Применение кислорода 

Первые исследователи кислорода заметили, что в его атмосфере легче дышится. Они предсказывали широкое применение этого живительного газа в медицине и даже в повседневной жизни как средства, усиливающего жизнедеятельность человеческого организма.

Но при более углублённом изучении оказалось, что длительное вдыхание чистого кислорода человеком может вызвать заболевание и даже смерть: организм человека не приспособлен к жизни в чистом кислороде.

В настоящее время чистый кислород применяется для вдыхания лишь в некоторых случаях: например, тяжело больным туберкулёзом лёгких предлагают вдыхать кислород небольшими порциями. Аэронавты и лётчики при высотных полётах пользуются кислородными приборами. Бойцы горноспасательных отрядов часто принуждены работать в атмосфере, лишённой кислорода. Для дыхания они используют прибор, в котором сохраняется нужный для дыхания состав воздуха добавлением кислорода из баллонов, находящихся в том же приборе.

Основная масса получаемого в промышленности кислорода применяется в настоящее время для сжигания в нём различных веществ с целью получения очень высокой температуры.

Например, горючий газ ацетилен (C2H2) смешивают с кислородом и сжигают в особых горелках. Пламя этой горелки имеет такую высокую температуру, что в нём плавится железо. Поэтому кислородно-ацетиленовой горелкой пользуются для сварки стальных изделий. Такая сварка называется автогенной.

Подробнее...

Признаки и условия течения химических реакций 

По каким внешним признакам мы отличаем химические явления от физических? При химических реакциях одни вещества исчезают, другие образуются. По исчезновению признаков первых и появлению признаков вторых мы и заключаем, что произошла химическая реакция.

При накаливании медной пластинки изменялся ее цвет; при продувании углекислого газа через известковую воду в ней появлялся – белый осадок; при горении древесины появлялись капли (воды) на холодных стенках сосуда; при горении магния получался порошок белого цвета и выделялись свет и теплота.

Изменение окраски, запаха, образование осадка, появление газа, выделение теплоты – все это признаки химических реакций.

При рассмотрении химических реакций мы всякий раз обращали внимание не только на то, как они протекают, но и на условия возникновения и течения реакций.

Что нужно сделать, чтобы началась химическая реакция? Для начала химической реакции, прежде всего, необходимо реагирующие вещества привести в тесное соприкосновение. Чем более измельчены вещества, тем теснее соприкасаются их частички,– тем легче идет реакция между ними. Кусок сахара трудно зажечь, а тонко измельченный сахар на воздухе сгорает мгновенно, с взрывом (взрывы сахарной пыли происходили не раз на сахарных заводах).

Дробление веществ на мельчайшие частицы достигается посредством растворения. Поэтому предварительное растворение исходных веществ особенно облегчает проведение химических реакций между веществами, и мы пользуемся этим всегда, когда это возможно.

Подробнее...

Получение серной кислоты 

Из газовой смеси необходимо извлечь серный ангидрид и превратить его в серную кислоту, т. е. провести реакцию:

SO3 + H2O = H2SO4 + Q

Это третья стадия процесса. Реакция эта при не очень высоких температурах (до 250–300° С) практически необратима, скорость ее велика, и поэтому, казалось бы, Не должно возникать каких–либо трудностей при ее проведении на заводах. Однако это не так. Осложнения возникают из–за того, что серный ангидрид очень быстро реагирует с водяным паром. При этом образуются мельчайшие капельки серной кислоты, взвешенные в газе, – сернокислотный Туман. Выделить же туманообразную кислоту из газа очень трудно. Она «проскакивает» через все поглотительные аппараты, попадает в атмосферу и затем медленно оседает в виде «сернокислотного дождя» на людях, растениях, постройках. Нужно, очевидно, избежать соприкосновения серного ангидрида с парами воды. Но ведь вода при любых температурах испаряется. Значит, воду нельзя применять для поглощения серного ангидрида.

Водяной пар содержится и над водными растворами серной кислоты, но над 98,3-процентным раствором серной кислоты (т. е. раствором, в котором содержится всего 1,7% воды) водяной пар практически отсутствует.

Подробнее...

Превращение химических элементов 

Из определения понятия «химический элемент» вытекает, что элемент сохраняется, пока сохраняется заряд ядер его атомов. Химический элемент превращается в новый элемент, если изменяется заряд ядер его атомов.

Атомы не вечны. Элементы с наивысшими порядковыми номерами самопроизвольно разрушаются в процессе радиоактивного распада, превращаясь в другие элементы. Выбрасываемые ими частицы в свою очередь могут вызывать превращение одних химических элементов в другие.

Для превращения одних элементов в другие в настоящее время используют не только потоки быстродвижущихся частиц, самопроизвольно выбрасываемых радиоактивными элементами. Подобные же потоки частиц, способных разрушать ядра атомов и присоединишься к ним, получают и искусственно в особых установках. С их помощью удалось осуществить сотни ядерных превращений и создать также разновидности атомов, которые в природе не обнаружены. Так были получены изотопы уже известных элементов: фосфора, кислорода и др. От существующих в природе изотопов этих элементов новые, искусственно полученные изотопы отличаются не только атомным весом, но и сильной радиоактивностью. Поэтому они и не сохранились в природе.

Искусственно получены и производятся также новые химические элементы, не найденные в природе, в частности химические элементы с порядковыми номерами, превышающими порядковый номер последнего элемента прежней периодической таблицы Д. И. Менделеева – урана (№92). Так, элемент № 101 – менделеевий (Md) – был получен из другого, тоже искусственно полученного элемента с порядковым номером 99 – эйнштейния (Es) – посредством бомбардировки эйнштейния ядрами атомов гелия, разогнанными до огромных скоростей, чтобы преодолеть взаимное отталкивание ядер. При этом ядра гелия с зарядом +2, встречаясь с ядрами элемента № 99, сливались с ними и получались новые ядра с зарядом 2 + 99 = 101. Притягивая электроны, они становились атомами нового элемента:

Подробнее...

Периодический закон Д. И. Менделеева 

Теперь вы подготовлены к тому, чтобы ознакомиться с величайшим после атомно-молекулярного учения открытием химии – с периодическим законом Д. И. Менделеева. За основу сравнения элементов Д. И. Менделеев принял их атомные веса как «коренное», постоянное (в отличие, например, от валентности) свойство их атомов и поставил задачу: найти общий закон, связывающий химические свойства элементов с их атомными весами. Вспомним, что атомные веса нам позволили уже установить закономерное изменение свойств элементов в каждом отдельно взятом естественном семействе элементов. Для этого пришлось расположить элементы в порядке возрастания их атомных весов. Следуя Д. И. Менделееву, используем тот же прием: расположим все химические элементы в порядке возрастания атомных весов, начиная с элемента с наименьшим атомным весом – водорода. Перенумеруем элементы в том порядке, в котором они разместились. Номер, который получит каждый элемент, назовем порядковым номером этого элемента.

Химические элементы, принадлежащие к одному и тому же естественному семейству, следуют в этом ряду не друг за другом, а через какое-то число других элементов. Разобьем полученный ряд на участки, начинающиеся щелочными металлами, и рассмотрим первый из них – начинающийся литием (№ 3) и кончающийся неоном (№ 10). Проследим, как изменяются в этом участке свойства химических элементов с возрастанием их атомного веса.

Проследим сначала за изменением валентности. Начиная с лития валентность элементов в их высших окислах возрастает от 1 (у лития) до 5 (у азота), а валентность в летучих водородных соединениях падает от 4 (у углерода) до 0 (у неона), поскольку он, как инертный газ, соединения с водородом не образует.

Как разместились в рассматриваемом участке металлы и Металлы? Ряд начинается щечным металлом, т. е. представителем элементов с наиболее резко выраженными металлическими свойствами. Они ослабляются у бериллия – его гидроокись амфотерна – и сменяются неметаллическими у бора. Следующие пять элементов тоже неметаллы. Неметаллические свойства у них постепенно усиливаются, достигая наивысшей степени у фтора, как представителя семейства галогенов. Но на фторе усиление неметаллических свойств обрывается. Последнее место в ряду занимает неон – представитель инертных газов.

Подробнее...

Практическое применение химических расчетов 

На химических заводах реакции производятся не в пробирках, а в огромных реакторах и получаются не граммы, а десятки, сотни тонн веществ, необходимых в народном хозяйстве. Для того чтобы получить запланированное количество каждого из них, нужно запасти необходимое количество исходных веществ – сырья. Расчет необходимых запасов сырья производится с помощью уравнения той химической реакции, которая используется для получения данного продукта на данном заводе.

Исходные вещества загружают в реактор. В каких количествах? Расчет их производится, исходя из того же уравнения химической реакции. При проведении ее в реакторах исходные вещества вступают в реакцию не полностью. Неизбежно теряется и часть продукта при выделении его из получающейся смеси. Продукта получается меньше, чем должно было бы получиться по расчету, произведенному по уравнению реакции. Если продукта получается намного меньше, чем должно получиться по расчету, производство нуждается в рационализации, т. е. в совершенствовании.

Потери производства оцениваются по выходу продукта. Выходом продукта называется количество получившегося продукта, выраженное в процентах от теоретически ожидаемого количества. Например, если согласно расчету должно было из затраченных исходных веществ получиться 100 т продукта, а получилось только 92 т, выход продукта составил 92% от теоретически ожидаемого количества.

Периодическая система химических элементов 

Из периодического закона вытекает естественная классификация химических элементов – периодическая система химических элементов. Наглядно она изображается периодической таблицей химических элементов. Рассмотрим эту таблицу. Рядом со знаком каждого элемента в ней приведен его порядковый номер, снизу атомный вес. В периодической таблице химические элементы распределены по периодам, рядам, группам и подгруппам. Периоды пронумерованы римскими цифрами в порядке их следования друг за другом.

Периоды содержат неодинаковое число химических элементов. 1 период состоит из двух элементов – водорода и гелия II и III периоды включают по 8 элементов, IV и V – периоды – по 18 элементов, a VI период – 32 элемента. VII период в настоящее время включает 32 элемента. VIII период на данный момент, включает в себя, 8 химических элементов с временными названиями. Он не закончен, и поиски других элементов продолжаются.

Каждый большой период разбит на два ряда, в которых высшая валентность элементов по кислороду, как и в малых периодах, возрастает от 1 до 7. Но эти ряды отделены друг от друга не инертным газом, как малые периоды, а связаны тремя элементами металлами, сходными между собой, но не имеющими себе подобных в малых периодах.

Подробнее...

Порядковый номер элемента 

Продолжим рассмотрение периодической таблицы. Следующий за аргоном по порядковому номеру элемент должен начинать новый период и, значит, являться щелочным металлом. Этот элемент калий. Однако, вопреки ожиданию, атомный вес калия оказывается не больше, а несколько меньше, чем атомный вес аргона. Если и в этом случае расположить элементы в порядке возрастания атомных масс, то пришлось бы поменять местами калий с аргоном. Но периодический закон тогда нарушился бы: и калий и аргон не попали бы в те колонки, в которых находятся родственные им элементы. Щелочной металл калий попал бы в колонку инертных газов, а инертный, газ аргон – в колонку щелочных металлов. Поэтому за аргоном сохраняется найденное ему нами место в периодической таблице и порядковый номер 18, а калию, несмотря на его меньший атомный вес, присваивается очередной порядковый номер 19, с которым он попадает в колонку щелочных металлов.

Из таких перестановок (их оказалось три) следует, что свойства химических элементов зависят не столько от атомного веса, сколько от другого свойства атомов, выражаемого порядковым номером элемента. Какое же свойство элементов отражается в их порядковых номерах?

Периодический закон Д. И. Менделеева открыл физикам путь к выяснению строения атомов элементов. Как вам известно, атомы состоят из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него электронов. Атом электронейтрален, так как положительный заряд ядра уравновешивается отрицательным зарядом электронной оболочки атома, т. е. содержащимися в нем электронами.

Подробнее...

Пересыщенные растворы 

Растворы, содержащие растворенного вещества больше, чем насыщенный раствор при той же температуре, называются пересыщенными растворами. 

Можно ли приготовить такой раствор, в котором будет содержаться растворенного вещества больше, чем в насыщенном?

Мы знаем, что при понижении температуры насыщенного раствора вещество из него выделяется обычно в виде кристаллов. По мере того как идет охлаждение, вещество все время выделяется из раствора, и при каждой данной температуре в растворе содержится то количество вещества, которое соответствует его коэффициенту растворимости при этой температуре. Так происходит всегда, если раствор находится в соприкосновении с кристаллами растворенного вещества. Но если насыщенный раствор не соприкасается с кристаллами растворенного вещества, то при медленном его охлаждении можно наблюдать нарушение этого правила: кристаллы не выделяются из раствора.

Для получения пересыщенного раствора приготовим в колбе при высокой температуре насыщенный раствор сернокислого натрия Na2SO4. Осторожно сольем его в другую колбу и оставим медленно охлаждаться, закрыв отверстие колбы ватой.

Подробнее...

Полярные и неполярные связи 

В молекулах, состоящих из одинаковых атомов, электронная пара в равной степени принадлежит обоим атомам. Такая разновидность ковалентной связи называется неполярной. Если же электронная пара связывает два разных атома, она всегда оказывается оттянутой от одного из них к другому. Такая разновидность ковалентной связи называется полярной или поляризованной. Полярная связь между атомами существует, например, в молекулах HF, HCl, H2O. В молекулах галогеноводородов и воды электронные пары смешены от атомов водорода к атомам галогена и кислорода.

Смешение электронных пар от одного атома к другому иногда изображают, смещая две точки, изображающие электронную пару, ближе к знаку того атома, к которому электронная пара смещена.

Полярная связь представляет собой переход от неполярной к ионной связи. При образовании полярной связи электроны лишь смещаются, а при образовании ионной связи полностью перемещаются от одних атомов к другим.

Подробнее...

Очистка веществ 

В химических лабораториях и на заводах пользуются разнообразными способами очистки веществ. Ознакомимся с некоторыми из этих способов.

Разделение смеси нерастворимых в воде веществ, удельные веса которых сильно различаются

Примером такой смеси может служить смесь древесных и медных опилок. Чтобы разделить их, можно высыпать эту смесь в сосуд с водой: медные опилки осядут на дно, а древесные всплывут.

Различием удельных весов золота и песка пользуются при добыче золота. Песок, содержащий мелкие крупинки золота, промывают водой на дощатом, слегка наклоненном жёлобе. Песок, как более легкий, уносится водой, а тяжелые крупники золота задерживаются на жёлобе.

Отделение твердого вещества от жидкого

Твёрдое вещество отделяют от жидкости фильтрованием. В лаборатории обычно фильтруют через бумажный фильтр.

На заводах вместо фильтровальной бумаги в большинстве случаев пользуются бумажными или шерстяными тканями, которые укладываются па дырчатые днища больших сосудов или прокладываются между рамами особого устройства.

Таким способом очищают, например, растительное масло от твердых примесей, твердые красители от жидких примесей.

Подробнее...

Подкатегории

НАУЧНЫЕ РАЗДЕЛЫ