Читать онлайн «Книга по химии для домашнего чтения». Страница 40

Первый значительный шаг в изображении химического состава веществ сделали во Франции инженер Жак-Анри Гассенфратц (1755–1827) и химик и врач Пьер-Огюст Аде (1763–1834). Они вместо алхимических символов веществ и семи металлов ввели обозначение известных химических элементов в виде дуг, черточек и кружочков, в которые помещали первую букву французского названия элемента. Из таких символов начали составлять химические формулы веществ. Затем Дальтон (см. 2.8) ввел в употг ребление свои символы химических элементов и также использовал их для обозначения состава веществ (табл. 2).

3.3. «СПИРИТУС НИТРИ» РАСТВОРЯЕТ «ВЕНЕРУ», «МАРС» И «ЛУНУ». ЧТО ЭТО ЗНАЧИТ?

Аптекари XVI в. в России концентрированную азотную кислоту HNO₃ называли «спиритус нитри» (см. 1.48; 5.50). «Венера», «марс» и «луна» — это названия металлов (см. табл. 1) — меди Cu, железа Fe и серебра Ag.

Азотная кислота взаимодействует с этими металлами так:

Ag + 2HNO₃ =AgNO₃ + NO₂↑ +H₂O,

Cu + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2Н₂O,

Fe + 6HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 3H₂O.

В первой реакции образуется нитрат серебра AgNO₃, во второй — нитрат меди Cu(NO₃)₂, в третьей — нитрат железа Fe(NO₃)₃. Во всех приведенных реакциях выделяется бурого цвета газ — диоксид азота NO₂.

3.4. ХИМИЧЕСКИЕ ЗАПИСИ ПЕТРА I

В бумагах Петра I, датированных 1720 г., были обнаружены записи химических реакций и символов:

Петр I использовал алхимическую символику (см. 3.2) для обозначения следующих веществ соответственно слева направо: карбоната калия K₂CO₃, или поташа; хлорида аммония NH₄Cl, или нашатыря; нитрата калия KNO₃, или селитры; меди Си, мочи, воды H₂O.

3.5. СИСТЕМА СИМВОЛОВ БЕРЦЕЛИУСА

Торнберн-Улаф Бергман (1735–1784) — шведский химик и минералог, член Шведской королевской академии наук — советовал в последние годы своей жизни французскому химику Гитону де Морво, инициатору создания первой номенклатуры химических веществ: «Не щадите ни одного неправильного наименования, знающие поймут всегда, незнающие поймут тем скорее».

Шведский химик Берцелиус (см. 2.19) использовал этот совет для разработки своей системы химических символов, которая сохранилась и в современной химии. Он предложил в качестве символов химических элементов принимать первую букву их латинских названий, а в случае совпадения первых букв — использовать и вторую букву. Так, для обозначения кислорода он взял символ «О» — первую букву от Oxygenium (оксигениум), для водорода — «Н» — от Hydrogenium (гидрогениум), для углерода — «С» — от Carboneum (карбонеум). Символ химического элемента кальция «Ca» уже содержит две первые буквы слова Calcium (кальциум) — во избежание совпадения с символом углерода. Две буквы нужны и для символа химического элемента меди: «Cu» от Cuprum (купрум) — по той же причине.

Если же кислород входит в состав сложного вещества, то Берцелиус рекомендовал пользоваться точками над символом элемента.

Например, Ċa — оксид кальция CaO;

— серная кислота H₂SO₄;

— азотная кислота с формулой HNO₃. Если в составе вещества два атома одинакового вида, Берцелиус предлагал ставить поперечную черту на расстоянии ¹/₃ от нижней части символа:

Реакция получения аммиака NH₃ взаимодействием хлорида аммония NH₄Cl и оксида кальция CaO по Берцелиусу записывалась так:

NH⁴Cl + Ċa = CaCl + Ĥ + NH³

Современная запись этой реакции:

2NH₄Cl + CaO = CaCl₂ + H₂O + 2NH₃.

Уже после Берцелиуса число атомов в соединениях стали указывать цифрами справа вверху символа химического элемента. Например, K²SO⁴ — сульфат калия, NH³ — аммиак, Al²O³ — оксид алюминия. Надстрочные индексы в формулах соединений сохранились до конца XIX в. и использовались Менделеевым во всех восьми изданиях его знаменитого учебника «Основы химии». Принятое в настоящее время указание числа атомов в молекулах соединений подстрочной цифрой (K₂SO₄, NH₃) было предложено еще в 1834 г. Либихом (см. 2.17).

3.6. СОЛИ ТАХЕНИЯ

Содержание понятия «соль» впервые раскрыл немецкий аптекарь Отто Тахений (1620–1699). В одном из своих сочинений он писал: «Все соли состоят из какой-либо кислоты и из какой-либо щелочи… из этих двух универсальных принципов составлены все тела мира».

Сейчас мы с вами знаем, что соли — продукты реакций замещения атомов водорода кислоты на металл или гидроксид-ионов OH-оснований на анионы кислот. При полном замещении атомов водорода образуются средние соли, например K₂SO₄ — сульфат калия, а при неполном — кислые, например KHSO₄ — гидросульфат калия. При взаимодействии некоторых солей с водой (реакции гидролиза) образуются основные соли. В частности, в реакции сульфата меди CuSO₄ с водой в растворе появляется основный сульфат меди (CuOH)₂SO₄:

2CuSO₄ + 2H₂O ↔ (CuOH)₂SO₄ + H₂SO₄.

Соли являются, как правило, кристаллическими веществами, состоящими из катионов и анионов.

3.7. ХИМИЯ БЕЗ ФОРМУЛ

Почему в работах таких выдающихся химиков XVIII–XIX вв., как Либих, Дэви, Фарадей, Бертло и др., нельзя найти ни одной химической формулы?

У химиков того времени еще не было общепринятого «химического языка» — формул. Вещества и реакции описывались только словами. Например: «Я растворил в пол-унции горячей азотной кислоты драхму серебра и налил туда две унции спирта», — так описывает Либих свой способ приготовления «гремучего серебра» (см. 3.26).

Теперь реакцию Либиха по получению фульмината серебра («гремучего серебра» AgCNO) записывают в виде уравнения

2Ag + 4HNO₃ + 2С₂Н₅ОН = 2AgCNO + N₂↑ + 2СО₂↑ + 8Н₂O.

Иногда химики пользовались символами собственного изобретения, которых не понимал никто, кроме их авторов. Например, в статье 1820 г. можно встретить такую формулу:

2L + (2S + O) (+) 4W.

C трудом удалось установить, что L — известь Ca(OH₂), S — кремнезем SiO₂, О — кислород, W — вода. Что означало все это вместе, сказать трудно.

Даже к концу XIX в. формулу, например, этанола C₂H₅OH изображали по-разному: Либих (C₄H₁₅)O, H₂O; Дюма — C₄H₈ + H₄O₂; Берцелиус — (C₂H₆)O.