Книга по химии для домашнего чтения - Степин Борис Дмитриевич - Страница 15

Медный купорос уже в 1679 г. применяли в медицине для составления мазей. Как считали в те времена, он «нечисть скорее объедает». Позднее медный купорос стали использовать для протравы семян и в борьбе с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур.

Алхимики, не зная состава сульфата меди, считали, что его водный раствор может превращать железо в медь. Если полоску железа опустить в раствор CuSO₄, то почти немедленно медь отлагается на поверхности железа в результате реакции:

CuSO₄ + Fe = Cu↓ + FeSO₄.

Железо не превращается в медь, а вытесняет медь из ее сульфата.

Современная технология производства сульфата меди состоит из стадий получения медных гранул (пустотелых шариков), окисления их паровоздушной смесью в специальных керамических башнях, орошаемых разбавленной серной кислотой, и кристаллизации CuSO₄∙5Н₂O из полученных растворов:

2Cu + O₂ = 2CuO; CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O.

1.48. «КРЕПКАЯ ВОДКА»

В одной старинной русской книге, датированной 1675 г., было сказано, что на изготовление «крепкой водки» было дано полпуда железного купороса и десять фунтов селитры. Позднее в работах Ломоносова мы встречаем название «селитряная дымистая водка».

«Крепкой водкой», «селитряной дымистой водкой», «зияющей красным гасом кислотой» называли в России XVII и XVIII вв. азотную кислоту HNO₃ (см. 5–50). Название «крепкая водка» произошло от алхимического «аква фортис» — «крепкая, сильная вода». До 1700 г. получение HNO₃ осуществляли только в аптеках путем взаимодействия при нагревании железного купороса FeSO₄ *7Н₂O (см. 1.46) с селитрой KNO₃ (см. 1.33, 1.34):

2(FeSO₄∙7H₂O) + 4KNO₃ = 2HNO₃↑ + Fe₂O3 + 2K₂SO₄ + 2NO₂↑ +13Н₂O.

C 1720 г. для производства азотной кислоты начали строить заводы, а вместо железного купороса стали применять серную кислоту:

2KNO₃ + H₂SO₄ = 2HNO₃↑ +K₂SO₄.

Сведения об этой реакции нашли в записках Петра I: «Фунт истертой селитры положит в стекляной реторт и взлить на то по малу фунт самого чистого масла купоросного…». Впервые такую реакцию для получения азотной кислоты предложил немецкий алхимик Глаубер (см. 2.25). Если применять концентрированную серную кислоту («купоросное масло») и чистую селитру (нитрат калия KNO₃), то «водка» получалась «крепкой» — 96–98% HNO₃.

Первое промышленное производство синтетической азотной кислоты в России (и одно из первых в мире) было создано в Юзовке (ныне г. Донецк) в 1916 г. под руководством русского инженера-технолога Ивана Ивановича Андреева (1880–1919). Сырьем служил аммиак (см. 1.44) — побочный продукт производства кокса. Процесс включал три стадии: окисление аммиака до монооксида азота NO в присутствии катализатора — сплава платины и родия:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6Н₂O;

окисление монооксида азота путем смешения его с воздухом:

2NO + O₂ = 2NO₂;

поглощение диоксида азота водой с возвратом NO на вторую стадию процесса:

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO.

По технологии Андреева работают сейчас все заводы мира.

1.49. КАК ПОЛУЧИТЬ «КУПОРОСНЫЙ СПИРТ»?

Русский химик и минералог Василий Михайлович Севергин (1765–1826) в 1804 г. писал: «Имея железный купорос, можно бы приготовлять в России и купоросную кислоту».

Термины «купоросная кислота», «купоросное масло», «серное масло», «купоросный спирт» встречаются в России уже в XVII в. Так называли концентрированную серную кислоту H₂SO4, которую получали нагреванием железного купороса (см. 1.46) в глиняных ретортах:

FeSO₄∙7Н₂O = H₂SO₄↑ + FeO + 6Н₂O↑.

При Петре I серную кислоту в Россию привозили из-за границы. Но уже в 1798 г. купец Муромцев «выварил» 125 пудов (около двух тонн) «купоросной кислоты» нагреванием железного купороса. Позже в России серную кислоту стали получать другим способом, сжигая смесь селитры (нитрата калия KNO₃) и серы S во влажных камерах:

KNO₃ + S + O₂ = KNO₂ + SO₃; SO₃+ H₂O = H₂SO₄.

Так производили серную кислоту до начала XX в.

Сведения, когда впервые в мире была получена серная кислота, до нас не дошли. Видимо, это случилось не раньше XIII в. Взаимодействие селитры и серы для производства H₂SO₄ уже использовали Дреббел (см. 4.36) в Англии и Василий Валентин в Германии (см. 152).

Первое современное промышленное производство серной кислоты контактным методом — окислением диоксида серы SO₂ в триоксид SO₃ в присутствии катализатора (губчатой платины Pt) — было создано в России на Тентелевском химическом заводе в Санкт-Петербурге в 1903 г. (ныне завод «Красный химик»).

1.50. «КИСЛАЯ ВЛАЖНОСТЬ»

В 1793 г. А. А. Нартов сообщил, что «кислая влажность из дровяных куч в уголь пережигаемых» может быть использована для травления меди и железа.

«Кислой влажностью», или «древесной кислотой», называли в России в те времена уксусную кислоту CH₃COOH (см. 3.32). Ее получали при сухой перегонке древесины лиственных пород, прежде всего березы. Продукты конденсации подвергали отстаиванию. Смола и деготь садились на дно, а сверху оказывался водный раствор темно-бурого цвета, содержащий уксусную кислоту, метиловый спирт CH₃OH, ацетон (CH₃)₂CO и другие примеси. Для выделения уксусной кислоты водный раствор сливали и добавляли к нему мел CaCO₃:

2СН₃СООН + CaCO₃ = Ca(CH₃COO)₂ + H₂O + CO₂↑.

Ацетат кальция Ca(CH₃COO)₂, или, как его называли, «пригорело-древесную соль», «древесно-кислую соду», разлагали серной кислотой и отгоняли уксусную кислоту:

Ca(CH₃COO)₂ + H₂SO₄ = 2СН₃СООН↑ + CaSO₄↓.

Вот как в 1800–1830 гг. определяли уксусную кислоту: «Древесный уксус есть не что иное, как произведенная от сгущения дыма и газов, отделяющихся от дерева при жжении угля».

Этот старый способ сохранил свое значение и в наше время. Однако большую часть уксусной кислоты теперь производят методом окисления ацетальдегида CH₃CHO кислородом в присутствии катализатора ацетата марганца Mn(CH₃COO)₂:

2СН₃СНО + O₂ = 2СН₃СООН.

Остается добавить, что А.А. Нартов (1736–1813), сын механика, учителя Петра I, был президентом Российской академии наук.

1.51. ЛЕКАРСТВО СРЕДНЕВЕКОВОЙ РУСИ