химический каталог




Не только в воде

Автор Ю.Я.Фиалков

воритель нередко оказывается намного более подходящей средой для осуществления реакций синтеза, чем вода. А можно назвать случаи, и таких немало, когда в воде вообще невозможно синтезировать то или иное соединение. Известно, что многие вещества подвергаются реакции гидролиза. К таким прежде всего относят галогениды большинства элементов III—VI групп периодической системы. Можно составить длинный перечень органических соединений, несовместимых с водой: алкоголяты, амиды металлов, ангидриды кислот и т. д.

Недостатки воды как среды для осуществления реакций синтеза особенно хорошо известны органикам. Действительно, большинство органических соединений очень плохо, а нередко и пренебрежимо мало растворимы в воде. У некоторых типов процессов существенное повышение выхода продукта реакции достигается лишь при низкой диэлектрической проницаемости. И тут уж, независимо от растворимости, приходится выбирать какой-либо органический растворитель с низкой ДП.

Наконец, известен обширный круг реакций, в которых неводный растворитель принимает участие как химический агент. Так, синтез амидов многих металлов может быть осуществлен лишь в жидком аммиаке. Почти все галогениды металлов при соответствующих условиях дают амиды или амидогалогениды:

MeHalm + 2nNH3 > Me(NH2) „Hal

MeHaIm + 2mNH3 ^Me(NH2)„

По этим схемам удается заставить реагировать даже такой инертный галогенид, как четыреххлористый углерод, с образованием довольно экзотического соединения C(NH)(NH2)2.

Проведение реакций в гидразине позволяет получить многие производные этого сильного основания:

RCOOR1+N2H4 RC0C1 + 2N2H4 —

—* RCONHNH2 + RiOH; v RC0NHNH2 + N2H4-HC1.

Трудно синтезируемые другими способами производные сернистого ангидрида легко получают при проведении реакций в жидком SO2:

Zn(C2H5)2 + S02 ^ ZnO+ (C2H5)2SO;

2CH3COOAg + SOCl2 2AgCl+ SO(CH3COO)2.

Многообразие и значение процессов синтеза в неводных средах настолько велики, что последнее десятилетие в нашей стране регулярно созываются всесоюзные конференции «Синтез и свойства неорганических соединений в неводных растворах».

Растворы электронов

Русской химической терминологии, которая, как и иные проявления русского языка, разнообразна и ярка, по крайней мере, в одном случае не повезло. Щедрая, обычно, на синонимы, терминология словом «растворение» обозначает, по сути, два совершенно различных процесса. Образование раствора поваренной соли или сахара — это растворение. Но растворение — это и взаимодействие цинка с раствором серной кислоты. Если при выпаривании растворителя соль и сахар могут быть получены в неизменном виде, то во втором случае раствор образован совсем не теми компонентами, какие были взяты для его приготовления. Обстоятельство, впрочем, слишком понятное, чтобы на нем имело смысл останавливаться подробнее.

Так или иначе, употребляя термин «растворение металла», мы понимаем, что речь идет о химическом процессе окисления металла за счет восстановления определенной части растворителя. Но, оказывается, существуют растворители, которые могут растворять щелочные и щелочноземельные металлы так, как вода растворяет сахар: при выпаривании растворителя из таких растворов выпадает не соединение металла, а сам исходный металл в первозданной нулевой степени окисления.

Все эти растворители — жидкий аммиак, гидразин, гексаме-тиленфосфортриамид и др. — относят к числу сильных оснований. Это обстоятельство лучше всего проясняется с позиций рассматривавшейся в первом разделе теории кислот и оснований Усановича. Окисление металла при взаимодействии его с растворителем, по Усановичу, является кислотно-основным взаимодействием, в котором металл-основание выступает донором отрицательного заряда — электрона, а кислота-растворитель является акцептором электрона. Отсюда с непреложностью вытекает, что чем более кислотным является растворитель, тем интенсивнее идет процесс кислотно-основного взаимодействия металла-основания с растворителем. И, естественно, чем сильнее выражены у растворителя основные свойства, тем меньше он будет стремиться к взаимодействию с металлом. Вот почему активные металлы растворяются в наиболее основных растворителях, не вступая с ними в окислительно-восстановительное (кислотно-основное, по Усановичу) взаимодействие.

Интересно, что все эти растворы отлично проводят электрический ток, не хуже, чем имеющие репутацию превосходных проводников — металлические медь или серебро. Связано это с тем, что щелочные металлы, растворяясь в основных растворителях, подвергаются электролитической диссоциации по схеме, незамысловатость которой в полной мере отвечает ее неожиданности и экстравагантности: Ме = Ме+-)-е. Итак, металл диссоциирует как соль, образуя при этом катион металла, ну, а анионом выступает... электрон. Именно этому аниону обязаны такие растворы своей высокой электропроводностью.

Конечно, электрон в растворе сольватирован. Такая ничтожная по размерам частица, как протон, создает электростатическое поле исключительно высокой напряженности, поле, в котором- будут ориентированы и притянуты электроном полярные молекулы растворителя. Итак, растворы щелочных и щелочноземельных металлов в высокоосновных растворителях — это, по сути, растворы сольватированных электронов. Но ведь электроны — это те самые заряженные частицы, благодаря которым и протекают реакции восстановления. Вот почему такие растворы являются исключительно сильными восстановителями, и это обстоятельство широко искользуется в синтезе.

К примеру, бензол в таких растворах с легкостью восстанавливается до 1,4-дигидробензола. При взаимодействии галоген-алкилов с сольватированными электронами образуются амины:

2RX + 2e + NH3 = RH + RNH2 + 2X-.

Кислоты легко восстанавливаются до альдегидов, а альдегиды — до спиртов.

При взаимодействии различных элементов с «электронным раствором» образуются соответствующие бинарные соединения щелочного металла. Так, свинец в таком растворе образует своеобразную соль — плюмбид, например плюмбид натрия Na2Pb, в котором свинец находится в форме аниона. Да что там свинец! В таких растворах образуются соединения, в которых в анионной форме находится щелочной металл! Да, оказывается, возможна и такая соль, как, к примеру, Cs~*~Na".

С помощью растворов щелочных металлов в основных растворителях можно достаточно просто синтезировать ряд соединений, которые иным путем получаются с трудом. Это, например, оксиды и сульфиды щелочных металлов (при непосредственном взаимодействии щелочных металлов с кислородом и серой образуются, соответственно, пероксиды и полисульфиды).

Более века химия неводных растворов считалась экзотической областью химической науки. За событиями в ней большинство специалистов следило с нескрываемым интересом, но путешествовать туда соглашались немногие: вода, она всегда к нашим услугам, а растворители надо очищать, обезвоживать, да и ведут себя вещества в неводных растворителях как-то чудно...

Лишь за последние два-три десятилетия неводные растворы стали полноправным и самостоятельным разделом химии. Все большее число исследователей стало понимать преимущества и выгоды осуществления реакций в неводных средах и посвящать «неводной» химии свои исследования. Выразительным свидетельством признания актуальности исследований в этой области может служить организация в системе Академии наук СССР Института химии неводных растворов — первого в мире специализированного научного учреждения по «неводной» химии.

Имеются все основания ожидать, что в будущем, ближайшем и отдаленном, в химии неводных растворов грядут события — важные, интересные, неожиданные. Как и в любой другой науке — современной и нужной.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК РЕКОМЕНДАТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александров В. В. Кислотность неводных растворов. Харьков: Вища школа, 1981. 152 с.

2. Лмис Э. Влияние растворителя на скорость и механизм химических реакций. М.: Мир, 1968. 328 с.

3. Гордон Дж. Органическая химия растворов электролитов, М.: Мир, 1979. 712 с.

4. Гутман В. Химия координационных соединений в неводных средах. М.: Мир, 1971. 320 с.

5. Измайлов Н. Л. Электрохимия растворов. М.: Химия, 1976. 575 с.

6. Крестов Г. А. Термодинамика ионных процессов в растворах. Л.: Химия, 1984. 272 с.

7. Крестов Г. А, Кобенин В. А. От кристалла к раствору. Л.: Химия, 1977. ПО с.

8. Манн Ч., Барнес К. Электрохимические реакции в неводных системах. М.: Химия, 1974. 479 с.

9. Мелвин-ХьюзЕ. А. Равновесие и кинетика реакций в растворах. М.: Мир, 1975. 470 с.

10. Мискиджьян С. П., Гарновский А. Д. Введение в современную теорию кислот и оснований. Киев: Вища школа, 1979, 152 с.

11. Мищенко К П., Полторацкий Г. М. Термодинамика и строение водных и неводных растворов электролитов. Л.: Химия, 1976. 328 с.

12. Неводные растворители/Под. ред. Т. Ваддингтона. М.: Химия, 1971. 376 с.

!3. Одрит J7., Клейнберг Я. Неводные растворители. М.: ИЛ, 1955. 320 с.

14. Пальм В. А. Основы количественной теории органических реакций. Л.: Химия, 1977. 359 с.

15. Райхард Т. X. Растворители в органической химии. Л.: Химия, 1973, 150 с.

16. Современные проблемы химии растворов/Под ред. Б. Д. Березина. М.: Наука, 1986. 262 с.

17. Соловьев Ю. И. История учения о растворах. М.: Изд.-во АН СССР, 1959. 430 с.

18. Титриметрические методы анализа иеводиых растворов/Под ред. В. Д. Безуглого. М.: Химия, 1986, 383 с.

19. Усанович М. И. Исследования в области теории растворов и теории кислот и оснований. Алма-Ата: Изд-во Наука АН КазССР, 1970. 362 с.

20. Фиалков Ю. Я., Житомирский А. Н., Тарасенко Ю. Л. Физическая химия иеводных растворов. Л.: Химия, 1973. 375 с.

21. Фиалков Ю. Грищенко В. Ф. Электровыделение металлов из неводных растворов. Киев: Наукова думка, 1985. 239 с.

22. Шатенштейн А. И. Теория кислот и оснований. М.: Госхимиздат, 1949. 315 с.

23. Шахпаронов М. И. Введение в современную теорию растворов. М.: Высшая школа, 1976. 296 с.

24. Электрохимия металлов в неводных растворах/Под ред. Я. М. Ко-лотыркин М.: Мир, 1974. 440 с.

25. Энтелис С. Г., Тигер Р. П. Кинетика реакций в жидко

страница 19
< 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
pantera qx-270
Шумоизоляция автомобиля Standart без потолка (внедорожники и седаны класса люкс)
Columbus CL-9705M
ручка макмарт 9.1302.0096.14

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
(08.12.2016)