Текст книги "Новейшая книга фактов. Том 3. Физика, химия и техника. История и археология. Разное"

Как обозначались химические вещества до Берцелиуса?

Химики Древнего мира и Средних веков применяли для обозначения веществ, химических операций и приборов символические изображения, буквенные сокращения, а также сочетания тех и других. Семь металлов, известные в древности, изображали астрономическими знаками небесных светил: Солнца (золото), Луны (серебро), Юпитера (олово), Венеры (медь), Сатурна (свинец), Меркурия (ртуть), Марса (железо). Металлы, открытые в XV–XVIII веках (висмут, цинк, кобальт), обозначали первыми буквами их названий. Знак винного спирта (лат. Spiritus Vini) составлен из букв S и V. Знаки крепкой водки (лат. aqua fortis, азотная кислота) и золотой водки (лат. aqua regis, царская водка, смесь соляной и азотной кислот) составлены из знака воды u и прописных букв F и соответственно R. Знак стекла (лат. Vitrum) образован из двух букв V – прямой и перевернутой. Попытки упорядочить старинные химические знаки продолжались до конца XVIII века. В начале XIX века английский химик Джон Дальтон (1766–1844) предложил атомы химических элементов обозначать кружками, а внутри помещать точки, черточки, начальные буквы английских названий элементов. Химические знаки Дальтона получили некоторое распространение в Великобритании и Западной Европе, пока их не вытеснила более удобная система символов. Ее предложил в 1814 году шведский химик Йенс Якоб Берцелиус (1779–1848), она же употребляется и в настоящее время. По этой системе химические знаки состоят из первой буквы или первой и одной из следующих букв латинского названия элементов. Так, углерод обозначен буквой С, кислород – О, водород – Н, сера – S, кальций – Са, кадмий – Сd, кобальт – Со, железо – Fe, натрий – Na и т. д. С помощью этих символов стало легко обозначать состав молекулы. Воду обозначают Н₂О (молекула состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода), поваренную соль – NaCl, серную кислоту – Н₂SО₄ и т. д.

Какой металл наиболее распространен в земной коре?

По распространенности в природе первое место среди металлов занимает алюминий (А1): в земной коре его на 60 процентов больше, чем железа. Однако широко использовать его стали лишь во второй половине ХХ века. Дело в том, что извлечь алюминий из руд очень трудно. В 1825 году датский ученый Ханс Кристиан Эрстед (1777–1851) сумел выделить небольшое количество алюминия, но с примесями. После него многие химики безуспешно пытались очистить алюминий, но лишь в 1854 году француз Анри Этьенн Сент-Клер Девиль (1818–1881) нашел способ выделить чистый металл. Алюминий настолько химически активен, что пришлось использовать металлический натрий (еще более активный элемент), чтобы «уберечь» алюминий от вступления в реакцию с другими веществами. Алюминий, похожий по цвету на серебро, на первых порах ценился очень дорого – наравне с драгоценными металлами. С 1855 по 1890 год было получено всего 200 тонн алюминия. В то время только император Наполеон III мог позволить себе столовые приборы из алюминия и даже заказал погремушку из нового металла для своего юного наследника. А в США – в знак огромного уважения к основателю государства Джорджу Вашингтону – защитили его монумент сверху алюминиевым листом. Современный способ получения алюминия электролизом криолито-глиноземного расплава разработан в 1886 году.

Какое свойство аргона отражено в его названии?

Аргон (Ar) – химически инертный газ, он не вступает в химические реакции с другими веществами. Именно это свойство и отражено в названии элемента, которое происходит от греческого argys (бездеятельный). Аргон – газ без цвета, запаха и вкуса. К открытию аргона привело обнаруженное в 1892 году английским физиком Джоном Рэлеем превышение на 0,0016 грамма на литр плотности азота из воздуха по сравнению с плотностью азота, полученного из его соединений. В 1894 году Рэлей и Уильям Рамзай выделили аргон из азота воздуха.

Как велика масса молекулы воды?

Масса молекулы воды (Н₂О) равна произведению молекулярной массы воды (18,016) на атомную единицу массы в ^{граммах (1,66057}/_{1 000 000 000 000 000 000 000}) то есть равна 0,03 секстиллионных доли грамма (секстиллион – число, изображаемое единицей с 21 нулем). Для более наглядного представления скажем, что в миллилитре воды содержится около 33 секстиллионов молекул. В средней снежинке около квинтиллиона (миллиарда миллиардов) молекул.

В чем основные достоинства и недостатки дигидрогенмонооксида?

Около десяти лет назад американский журнал «Skeptica1 Inquirer» опубликовал заметку о проведенном в США опросе с требованием запретить химическое соединение дигидрогенмонооксид. При опросе перечислялись следующие опасные свойства этого вещества.

1. При попадании в желудок дигидрогенмонооксид может вызвать усиленное потоотделение, в больших количествах – рвоту.

2. Дигидрогенмонооксид – основной компонент кислотных дождей.

3. В газообразной форме дигидрогенмонооксид вызывает тяжелые ожоги.

4. При случайном вдыхании этого вещества человек может погибнуть.

5. Это соединение участвует в эрозии почв, повреждает памятники архитектуры, является основной причиной коррозии металлов.

6. Дигидрогенмонооксид снижает эффективность работы автомобильных тормозов.

7. Большие количества этого вещества обнаружены в раковых опухолях и во всех болезнетворных микробах.

У идеи запрета дигидрогенмонооксида нашлись и противники, которые привели в его пользу следующие доводы.

1. Это соединение, как правило, не является синтетическим и широко распространено в природе, местами даже в виде больших скоплений.

2. Некоторые несложные меры предосторожности сводят риск от применения дигидрогенмонооксида почти к нулю.

3. Многие организмы используют дигидрогенмонооксид в своем обмене веществ, а отдельные даже приспособились жить в нем.

4. Дигидрогенмонооксид можно использовать для охлаждения, а в случае необходимости он неплохо заменяет огнетушительные смеси.

5. Дигидрогенмонооксид обладает свойствами отличного растворителя. Многие используют его в качестве универсального пятновыводителя в домашнем хозяйстве.

6. Врачи рекомендуют принимать по 50—100 миллилитров дигидрогенмонооксида при многих болезнях вместе с таблетками и порошками. Всемирная организация здравоохранения официально разрешила применение этого вещества в странах с жарким климатом для профилактики иссушения организма.

Апологеты дигидрогенмонооксида согласны, что это вещество виновато в гибели «Титаника». Действительно, в устаревших двигателях этого судна применялась газообразная форма дигидрогенмонооксида, пробоину корпусу нанесло крупное скопление его кристаллов, а на дно увлекла хлынувшая в пробоину масса жидкой формы этого соединения. Но ведь, сохраняя объективность, нельзя не видеть, что вред, наносимый дигидрогенмонооксидом, – лишь капля в море полезных достоинств.

Читатель, конечно, уже догадался, что распространенное в быту название дигидрогенмонооксида – вода (дигидроген – два атома водорода, оксид – их окисел). Однако результаты вышеупомянутого опроса оказались следующими: из 50 опрошенных 43 человека согласились подписать петицию о запрете дигидрогенмонооксида, 6 человек не имели определенного мнения, и лишь один сообразил, что скрывается за этим мудреным названием. Следует, правда, отметить, что в ходе опроса людям сообщали только доводы противников дигидрогенмонооксида, так что информация была односторонней.

Какие свойства водорода и кислорода отражены в их названиях?

Что водород (Н) является химическим элементом, установил французский химик Антуан Лоран Лавуазье (1743–1794). Он же дал этому элементу современное название «гидроген», что в переводе с греческого означает «рождающий воду». Современное русское наименование «водород» предложил в 1824 году М. Ф. Соловьев. Название кислороду (O) дал тоже Лавуазье. Поскольку кислород входит в состав кислот, Лавуазье назвал его «оксиген», то есть «образующий кислоты»; отсюда и русское название «кислород».

Как в США и некоторых других странах называют вольфрам?

Впервые вольфрам (W) выделил в 1781 году шведский химик Карл Вильгельм Шееле (1742–1786) в виде вольфрамового ангидрида из минерала тунгстена и назвал элемент шеелитом. В 1783 испанские химики братья д'Элуяр выделили вольфрамовый ангидрид из минерала вольфрамита. Восстановив его углеродом, они впервые получили сам металл, который назвали вольфрамом. Минерал же вольфрамит был известен еще немецкому ученому в области горного дела и металлургии Георгу Агриколе (1494–1555) и назывался у него «Spuma 1upi» – волчья пена (по-немецки Wolf – волк, Rahm – пена) в связи с тем, что вольфрамит, всегда сопровождая оловянные руды, мешал выплавке олова, переводя его в пену шлаков («пожирает олово, как волк овцу»). В США и некоторых других странах вольфрам и поныне иногда называют «тунгстен» (по-шведски – тяжелый камень).

В честь каких городов названы элементы гафний, гольмий и лютеций?

Химические элементы гафний (Hf), гольмий (Ho) и лютеций (Lu) получили свои имена по латинским названиям городов Копенгагена (Hafnia), Стокгольма (Holmia) и Парижа (Lutetia).

Как давно сахар получают из свеклы?

Содержание сахара в свекле впервые обнаружил в 1747 году немецкий химик Андреас Сигизмунд Маргграф (1709–1782), исследуя срезы корней под микроскопом. Однако метод, позволяющий извлекать сахар из свеклы, был изобретен лишь в 1786 году. Развитие сахарного свекловодства началось в начале XIX века. До этого времени Европа ввозила из тропических колоний сахарный тростник. Этот импорт прекратился в период Континентальной блокады (1806–1814), проводимой наполеоновской Францией, – и получение сахара из свеклы стало важнейшим средством решения возникшей проблемы.

В каком изделии впервые использовали нейлон?

Первым изделием, в котором использовали нейлон, были не женские чулки, как принято думать, а зубные щетки с нейлоновой щетиной. Они появились в продаже в середине февраля 1938 года, а чулки – только в 1940 году.

Как впервые получили чистый кристаллический йод?

В 1811 году французский химик Бернар Куртуа (1777–1838) обратил внимание на то, что зола морских водорослей сильно разъедает медный котел. Он стал добавлять к ней различные химические реагенты и в некоторых случаях наблюдал выделение фиолетового пара, который конденсировался в виде темных блестящих пластинчатых кристаллов. Так был выделен чистый кристаллический йод (I; от греч. lodes – похожий цветом на фиалку, фиолетовый). В 1813–1814 годах французский химик Жозеф Луи Гей-Люссак (1778–1850) и английский химик Гемфри Дэви (1778–1829) доказали, что йод является химическим элементом.

Как Эдисон относился к перспективам синтеза каучука?

Выдающийся русский химик Сергей Васильевич Лебедев (1874–1934) в 1910 году первым в мире получил образец синтетического (бутадиенового) каучука. В 1913 году он опубликовал работу «Исследование в области полимеризации двуэтиленовых углеводородов», которая явилась научной основой для промышленного синтеза каучука. В 1926–1928 годах Лебедев с группой сотрудников разработали метод получения натрий-бутадиенового каучука. Узнав об этих работах, знаменитый американский изобретатель Томас Алва Эдисон (1847–1931) не поверил им и заявил: «Мой собственный опыт и опыт других показывает, что вряд ли сам процесс синтеза каучука вообще когда-либо увенчается успехом». Эдисон ошибался: в 1932 году по способу, разработанному Лебедевым, в СССР впервые в мире был осуществлен синтез каучука в промышленном масштабе, в 1938 году началось производство синтетического каучука в Германии, в 1942 году – в США.

Какой древний символ подсказал формулу строения бензола?

В 1865 году немецкий химик-органик Фридрих Август Кекуле (1829–1896) предложил циклическую формулу строения бензола. По его собственным словам, идею этой формулы ему подсказал популярный в Древнем Египте и Древней Греции символ – змей, держащий во рту собственный хвост (пожирающий сам себя и возрождающийся из себя самого).

В честь каких мифических существ названы кобальт и никель?

Окись кобальта применялась в Древнем Египте, Вавилоне, Китае для окрашивания стекол и эмалей в синий цвет. Для той же цели в XVI веке в Западной Европе стали пользоваться цафрой, или сафлором, – серой землистой массой, которую получали при обжиге некоторых руд, носивших название «кобольд». Эти руды выделяли при обжиге обильный ядовитый дым, а из продукта их обжига выплавить металл не удавалось. Средневековые рудокопы и металлурги считали это проделками мифических существ – кобольдов. Получил этот металл в 1735 году шведский химик Георг Брандт (1694–1768), который назвал его «корольком кобольда». Вскоре это название было изменено на «кобольт», а затем на «кобальт» (Со). Никель (Ni) впервые получил шведский химик Аксель Фредрик Кронстедт (1722–1765). Он же предложил и название элемента – от минерала купферникеля, известного уже в XVII веке и часто вводившего в заблуждение горняков внешним сходством с медными рудами (по-немецки купфер – медь, а никель – горный дух, якобы подсовывавший горнякам вместо руды пустую породу).

Как изобрели бездымный порох?

В 1845 году немецкий химик Христиан Фридрих Шёнбейн (1799–1868) проводил на кухне своего дома эксперимент с использованием смеси азотной и серной кислот. Жена строго-настрого запретила ему приносить свои колбы на кухню, поэтому он спешил закончить опыт в ее отсутствие – и пролил немного едкой смеси на кухонный стол. Опасаясь скандала, он схватил первую попавшуюся под руку тряпку (это оказался хлопчатобумажный кухонный фартук), вытер лужицу со стола, а потом повесил фартук перед очагом. Высохнув, фартук взорвался. Шёнбейн сразу понял, что он получил. Название, которое он дал новому веществу, дословно переводится с немецкого как «стреляющий хлопок», ныне же химики называют его нитроцеллюлозой. Шёнбейн продал рецепт производства нового взрывчатого вещества сразу нескольким правительствам. В то время в артиллерии использовали черный порох, сажа от которого так пачкала орудия, что в перерывах между выстрелами их приходилось чистить, а уже после первых залпов поднималась такая завеса дыма, что сражаться приходилось чуть ли не вслепую. К взрывчатому веществу, дающему значительно меньше дыма, да к тому же еще и более сильному, чем черный порох, военные отнеслись с энтузиазмом. Начали строить заводы по производству нитроцеллюлозы, однако они очень быстро взрывались. Нитроцеллюлоза была слишком нетерпелива, чтобы дожидаться сражений, а потому в начале 1860-х годов от ее применения пришлось отказаться. Позднее, однако, придумали способ очистки нитроцеллюлозы от примесей, которые вызывали самопроизвольные взрывы, и нитроцеллюлоза стала безопасной в применении. А в 1884 году был изобретен первый бездымный порох – пироксилиновый. Его изготовляли из нитроцеллюлозы с содержанием азота свыше 12 процентов (пироксилина) с добавлением веществ, придающих пороху специальные свойства.

Сколько природных соединений содержится в чашке кофе?

В чашке кофе содержится около тысячи природных соединений. Из них лишь три процента проверены на канцерогенность.

Кто и как впервые обнаружил, что воздух является смесью газов?

Первым, кто понял, что воздух является смесью газов, был французский химик Антуан Лоран Лавуазье (1743–1794). В 1770-х годах он, экспериментируя, нагревал ртуть в закрытом сосуде и обнаружил, что ртуть в комбинации с воздухом образует красную пудру (окись ртути), но около 80 процентов воздуха превращается в какой-то газ. При дальнейшем нагревании это количество газа оставалось неизменным. Свеча в этом газе не горела, мышь погибала. Лавуазье решил, что воздух состоит из двух газов. Ту часть (20 процентов) воздуха, которая вступает в реакцию с ртутью и обеспечивает жизнь и горение, он назвал кислородом (O). Остальной части (80 процентов) он дал название «азот» (N), что в переводе с греческого означает «нет жизни». Оба газа были уже открыты в предыдущее десятилетие: азот в 1772 году шотландским химиком Даниелем Резерфордом (1749–1819), азот в 1774 году английским священником Джозефом Пристли (1733–1804).

Какая часть трудов Д. И. Менделеева посвящена собственно химии?

В представлении большинства людей Дмитрий Иванович Менделеев (1834–1907) – великий химик. Однако из всего количества его трудов собственно химии посвящено лишь 9 процентов. С гораздо большим основанием Менделеева можно было бы назвать физикохимиком, физиком или технологом, ибо каждой из этих областей он посвятил примерно 20 процентов своих работ. Немалая доля его исследований приходится на геофизику (5 процентов) и экономику (8 процентов). Менделеев был также автором фундаментальных трудов по метрологии, метеорологии, сельскому хозяйству и воздухоплаванию. Уделял он также большое внимание педагогической и общественной деятельности.

Почему авторство в открытии периодического закона химических элементов принадлежит именно Д. И. Менделееву, хотя свои варианты таблицы элементов предлагали (одновременно с ним и даже ранее него) другие ученые?

Открытие Д. И. Менделеевым периодического закона химических элементов датируется 17 февраля 1869 года, когда он составил таблицу, озаглавленную «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». Это был результат долголетних поисков. Однажды на вопрос, как он открыл периодическую систему, Менделеев ответил: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово». У Менделеева были предшественники. В 1862 году итальянский химик С. Канниццаро выступил с докладом о роли атомных весов элементов как важнейшем химическом инструменте. В том же 1862 году французский геолог А. де Шантуркуа установил, что элементы можно разместить в порядке возрастания атомных весов в специальной таблице, причем в вертикальные столбцы попадают элементы со сходными свойствами. Независимо от Шантуркуа к тому же выводу пришел и английский химик Д. Ньюлендс. Практически одновременно с Менделеевым предложил свой вариант таблицы элементов немецкий ученый Л. Мейер. Признание получила именно таблица Менделеева, который не только проявил смелость и умение при доказательстве своих взглядов, но и развил их дальше своих коллег. Во-первых, периодическая таблица Менделеева (названная так за периодическое чередование элементов со сходными химическими свойствами) имела более полный вид, чем аналогичные таблицы его вышеупомянутых коллег, и более сходную форму с той, которая повсеместно принята в наше время. Во-вторых, когда свойства того или иного элемента заставляли Менделеева помещать элемент вне принятой последовательности атомных весов, он смело шел на изменение формального порядка, исходя из определяющей роли химических свойств, а не атомного веса. И всякий раз он оказывался абсолютно прав. И в-третьих, самое важное: там, где в таблице не хватало элементов для заполнения ячеек, Менделеев оставил свободные места, дерзко предвосхитив будущие открытия новых элементов. Основываясь на свойствах соседей по периодической таблице, он даже довольно точно описал три элемента, которым еще только предстояло занять свободные ячейки. Здесь ему сопутствовала явная удача: все три элемента (галлий, скандий и германий) были открыты еще при жизни Менделеева, и он дожил до триумфа своей периодической системы. Периодический закон получил всеобщее признание как один из основных законов химии. Так сбылось предвидение Менделеева: «Периодическому закону – будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает».

Как в Великобритании, США и Франции называют натрий?

Природные соединения натрия (Na) – поваренная соль и сода – известны с глубокой древности. Название «натрий», происходящее от арабского слова «натрун» (греч. nitron), первоначально относилось к природной соде. Уже в XVIII веке химики знали много других соединений натрия, однако сам металл получил лишь в 1807 году английский химик Гемфри Дэви (1778–1829). В Великобритании, США и Франции элемент называется Sodium (от исп. soda – сода), в Италии – Sodio.

Почему тантал и ниобий названы в честь героев древнегреческой мифологии?

В 1802 году шведский химик Андерс Густав Экеберг (1767–1813) открыл тантал (Ta) и назвал новый элемент именем героя древнегреческой мифологии Тантала из-за трудностей его получения в чистом виде. В 1801 году английский химик Чарлз Хатчет (1765–1847) открыл новый элемент в минерале, найденном в Колумбии, и потому назвал его «колумбий». В 1844 году немецкий химик Генрих Розе (1795–1864) также обнаружил неизвестный ему элемент и назвал его «ниобий» в честь Ниобы, дочери Тантала. Этим он подчеркнул сходство ниобия с танталом. Позднее было установлено, что ниобий (Nb) – тот же элемент, что и колумбий.