращаются в воду, уже не содержащую растворённых твёрдых веществ. Подобным же образом очищают и другие жидкие вещества. Чистая вода замерзает при нуле градусов, а кипит при 100 градусах (при атмосферном давлении). Она наиболее плотна при 4 градусах. Количество тепла, необходимое для нагревания одного грамма воды на один градус, принимают за единицу теплоты и называют её калорией. Для нагревания 1000 граммов воды на один градус требуется уже килокалория, 1000 калорий. Совершенно чистая вода — один из самых плохих проводников электрического тока. Как молекулы различных веществ ведут себя в воде? По поведению в растворах все вещества можно разделить на 2 группы: вещества, проводящие электрический ток, — электролиты и вещества, не проводящие ток, — неэлектролиты.

Электролиты.

Поваренная соль — электролит, сахар — неэлектролит. Молекула сахара состоит из элементов-неметаллов (С, Н, О), а молекула соли — из металла (Na) и неметалла (Сl). Мы уже познакомились раньше с тем, что образованная металлом и неметаллом молекула состоит из положительно заряженной частички металла (атом, отдавший электрон) и отрицательно заряженной частички неметалла (атом, захвативший электрон). Из этих притягивающих друг друга частичек состоит весь кристалл соли. При растворении в воде кристалл разрушается и составляющие его заряженные частички, ионы, становятся свободными и подвижными, — вода препятствует взаимному притяжению этих частиц в 81 раз сильнее, чем воздух.

Распад молекул электролитов называется электролитической диссоциацией. Стоит только удалить растворитель— испарить воду, — как ионы вновь образуют кристаллы. Название «ион» происходит от греческого слова «идущий». Оно дано заряженным частичкам потому, что под действием тока они перемещаются: ионы металлов — катионы — направляются к отрицательному полюсу, а ионы неметаллов — анионы — к положительному полюсу. Именно это движение ионов представляет электрический ток в растворе. Дойдя до отрицательного электрического полюса, ион металла получает у него электрон и превращается в незаряженный атом; ион неметалла отдаёт свой электрон положительному полюсу и также превращается в незаряженный атом. Таким образом, электрический ток превращает ионы в атомы. Но так действует только постоянный ток, ток, идущий только в одном направлении. Он используется в промышленности для получения простых веществ — металлов, хлора и др. — из их солей. Такое разложение веществ током называют электролизом.

Переменный ток, направление которого часто меняется (например, в осветительной сети — 50 раз в секунду), тоже проходит через растворы электролитов. Но «разрядки» ионов и превращения их в атомы в этом случае уже нет: ионы только получают «толчки» то в одном, то в другом направлении и не успевают за такой короткий промежуток времени добраться до электродов. Хотя ионы и заряжены, раствор в целом нейтрален, потому что число зарядов анионов равно числу зарядов катионов. Например, при электролитической диссоциации хлористого магния образуется один двухзарядный катион магния и два однозарядных аниона хлора.

Почему не все вещества диссоциируют в растворах? Молекулы сахара, спирта, эфира и др. не содержат элементов-металлов. Неметаллы же, как мы уже знаем, образуют друг с другом соединения, в которых пары электронов оказываются в совместном владении ядер соединяющихся атомов. Значит, молекулы таких соединений при растворении не могут образовать ионов.

Скачать книгу бесплатно1,99 мб. djvu
Химия вокруг нас. Видео

Похожая литература