Книга по химии для домашнего чтения - Степин Борис Дмитриевич (читать книги онлайн бесплатно полностью без .txt) 📗

выделяющаяся ртуть образует черный порошок из-за присутствия в реакционной смеси оксида ртути HgO или сульфида ртути HgS (см. 1.13).

5.47. ВЕЩЕСТВА-ХАМЕЛЕОНЫ

В старинных руководствах по химическому анализу рекомендуется использовать «раствор хамелеона» для определения в образцах неизвестного состава содержания сульфита натрия Na₂SO₃, пероксида водорода H₂O₂ или щавелевой кислоты H₂C₂O₄.

«Раствор хамелеона» — это раствор перманганата калия KMnO₄, который при химических реакциях, в зависимости от среды, меняет свою окраску по-разному. Например, в кислотной среде ярко- фиолетовый раствор перманганата калия обесцвечивается из-за того, что из перманганат-иона MnO₄^- образуется катион Mn²⁺ ; в сильнощелочной среде из ярко-фиолетового MnO₄- получается зеленый манганатион MnO₄^2-. А в нейтральной, слабокислой или слабощелочной среде конечным продуктом реакции будет нерастворимый черно-бурый осадок диоксида марганца MnO₂. Вот как идет взаимодействие перманганата калия с различными веществами:

2KMnO₄ + 5Н₂С₂O₄ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 10CO₂↑ + 8Н₂O,

2KMnO₄ + 3Н₂O₂ = 2MnO₂ + 3O₂↑ + 2KOH + 2Н₂O,

2KMnO₄ + Na₂SO₃ + 2KOH = 2K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O.

Добавим, что благодаря своим окислительным свойствам и наглядному изменению окраски в химических реакциях перманганат калия нашел широкое применение в химическом анализе.

5.48. ПРОДЕЛКИ ИМИТАТОРА

Некий фокусник пообещал изумленным зрителям продемонстрировать превращение фиолетовых кристаллов квасцов в изумруд, топаз, янтарь или сапфир.

Настоящие драгоценные камни получить из квасцов (см. 151; 3.21), конечно, не удастся. А вот растворы, имитирующие цвета изумруда (см. 10.22), топаза (см. 10.33), янтаря (см. 10.1), сапфира (см. 10.42), получить можно. Для этого фокуснику придется запастись химическими реактивами. Растворив хромокалиевые квасцы [кристаллогидрат сульфата хрома-калия KCr(SO₄)₂∙12Н₂O] в воде, он получит фиолетовый раствор; обработка этого раствора избытком гидроксида калия KOH или натрия NaOH приведет к образованию раствора изумрудного цвета:

KCr(SO₄)₂ + 6КOH = K₃[Cr(OH)₆] + 2K₂SO₄.

Зеленый цвет обусловлен присутствием гексагидроксохромата калия К₃[Cr(ОН)₆]. Если к этому раствору добавить пероксид водорода H₂O₂, то зеленый цвет раствора сменяется на желтый, цвет топаза:

2К₃[Cr(ОН)₆] + 3Н₂O₂ = 2К₂CrO₄ + 2КОН + 8Н₂O.

Такая окраска раствора обусловлена присутствием хромата калия K₂CrO₄. При подкислении желтого раствора серной кислотой H₂SO₄ появляется оранжевая окраска, напоминающая цвет янтаря:

2К₂CrO₄ + H₂SO₄ = K₂Cr₂O₇ + K₂SO₄ + H₂O.

Водный раствор дихромата калия K₂Cr₂O₇ имеет оранжевый цвет. Наконец, добавляя к такому раствору пероксид водорода и диэтиловый эфир (C₂H₅)₂O, можно получить сложное пероксосоединение CrO(O₂)₂∙(C₂H₅)₂O, окрашивающее слой эфира в ярко-синий, «сапфирный» цвет.

5.49. ЗАГАДКА ДИХЛОРИДА

Химик обнаружил в шкафу запечатанную банку без надписи с кристаллами зеленого цвета внутри. Сохранился лишь обрывок этикетки со словом «дихлорид». При контакте этих зеленых кристаллов с водой раствор оказался фиолетовым; потом из этой фиолетовой жидкости начали выделяться пузырьки газа, а спустя несколько секунд она стала зеленой. При смешивании раствора сульфата меди CuSO₄ с теми же зелеными кристаллами выделились крупинки металлической меди… Какой дихлорид был в банке?

Не так уж много дихлоридов имеет зеленый цвет. Это, во-первых, тетрагидрат хлорида железа FeCl₂∙4Н₂O, гексагидрат хлорида никеля NiCl₂∙6Н₂O, безводные дихлориды меди CuCl₂, иридия IrCl₂ и платины PtCl₂ и безводный дихлорид ванадия VCl₂. Дихлориды иридия и платины в воде практически нерастворимы, дихлориды железа, меди и никеля дают зеленый (для железа — быстро желтеющий на воздухе) водный раствор, газы при этом не выделяются. Значит, дихлорид ванадия? Действительно, зеленые кристаллы VCl₂ образуют фиолетовый раствор, из которого выделяется водород, а окраска раствора становится зеленой:

2VCl₂ + 2Н₂O = 2VOCl + 2HCl + H₂↑.

Очевидно, ванадий в степени окисления (+II) настолько сильный восстановитель, что выделяет водород даже из воды. Не удивительно, что он осаждает и медь Cu из раствора сульфата меди CuSO₄, превращаясь в хлорид оксопентаакваванадия(IV):

VCl₂ + CuSO₄ + 6Н₂O = Cu + [V(H₂O)₅O]Cl₂ + H₂SO₄,

окрашивающего раствор в синий цвет.

5.50. ЧТО ТАКОЕ КРАСНАЯ АЗОТНАЯ КИСЛОТА?

Термин «дымящая красная азотная кислота» использовался вплоть до сороковых годов нашего века (см. 1.48). Это раствор диоксида азота NO₂ в азотной кислоте HNO₃. Он может быть получен как насыщением концентрированной азотной кислоты диоксидом азота, так и путем взаимодействия компонентов смеси, содержащей 2 моль нитрата натрия NaNO₃ и 1 моль серной кислоты H₂SO₄ при нагревании. Сначала при 100-110ºC, согласно уравнению

NaNO₃ + H₂SO₄ = NaHSO₄ + HNO₃↑,

из смеси выделяется и перегоняется чистая азотная кислота HNO₃. Если повысить температуру до 150–170°С, то в реакцию вступает образовавшийся в растворе гидросульфат натрия NaHSO₄:

NaHSO₄ + NaNO₃ = HNO₃↑ + Na₂SO₄

и одновременно большая часть азотной кислоты начинает разлагаться с выделением диоксида азота и кислорода:

4HNO₃ = 2Н₂O↑ + O₂↑ + 4NO₂↑.

Диоксид азота, растворяясь в первых порциях отгоняемой азотной кислоты, и сообщает ей красно-оранжевый цвет. Никакого другого красителя здесь нет.

5.51. ДО ПОСИНЕНИЯ…

Каждая хозяйка и каждый школьник знают: крахмал, на который попал иод, синеет. Почему?

Крахмал состоит из длинных полимерных молекул, построенных из фрагментов глюкозы: