химический каталог




Не только в воде

Автор Ю.Я.Фиалков

Ю. Я. Фиалков

НЕ ТОЛЬКО В ВОДЕ

Издание второе, переработанное и дополненное

ЛЕНИНГРАД

«ХИМИЯ» Ленинградское отделение

1989

РБК 541

Ф481 УДК 541.8:532.77

Рецензент чл.-корр. АН СССР Г. А. Крестов

Фиалков Ю. Я.

Ф481 Не только в воде. 2-е изд., перераб. и доп. (Вопросы современной химии). — Л.: Химия, 1989.—88 с: ил.

ISBN 5—7245—0351—4

Огромное большинство химических процессов протекает в растворе, причем растворителей очень много, вода — лишь один из них. Растворитель может «превратить» кислоту в основание, ускорить или замедлить реакцию в миллионы раз, резко повысить выход продукта и т. д. В книге описано влияние неводных растворителей на свойства растворенного вещества, на характер протекающих в растворе процессов. Второе издание (1-е изд.— 1976 г.) дополнено главами, посвященными электролитам в неводных растворах и управлению химическими процессами посредством растворителя.

Для широкого круга читателей.

1708000000-083

Ф 050(01 )-89 83-89 54'

© Издательство «Химия», 1976 ISBN 5—7245—0351—4 © Издательство «Химия», 1989, с изменениями

ВВЕДЕНИЕ

Эта небольшая книга посвящена влиянию растворителей на свойства растворенных в них веществ и на особенности протекающих в них процессов — тема, как увидит читатель, и актуальная, и важная, и интересная. Впрочем, здесь, во введении, мы не станем выдавать векселя, а сразу, быть может, взяв быка за рога, зададим вопрос: «Что такое H2S04?». Вопрос, понятно, задается не ради очевидного ответа, что, дескать, это сильная, очень сильная минеральная кислота. Ответ, разумеется, на 100 % верен. Но на эти же 100 % верны и ответы:

H2SO4 — слабая кислота;

H2SO4 — слабое основание (основание!);

H2SO4 — вообще не кислота и не основание.

400 % верных ответов? Не много ли? В других случаях, быть может, и многовато, а здесь — в самый раз. Потому что каждое из этих утверждений относится к соединению H2SO4, растворенному всякий раз в другом растворителе.

Другой пример. Лет двадцать назад в продаже встречался порошок, чайная ложка которого, будучи всыпана в стакан воды, давала газированный напиток, по вкусу, право, не уступающий бутылочному «Буратино» и уж точно превосходящий приторный «Пепси». Состав порошка был нехитрым: немного соды, немного лимонной кислоты и сахар. При растворении в воде кислота и сода реагируют друг с другом, выделяя углекислый газ, который и делал раствор «газированным». Все просто и понятно, за исключением того, почему ингредиенты не взаимодействовали друг с другом в сухом состоянии? Ведь в реакции между ними (напишем ее, обозначив кислоту как НзА) Н3А+NaHC03—NaH2A + С02 + Н20 вода в числе веществ, вступающих в реакцию, не усматривается, а вот без нее процесс не идет.

Так уж получилось, что рассказ о «неводной» химии мы начали с примеров, относящихся к свойствам кислот и оснований. Хотя, почему — «получилось»? Нет, такое начало вовсе не случайно, потому что из всех типов химических превращений растворитель наиболее сильное влияние оказывает именно на кислотно-основные реакции, на свойства кислот и оснований. И поэтому книга начинается с ответа на вопрос

1* 3

ЧТО ТАКОЕ КИСЛОТЫ И ОСНОВАНИЯ!

Очевидное — неочевидное

Автор отнюдь не собирается пересказывать общеизвестные истины, приведенные в учебниках и пособиях, где утверждается, что кислотами называют вещества, которые при растворении в воде отщепляют катионы водорода, а основания — это вещества, которые при растворении в воде отщепляют анионы гидрок-сила. Это определение фундаментальных химических понятий «кислота» и «основание» несомненно, и справедливость его подтверждается всем опытом химии, в прочности которого сомневаться не приходится. Хотя... В науке, истинной науке, сомневаться необходимо, иначе наука превращается в веру. И поэтому представим себе химика, получившего в результате некоторых манипуляций какую-то бесцветную жидкость с довольно высокой плотностью. Проведя кропотливые исследования, химик устанавливает следующее: а) жидкость на воздухе сильно дымит, выделяя пары едкого кислого запаха; б) при вливании в воду происходит сильнейшее разогревание; в) образовавшийся при этом раствор имеет сильнокислую реакцию (окрашивает лакмус в красный цвет); г) сама жидкость реагирует со щелочами почти взрыво-образно, продукт взаимодействия представляет собою кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде; д) с сильными кислотами жидкость не реагирует, но слабые кислоты из солей вытесняет (например, из уксуснокислого аммония вытесняет уксусную кислоту).

Ознакомившись еще только с пунктами «а», «б», и «в», читатель уже уверился, что речь, безусловно, идет о какой-то сильной кислоте. Пункты же «г» и «д» только укрепили эту убежденность. Итак, исследуемая жидкость — кислота.

И все же речь идет о четыреххлористом олове SnCU — соединении, которое, как нетрудно заметить, никак не подходит под приведенное выше определение понятия «кислота». Не подходит хотя бы потому, что не содержит в своем составе водород и, стало быть, отщеплять катион Н+ никак не может.

Итак, полдесятка различных признаков единодушно свидетельствует о том, что SnCU — кислота, а определение, строгое и верное определение этого понятия, приведенное в апробированных учебниках, с этим согласиться не может.

Прежде, чем объяснить это, несомненно, кажущееся противоречие, проведем один химико-психологический эксперимент. Итак, что вы представляете, когда я произношу следующую фразу: «Соляная кислота реагирует с едким натром, образуя хлористый натрий по реакции HCl + NaOH —- NaCl + H20». Не сомневаюсь, что перед взором каждого возник химик, сливающий растворы кислоты' и щелочи, в результате чего образуется раствор поваренной соли. Но ведь я не произносил слово «растворы» и тем более не приводил уточнения «водные».

— Ну и что,— возразите вы,— разве это и так не очевидно?

В том-то и дело, что очевидно. Очевидно, потому что многие понятия, которыми мы пользуемся в химии, в явной, а чаще в неявной форме, предполагают, что они относятся к водным растворам. Поэтому вы были правы, привычно решив, что речь идет о растворах, хотя NaOH — это кристаллическое вещество, а НС1 — и вовсе газ.

Кислота — еще одно определение

Логика рассуждений читателя была тем более безупречной, что известные ему и приведенные выше определения подчеркивают: понятия «кислота» и «основание» относят, во-первых, к раствору и, во-вторых, к раствору именно водному.

Но кто сказал, что реакции могут протекать только вводном растворе? Почему кислота должна отщеплять катион Н+ только в воде? Что мешает и кто запрещает растворить H2SO4, например, в бутиловом спирте? Разве от этого серная кислота перестанет быть кислотой?

Конечно, не перестанет.

Вот разве только концентрация ионов водорода в бутаноло-вом растворе серной кислоты намного меньше, чем в воде. В воде H2SO4, как уже подчеркивалось, сильная и, стало быть, полностью диссоциированная на ионы кислота, т. е. степень диссоциации ее равна 1. В бутаноле же степень диссоциации серной кислоты совсем мала — 0,06 (для раствора концентрацией 0,1 моль/л). Но ведь практически такой же степенью диссоциации в воде характеризуется муравьиная кислота, которую мы совершенно справедливо считаем слабой кислотой. Выходит, H2SO4, растворенная в бутаноле (да и в большинстве других растворителей), тоже слабая кислота и, следовательно, второе из утверждений относительно H2SO4, с которого начался рассказ о «неводной» химии, справедливо.

Но, не только в этом, в силе электролита, состоит различие между поведением кислоты в водном и спиртовом растворах. В воде нет «голого» иона водорода Н + , а есть ион гидроксо-ния НзО+ — соединения Н+ с молекулой воды. Ион гидроксония образуется при химическом взаимодействии кислоты с водой:

H2SO4 + Н20 ^ НзО+ + HSНо по аналогичной схеме взаимодействует кислота и со спиртом:

H2SO4 + C4H9OH C4H9OH2++HS04T

Вот почему напрашивается уточненное определение понятия «кислота» в рамках теории электролитической диссоциации: «Кислота — это электролит, который в данном растворителе отщепляет катион, представляющий собой продукт присоединения катиона водорода Н+ (протона) к молекуле растворителя». Определение во всем (за исключением разве пространности, но это, как мы увидим далее, дело поправимое) лучше традиционного. Лучше хотя бы потому, что» во-первых, позволяет числить свойства кислот и за неводными растворами, во-вторых, в основе проявления веществом кислотных свойств лежит химическое взаимодействие растворенного вещества с растворителем:

HA+S = HS++A~.

Здесь и далее S — символ растворителя.

Итак, кислота потому и выступает в роли кислоты, что произошло химическое взаимодействие ее с растворителем, т. е. взаимодействие, в результате которого и появилась визитная карточка кислоты — ионы HS + . Теперь понятно, почему сухая смесь лимонной кислоты и соды может храниться без изменений сколь-угодно долго и почему взаимодействие между ними начинается в тот миг, когда появляется растворитель.

Можно нафантазировать гипотетический растворитель, который не станет взаимодействовать с растворенной в ней H2SO4. Слово «гипотетический» здесь употреблено потому, что для такого реакционноспособного вещества как H2SO4 попросту невозможно подобрать партнера, который не вступал бы с ним во взаимодействие, т. е. невозможно подобрать индифферентный растворитель. Но вообразить можно. Не взаимодействуя с растворителем, H2SO4 не сможет отщепить катион HS и следовательно, не будет проявлять свойства кислоты.

Хотя зачем прибегать к воображаемому растворителю. Возьмем 100 %-ю («абсолютную») H2SO4 и... не будем ее ни в чем растворять. Нет растворителя — нет взаимодействия. Нет взаимодействия — нет кислоты. И поэтому утверждение о том, что H2SO4 — не кислота и не основание, оказывается верным. A H2SO4 в данном случае есть только «аш два эс о четыре». И не более того.

Без растворителя

Заключив себя в рамки «водной» химии, нелегко избавиться от воды даже там, где ее вроде бы и нет. Вспомним, что кислоту можно рассматривать как продукт взаимодействия кисл

страница 1
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Скачать книгу "Не только в воде" (4.15Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
хранилище для вещей москва
Стеллаж ARIVA-539 Marin павл/4полки
курсы дизайна интерьера диплом
вентилятор вытяжной 2,2 квт

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(05.12.2016)