extracted_text:
Дополнительный материал по химии на тему:
«ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА»
Дисперсные системы.
Коллоидное состояние вещества
Системы,   состоящие   из   относительно   маленьких   по   размеру   частиц,
распределенных   в   какойлибо   среде,   называются   дисперсными.   К   таким
системам   относятся   истинные   и   коллоидные   растворы,   взвеси,   эмульсии.
Распределенное   вещество   называется   дисперсной   фазой,   а   среда   –
дисперсионной средой.
В зависимости от размера частиц дисперсной фазы дисперсные системы
принято разделять на три большие группы: истинные растворы, коллоидные
растворы   и   грубодисперсные   системы.  Резкой   границы   между   этими
группами не существует; они непрерывно переходят друг в друга.
В грубодисперсных системах частицы дисперсной фазы быстро оседают
(или всплывают)   в гравитационном поле Земли, полностью задерживаются
бумажным   фильтром   и   хорошо   видны   в   микроскоп.   Коллоидные   частицы
практически   не   оседают,
  задерживаются   только   специальными
ультрафильтрами и невидимы в обычный оптический микроскоп. Истинные
растворы однородны и проходят без изменения через любые фильтры.
Удельная поверхность возрастает обратно пропорционально линейному
размеру частиц и в коллоидной области достигает очень больших размеров.
Поскольку   поверхностные   молекулы   обладают   избытком   энергии,
коллоидные растворы существенно отличаются как от истинных растворов,
так и от грубодисперсных систем. Вещество в коллоидном состоянии более
реакционноспособно   и   обладает   более   интенсивной   окраской.   Стремясь
понизить избыток поверхностной энергии, коллоидные частицы слипаются в
более   крупные   агрегаты,   адсорбируют   на   своей   поверхности   молекулы
посторонних веществ.
Образование   коллоидных   растворов   может   происходить   в   результате
реакций гидролиза, окислениявосстановления и обмена. Подобные процессы
часто наблюдаются в природе. Например, при выходе горячих глубинных вод
на   поверхность   происходит   окисление   гидрокарбоната   железа   (II)   с
одновременным гидролизом ионов Fe3+. Получающийся коллоидный раствор
Fe(OH)3  придает   воде   буроватокрасную   окраску   и   является   источником
ржавобурых отложений (ортштейнов) в нижних слоях почвы.
Образование   коллоидов   можно   представить   себе   следующим   образом.   В
пересыщенном   относительно   вещества   А   растворе   возникают   зародыши
кристаллизации   (первичные   частицы).   Их   появление   зависит   от   множества
причин:   природы   вещества   А,   вязкости   окружающей   среды,   температуры, условий протекания химической реакции. Каждый зародыш начинает расти,
захватывая вещество из окружающего пространства. Этот рост продолжается
до   тех   пор,   пока   не   исчезнет   пересыщение.   Если   скорость   возникновения
первичных   частиц   преобладает   над   их   ростом,   образуется   коллоидный
раствор.
КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
Задачей   качественного   анализа   является   обнаружение   отдельных
элементов   или   образуемых   ими   ионов,   входящих   в   состав   определенного
вещества или смеси веществ.
Качественный   анализ   проводят   с   помощью   химических   реакций,
сопровождающихся   заметными   внешними   изменениями,
  например:
выделением   газа,   изменением   окраски,   образованием   или   растворением
осадка. Физические методы для этой цели используют редко. Испытания на
вкус, запах (за редким исключением), а также реакции, сопровождающиеся
взрывом, в качественном анализе не применяют.
Анализ мокрым и сухим путем
Качественный   анализ   можно   выполнить   различными   способами.   В
лабораторных   условиях   обычно   применяют   анализ
 мокрым   путем,
основанный на реакциях, протекающих в растворе. В качестве растворителей
исследуемого   вещества   используют   дистиллированную   воду,   уксусную   и
минеральные кислоты, растворы аммиака и щелочей.
Реакции, проводимые в растворе, протекают, как правило, между ионами,
поэтому   при   анализе   мокрым   путем   обнаруживают   не   элементы,   а
соответствующие   ионы.   Каждый   из   образуемых   элементом   ионов
характеризуется   собственными   аналитическими   реакциями.   Например,   при
добавлении   щелочи  к   раствору,  содержащему   ионы Fе3+,  выпадает   красно
бурый гидроксид железа (III), тогда как ионы Fе2+ образуют в тех же условиях
белый   осадок   Fe(OH)2,   быстро   окисляющийся   кислородом   воздуха   до
Fe(OH)3.
Анализ  сухим путем  проводят без переведения исследуемого твердого
вещества   в   раствор.   Этот   способ   анализа   играет   вспомогательную   роль   и
применяется для предварительных испытаний. Его осуществляют с помощью
таких   приемов,   как   проба   на   окрашивание   пламени,   возгонка,   получение
окрашенных «перлов» и металлических «корольков».
Проба на окрашивание пламени основана на том, что летучие соединения
некоторых   элементов   окрашивают   бесцветное   пламя   в   определенный   цвет:
натрий – в жёлтый, калий – в фиолетовый, и т. д.
Окрашенные   перлы   готовят   сплавлением   исследуемого   вещества   с
тетраборатом натрия или с фосфорной солью. Окраска перла указывает на
присутствие   того   или   иного   элемента.   Хром,   например,   окрашивает   перл тетрабората   натрия   в   зеленый   цвет,   кобальт   –   в   синий,   марганец   –   в
фиолетовый.
Металлические   корольки   получают   при   прокаливании   анализируемого
соединения на древесном угле в окислительной или восстановительной части
пламени   паяльной   трубки.   По   их   внешнему   виду   также   можно   судить   о
составе вещества.
При   анализе   сухим   путем   часто   применяется   метод   растирания
испытуемого   твердого   вещества   с   твердым   реагентом.   По   характерной
окраске продуктов реакции судят о присутствии в пробе соответствующих
элементов   или   ионов.   Например,   при   растирании   кристаллов   сульфата
кобальта   (II)   с   тиоцианатом   аммония   появляется   синее   окрашивание
вследствие образования комплексной соли (NH4)2[Co(SCN)4].
При   растирании   хлорида   серебра   с   хлоридом   олова   (II)   образуется
черный порошок металлического серебра:
2AgCl + SnCl2 = 2Ag + SnCl4
Характеристика аналитических реакций
Чтобы   химическую   реакцию   можно   было   применить   в   качественном
анализе, она должна отвечать некоторым требованиям, главными из которых
являются:   высокая  чувствительность,   избирательность,   быстрота
протекания и простота выполнения.
Реакция называется  чувствительной, если она  позволяет обнаруживать
ничтожно   малые   количества   элемента.   Чувствительность   различных
аналитических   реакций   весьма   разная.   Например,   при   добавлении   винной
кислоты   к   концентрированному   раствору   хлорида   калия   выпадает   белый
кристаллический осадок гидротартрата калия.
Если раствор соли калия разбавлять, то наступит момент, когда осадок
перестанет образовываться. Однако при действии на этот же разбавленный
раствор   гексанитрокобальтата   (III)   натрия   выпадают   желтые   кристаллы
смешанной соли:
K2Na[Co(NO2)6].
Это   доказывает,   что   реакция   обнаружения   ионов   К+  с   помощью
Na3[Co(NO3)6]   более   чувствительна.   Особо   чувствительными   являются
реакции   окрашивания   пламени,   микрокристаллоскопические   и   некоторые
цветные реакции.
Предельным   разбавлением  называется   такое   отношение   массы
содержащихся   в   растворе   атомов   или   ионов   элемента   ко   всей   массе
растворителя,   при   котором   еще   возможно   обнаружение   исследуемого
вещества.  Например,  предельное  разбавление  1:40000 означает, что  данная
аналитическая реакция позволяет обнаруживать 1 массовую долю элемента в
40000   массовых   долях   растворителя.   В   случае   разбавленных   водных
растворов масса растворителя (в граммах) численно равна объему раствора (в
миллилитрах). В качественном анализе находят применение те химические реакции, для
которых обнаруживаемый минимум находится в пределах от 50 до 0,001 мкг,
а  предельное   разбавление  –  от  1:1000  до 1:50 000 000.  Известны  и  более
чувствительные реакции. И в качестве примера можно привести обнаружение
рутения и осмия, основанное на каталитическом действии этих элементов на
процесс   восстановления   азотной   кислоты   с   последующим   получением
интенсивно   окрашенного   органического   соединения.   Таким   путем   удается
обнаруживать   рутений   при   разбавлении   1:3   000   000   000,   а   осмий   –   при
разбавлении 1:10 000 000 000.
Вторым   требованием,   предъявляемым   к   аналитической   реакции,
является   ее   избирательность,   то   есть   способность   протекать   примерно
одинаково лишь с ограниченным числом ионов. Например, пероксид водорода
Н2О2 в сернокислом растворе образует окрашенные растворимые соединения
только с четырьмя элементами: титаном (IV), ванадием (V), молибденом (VI)
и хромом (VI).
Аналитическая   реакция,   позволяющая   обнаруживать   данный   ион   в
присутствии   любых   других   ионов,   называется  специфической.   Примером
такой реакции может служить взаимодействие солей аммония со щелочами
при нагревании:
                                                 t◦
NH4Cl + NaOH = NH3 + NaCl + H2O
Выделяющийся аммиак легко распознать по его характерному запаху или
по изменению окраски влажной лакмусовой бумажки.
Специфических   реакций   известно   очень   мало.   Поэтому   на   практике
обнаружение   ионов   стараются   проводить   в   таких   условиях,   при   которых
избирательная   реакция   становится   специфической.   Для   устранения
мешающего влияния посторонних веществ их удаляют из раствора, переводят
в   устойчивые   комплексные   соединения   или   меняют   степень   окисления
элементов.
Условия выполнения аналитических реакций
При   выполнении   аналитических   реакций   необходимо   соблюдать
определенные   условия,   важнейшими   из   которых   являются  рН   среды,
концентрации обнаруживаемого и посторонних ионов, температура.
От   состава   среды   может   полностью   зависеть   сама   возможность
протекания аналитической реакции. Так, например, обнаружение ионов Fe3+  с
помощью тиоцианата аммония возможно только в слабокислом растворе. С
увеличением   кислотности   чувствительность   реакции   понижается,   а   в
щелочной среде окрашенный тиоцианат железа (III) вообще не образуется, так
как   выпадает   осадок   Fе(ОН)3.   Из   аммиачного   раствора   нитрата   серебра
действием NaCl не удается осадить хлорид серебра. Чувствительность   некоторых   реакций   повышается   в   присутствии
смешивающихся с водой органических растворителей (ацетон, этанол и др.).
Это   объясняется   дегидратацией   ионов   металлов,   уменьшением   степени
диссоциации   комплексных   соединений   и   понижением   растворимости
малорастворимых веществ.
Нагревание может как увеличивать, так и уменьшать чувствительность
аналитической реакции в зависимости от того, куда смещается равновесие – в
сторону   образования   продуктов   реакции   или   в   сторону   их   разложения.   В
случае   процессов   осаждения   нагревание   обычно   повышает   растворимость
осадков, уменьшая тем самым чувствительность реакции.
Присутствие   в   растворе   посторонних   ионов,   даже   если   они   и   не
взаимодействуют   с   прибавляемым   реагентом,
  обычно   снижает
чувствительность аналитической реакции. С возрастанием их концентрации
мешающее влияние усиливается, и при некотором отношении концентраций
обнаруживаемого и посторонних ионов реакция становится ненадежной.
Маскирование мешающих ионов
Устранение   мешающего   влияния   посторонних   ионов   с   помощью
комплексообразования называется маскированием. В качестве маскирующих
неорганических   веществ   наиболее   часто   применяют   фториды   и   фосфаты
щелочных металлов и аммония. Из органических соединений маскирующим
действием   обладают   винная,   лимонная,   щавелевая   и   некоторые   другие
кислоты.
В   последнее   время   для   маскирования   ионов   широкое   применение   нашли
новые   органические   реагенты,
  известные   под   общим   названием
«комплексоны». Так, например, один из реагентов этого класса – комплексон
III – образует при различных значениях рН раствора устойчивые комплексные
соединения   практически   со   всеми   двух,   трех   и   четырехзарядными
катионами.
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
Задачей количественного анализа является определение массы отдельных
химических элементов, входящих в состав индивидуального соединения или
смеси   веществ.   Количественный   анализ   выполняют   с   помощью   различных
химических,   физикохимических   и   физических   методов.   В   любом   случае
между   массой   определяемого   элемента   и   измеряемым   свойством   должна
существовать   определенная   зависимость,   выражаемая   математической
формулой или графически. Если   изучаемый   объект   неоднороден   и   при   его   последовательной
обработке   водой,   кислотами,   щелочами   в   раствор   переходят   все   новые   и
новые компоненты, то каждый из получившихся растворов нужно исследовать
отдельно. Это облегчит анализ.
Гравиметрический и титриметрический методы анализа
Гравиметрический   метод
основан   на   существовании   прямо
пропорциональной   зависимости   между   массой     вещества   m   и   силой   Р,   с
которой эта масса притягивается к Земле:
где g – ускорение свободного падения.
Р = g ∙ m,
Определяемый   элемент   при   помощи   соответствующих   химических
реакций восстанавливают до простого вещества или переводят в соединение
известного   состава.   Взвесив   полученное   вещество   и   выполнив   несложные
расчеты, находят массу элемента.
Гравиметрический   метод   лежит   в   основе   всех   остальных   методов
количественного анализа. С него началось развитие количественного анализа
примерно   185   лет   тому   назад.   Поэтому   весы   являются   основным
инструментом любой химической лаборатории.
Точно   отмеренная   на   весах   масса   вещества,   которая   в   дальнейшем
подвергается анализу, называется аналитической навеской.
При   взятии   навески   запрещается   насыпать   отвешиваемое   вещество
непосредственно   на   чашку   весов,   взвешивать   нагретые,   мокрые   и   грязные
предметы,   открывать   переднюю   стенку   весов,   взвешивать   с   открытыми
боковыми дверцами.
Титриметрический анализ  заключается в измерении объема раствора
реагента, затраченного на взаимодействие с определяемым компонентом. При
этом концентрация реагента должна быть предварительно установлена. Зная
объем прибавленного раствора и концентрацию реагирующего вещества в нем,
нетрудно рассчитать количество анализируемого компонента в пробе.
Раствор   с   известной   концентрацией   реагента   называется   рабочим.
Процесс прибавления рабочего раствора к анализируемой пробе называется
титрованием.
  Титрование   необходимо   продолжать   до   точки
эквивалентности, то есть до того момента, когда реагирующие между собой
вещества   окажутся   в   эквивалентных   количествах.   Точку   эквивалентности
устанавливают   с   помощью   химических   индикаторов   или   специальных
приборов.
Например,   требуется   определить   концентрацию   гидроксидионов   в
растворе.   Возьмем   рабочий   раствор   хлороводородной   кислоты   и   будем
прибавлять   его   к   исследуемой   пробе.   При   этом   происходит   реакция
нейтрализации. Точку эквивалентности можно установить с помощью любого кислотно
основного индикатора, например лакмуса. Первая избыточная капля раствора
хлороводородной кислоты вызовет изменение окраски индикатора от синей к
красной. Измерив объем прибавленного реагента и зная его концентрацию,
легко можно вычислить содержание ионов ОН  в пробе.
‾
В основу  титриметрического  анализа  могут  быть  положены  только  те
химические реакции, которые протекают с достаточно высокой скоростью и
практически   до   конца,   выражаются   определенным   уравнением   и   не
сопровождаются   побочными   процессами,   связанными   с   расходованием
реагента   или   анализируемого   вещества.   Кроме   того,   должен   существовать
несложный способ, позволяющий устанавливать точку эквивалентности.
Титриметрические   методы   анализа   классифицируют   по   типу
выполняемых   химических   реакций.   Различают   метод   нейтрализации,
осаждения, окислениявосстановления, комплексообразования.
Метод   нейтрализации  применяется   для   определения   концентрации
кислот   и   оснований.   В   качестве   реагентов   в   этом   методе   используются
растворы сильных минеральных кислот (при анализе оснований) и щелочей
(при анализе кислот). Основу метода составляет реакция нейтрализации.
Метод осаждения  объединяет те случаи определений, при которых в
результате   взаимодействия   реагента   с   исследуемым   веществом   образуется
малорастворимое соединение, например AgCl, BaSO4 или PbSO4.
С   помощью  метода   окислениявосстановления
устанавливают
содержание окислителей и восстановителей в растворе. В качестве реагентов
в этом   методе наиболее часто применяют КМnО4  (перманганатометрия),
K2Cr2O7 (дихроматометрия) и I2 (иодометрия).
Метод   комплексообразования  основан   на   использовании   реакций,
сопровождающихся   образованием  комплексных  соединений.  Например, для
определения цианидионов часто используют реакцию, в результате которой
–. Если к раствору, содержащему
образуется устойчивый комплекс Ag(CN)2
ионы   CN–,   прибавлять   нитрат   серебра,   то   сначала   жидкость   остается
совершенно   прозрачной.   После   достижения   точки   эквивалентности   первая
избыточная   капля   реагента   приводит   к   выпадению   малорастворимого
аргентоцианида серебра.
Различают несколько способов выполнения титриметрического анализа:
прямое титрование, обратное титрование и титрование заместителя.
Прямое титрование состоит в непосредственном прибавлении рабочего
раствора к пробе с определяемым веществом.
Обратное   титрование  основано   на   использовании   двух   рабочих
растворов.   Сначала   к   анализируемой   пробе   приливают   точно   измеренное
количество   первого   рабочего   раствора,   в   котором   содержится   реагент,
взаимодействующий   с   определяемым   веществом.   Непрореагировавший
избыток этого реагента оттитровывают с помощью второго рабочего раствора. Метод обратного титрования применяют в тех случаях, когда исследуемое
вещество обладает повышенной летучестью.
В   некоторых   вариантах   титриметрического   анализа   сначала   проводят
реакцию определяемого вещества с какимлибо реагентом, а затем титруют
один   из   продуктов   этой   реакции.   Такой   способ   называется  титрованием
заместителя.
Колориметрический анализ
Очень многие вещества окрашены в тот или иной цвет. Это их свойство
находит   применение   в   качественном   анализе   для   обнаружения   отдельных
2Ї
элементов   или   ионов.   Именно   таким   способом   обнаруживают   ионы   СrО4
(образование надхромовой кислоты), Сu2+ (получение аммиачного комплекса),
МnО4
Ї (собственная окраска).
Очевидно,   что   чем   выше   концентрация   окрашенного   вещества,   тем
интенсивнее   окраска   раствора.   В   настоящее   время   имеются   приборы,   с
помощью   которых   можно   с   высокой   точностью   измерять   оптические
плотности различных жидкостей. Для этого исследуемые жидкости помещают
в стеклянные сосуды (кюветы) определенной длины.
Метод   анализа,   основанный   на   измерении   оптической   плотности
окрашенных     растворов,   называется  колориметрическим  (от   англ.   слова
«color» – цвет).
Практически   это   делают   следующим   образом.   Берут   два   одинаковых
стеклянных   мерных   цилиндра.   В   один   из   них   наливают   анализируемый
раствор,   а   в   другой   –   раствор   с   известным   содержанием   вещества.
Разбавлением более окрашенного раствора добиваются уравнивания окрасок.
При проведении колориметрического анализа необходимо, чтобы испытуемый
и   эталонный   растворы   имели   одинаковый   состав.   Кроме   того,   во   многих
случаях   образование   окрашенного   соединения   происходит   не   мгновенно,  и
требуется выждать некоторое время от момента приготовления раствора до
измерения его оптической плотности.

file_name: основы химанализа.docx


extracted_text:
Дополнительный материал по химии на тему: «ПОВАРЕННАЯ СОЛЬ»
Роль поваренной соли в обмене веществ
человека и животных
С уверенностью можно сказать, что по крайней мере одно химическое
соединение в довольно чистом виде имеется в каждом доме, в каждой семье.
Это – поваренная соль, или, как ее называют химики, хлорид натрия NaCl.
Известно, что охотники, уходя из таежного приюта, непременно оставляют
для   случайных   путников   спички   и   соль.   Поваренная   соль   совершенно
необходима   для   жизнедеятельности   организма   человека   и   животных.
Недостаток   этой   соли   приводит   к   функциональным   и   органическим
расстройствам:   могут   возникать   спазмы   гладкой   мускулатуры,   иногда
поражаются нервные центры. Длительное солевое голодание может привести
к   гибели   организма.   Суточная   потребность   в   поваренной   соли   взрослого
человека составляет 10–15 г. В условиях жаркого климата потребность в соли
возрастает до 25–30 г. Это связано с тем, что хлорид натрия выводится из
тела человека с потом и для восстановления его потерь в организм нужно
вводить больше соли. При работе в горячих цехах и в условиях сухого и
жаркого климата врачи рекомендуют пить подсоленную воду (0,3–0,5%ный
раствор   поваренной   соли),   так   как   соль   способствует   удержанию   воды   в
тканях.
Если не давать животному пищи, то через какоето время оно погибнет
от   истощения   организма.   Если   животное   кормить   без   ограничения,   но
обессоленной пищей, то оно умрет еще быстрее. Дело в том, что поваренная
соль служит источником образования в желудке соляной (хлороводородной)
кислоты,  которая   является   составной   частью   желудочного   сока.  Суточное
количество   желудочного   сока   взрослого   человека   достигает   2   л.   Его
кислотность характеризуется значением рН, равным 1,5–2,0.
При   пониженной   кислотности   врачи   прописывают   пациенту   слабый
водный   раствор   соляной   (хлороводородной)   кислоты,   а   при   повышенной
кислотности   больной   испытывает   изжогу   и   ему   рекомендуют   принимать
питьевую   соду.   Она   нейтрализует   избыток   кислоты   в   соответствии   с
уравнением:
HCl + NaHCО3 = NaCl + СО2 + Н2О
Пищевые   белки,   поступающие   в   желудок,   под   действием   фермента
пепсина   (биологического   катализатора)   расщепляются   на   отдельные
аминокислоты   или   блоки   этих   аминокислот.   Из   них   синтезируется   белок,
присущий   данному   организму.   Фермент   пепсин   образуется   из   другого
фермента – пепсиногена. Для превращения пепсиногена в пепсин необходима
соляная   кислота.   При   ее   недостатке   в   желудочном   соке   переваривания   и
усвоения белков не происходит или идет в малой степени. Соляная кислота
также   участвует   в   образовании   гормона   секретина   и   некоторых   других гормонов, стимулирующих деятельность поджелудочной железы. Кроме того,
она способствует переходу пищевых масс из желудка в двенадцатиперстную
кишку   и   обезвреживанию   микробов,   попадающих   в   желудок   из   внешней
среды.
Солевой баланс в организме человека
Однако   хлорид   натрия   нужен   организму   человека   или   животного   не
только для образования соляной кислоты в желудочном соке. Эта соль входит
в тканевые жидкости и в состав крови. В последней ее концентрация равна
0,5–0,6 %.
Водные   растворы   NaCl   в   медицине   используют   в   качестве
кровезамещающих   жидкостей   после   кровотечений   и   при   явлениях   шока.
Уменьшение содержания NaCl в плазме крови приводит к нарушению обмена
веществ в организме.
Не получая NaCl извне, организм отдает его из крови и тканей.
Хлорид   натрия   способствует   задерживанию   воды   в   организме,   что,   в
свою очередь, приводит к повышению артериального давления. Поэтому при
гипертонической   болезни,   ожирении,   отеках   врачи   рекомендуют   снижать
суточное   потребление   поваренной   соли.  Избыток   в   организме   NaCl   может
вызвать острое отравление и привести к параличу нервной системы.
Организм   человека   быстро   реагирует   на   нарушение   солевого   баланса
появлением мышечной слабости, быстрой утомляемостью, потерей аппетита,
возникновением неутолимой жажды.
Поваренная   соль   обладает   слабыми   антисептическими   свойствами.
Развитие   гнилостных   бактерий  прекращается   при   ее   содержании   в   воде   в
количестве   10–15 %.   Это   свойство   широко   используют   в   пищевой
промышленности и при сохранении пищевых продуктов в домашних условиях.
Получение поваренной соли
Нам трудно представить, что в прошлом во многих странах соль служила
существенным   источником   пополнения   казны,   была   важным   предметом
торговли.   Изза   соли   велись   кровопролитные   войны   между   соседними
народами,   а   по   причине   непомерно   высоких   налогов,   устанавливаемых   на
соль,   происходили   народные   восстания   (соляные   бунты).   Например,   такой
бунт произошел в Москве весной 1648 г. Причиной его послужил повышенный
налог   на   соль,   введенный   царем   Алексеем   Михайловичем.   Этот   бунт
окончился тем, что правительство, напуганное размахом волнений (из Москвы
бунт перекинулся на Сольвычегодск, Устюг Великий, Соликамск), снизило
уровень налога. Многие народные волнения в Китае, других странах Азии, в
Европе кончались не столь благополучно.
В   некоторых   странах   соль   выполняла   даже   роль   денежной   единицы.
Венецианский   путешественник   Марко   Поло,   посетивший   Китай   в   1286   г.,
описал использовавшиеся там монеты из кристаллов каменной соли. Особое
распространение   денежные   единицы   из   соли   получили   во   многих   районах Центральной Африки. В Эфиопии стандартные бруски каменной соли были в
ходу   в   качестве   денежной   единицы   еще   в   XIX   в.   Многочисленные
исторические   документы   свидетельствуют   о   том,   что   римским   воинам,   а
затем   и   крестоносцам   нередко   жалованье   выплачивали   солью.   Ученые
считают, что, возможно, с этим связано происхождение французского слова
«салер» (жалование) и итальянского «сольди» (мелкая монета).
Организм первобытного человека получал необходимое количество соли
с   пищей   животного   происхождения.   Однако   потребности   организма
заставляли   искать   ее   в   более   концентрированном   виде.   Давно   было
обнаружено, что некоторые растения имеют приятный соленый вкус. Такие
растения   сушились,   а   затем   сжигались   в   костре.   Получающуюся   золу
использовали в качестве приправы к пище.
Позднее   люди   научились   поливать   горящие   в   костре   куски   дерева
соленой водой из моря или озера и оставшуюся золу также использовать в
пищу.
Уже за две тысячи лет до н. э. китайцы научились получать поваренную
соль выпариванием морской воды. Способ извлечения соли из морской воды
выпариванием независимо был изобретен также в различных других странах.
Вначале   он   появился   в   странах   с   сухим   и   жарким   климатом   –   в   Индии,
Греции,   Риме.   Позднее   таким   способом   соль   стали   добывать   во   Франции,
Испании,   в   Крыму.   На   севере   нашей   страны   морская   вода   выпаривалась
(варилась) в больших чанах, а источником энергии служили дрова. Однако в
северных районах, в частности па берегах Белого моря, было и существенное
усовершенствование способа извлечения соли из морской воды.
Поморы   давно   заметили,   что   при   замерзании   морской   воды   лёд
получается несоленым, а оставшаяся незамерзшей вода становится гораздо
солонее.   Расплавляя   лед,   можно   получать   пресную   воду   из   морской,   а   из
рассола вываривать поваренную соль с меньшими энергетическими затратами.
Все,   кто   пробовал   на   вкус   морскую   воду,   помнят,   что   она   имеет
горьковатый привкус и мало похожа на водный раствор поваренной соли. Это
означает, что в морской воде кроме хлорида натрия содержатся другие соли.
Опять же, кому доводилось быть на различных морях, помнят, что по вкусу,
плотности, по раздражающему действию на глаза воды отличаются, а значит,
они имеют разный состав. Кроме хлорида натрия в морской воде содержатся:
хлорид и сульфат магния, хлорид и сульфат калия, карбонат и гидрокарбонат
кальция.
При   выпаривании   морской   воды   при   температурах   20–35°С   вначале
выделяются   наименее   растворимые   соли   –   карбонаты   кальция,   магния   и
сульфат кальция. Затем выпадают более растворимые соли – сульфаты натрия
и   магния,   хлориды   натрия,   калия,   магния   и   после   них   сульфаты   калия   и
магния.   Порядок   кристаллизации   солей   и   состав   образующихся   осадков
может   несколько   меняться   в   зависимости   от   температуры,   скорости испарения и других условий. При варке соли испарение рассола проводят не
досуха, и оставшийся богатый солями магния раствор отбрасывают.
Горьковатый вкус морской воды обусловлен именно солями магния.
Многие знают, что поваренная соль, находящаяся на влажном воздухе,
отсыревает.
Чистый хлорид натрия – негигроскопичное вещество, т. е. не притягивает
влагу. Гигроскопичны хлориды магния и кальция. Их примеси почти всегда
содержатся в поваренной соли и благодаря им происходит поглощение влаги.
В удаленных от моря районах иногда встречаются подземные соляные
источники. Люди издавна использовали их для вываривания соли. В нашей
стране уже со времени владычества татарского хана Батыя и его потомков
поваренная соль добывалась из озер Нижнего Поволжья, местности с сухим и
жарким   климатом.   В   созвездии   соленых   озер   этого   района   особенно
выделяются озера Эльтон и Баскунчак. Промышленная эксплуатация озера
Эльтон   осуществляется   более   полутора   веков.   Свежеосажденная   соль   за
многие   геологические   периоды   преобразовалась   в   осадочную   породу   –
каменную   соль.   Окраска   и   прозрачность   последней   зависят   от   характера
примесей.
Исследования озера Эльтон показали, что его донная толща состоит из
двух   мощных   пластов   каменной   соли,   разделенных   слоем   глины.   Толщина
нижнего слоя в среднем равна 14,4 м, а верхнего, выстилающего дно, – 18,25
м. Этот слой простирается более чем на 150 км2.
Озеро Эльтон имеет большой запас поваренной соли, но еще более богато
этой солью озеро Баскунчак, которое и является в настоящее время основной
сырьевой базой в Нижнем Поволжье.
В   земной   коре   довольно   часто   встречаются   пласты   каменной   соли.
Считают,   что   они   получаются   при   деформации   земной   коры   с   пластами
осадочных пород, образовавшихся в результате выпаривания морской воды
или вод соленых озер. Каменная соль при деформациях выдавливается вверх с
образованием сплошных соляных куполов, обычно имеющих в плане округлую
форму  и достигающих  нескольких  километров  в  диаметре.  Одно  из  таких
давно   разведанных   месторождений   каменной   соли   расположено   близ   г.
Илецка   в   Оренбургской   области.   Соляной   купол   этого   месторождения
простирается на 2 км в длину, 1 км в ширину и уходит вглубь также на 1 км.
В   Пермской   области   эксплуатируется   богатейшее   месторождение
сильвинита.   Это   соляная   горная   порода,   состоящая   из   хлоридов   калия   и
натрия. При его переработке на удобрение извлекается КСl, a NaCl является
отходом.   Путем   простой   промывки   водой   (КСl   растворяется   лучше,   чем
NaCl) получается техническая соль с 98%ным содержанием NaCl.
Использование NaCl в химической промышленности Поваренная   соль   является   важнейшим   сырьем   химической
промышленности.   Из   нее   получают   соду,   хлор,   хлороводородную   кислоту,
гидроксид натрия, металлический натрий.
При   изучении   свойств   почв   ученые   установили,   что   будучи
пропитанными хлоридом натрия, они не пропускают воду. Это открытие было
использовано при строительстве оросительных каналов и водоемов. Если дно
водоема   покрыть   слоем   земли,   пропитанной   NaCl,   то   утечки   воды   не
происходит.   Для   этой   цели,   конечно,   применяют   техническую   соль.
Строители используют хлорид натрия для устранения смерзания почвы зимой.
Для   этого   участки   грунта,   которые   планируется   вынимать,   осенью   густо
посыпают   NaCl.   В   этом   случае   в   сильные   морозы   данные   участки   земли
остаются мягкими.
Химики хорошо знают, что смешением мелкоизмельченного льда с поваренной
солью можно получить эффективную охлаждающую смесь. Например, смесь
состава   30   г   NaCl   на   100   г   льда   охлаждается   до   температуры   20°С.   Это
происходит потому, что водный раствор соли замерзает при отрицательных
температурах. Следовательно, лед, имеющий температуру около 0 °С, будет
плавиться   в  таком   растворе,   отнимая   теплоту   от   окружающей   среды.  Это
свойство смеси льда и поваренной соли могут с успехом использовать также и
домохозяйки.

file_name: поваренная соль.docx

intro: Предлагаемый методический материал представляет собой  тематическую подборку информации для проведения занятий по предметам по выбору, для элективных курсов, внеклассных мероприятий, предметных декадников по предметам естественнонаучного цикла. Также материал вполне успешно может быть использован для подготовки сообщений, докладов, рефератов по соответствующей теме.

химия

group: Дисциплины


extracted_text:
Дополнительный материал по химии на тему:
«СОСТАВ И СВОЙСТВА ПОЧВЫ. УЛУЧШЕНИЕ СТРУКТУРЫ
ПОЧВ ХИМИЧЕСКИМИ ПРЕПАРАТАМИ»
Земля как планета Солнечной системы существует около 4,6 млрд лет.
Считают,   что   жизнь   на   ней   зародилась   около   4   млрд   лет   назад.   Ученые
обнаружили   следы   деятельности   первобытного   человека,   возраст   которых
оценивается в 600–700 тысяч лет. Эра земледелия насчитывает всего лишь 17
тысяч лет.
За   многомиллионные   эпохи   вода,   воздух,   а   затем   и   первые   живые
организмы разрушали и измельчали каменные породы земной коры. Отмирая,
живые   организмы   образовывали   перегной   или,   как   его   называют   ученые,
гумус. Он смешивался с измельченной породой, склеивал и цементировал ее.
Так зарождалась почва на нашей планете. Первая почва служила субстратом
для   первых   наземных   растений,   которые   в   свою   очередь   способствовали
новому   ускоренному   образованию   гумуса.   Еще   с   большим   ускорением
процесс   почвообразования   стал   протекать   с   появлением   организмов,
населивших почвенный слой. Превращению органического вещества в гумус
способствовали   различного   рода   бактерии.   Образование   и   распад
органических веществ в почве считается главной причиной почвообразования.
Таким образом, почва состоит из минеральной и органической частей.
Минеральная часть составляет от 90 до 99 % и более всей массы почвы. В
ее   состав   входят   почти   все   элементы   периодической   системы   Д.   И.
Менделеева.   Однако   основными   составляющими   минеральной   части   почв
являются связанные в соединения кислород, кремний, алюминий и железо.
Эти четыре элемента составляют около 93 % массы минеральной части почвы.
Органическая часть (гумус) является основным источником питательных
веществ   для   растений.   Благодаря   жизнедеятельности   населяющих   почву
микроорганизмов   происходит   минерализация   органического   вещества   с
освобождением   в   доступной   для   растений   форме   азота,   фосфора,   серы   и
других   необходимых   для   растений   химических   элементов.   Органическое
вещество оказывает большое влияние на формирование почвы и изменение ее
свойств.   При   разложении   органических   веществ   в   почве   выделяется
углекислый   газ,   который   пополняет   приземную   часть   атмосферы   и
ассимилируется растениями в процессе фотосинтеза.
Однако какой бы богатой питательными веществами ни была почва, рано
или поздно она начинает истощаться. Поэтому для поддержания плодородия в
нее   необходимо   вносить   питательные   вещества   (удобрения)   органического
или   минерального   происхождения.   Удобрения   не   только   поставляют
растениям   питательные   вещества,   но   и   улучшают   физические,   физико
механические,   химические   и   биологические   свойства   почв.   Органические
удобрения   в   значительной   степени   улучшают   также   водновоздушный   и тепловой   режим   почв.   Способность   почвы   поглощать   пары   воды   и
газообразные   вещества   из   внешней   среды   является   ее   важной
характеристикой.   Благодаря   этой   способности   почва   задерживает   влагу,   а
также аммиак, образующийся в результате разложения органических веществ
и служащий основой синтеза белка.
Почвы обладают ионообменными свойствами, аналогичными свойствам
ионообменных   смол.   Благодаря   им   почвы   задерживают   катионы   и   анионы
солей   и   постепенно   замещают   их   на   другие,   поступающие   извне.   Плохо
закрепляются в почве анионы NO3Ї и С1Ї, так как они очень подвижны. При
избытке влаги эти анионы легко вымываются из поверхностных слоев почв и
переносятся в более глубокие слои. Считают, что в подземные воды уходит до
13 % нитратного азота, содержащегося во вносимых на поля удобрениях.
Из   катионов   почва   как   ионообменник   «заряжена»   главным   образом
ионами  кальция   Са2+,  в  меньшей  мере  –  магния  Mg2+,  и  еще   в  меньшей –
+, натрия Na+ и калия К+. Ионы Са2+ и Mg2+ способствуют
ионами аммония NH4
поддержанию   прочной   структуры   почвы.   Под   структурностью   почвы
понимают ее способность распадаться на отдельные комочки. Ионы К+ и NH4
+,
и особенно Na+, напротив, способствуют разрушению структурных агрегатов
почвы и усиливают вымывание гумуса и минеральных веществ. Во влажном
состоянии такая почва становится липкой, а в сухом превращается в глыбы,
не поддающиеся обработке (так называемый солонец). Вытекающая из такой
почвы вода имеет цвет чайного настоя, что указывает на потерю гумуса.
Важное значение имеет химическое связывание почвой анионов некоторых
кислот. Нитратные и хлоридные анионы не дают малорастворимых
соединений с катионами, обычно содержащимися в почве. Напротив, анионы
фосфорной, угольной, серной кислот образуют с ионами кальция
малорастворимые соединения. Это и обусловливает химическую
поглотительную способность почв.


extracted_text:
Дополнительный материал по химии на тему:
«ПРЕДМЕТ И ЗНАЧЕНИЕ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ»
Аналитическая химия – наука о методах исследования состава веществ.
Она устанавливает, какие химические элементы, в какой форме и в каком
количестве   содержатся   в   изучаемом   объекте.   В   соответствии   с   этими
задачами   в   аналитической   химии   выделяют   два   больших   раздела:
качественный   анализ  и  количественный  анализ.   Сначала   устанавливают
качественный состав вещества, а затем уже определяют точное содержание
элементов   теми   или   другими   методами.   В   тех   случаях,   когда   состав
анализируемого   материала   приблизительно   известен,   сразу   приступают   к
количественным измерениям.
Аналитическая   химия   занимает   особое   место   в   системе   естественных
наук.   С   ее   помощью   ученые   накапливают   и   проверяют   научные   факты,
устанавливают   новые   правила   и   законы.   Аналитические   исследования
являются тем фундаментом, на котором строится здание современной химии.
Химический анализ необходим для успешного развития таких наук, как
биохимия растений и животных, химия космоса, геохимия, минералогия. С
помощью   методов   аналитической   химии   было   доказано,   что   Земля,   Луна,
Солнце   и   другие   небесные   тела   состоят   из   одних   и   тех   же   химических
элементов. Это свидетельствует о единстве Вселенной.
Велика   роль   аналитической   химии   в   изучении   природных   источников
сырья. Без установления точного содержания ценных компонентов и вредных
примесей   в   руде   невозможно   правильно   оценить   значение   нового
месторождения.   При   современных   темпах   исследования   земной   коры
определение   состава   минералов,   руд   и   горных   пород   проводят
непосредственно   на   местах.   Для   этой   цели   сконструированы   специальные
походные   лаборатории.   Химический   анализ   в   полевых   условиях   широко
применяется в практике гидрогеологических исследований.
Трудно   переоценить   значение   методов   аналитической   химии   для
контроля   и   совершенствования   промышленного   производства.   Химики
аналитики непрерывно следят за работой технологических линий и качеством
выпускаемой продукции в атомной, химической, фармацевтической, пищевой
и   других   отраслях   промышленности.   Хорошо   налаженный   аналитический
контроль   способствует   росту   новых   производств   и   совершенствованию
старых. Существует и обратная связь: аналитическая химия не только влияет
на   правильную   организацию   технологических   процессов,   но   и   развивается
сама, и направления этого развития зависят от тех конкретных задач, которые
ставятся перед ней всем многообразием жизни.
Современная техника предъявляет исключительно высокие требования к
чистоте некоторых материалов. Например, атомный реактор может успешно
работать только в том случае, если содержание наиболее вредных примесей (бор,   кадмий,   гадолиний,   самарий   и   др.)   в   ядерном   топливе   и   в
конструкционных материалах отдельных деталей не превышает миллионных
долей   процента.
  Чистый   цирконий   является   одним   из   лучших
конструкционных   материалов   для   атомных   реакторов.   Однако   даже
небольшая примесь гафния делает его непригодным для этой цели.
Содержание серы и фосфора во многих марках чугуна и стали, а также
содержание   свинца,
  висмута   и   некоторых   других   элементов   в
электролитической   меди   не   должно   превышать   тысячных   долей   процента.
Примеси   посторонних   веществ   резко   снижают   жаропрочность   сплавов   и
приводят к ухудшению их механических свойств при относительно невысоких
температурах.   Получение   металлов   с   минимальным   содержанием   вредных
примесей   обеспечивается   непрерывным   контролем   за   ходом   плавки   с
применением быстрых и точных методов анализа.
В   настоящее   время   на   основе   полупроводниковых   материалов
разработаны различные конструкции усилителей и выпрямителей; открылась
возможность преобразовывать солнечную энергию в электрическую. Диоды и
триоды,   созданные   на   основе   полупроводников,   практически   вытеснили
дорогие   и   громоздкие   электровакуумные   лампы.   Однако   ценные   свойства
полупроводников   проявляются   только   в   том   случае,   если   они   хорошо
очищены от посторонних веществ. Например, примесь фосфора, мышьяка и
сурьмы к германию допускается в количестве не более 1 атома (!) примеси на
10 миллионов атомов германия.
Исследование   металлов   высокой   чистоты   позволило   установить,   что
многие из них, ранее считавшиеся хрупкими, оказались после освобождения
от большинства примесей высокопластичными. Алюминий высокой степени
чистоты   является,   например,   таким   же   мягким,   как   свинец,   а   из   хорошо
очищенного   титана   в   настоящее   время   изготавливают   листы,   куют   и
штампуют   различные   детали.   Работы   в   области   получения   сверхчистых
веществ приводят к интересным научным и практическим результатам.
Химические, физикохимические и физические
методы анализа
Аналитическая химия решает поставленные перед ней задачи с помощью
химических, физикохимических и физических методов.
Физические   методы  анализа   основаны   на   изучении   тепловых,
электромагнитных, ядерных или оптических свойств исследуемого объекта.
Из   числа   этих   методов   наибольшее   распространение   получили:
радиометрический   анализ,   связанный   с   измерением   скорости   распада
неустойчивых   (радиоактивных)   атомных   ядер;
 активационный   анализ,
основанный на возникновении искусственной радиоактивности при облучении
исследуемого   вещества   потоком   нейтронов,   протонов   или   других
микрочастиц;   спектральный   анализ,   в   основе   которого   лежит   измерение
светового   излучения   возбужденных   атомов   элемента;  люминесцентный анализ,   при   котором   наблюдают   люминесценцию   вещества   под   действием
ультрафиолетовых лучей. Физические методы анализа позволяют определять
состав   исследуемого   объекта,   не   прибегая   к   химическим   реакциям.
Большинство   этих   методов   отличается   высокой   чувствительностью   и
быстротой выполнения, но для их осуществления требуется наличие сложной
аппаратуры.
Химические  методы  анализа   связаны   с   превращением   исследуемого
вещества в другое соединение, обладающее такими свойствами, с помощью
которых можно установить образование этого соединения или измерить его
количество.   Химический   процесс,   проводимый   с   целью   получения   нового
соединения,   называется   аналитической   реакцией,   а   вещество,   вызывающее
аналитическую   реакцию,   –   реагентом.   Очевидно,   что   способ   измерения
количества   образующегося   соединения   всегда   является   физическим.
Например, в основе  гравиметрического метода  анализа лежит определение
массы вещества взвешиванием. При  титриметрических методах  измеряют
объемы растворов.
Физикохимические   методы  анализа   занимают   промежуточное
положение между химическими и физическими методами. Они основаны на
физикохимических изменениях, происходящих в результате контролируемой
аналитической   реакции.   Такими   изменениями   могут,   например,   быть:
появление   окраски,   помутнение   раствора,   резкое   возрастание   его
электрической   проводимости.   Точные   измерения   проводят   только   в   том
случае, если между количеством вещества и  измеряемым физикохимическим
свойством   существует   определенная   функциональная   зависимость,
выражаемая математической формулой или графически. Физикохимические
и   физические   методы   анализа   имеют   много   общего,   поэтому   их   часто
объединяют под общим названием «инструментальные методы».
Макро, микро и полумикрометоды химического анализа
В   зависимости   от   массы   исследуемого   вещества,   объема   взятого   для
анализа   раствора   и   техники   выполнения   отдельных   операций   различают
макро, микро и полумикрометоды анализа.
Для выполнения анализа макрометодом требуется 20–30 мл раствора,
содержащего 1–10 г исследуемого вещества. Отдельные реакции выполняют в
обычных пробирках, химических стаканах или колбах; образующиеся осадки
отделяют фильтрованием через бумажные или пористые стеклянные фильтры.
Для   проведения  микроанализа  необходимо   в   103–107   раз   меньше
исследуемого   вещества,   чем   при   макроанализе.   Применяемая   посуда   и
приборы имеют небольшие размеры, а в некоторых случаях – специальную
конструкцию.   Количественное   определение   вещества   осуществляют   с
помощью   инструментальных   методов,   а   отдельные   реакции   выполняют
капельным или микрокристаллоскопическим способами. В капельном анализе обычно применяются реакции, сопровождающиеся
изменением   окраски   раствора   или   образованием   цветных   осадков.   Их
проводят   на   полосках   фильтровальной   бумаги   или   на   специальной
фарфоровой пластинке с углублениями.
Микрокристаллоскопические реакции выполняют на предметном стекле.
О   присутствии   соответствующих   элементов   или   ионов   судят   по   форме
образующихся   кристаллов,
  рассматривая   их   под   микроскопом.
Основоположниками   микрокристаллоскопического   анализа   являются
выдающиеся русские ученые М. В. Ломоносов и Т. Е. Ловиц.
Полумикроанализ занимает промежуточное положение между макро и
микроанализом.   Для   его   проведения   требуется   1–10   мл   раствора,
содержащего 50–500 мг исследуемого вещества. Все операции осуществляют
при   помощи   специальных   приемов   и   аппаратуры   уменьшенных   размеров.
Например, реакции осаждения выполняют в маленьких конических пробирках
емкостью  2–4  мл,  в  суженном  кончике   которых   легко   можно  рассмотреть
малое   количество   осадка.   Для   отделения   осадка   от   жидкости   используют
центрифугирование.
Анализ веществ микро или полумикрометодом имеет ряд преимуществ.
Расход   реагентов   уменьшается   во   много   раз.   Воздух   лабораторного
помещения не так сильно загрязняется вредными газами и парами.
В   специальных   случаях,   например   при   исследовании   высокотоксичных
соединений,   применяется  ультрамикрометод  химического   анализа,
позволяющий   работать   с   еще   меньшими   массами   веществ,   чем   при
микроанализе.

file_name: предмет и значение.docx


extracted_text:
Дополнительный материал по химии на тему:
 «СКАЗКИ О КРИСТАЛЛАХ»
В древности кристаллам приписывали всякие необыкновенные свойства.
Считали,   что   кристалл   аметиста   предохраняет   от   пьянства   и   навевает
счастливые сны, изумруд спасает мореплавателей от бурь, сапфир помогает
при укусах скорпионов, алмаз бережет от болезней, топаз приносит счастье в
ноябре, а гранат – в январе, и т. д. Человека, укушенного змеей, заставляли
есть толченый изумруд. Древние обитатели Америки – инки – поклонялись,
как божеству, большому кристаллу зеленого изумруда.
Англичанин   Горсей,   посетивший   Москву   в   XVI   в.,   рассказал   в   своих
записках, как царь Иван Грозный показывал ему свои драгоценные камни.
«Посмотрите на этот чудесный коралл и на эту бирюзу, – говорил Грозный
Горсею,   –   возьмите   их:   они   сохраняют   природную   яркость   своего   цвета;
положите их теперь ко мне на руку, я заражен болезнию; смотрите, как они
тускнеют;   это   предвещание   моей   смерти.   Смотрите   на   эти   драгоценные
камни.
Вот алмаз, блеском он дороже и ценнее всех прочих. Никогда я не любил
его,   он   укрощает   ярость   и   сластолюбие,   дает   воздержание   и   целомудрие.
Лошадь,   не   то   что   человек,   умрет   от   малейшей   частицы   его,   истертой   в
порошок и данной в питии.
Вот рубин: он врачует сердце, мозг и память человека».
А вот какие свойства приписывает драгоценным камням русский лечебник
начала XVIII в.:
«Морион камень кто на шее носит, тот не будет страдать меланхолией, и
если имеет падучую болезнь, то выздоровеет.
Если воин на левой стороне в оружии своем носит алмаз, то не будет убит;
алмаз же, носимый в перстне на руке, лихие сны отгоняет и приносит пользу
беснующимся и лунатикам.
Яхонт   красный   кто   при   себе   носит,   страшных   лихих   снов   не   увидит,
укрепит свое сердце и в людях честен будет.
Яхонт лазоревый кто при себе носит, тело умножает и чинит человека быть
чистым и добрым, нечистоту с очей и болезни с тела отгоняет, а кто его в
перстне при себе носит, чинит его спокойным  в людях честным, набожным и
милостивым*.
Изумруд   аще**   в   питие   положить,   уймет   смертоносную   ярость,   к
укушению ядовитых змей уздравляет; изумруд толчен и принят во внутрь в
питии от окорму смертельного избавляет человека.
Аще кто на изумруд часто зрит, тогда зрак*** человеческий укрепит, очи
от недугов во здравии сохраняет и носящему его весельство наводит. Тот же камень толчен и в питии принят пользует прокаженных, печени и желудку
помогает».
И   сейчас   еще   часто   люди,   рассматривая   чудесные,   сверкающие,
переливающиеся многогранники кристаллов, не хотят верить, что они созданы
природой,   а   не   человеком.   Но   теперь   мы   можем   проследить   образование
кристаллов на опыте.
Считать,   что   кристаллы   сделаны   человеком,   могли   те,   кто   не   видел
кристаллов в природе. Но искатели камней, рудокопы, находившие кристаллы
в земле, понимали, что человек тут ни при чем. В то же время им трудно было
поверить, что кристаллы образуются сами; это казалось слишком странным.
Так родились народные сказания о кристаллах.
«В   глубинах   гор,   –   рассказывали   уральские   искатели   камня,   –   живет
Хозяйка   Медной   горы.   Под   землей   у   нее   палаты   каменные,   а   стены   –   из
дорогих   самоцветов.   Деревья   в   горе   каменные,   каменные   листья   и   сучки
постукивают. На кустах – зеленые колокольцы малахитовые, и в каждом –
сурьмяная звездочка.  Трава  тоже  каменная,  а цветы  из  камней узорных, и
пчелки золотые, как искорки, над теми цветами.
Не   захочет   Хозяйка   показать   человеку   горные   богатства   –   обманут,
закружат его зеленые ящерки, уведет золото Змей – Великий Полоз. И лишь
редким   счастливцам   сама   Хозяйка   поможет   найти   самоцветы.   А   когда
случилось заплакать Хозяйке – она, это, руку подставила, а слезы капкап и на
руке   зернышками   застывают.   Полнехонька   горсть...   Камешки   холодные,   а
рука, слышько, горячая, как есть живая...».
Много   таких   легенд,   рассказанных   старыми   уральскими   мастерами   и
рудознатцами,   собрал   писатель   П.   Бажов   в   сборнике   «Малахитовая
шкатулка».
Непревзойденный   знаток   и   любитель   камня   академик   Александр
Евгеньевич   Ферсман   в   поэтичных   «Воспоминаниях   о   камне»   пересказал
несколько   народных   легенд   о   самоцветах:   вишневокрасный   эвдиалит
Хибинских тундр – это капли крови вольнолюбивого народа саамов, бившихся
за   свою   свободу;   черные   головки   на   розовых   кристаллах   итальянского
турмалина выросли в знак траура, когда богач отобрал у крестьянского парня
найденную   им   турмалиновую   копь.   Богач   «...привез   машины,   нанял   много
рабочих,   разворотил,   как   видишь,   целую   гору,   но   розовых   турмалинов   с
розовой головкой больше не было. А вместо них... выросли на турмалинах
черные   головки,   знаешь,   эти   мохнатые,   некрасивые   камни   с   черными,
траурными головками... А розовых камней так больше и не было».
Не   одну   красивую   сказку   о   кристаллах   можно   найти   в   сокровищницах
народной поэзии. ЗНАМЕНИТЫЕ АЛМАЗЫ
Образование   крупных   алмазов   –   очень   редкое   явление   в   природе;   их
появление всегда привлекает к себе всеобщее внимание, и они немедленно
становятся достоянием истории. О крупных алмазах складываются рассказы,
которые   переходят   из   поколения   в   поколение,   превращаются   в   легенды.
Крупных алмазов настолько мало, что все они известны по именам, которые
укрепились за ними за период их исторического существования.
Вот история некоторых крупных алмазов.
Алмаз «Орлов». Имеет полушаровидную форму, отличается совершенной
прозрачностью. До Великой Октябрьской революции алмаз «Орлов» украшал
скипетр русских императоров и вместе со скипетром оценивался в 2 339 410
рублей золотом. По преданию, «Орлов» происходит из Индии, где был найден
в начале XVII столетия. Этот алмаз под именем «Денианур» («Море света»)
украшал трон Надиршаха, захватившего столицу Индии Дели в 1738 г. После
смерти шаха алмаз был украден и какимто путем попал в руки к персидскому
купцу Шафрасу, у которого был куплен Орловым для Екатерины II за 450 000
рублей   наличными   деньгами,   ежегодную   пенсию   в   сумме   4500   рублей   и
дворянскую грамоту.
Алмаз «Шах». Этот алмаз интересен как своей формой, так и надписями,
выгравированными на его гранях. Алмаз найден в 1591 г., надписи на камне в
порядке их нанесения гласят: «БурхамНизамшах второй 1000 г.» (в 1591 г.
этот шах был правителем одной из провинций Индии – Ахмаднагар). «Сын
Джеганхиршаха Джеханшах 1051 г.» (1641 г., один из потомков Великих
Моголов).   «Владыка   КаджарФатхалишах   Султан   1242   г.»   (1224   г.,   шах
Персидский).
Алмаз «Шах» вместе с прочими драгоценностями украшал трон Великих
Моголов. В Персию алмаз «Шах» попал в 1738 г. в результате завоевания
столицы   Индии   Дели   вождем   афганских   племен   Надиршахом,   который
завладел   всеми   драгоценностями   Великих   Моголов.   После   убийства   в
Тегеране   10   января   1829   г.   религиозными   фанатиками   русского   посла   и
выдающегося писателя А. С. Грибоедова алмаз «Шах» в «искупление вины»
был подарен «белому» царю.
Алмаз «Регент». Этот алмаз был найден в Индии, в районе Голконды, в
1702 г. По преданию, алмаз был найден одним из рабов прииска, который,
чтобы вынести алмаз с прииска, ранил себя и спрятал алмаз под повязкой на
ране. Первому своему владельцу алмаз не принес счастья, так как его хозяин
был убит первым же человеком, которому он доверил свою гайну. Затем алмаз
был   приобретен   губернатором   Голконды   Питтом   (дедом   известного
английского премьерминистра Вильяма Питта, современника Наполеона I и его непримиримого врага) у одного из матросов за 1000 фунтов стерлингов и
попал,   таким   образом,   в   Англию,   где   вскоре   был   куплен   герцогом
Орлеанским, регентом Франции при несовершеннолетнем Людовике XV, за 2
миллиона франков. В честь регента этот алмаз и получил свое название. В
период   Великой   французской   революции,   до   кражи   государственных
сокровищ, «Регент» был выставлен для публичного осмотра, при этом его
заключили   в   стальную   оправу,   приковали   к   стальной   цепи   и   для   охраны
приставили   двух   жандармов.   Только   после   таких   предосторожностей
разрешалось смотреть на «Регент» через небольшое окошко.
В 1792 г. все сокровища французской короны были похищены, очевидно,
роялистами, сторонниками казненного короля.
Вместе   с   другими   сокровищами   пропал   и   «Регент»,   который,   однако,
вскоре   был   найден.   Во   времена   французской   империи   «Регент»   украшал
шпагу Наполеона и был потерян им вместе со шпагой в его последней битве,
под Ватерлоо. Шпагу и алмаз подобрали немцы.
Алмаз   «Санси».   Это   один   из   самых   красивых   алмазов,   отличающийся
особой прозрачностью. По преданию, алмаз украшал каску Карла Смелого и
был   потерян   им   в   одном   из   сражений.   В   1589   г.   алмаз   появился   среди
сокровищ португальского короля Антона, который и продал его хранителю
сокровищ французского короля Санси за 100 000 ливров. Алмаз долго был
семейной реликвией рода Санси, пока его не передали французскому королю
Генриху   II.   Доставить   алмаз   королю   поручили   слуге,   которого   по   дороге
ограбили  и  убили;  алмаз   долгое   время  считали   погибшим,  но  когда   стало
известно, что труп слуги был подобран и похоронен в известном месте, Санси
заявил: «В таком случае мой алмаз не потерян», – и приказал выкопать и
вскрыть труп слуги. При обследовании трупа алмаз был найден в желудке
верного слуги, который проглотил его, чтобы спасти от грабителей. Согласно
инвентаризации 1791 г. алмаз «Санси» значился в сокровищах французской
короны. В 1792 г. этот алмаз был похищен вместе с другими драгоценностями.
В 1830 г. через одно подставное лицо «Санси» был продан П. Н. Демидову,
потомку известных уральских заводчиков, за 500 000 франков. Когда об этом
узнало   французское   правительство,   то   возникло   судебное   дело   за   право
владения   алмазом,   и   только   через   пять   лет,   когда   выяснилось,   что   алмаз
законно принадлежит одной из французских аристократок и был продан ею,
права на владение алмазом перешли к Демидову.
ПРОЗРАЧНЫЕ ДЛЯ НЕВИДИМЫХ ЛУЧЕЙ
В   первой   половине   XVI   в.   в   горнорудных   районах   Чехии   и   Саксонии
врачевал немец Георг Бауэр, присвоивший, как было тогда принято в ученом
мире, второе, латинское, имя – Агрикола. Он так увлекся профессией своих
пациентов, что забросил медицину и занялся минералогией, горным делом и
металлургией.   Полученные   обширные   знания   не   мешали   ему,   однако, придерживаться   алхимических   взглядов   и   считать,   что   минералы   –   это
«загустевшие   соки   земли».   Зато   написанные   Агриколой   практические
руководства   более   двух   веков   были   настольными   книгами   для   мастеров
горного дела и металлургии.
Агрикола впервые описал минерал фтористый кальций CaF2. Этот минерал,
добавленный к рудам, ускоряет их плавление и делает шлаки текучими, и
Агрикола назвал его «флюоритом»: от латинского «флюо» – теку. Второе его
название – плавиковый шпат.
Этот минерал кубической системы, он хрупок и имеет малую твердость (по
шкале Мооса – 4); даже осколок стекла его царапает.
Природа   щедро   одарила   флюорит:   вряд   ли   найдется   другой   минерал   с
такой богатой палитрой красок и оттенков и с такой великолепной гаммой
цветного свечения, возникающего при действии всех видов энергии – даже
механической и тепловой. Совершенно чистый фтористый кальций прозрачен
и   бесцветен,   однако   такой   флюорит   встречается   редко.   Обычно   он   имеет
яркую   фиолетовую   или   зеленую   окраску,   встречается   и   других   цветов:
желтый, пурпурный, белый, розовый, красный, бурокоричневый, но гораздо
реже.
В  одном   и  том  же  кристалле   для   флюорита   характерно  неравномерное
распределение цветов, различно окрашенные слои сменяются чуть не через
каждый   сантиметр,   а   то   и   чаще.   Встречается   и   пятнистая   окраска.
Светящиеся в темноте, а на свету играющие радужным переливом, кристаллы
некоторых месторождений являют волшебное зрелище. Онито и дали пищу
старинным легендам о светящихся в ночи камнях. Плиний писал о некоем
хризоламписе,   встречающемся   в   Эфиопии,   днем   бесцветном,   а   ночью
огненном. Это был, надо думать, люминесцирующий флюорит.
Окраска   большинства   кристаллов   ослабевает   или   вовсе   исчезает   при
нагревании   до   100–300   °С,   а   иной   раз   для   этого   достаточно   дневного
освещения   (извлеченные   на   поверхность   зеленые   кристаллы   флюорита   из
некоторых   месторождений   становятся   фиолетовыми).   Однако   окраска
появляется снова, если обесцвеченный кристалл поместить под рентгеновы
лучи. Это же облучение превращает зеленый флюорит в розовый. Облученный
радием   бесцветный   флюорит   становится   синим,   а   если   после   облучения
подвергнуть его сильному давлению, то он приобретает фиолетовую окраску.
Так же меняется окраска под действием электрических разрядов.
Если   кристалл   флюорита   (зеленый)   рассматривать   в   темной   комнате   в
направленном пучке света, то он испускает голубоватое сияние. Это свечение
практически   мгновенно   затухает   после   прекращения   облучения.   То   же
наблюдается   у   большого   числа   веществ,   и   так   как   это   явление   впервые
изучалось   на   флюорите,   то   оно   получило   название   флюоресценции.   В
катодных   и   ультрафиолетовых   лучах   флюорит   дает   яркое   фиолетовое,
синеватозеленое, реже красноватое свечение. При   нагревании   все   разновидности   флюорита   начинают   светиться
различными   цветами   (термолюминесценция),   причем   одним   кристаллам
требуется  сильный  нагрев, а другие   достаточно  взять  в  руку.  Бывает, что
свечение   появляется   при   давлении   на   кристалл   (триболюминесценция).  Во
многих   случаях   кристаллы   продолжают   какоето   время   сиять   и   после
прекращения   облучения,
  это   явление   названо   фосфоресценцией
(«послесвечение»).
Оказывается,   окраска   и   люминесценция   тесно   связаны   между   собой   и
вызываются примерно одними и теми же причинами. На первом месте здесь
стоят   примеси.   Особый   интерес   вызывают   «малые»   примеси   –   урана   и
редкоземельных   элементов,   а   также   коллоидных   частиц,   вкрапленных   в
кристаллы   флюорита.   Например,   примесь   европия   обусловливает   синюю
окраску флюорита, а самария – зеленоватую. Люминесценция вызывается и
действием   радиоактивности,   и   переходами   электронов   из   возбужденных
неустойчивых   состояний   в   стационарные   (у   европия,   эрбия,   иттербия,
например).   Нередко   окраску   флюориту   придают   примеси   углерода,   солей
марганца и железа.
Значительна роль и дефектов в кристаллах, создающих центры окраски и
свечения.
В  земной  коре  находят сплошные кристаллические массы флюорита и –
намного реже – отдельные, хорошо выраженные кубы, октаэдры и их сростки
–   друзы.   Наиболее   значительные   месторождения   образовались   из
гидротермальных, не очень горячих растворов. В жильных телах, в гнездах и
погребах   по   соседству   с   кварцем   часто   находят   превосходные   кристаллы
флюорита.
  Местами   известняковые   массивы   под   действием
фторидсодержащих вод постепенно преобразовались во флюоритовые. Схема
реакции:
СаСО3 + 2KF = CaF2 + К2СО3,
СаСО3 + 2NaF = CaF2 + Na2CO3.
Используется  флюорит  на металлургических  заводах  в качестве  флюса,
химики   производят   из   него   плавиковую   кислоту   и   фтористые   соли.   Его
добавляют в стекла и эмали, чтобы придать им опаловый и молочнобелый
цвета. Из ярко и красиво окрашенных кусков изготовляют художественные
изделия   –   вазы,   письменные   приборы,   отделывают   камины   и   др.   Чтобы
сделать   этот   хрупкий   материал   более   прочным,   его   предварительно
проваривают   в   прозрачных   смолах,   удаляющих   газовые   включения   и
заполняющих пустоты и трещинки.
Существует   и   такой   сорт   флюорита,   в   котором   испытывается   острая
нужда, а встречается он в природе очень редко и в малых количествах. Это –
оптический флюорит. Оптический флюорит обладает особыми свойствами, весьма ценимыми в
специальной оптике. Известно, что даже лучшие оптические стекла хорошо
пропускают световые лучи только видимой части спектра. Поэтому они не
пригодны  для  приборов,  работающих   в  ультрафиолетовой   и   инфракрасной
зонах.   Из   всех   материалов   только   флюорит   (да   еще   фтористый   литий)
прозрачен для широкого диапазона длин волн (от 0,125 мк до 9,5–10 мк). К
этому   добавляются   водоустойчивость,   отсутствие   двупреломления   лучей,
низкий показатель преломления и малая дисперсия видимого света (то есть
красные лучи преломляются во флюорите почти под тем же углом, что и
фиолетовые).
Из оптического флюорита делают призмы, линзы, окошки к вакуумным
спектрографам,   монохроматорам,   светофильтрам   и   прочим   приборам,
принимающим  инфракрасные  и  ультрафиолетовые  лучи. Фотоаппаратами  с
флюоритовыми линзами можно производить съемки в темноте и тумане.
СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКИ
Около трехсот лет назад французский провинциальный аптекарь Поль де
Сеньет   занимался   поисками   новых   лекарств.   Както   он   собрал   со   стенок
винной бочки горсть кристаллов, осевших при брожении виноградного сока,
растворил их, обработал содой, и на дно охлажденной колбы выпали новые
кристаллы – крупные и бесцветные.
Неизвестно, какие мотивы побудили Сеньета разрекламировать «сеньетову
соль»   (у   нас   принято   говорить   «сегнетова   соль»)   как   чудодейственное
средство почти от всех болезней. Нашлись легковерные люди, и потянулись
паломники в городок, где жил аптекарь, за универсальным лекарством. Слава
Сеньета и его соли росла. Со временем, однако, секретом изготовления соли
овладели другие аптекари, а далее выяснилось, что никаким особым лечебным
действием   она   не   обладает.  Соль   была   забыта,   оставшись   лишь   в   перечне
слабительных средств.
Второе рождение сегнетовой соли произошло в физике. Еще братья Кюри
отметили, что она является одним из пьезоэлектриков, и, когда появилась
нужда   в   них,   соль   стали   использовать,   но   в   определенных   сферах.   Как
пьезоэлектрик   эта   соль   –   калийнатрий   виннокислый   KNaC4H4O6  –   имеет
недостатки: она легко растворяется в воде и уже при 70–80 °С растворяется в
собственной кристаллизационной воде.
У   сегнетовой   соли   выявилось   еще   одно   удивительное   свойство.
Американский  физик Д.  Андерсон установил, что  она  диэлектрик особого
рода, отличный от обычных диэлектриков – слюды, кварца, фарфора, стекла.
У нее наблюдается самопроизвольная электрическая поляризация, устойчивая
и без воздействия внешних электрических сил. Величина самопроизвольной
поляризации у сегнетовой соли во много раз больше, чем величина наведенной
поляризации у обычных диэлектриков. Это   явление,   названное   сегнетоэлектричеством,   впервые   детально
исследовали И. В. Курчатов и П. П. Кобеко. Оказалось, что в элементарных
ячейках     кристаллической   структуры   соли   центры   тяжести   электрических
зарядов не совпадают, отсюда и самопроизвольная  поляризация. Она исчезает
выше определенной температуры (точки Кюри), при которой кристаллическая
структура переходит в другую модификацию, и сегнетоэлектрик становится
обычным диэлектриком. У сегнетовой соли верхняя точка Кюри лежит низко,
всего при +24 °С.
Большие   монокристаллы   сегнетовой   соли   нетрудно   выращивать   из
насыщенного водного раствора на затравке. Обнаружили, что монокристаллы
можно   заменить   текстурами,   то   есть   скоплениями   мелких   кристаллов,
имеющих одинаковую ориентировку. Изготовляют текстуру так. На гладкую
металлическую   пластину   кистью   наносят   расплав   сегнетовой   соли   таким
образом, чтобы застывшие игольчатые кристаллики расположились в одном
направлении.
Были найдены и другие сегнетоэлектрики. Практически наиболее важен
среди них титанат бария, открытый в 1944 г. группой советских физиков во
главе   с   Б.   М.   Вулом.   По   внешнему   виду   титанат   бария   напоминает
обожженную   глину.   Это   желтоватобелая   масса   из   сцементированных
кристалликов. Он нерастворим в воде и механически прочен. В недрах земли
он не найден, хотя его ближайший родственник – титанат кальция (перовскит)
– довольно распространен. Получают титанат бария способом, напоминающим
получение керамики.
Смесь углекислого бария и двуокиси титана обжигают при температуре
около 1400 °С:
ВаСО3 + ТiO2, = BaTiO3 + CO2.
Одиночные кристаллы получают из обожженной массы после растворения
ее в расплавленном хлористом барии. Если медленно охлаждать расплав, то
на   его   поверхности   выделяются   совершенно   однородные   монокристаллы
титаната бария длиною в несколько миллиметров.
По   силе   пьезоэлектрического   эффекта   титанат   бария   почти   в   100   раз
превосходит   кварц,   а   элемент   из   него   обходится   дешевле   кварцевого;
керамическим   пьезоэлементам   из   титаната   бария   можно   придать   любые
формы   и   размеры,   в   них   удобно   вплавляются   серебряные   электроды.   Вот
почему   элементы   из   титаната   бария   быстро   завоевали   популярность   в
радиотехнике;   их   применяют   и   для   выявления   дефектов   в   металлах   и
металлических изделиях с помощью ультразвука, и для измерения давлений.
Титанат   бария   генерирует   ультразвук.   Теперь   это   важнейший   соратник
кварца.
КРИСТАЛЛЫ «ВИДЯТ» В ТЕМНОТЕ Ультрафиолетовые   лучи,   которые   содержатся   в   солнечном   свете,
вызывают   загар   на   коже   и   убивают   вредных   бацилл.   Оконное   стекло
непрозрачно для ультрафиолетовых «лучей здоровья», а вот кварц (причем не
только   кристаллический,
  но   и   плавленый)   пропускает   целебные
ультрафиолетовые   лучи,   необходимые   организму.   Из   кварцевого   стекла
делают «кварцевые лампы», широко применяемые в медицине.
С помощью невидимых лучей и кристаллов можно делать фотоснимки в
полной темноте.
Для   таких   съемок   нужно   употреблять   специально   обработанные
фотопластинки и фотоаппарат, у которого объектив сделан не из стекла, а из
кварца,   флюорита   или   какогонибудь   другого   кристаллического   вещества,
пропускающего   невидимые   инфракрасные   лучи.   Прозрачные   кристаллы
кварца  и  флюорита  очень  дороги.  Хорошо  пропускает  инфракрасные  лучи
каменная соль, но из нее неудобно готовить объективы, потому что она очень
легко   поглощает   воду,   размокает   и   мутнеет.   Поэтому   на   «фабриках
кристаллов»   выращивают   кристаллы   других   веществ,   прозрачных   для
ультрафиолетовых   и   инфракрасных   лучей   и   пригодных   для   механической
обработки. Из кристаллов, пропускающих невидимые лучи, делают призмы
спектральных аппаратов, линзы, окошки, пластинки для оптических приборов,
работающих в области инфракрасной и ультрафиолетовой оптики.
Светофильтры из кристаллов кварца, пропускающие очень узкую красную
или иную область спектра, были изготовлены А. В. Гильваргом и применены
А. Б.   Северным   для   фотографирования   явлений   в   солнечной   короне.   С
помощью кварцевых светофильтров удается сфотографировать протуберанцы
на Солнце в любой безоблачный день, тогда как раньше это удавалось только
во время солнечного затмения.
Если в фотоаппарат вставлен объектив, пропускающий невидимые лучи, а
фотопластинка, как говорят, «очувствлена», то есть покрыта слоем веществ,
чувствительных   к   невидимым   лучам,   то   можно   снять   фотографию   и   в
темноте. Для нашего глаза и для стеклянного объектива ночью темно, а для
объектива, сделанного из таких кристаллов, светло и ночью. В инфракрасных
лучах можно фотографировать даже за десятки километров.
Такую   фотографию   можно   снять   не   только   в   темноте,   но   и   в   тумане.
Инфракрасные лучи проходят сквозь туман гораздо лучше, чем видимый свет.
Опыт показывает, что сквозь густой туман, где ничего не видно на расстоянии
нескольких   метров,   инфракрасные   лучи   проходят   на   десять–двадцать
километров, то есть в тысячи раз дальше, чем видимый свет.
Значит, там, где ничего не видно ни простым глазом, ни в бинокль, можно
сделать   прекрасную   фотографию   с   помощью   объектива,   прозрачного   для
невидимых лучей. На фотографиях, снятых не в темноте, а на свету, кварцевый объектив
сразу   различает   окраски,   которые   глазу   кажутся   одинаковыми,   например,
зеленый цвет естественной листвы и искусственную зелень.
ЧЕЛОВЕК РАСТИТ КРИСТАЛЛЫ В КОСМОСЕ
Небывалые успехи науки и техники в освоении космического пространства
вызвали к жизни космическую технологию и космическое материаловедение.
В необычных условиях, в космических лабораториях на советской станции
«Салют4»,   на   американской   «Скайлэб»,   в   уникальном   совместном   полете
«Союз»   –   «Аполлон»,   ставились   опыты   по   выращиванию   кристаллов.   В
условиях   невесомости   и   глубокого   вакуума   можно   осуществлять
расплавление и смешение материалов невиданной чистоты без загрязнения их
материалами сосуда, можно смешивать вещества, не смешиваемые в земных
условиях,   например   металлы   с   газами.   В   космических   лабораториях   были
выращены   полупроводниковые   монокристаллы   селенида   германия   и
теллурида   германия,   в   10   раз   бульшие,   чем   удалось   вырастить   в   земных
условиях,   и   значительно   более   однородные.   В   космической   лаборатории
выращивали   кристаллы   антимонида   индия   с   высочайшей   степенью
однородности и структурного совершенства, каких не удавалось достигнуть в
земных условиях.
В условиях невесомости вырастили монокристаллы в форме сплошных и
полых сфер, например для шарикоподшипников.
Полученные   в   космосе   нитевидные   кристаллы   сапфира   отличаются
высочайшей   прочностью:   они   выдерживают   давления,   в   десятки   раз
превышающие прочность таких же «земных» материалов.
На наших глазах возникает промышленность  выращивания кристаллов в
космических лабораториях.
ПОЛУЧЕНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ АЛМАЗОВ
Согласно   данным   фирмы   «Дженерал   электрик»,   положительные   и
достаточно устойчивые результаты по выходу синтетических алмазов были
получены в случае, когда нагревали смесь железа, угля и тантала до 1600 °С
при давлении около 95 000 атм в течение 10 мин.
В   Военноисследовательской   лаборатории   связи   алмазы   получены   при
нагревании чистого графита и никеля до 1560 °С под давлением 85 000 атм в
течение 3 мин.
В этих условиях были получены алмазы размером не более 0,8 мм в форме
комбинации куба и октаэдра, октаэдра и иногда куба.

file_name: сказки о кристаллах.docx


extracted_text:
Дополнительный материал по химии на тему: «СПИЧКИ»
Человек давно уже был знаком с чудодейственными свойствами огня,
стихийно   возникающего   в   результате   удара   молнии.   Поэтому   отыскание
способов   добывания   огня   было   предпринято   еще   первобытным   человеком.
Энергичное трение двух кусков дерева друг о друга – один из таких способов.
Самовоспламенение   древесины   происходит   при   температуре   выше   300°С.
Понятно, какие мускульные усилия необходимо приложить для локального
разогревания древесины до такой температуры. И тем не менее в свое время
овладение этим способом добычи огня было величайшим достижением, так
как  позволило  человеку  в  значительной   мере   снять  с  себя  зависимость  от
климата, а значит, расширить пространство  обитания. Высекание  искр  при
ударе камня о кусок пирита FeS2  и поджигание ими обуглившихся кусков
дерева   или   растительных   волокон   было   другим   способом   получения   огня
человеком.
Поскольку  способы   получения  огня  были  несовершенны  и трудоемки,
человеку приходилось постоянно поддерживать горящий источник огня. Для
перенесения огня в Древнем Риме использовали деревянные палочки, облитые
расплавом серы.
Приспособления   для   получения   огня,   основанные   на   химических
реакциях,  начали делать  в конце XVIII  века. Вначале  это были  древесные
лучинки,   на   кончике   которых   в   виде   головки   закреплялись   хлорат   калия
(бертолетова   соль   КСl3)   и   сера.   Головка   погружалась   в   серную   кислоту,
происходила вспышка, и лучинка загоралась. Человек был вынужден хранить
и иметь дело с небезопасной серной кислотой, что было крайне неудобно. Тем
не   менее   это   химическое  «огниво»  можно   рассматривать   как   прародителя
современных спичек.
В начале XIX в. немецкий химик Деберейнер изобрел более совершенное,
но   и   более   сложное   огниво.   Им   было   установлено,   что   струя   водорода,
направленная на губчатую платину, воспламеняется на воздухе.
Губчатая   платина   играет   в   данном   случае   роль   катализатора.   Для
использования этого средства при получении огня в быту Деберейнером был
создан небольшой стеклянный прибор (по типу  ранее изобретенного Киппом
аппарата,   носящего   его   имя).   Водород   получался   приведением   в   контакт
металлического цинка и серной кислоты. Таким образом, получение пламени
и его тушение обеспечивалось поворотом крана, приводящего в контакт (или
разделяющего) серную кислоту и цинк. Огниво Деберейнера можно считать
прародителем современной газовой или бензиновой зажигалки.
В   современной   зажигалке   воспламенение   горючего   производится   под
действием искры, получающейся от сгорания мельчайшей частицы «кремня»,
срезанной   зубчатым   колесиком.   «Кремень»   представляет   собой   смесь
редкоземельных  металлов  (лантаноидов). В  мелкораздробленном   состоянии
эта смесь пирофорна, т. е. самовоспламеняется на воздухе, образуя искру. Однако более ранний пирофор изготавливали из смеси поташа К2СО3  и
высушенных квасцов. К нему добавляли мелкодисперсный уголь или сажу и
нагревали до каления без доступа воздуха. Порошок охлаждали и помещали в
герметически   закрытый   сосуд,   откуда   он   мог   извлекаться   по   мере
необходимости. Для добывания огня порошок высыпался на трут, вату или
тряпку и уже в воздухе воспламенялся. Считают, что при прокаливании на
оставшихся   частичках   угля   образуется   мелкодисперсный   металлический
калий, который, окисляясь на воздухе, и служит инициатором воспламенения.
Важнейшим   этапом  на  пути  к  современным  спичкам  было   введение   в
состав массы спичечной головки белого фосфора (1833). Такие спички легко
зажигались от трения о шероховатую поверхность. Однако при горении они
создавали неприятный запах, и, главное, их производство было весьма вредно
для   рабочих.   Вдыхание   паров   белого   фосфора   приводило   к   тяжелейшему
заболеванию   –   фосфорному   некрозу   костей.   Прежде   всего   некрозу
подвергались   кости   челюстей,   так   как   фосфор   проникал   через   кариозные
зубы.
В   1847   г.   было   установлено,   что   белый   фосфор   при   нагревании   в
закрытом сосуде без доступа воздуха превращается в другую модификацию –
красный фосфор. Он гораздо менее летуч и практически не ядовит. Вскоре
белый   фосфор   в   головках   спичек   был   заменен   на   красный.   Такие   спички
зажигались лишь при трении о специальную поверхность, покрытую смесью
красного фосфора, клея и других веществ. Эти спички называли безопасными,
или   шведскими,   так   как   фабричным   способом   их   впервые   начали
изготавливать в Швеции в 1867–1869 гг.
Первая спичечная фабрика в России была зарегистрирована в 1837 г., а
через семь лет их было уже восемь. В 1848 г. преподаватель химии Санкт
Петербургского   технологического   института   Н. Витт   писал,   что   «…все
прежде   употребительные   огнивы   разных   устройств   и   названий   ныне
оставлены, потому что промышленность в новейшее время так удачно умела
воспользоваться
сведениями,
распространившимися   между   сословиями   заводчиков,   что   приспособила
удобно вспыхивающие составы к деланию спичек, зажигающихся от трения, и
успела   усовершенствовать   их   до   такой   степени,   что   они,   выполняя
совершенно свою цель, сделались доступными по своей дешевизне для всех, а
потому далеко оставили за собою все подобные средства и имели огромный
успех».
теоретическими

химическими

Существует   несколько   разновидностей   современных   спичек.   По
назначению   различают   спички,   зажигающиеся   в  обычных   условиях,
влагоупорные   (рассчитанные   на   зажигание   после   хранения   во   влажных
условиях, например в тропиках), ветровые (зажигающиеся на ветру) и др.
У   нас,   так   же   как   и   в   других   странах,   преимущественно   выпускают
спички из древесной палочки (называемой соломкой) с головкой, требующей для   воспламенения   трения   о   намазку,   нанесенную   на   боковые   стороны
спичечной коробки.
В   качестве   основного   сырья   для   изготовления   спичечной   соломки   с
прошлого   столетия   используют   главным   образом   осину   и   реже   липу.   Для
этого с круглого очищенного от коры чурбака специальным ножом по спирали
снимается лента, которая затем рубится на спичечную соломку. При сгорании
спички необходимо получить нетлеющий уголек от соломки и удержать на
нем   раскаленный   шлак   от   сгоревшей   головки.   Необходимость   последнего
обусловливается стремлением обезопасить потребителя от прожогов одежды
при   попадании   раскаленного   шлака.   Тлеющий   уголек   от   соломки,
естественно,   представляет   пожарную   опасность.   Для   устранения   тления
соломки и закрепления шлака от головки соломку пропитывают веществами,
образующими на ее поверхности при горении пленку. Благодаря этой пленке
прекращается сгорание угля. Она же закрепляет шлак от головки. В качестве
противотлеющих   веществ   используют   фосфорную   кислоту   и   ее   соль
(NH4)2HPO4.
Для обеспечения эффективного перехода пламени от головки к соломке
последняя около головки пропитывается расплавленным парафином. Спички
с   непарафинированной   соломкой   гаснут   практически   вслед   за   сгоранием
головки. Парафин легко воспламеняется при горении головки и дает яркое
пламя, что важно в случае использования спички как источника света. Кроме
того,   он   обладает   хорошей   теплотворностью,   способствующей   возгоранию
соломки, безопасен при хранении спичек, не выделяет при горении копоти,
дыма или вредных газов.
За  период   более  чем  150  лет   было   использовано   большое   количество
рецептур зажигательных масс, из которых изготавливают головки спичек. Они
являются   сложными   многокомпонентными   системами.   В   них   входят:
окислители   (КСlO3,   К2Сг2О7,   МnО2),   дающие   кислород,   необходимый   для
горения; горючие вещества (сера, животные и растительные клеи, сульфид
фосфора P4S3); наполнители – вещества, предотвращающие взрывной характер
горения головки (измельченное стекло, Fe2O3); склеивающие вещества (клеи),
которые   одновременно   являются   и   горючими;   стабилизаторы   кислотности
(ZnO,   СаСО3  и   др.);   вещества,   окрашивающие   спичечную   массу   в
определенный цвет (органические и неорганические красители).
По   количеству   кислорода,   выделяемого   на   одну   массовую   часть,
хромпик   К2Сr2О7  уступает   бертолетовой   соли   КСlO3,   но   зажигательные
составы, содержащие первый окислитель, воспламеняются значительно легче.
Кроме того, хромпик улучшает качество шлака.
Повышенная   кислотность   зажигательной   массы   нежелательна,   так   как
она  способствует  протеканию побочных химических процессов. Поэтому в
нее добавляют оксид цинка и мел.
Пиролюзит   MnO2  играет   двойную   роль:   катализатора   разложения
бертолетовой соли и источника кислорода. Оксид железа (III) Fe2O3  также выполняет две функции. Он является минеральной краской (цвет ржавчины) и
существенно   уменьшает   скорость   горения   массы,   делая   горение   более
спокойным.
Температура   горения   спичечных   головок   достигает   1500   °С,   а
температура их воспламенения лежит в пределах 180–200 °С.
Фосфорная (терочная) масса также является многокомпонентной. Она
наносится на узкие боковые наружные стороны спичечной коробки. В состав
наиболее   распространенной   терочной   массы   входят:   красный   фосфор,
сульфид   сурьмы   (III)   Sb2S3,   железный   сурик   Fе2О3,   пиролюзит   МnО2,   мел
CaCO3, клей.
Считают,   что   при   трении   головки   о   фосфорные   намазки   тепловой
импульс   направлен   в   основном   не   на   нагревание   зажигательной   массы   до
температуры воспламенения, а на сублимацию (возгонку) красного фосфора.
В результате сублимации красного фосфора образуется белый, который легко
взаимодействует с кислородом воздуха с выделением большого количества
теплоты.
Одним   из   важных   показателей   качества   спичек   является   легкость
воспламенения головки спички при трении о терку. Этот показатель называют
чуткостью спичек. Она должна находиться в определенных пределах. Спички
с   очень   высокой   чуткостью   способны   воспламеняться   при   трении   о
неактивные   шероховатые   поверхности   и   потому   не   отвечают   требованиям
безопасности.
  При   транспортировке   таких   спичек   возможно
самопроизвольное воспламенение. Опытом установлено, что чувствительность
спичек   зависит   от   соотношения   окислителей   и   восстановителей   в
зажигательной   смеси   головки   и   от   состава   намазной   массы   терки.
Температура   воспламенения   зажигательной   массы   терки   имеет   меньшее
значение, чем температура зажигания головки.
При многих недостатках спички, содержащие в головке белый фосфор,
имели одно большое достоинство – они легко зажигались при трении о любую
шероховатую поверхность. Это свойство удалось сообщить обычным спичкам
введением   в   их   головку   трисульфида   тетрафосфора   P4S3.   Специалисты
называют   такие   спички
  сокращенно,
сесквиспичками.
 сесквисульфидными,
  или,
Особым  сортом  спичек   являются  ветровые. Они  позволяют  сохранить
пламя при силе ветра в 10–12 баллов. Длительность горения таких спичек
равна 5–10 секундам. В отличие от обычных спичек у ветровых удлиненная
форма головки (10–12 мм). Для продления времени горения таких спичек в
состав головки вводят крахмал, а для усиления их ветроустойчивости (до
12 баллов) – нафталин.
При   изготовлении   влагоупорных   спичек   их   головки   покрывают
нитроцеллюлозной пленкой.
Подсчитано,   что   мировое   производство   спичек   составляет   32   млрд
коробок в год. На одну коробку расходуется около 1 г спичечной массы. Следовательно,   расход   спичечной   массы   в   мировом   масштабе   составляет
десятки тысяч тонн в год.
Следует   отметить,   что   реакция,   протекающая   при   сгорании   головки
спички, – это один из наиболее бурных химических процессов. В больших
масштабах он является и одним из наиболее опасных. Поэтому производство
спичек  (хотя   и  называющихся   безопасными)   требует   соблюдения   всех   мер
предосторожности.
После прочтения этого материала, возможно, вы, уважаемый читатель, беря в
руки обыкновенную спичку, будете относиться к ней с большим почтением,
чем до сих пор. Ведь в ней сосредоточена не только большая энергия, но и
опыт многих поколений и труд многих людей.