Путешествие в Страну элементов - Л. Бобров

Как же влияют добавки йода в микроколичествах на рост и жизнедеятельность растений и животных?

Профессор Н. Замфиреску в Румынии выращивал растения в почве, удобренной двумя-тремя граммами йодистого калия или натрия. Урожай ячменя, выращенного на этой почве, увеличился на 40 процентов, а содержание йода в нем возросло в 10–40 раз против обычного.

Каждый день к рациону кур исследователи добавляли по пять йодированных зерен кукурузы. Яйценоскость кур увеличилась на 60 процентов, они неслись даже зимой. Когда добавили 50 граммов йодированного сена в рацион коз, то содержание жира в их молоке увеличилось на 30 процентов, йод еще полон загадок, изучение его роли в животном и растительном организмах только началось, оно сулит много важных открытий.

Немаловажную роль в человеческом организме играет бром.

В быту «бромом» называют обычно его соединения, как неорганические, так и органические. Бромиды успокаивают нервную систему, усиливая процессы торможения коры головного мозга.

В человеческом организме наиболее богат бромом гипофиз; весь бром находится в нем в виде органического высокомолекулярного соединения. Гипофиз и выделяет бромгормон, имеющий большое значение в регуляции процессов возбуждения и торможения.

Разрушитель? Нет, созидатель!

Может ли вода гореть? Вопрос странный с первого взгляда. Ведь общеизвестно, что вода — продукт горения, ею обычно тушат огонь. И все-таки если на поверхность воды направить струю фтора, то жидкость загорается бледно-фиолетовым пламенем. Вот реакция ее горения:

2H2O + 2F2 = 4HF + O2.

Фтор настолько активен, что вытесняет кислород из воды.

Этот галоген разрушает все материалы, за исключением собственных соединений и некоторых металлов, которые при взаимодействии с ним покрываются защитной пленкой фторида.

С кислородом, азотом и инертными газами он непосредственно не соединяется.

Жидкий фтор перевозят в сосуде с «рубашкой», наполненной жидким азотом.

Вам, наверное, не раз приходилось видеть на стекле замысловатые рисунки, копирующие проделки деда-мороза; обычно такими стеклами бывают застеклены двери внутри помещения, например в общежитии здания МГУ на Ленинских горах. Эти матовые изображения нельзя смыть никакими растворителями и кислотами, за исключением фтористоводородной кислоты, с помощью которой их и делают. Для этого на стекло наносят тонкий слой парафина, художник вырисовывает на нем рисунок. Затем на поверхность стекла действуют смесью плавикового шпата с серной кислотой:

CaF2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HF.

Образующийся фтористый водород взаимодействует с кремнием стекла:

SiO2 + 4HF = SiF4 + 2Н2О.

Вода и четырехфтористый кремний улетучиваются: образуется шершавая матовая поверхность.

Безводный фтористый водород — летучая жидкость, кипящая при температуре +19,6 °C. На практике его получают разложением плавикового шпата серной кислотой. Фтористый водород — сильнейшее обезвоживающее средство. Ни одно химическое средство не способно осушить его. Раствор его в воде называется фтористоводородной или плавиковой кислотой. Она употребляется для травления стекла, для удаления песка с металлического литья, в качестве катализатора в органическом синтезе.

Когда говорят о чудесах химии, создающей вещества, не тонущие в воде и не боящиеся огня, то сразу вспоминается тефлон — политетрафторэтилен:

Это вещество стойко к действию «царской водки», расплавленных щелочей, нагревания до 300 °C. Только металлический натрий при высокой температуре его разрушает.

Тефлон — органическое соединение фтора — фторуглерод. Слово «фторуглерод» вошло в словарь химиков всего 15–20 лет назад. Этих веществ в природе нет, их создали в лаборатории, заменив в углеводородах водород на фтор.

Фторуглероды — строительный материал будущего.

Они очень инертны, бактерии и насекомые не могут употреблять их в пищу в отличие от углеводородов. Из фторуглеродов производят смазочные вещества, пластмассы, каучуки, масла и растворители.

Представим себе, что перед нами автомобиль будущего. Шины его во много раз прочнее обычных — им не страшна любая дорога, они изготовлены из фторопластов, фтористых пластмасс. Сиденье автомобиля не горит и не пылится — оно обито огнеупорной и пылеотталкивающей тканью из фторуглеродов. Фторуглеродные смазочные масла не нуждаются в замене.

Если автомобиль и загорится, что невероятно — ведь его кузов сделан из фторопластов, — огонь можно легко загасить охлаждающей жидкостью из радиатора, она является фреоном, жидким хлорфторуглеродом.

Фреоны — это соединения, содержащие, кроме фтора и углерода, хлор, иногда и водород. Фреоны употребляются в мощных холодильных установках в качестве рабочего вещества; они обладают низкой температурой кипения, как и аммиак. CCl2F2 кипит при –30 °C.

Почему фторуглероды так устойчивы?

Во-первых, атомы водорода, расположенные вокруг атомов углерода малы; они не прикрывают полностью атомы углерода и связи между ними. Атомы же фтора обладают оптимальной величиной, они полностью перекрывают углеродный скелет и образуют устойчивую конфигурацию, защищая силовое поле атомов углерода, их связи и их самих от внешних влияний. К тому же сама связь С—F очень устойчива. Чтобы ее разорвать, требуется энергия в 107 больших калорий, для связи С—H всего 87,3 большой калории.

По образному выражению одного ученого, «фторуглероды обладают как бы алмазным сердцем и шкурой носорога».

Сейчас химия фтора и его органических соединений — одна из наиболее бурно развивающихся областей химии.

Враг или друг?

В один из дней первой мировой войны к окопам французских солдат со стороны немецких позиций подползло тяжелое серо-белое облако. Оно плотно прилегало к земле, входило в любые щели, врывалось в легкие людей. Люди падали, хрипя, бились в агонии и умирали от удушья с кровавой пеной у рта. Это был хлор.

Немцы тайно подвезли тысячи баллонов с жидким хлором и установили их на передовых позициях, во время попутного ветра открыли вентили, и облака хлора поползли к окопам противника. Так хлор стал первым боевым отравляющим веществом.

В промышленности хлор получают исключительно электролизом раствора поваренной соли:

2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Н2 + Cl2.

Хлор выделяется на аноде. Сухой хлор не действует на железо, и его можно транспортировать в железных баллонах. Удобность перевозки хлора была, по-видимому, основным поводом для употребления его в качестве отравляющего вещества.

Хлор первым из газов был превращен в жидкость. Взаимное притяжение между молекулами хлора гораздо сильнее, чем у других газов, известных во времена Фарадея. Фарадей сблизил молекулы хлора давлением, уменьшив скорость их движения понижением температуры. Жидкий хлор — это зеленоватая маслянистая жидкость.

На лекциях по химии обычно производят опыт: на демонстрационный столик ставят колбу, закрытую пробкой. Колба как колба; может показаться совершенно пустой, если смотреть на нее с дальних рядов аудитории. Но стоит неподалеку зажечь стружку магния, как раздается взрыв. Колба наполнена смесью хлора с водородом. В темноте реакция между газами идет