Информация по предмету Химия

561. Углерод
Другое Химия

Èçâåñòíû ÷åòûðå êðèñòàëëè÷åñêèå ìîäèôèêàöèè óãëåðîäà: ãðàôèò, àëìàç, êàðáèí è ëîíñäåéëèò. Ãðàôèò - ñåðî-÷åðíàÿ, íåïðîçðà÷íàÿ, æèðíàÿ íà îùóïü, ÷åøóé÷àòàÿ, î÷åíü ìÿãêàÿ ìàññà ñ ìåòàëëè÷åñêèì áëåñêîì. Ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå è íîðìàëüíîì äàâëåíèè (0,1 Ìí/ì2, èëè 1êãñ/ñì2) ãðàôèò òåðìîäèíàìè÷åñêè ñòàáèëåí. Àëìàç - î÷åíü òâåðäîå, êðèñòàëëè÷åñêîå âåùåñòâî. Êðèñòàëëû èìåþò êóáè÷åñêóþ ãðàíåöåíòðèðîâàííóþ ðåøåòêó: à=3,560. Ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå è íîðìàëüíîì äàâëåíèè àëìàç ìåòàñòàáèëåí. Çàìåòíîå ïðåâðàùåíèå àëìàçà â ãðàôèò íàáëþäàåòñÿ ïðè òåìïåðàòóðàõ âûøå 1400Ñ â âàêóóìå èëè â èíåðòíîé àòìîñôåðå. Ïðè àòìîñôåðíîì äàâëåíèè è òåìïåðàòóðå îêîëî 3700Ñ ãðàôèò âîçãîíÿåòñÿ. Æèäêèé óãëåðîä ìîæåò áûòü ïîëó÷åí ïðè äàâëåíèè âûøå 10,5 Ìí/ì2 (1051 êãñ/ñì2) è òåìïåðàòóðàõ âûøå 3700Ñ. Äëÿ òâåðäîãî óãëåðîäà (êîêñ, ñàæà, äðåâåñíûé óãîëü) õàðàêòåðíî òàêæå ñîñòîÿíèå ñ íåóïîðÿäî÷åííîé ñòðóêòóðîé “àìîðôíûé” óãëåðîä, êîòîðûé íå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñàìîñòîÿòåëüíîé ìîäèôèêàöèè; â îñíîâå åãî ñòðîåíèÿ ëåæèò ñòðóêòóðà ìåëêîêðèñòàëëè÷åñêîãî ãðàôèòà. Íàãðåâàíèå íåêîòîðûõ ðàçíîâèäíîñòåé “àìîðôíîãî” óãëåðîäà âûøå 1500-1600Ñ áåç äîñòóïà âîçäóõà âûçûâàåò èõ ïðåâðàùåíèå â ãðàôèò. Ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà “àìîðôíûé” óãëåðîäà î÷åíü ñèëüíî çàâèñÿò îò äèñïåðñíîñòè ÷àñòèö è íàëè÷èÿ ïðèìåñåé. Ïëîòíîñòü, òåïëîåìêîñòü, òåïëîïðîâîäíîñòü è ýëåêòðîïðîâîäíîñòü “àìîðôíûé” óãëåðîäà âñåãäà âûøå, ÷åì ãðàôèòà. Êàðáèí ïîëó÷åí èñêóññòâåííî. Îí ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìåëêîêðèñòàëëè÷åñêèé ïîðîøîê ÷åðíîãî öâåòà (ïëîòíîñòü 1,9 - 2 ã/ñì3). Ïîñòðîåí èç äëèííûõ öåïî÷åê àòîìîâ Ñ, óëîæåííûõ ïàðàëëåëüíî äðóã äðóãó. Ëîíñäåéëèò íàéäåí â ìåòåîðèòàõ è ïîëó÷åí èñêóññòâåííî; åãî ñòðóêòóðà è ñâîéñòâà îêîí÷àòåëüíî íå óñòàíîâëåíû.
562. Углерод (С)
Другое Химия

CO2 растворяется в воде с образованием угольной кислоты. В 1906 О. Дильс получил недоокись углерода C3O2. Все формы углерода устойчивы к щелочам и кислотам и медленно окисляются только очень сильными окислителями (хромовая смесь, смесь концентрированных HNO3 и KClO3 и др.). "Аморфный" углеод реагирует с фтором при комнатной температуре, графит и алмаз - при нагревании. Непосредственное соединение углерода с хлором происходит в электрической дуге; с бромом и иодом углерод не реагирует, поэтому многочисленные галогениды углерода синтезируют косвенным путём. Из оксигалогенидов общей формулы COX2 (где Х - галоген) наиболее известна хлорокись COCl2 (фосген). Водород с алмазом не взаимодействует; с графитом и "аморфным" углеродом реагирует при высоких температурах в присутствии катализаторов (никель Ni, платина Pt): при 600-1000єС образуется в основном метан CH4, при 1500-2000єС - ацетилен C2H2, в продуктах могут присутствовать также другие углеводороды, например этан C2H6, бензол C6H6. Взаимодействие серы с "аморфным" углеродом и графитом начинается при 700-800єС, с алмазом при 900-1000єС; во всех случаях образуется сероуглерод CS2. Другие соединения углерода, содержащие серу (тиоокись CS, тионедоокись C3S2, сероокись COS и тиофосген CSCl2), получают косвенным путём. При взаимодействии CS2 с сульфидами металлов образуются тиокарбонаты - соли слабой тиоугольной кислоты. Взаимодействие углерода с азотом с получением циана (CN)2 происходит при пропускании электрического разряда между угольными электродами в атмосфере азота. Среди азотсодержащих соединений углерода важное практическое значение имеют цианистый водород HCN и его многочисленные производные: цианиды, гало-генцианы, нитрилы и др. При температурах выше 1000єС углерод взаимодействует со многими металлами, давая карбиды. Все формы углерода при нагревании восстанавливают окислы металлов с образованием свободных металлов (Zn, Cd, Cu, Pb и др.) или карбидов (CaC2, Mo2C, WC, TaC и др.). Углерод реагирует при температурах выше 600-800°С с водяным паром и углекислым газом. Отличительной особенностью графита является способность при умеренном нагревании до 300-400єС взаимодействовать со щелочными металлами и галогенидами с образованием соединений включения типа C8Me, C24Me, C8X (где Х - галоген, Me - металл). Известны соединения включения графита с HNO3, H2SO4, FeCl3 и другие (например, бисульфат графита C24SO4H2). Все формы углерода нерастворимы в обычных неорганических и органических растворителях, но растворяются в некоторых расплавленных металлах (например, железо Fe, никель Ni, кобальт Co).
563. Углерод и его соединения
Другое Химия

Колоссальное значение океана состоит и в том, что он, будучи “легкими” планеты, пробуцирует своим фитопланктоном почти половину всего кислорода атмосферы. В обменном процессе между атмосферой и океаном, то есть в “дыхании” океана участвует 100 млрд тонн CO2. При этой жизнь, населяющая океан, ассимилирует в год в среднем 126 млрд. тонн CO2. Против 20 млрд. тонн, ассимилируемых жизнью суши. Океан, как насос, поглощает своими холодными водами CO2 в полярных широтах и отдает его в нагретых экваториальных и тропических зонах. Именно поэтому давление CO2 в области тропиков всегда несколько выше, чем в высоких широтах. Мировой океан как среда жизни представляет интерес прежде всего потому, что именно здесь, по мнению многих ученых, зародилась жизнь, которая в длительном процессе эволюции дала колоссальное многообразие форм. Разнообразие форм жизни на земле поразительно, хотя оно основано на одном типе химического процесса фотосинтезе, в результате которого в растениях из неорганических веществ создается органическое. Большое часть растительного мира океана это микроскопические фитопланктоновые организмы прикрепленные ко дну водные растения занимают очень небольшую часть), которые в основном и являются первичной продукцией моря. Объем ежегодной продукции фитопланктона в Мировом океане оценивается величиной 500 млрд. тонн. На основе первичной продукции развиваются все другие морские организмы бактерии, зоопланктон, рыбы, морские звери. Для развития фитопланктона кроме энергии солнечного света необходимы неорганические компоненты. В состав организмов входит до 60 химических элементов, однако 9095% массы организмов состоит из 6 элементов, называемых биофильными (жизнелюбивыми) или биогенными. Это углерод, кислород, водород, фосфор, кремний.
564. Углерод и его соединенния
Другое Химия

На основе графита изготавливают так называемые композиционные материалы, в частности углепластики, в которых волокна графита находятся на матрице из эпоксидной смолы. Композиционные материалы все шире применяются в авиационной и космической технике (ведь помимо прочности они легкие; сравним плотность графита, р=2,3 г/см3 ,с плотностью «легкого» алюминия, р=2,7г/см3, и тем более железа, р=7,9г/см3), а также в судостроении, где особенно ценна коррозионная стойкость.
565. Удивительные свойства воды
Другое Химия

Подземные воды бывают солеными, соленоватыми (меньшей солености) и пресными; существующие геотермальные воды имеют повышенную температуру (более 30 oС). Для производственной деятельности человечества и его хозяйственно-бытовых нужд требуется пресная вода, количество которой составляет всего лишь 2,7% общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных для добычи местах. Большая часть пресной воды содержится в снегах и пресноводных айсбергах, находящихся в районах в основном Южного полярного круга. Годовой мировой речной сток пресной воды составляет 37,3 тыс. кубических километров. Кроме того, может использоваться часть подземных вод, равная 13 тыс. кубическим километрам. К сожалению, большая часть речного стока в России, составляющая около 5000 кубических километров, приходится на малоплодородные и северные малозаселенные территории. При отсутствии пресной воды используют соленую поверхностную или подземную воду, производя ее опреснение или гиперфильтрацию: пропускают под большим перепадом давлений через полимерные мембраны с микроскопическими отверстиями, задерживающими молекулы соли. Оба эти процесса весьма энергоемки, поэтому представляет интерес предложение, состоящее в использовании в качестве источника пресной воды пресноводных айсбергов (или их части), которые с этой целью буксируют по воде к берегам, не имеющим пресной воды, где организуют их таяние. По предварительным расчетам разработчиков этого предложения, получение пресной воды будет примерно вдвое менее энергоемки по сравнению с опреснением и гиперфильтрацией. Важным обстоятельством, присущим водной среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционные заболевания (примерно 80% всех заболеваний). Впрочем, некоторые из них, например коклюш, ветрянка, туберкулез, передаются и через воздушную среду. С целью борьбы с распространением заболеваний через водную среду Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила текущее десятилетие десятилетием питьевой воды.
566. Уксусная кислота
Другое Химия

Строение уксусной кислоты заинтересовало химиков со времени открытия Дюма трихлоруксусной кислоты, так как этим открытием был нанесен удар господствовавшей тогда электрохимической теории Берцелиуса. Последний, распределяя элементы на электроположительные и электроотрицательные, не признавал возможности замещения в органических веществах, без глубокого изменения их химических свойств, водорода (элемента электроположительного) хлором (элементом электроотрицательным), а между тем по наблюдениям Дюма ("Comptes rendus" Парижской академии, 1839) оказалось, что "введение хлора на место водорода не изменяет совершенно внешних свойств молекулы...", почему Дюма и задается вопросом "покоятся ли электрохимические воззрения и представления о полярности, приписываемой молекулам (атомам) простых тел, на столь ясных фактах, чтобы их можно было считать предметами безусловной веры; если же их должно рассматривать как гипотезы, то подходят ли эти гипотезы к фактам?... Должно признать, продолжает он, что дело обстоит иначе. В неорганической химии путеводной нитью нам служит изоморфизм, теория, основанная на фактах, как хорошо известно, мало согласных с электрохимическими теориями. В органической химии ту же роль играет теория замещения... и может быть будущее покажет, что оба воззрения более тесно связаны между собою, что они вытекают из одних и тех же причин и могут быть обобщены под одним и тем же названием. Пока же на основании превращения У. кислоты в хлоруксусную и альдегида в хлоральдегид (хлорал) и из того обстоятельства, что в этих случаях весь водород может быть замещен равным ему объемом хлора без изменения основного химического характера вещества, можно вывести заключение, что в органической химии существуют типы, которые сохраняются и тогда, когда на место водорода мы вводим равные объемы хлора, брома и йода. А это значит, что теория замещения покоится на фактах и при том наиболее блестящих в органической химии". Приводя эту выдержку в своем годовом отчете шведской академии ("Jahresbericht etc.", т. 19, 1840, стр. 370). Берцелиус замечает: "Дюма приготовил соединение, которому он придает рациональную формулу C4Cl6O3+H2O (Атомные веса современные; трихлоруксусная кислота рассматривается, как соединение ангидрида с водою.); это наблюдение он причисляет к faits les plus eclatants de la Chimie organique; это - основание его теории замещения. которая, по его мнению, опрокинет электрохимические теории..., а между тем оказывается, что стоит только его формулу написать несколько иначе, чтобы иметь соединение щавелевой кисл. с соответственным хлоридом, C2Cl6+C2O4H2, который остается соединенным со щавелевой кислотою и в кислоте, и в солях. Мы, следовательно, имеем дело с таким родом соединения, примеров которого известно много; многие... как простые, так и сложные радикалы обладают тем свойством, что их кислородсодержащая часть может вступать в соединение с основаниями и их лишаться, не теряя связи с хлорсодержащей частью. Это воззрение не приведено Дюма и не подвергнуто им опытной проверке, а между тем, если оно верно, то у нового учения, несовместимого, по Дюма, с господствовавшими до сих пор теоретическими представлениями, вырвана из под ног почва и оно должно пасть". Перечислив затем некоторые неорганические соединения, подобные, по его мнению, хлоруксусной кислоте (Между ними Берцелиусом приведен и хлор ангидрид хромовой кислоты - CrO2Cl2, который он считал за соединение надхлорного хрома (неизвестного и по сие время) с хромовым ангидридом: 3CrO2Cl2=CrCl6+2CrO3), Берцелиус продолжает: "хлоруксусная кислота Дюма, очевидно, принадлежит к этому классу соединений; в ней радикал углерода соединен и с кислородом, и с хлором. Она может быть, следовательно, щавелевой кислотою, в которой половина кислорода замещена хлором, или же соединением 1 атома (молекулы) щавелевой кислоты с 1 атомом (молекулой) полуторохлористого углерода - C2Cl6. Первое предположение не может быть принято, потому что оно допускает возможность замещения хлором 11/2, атомов кислорода (По Берцелиусу щавелевая кислота была C2O3.). Дюма же держится третьего представления, совершенно несовместимого с двумя вышеизложенными, по которому хлор замещает не кислород, а электроположительный водород, образуя углеводород C4Cl6, обладающий теми же свойствами сложного радикала, как и C4H6 или ацетил, и способный якобы с 3 атомами кислорода давать кислоту, тожественную по свойствам с У., но, как видно из сравнения (их физических свойств), вполне от нее отличную". Насколько Берцелиус в то время был глубоко убежден в различной конституции У. и трихлоруксусной кислоты, видно хорошо из замечания, высказанного им в том же году ("Jahresb.", 19, 1840, 558) по поводу статьи Жерара ("Journ. f. pr. Ch.", XIV, 17): "Жерар, говорит он, высказал новый взгляд на состав спирта, эфира и их производных; он следующий: известное соединение хрома, кислорода и хлора имеет формулу = CrO2Cl2, хлор замещает в нем атом кислорода (Подразумевается Берцелиусом 1 атом кислорода хромового ангидрида - CrO3). У. кислота C4H6+3O заключает в себе 2 атома (молекулы) щавелевой кислоты, из которых в одном весь кислород замещен водородом = C2O3+C2H6. И такой игрой в формулы заполнены 37 страниц. Но уже в следующем году Дюма, развивая далее идею типов , указал, что, говоря о тожестве свойств У. и трихлоруксусной кислоты, он подразумевал тожество их химических свойств, наглядно выражающееся, напр., в аналогии распадения их под влиянием щелочей: C2H3O2K + KOH = CH4 + K2CO8 и С2Cl3O2K + KOH = CHCl3 + K2CO8, так как CH4 и CHCl3 являются представителями одного и того же механического типа. С другой стороны, Либих и Греэм публично высказались за большую простоту, достигаемую на почве теории замещения, при рассмотрении хлоропроизводных обыкновенного эфира и эфиров муравьиной и У. кисл., полученных Малагутти, и Берцелиус, уступая давлению новых фактов, в 5-м изд. своего "Lehrbuch der Chemie" (Предисловие помечено ноябрем 1842 г.) , на стр. 709, позабыв свой резкий отзыв о Жераре, нашел возможным написать следующее: "Если мы припомним превращение (в тексте разложение) У. кислоты под влиянием хлора в хлорощавелевую кислоту (Хлорощавелевой - Chloroxalsaure - Берцелиус называет трихлоруксусную кисл. ("Lehrbuch", 5 изд., стр. 629).), то представляется возможным еще другой взгляд на состав У. кислоты (У. кисл. называется Берцелиусом Acetylsaure.), а именно - она может быть сочетанной щавелевой кислотой, в которой сочетающейся группой (Paarling) является C2H6, подобно тому, как сочетающейся группой в хлорощавелевой кислоте является C2Cl6, и тогда действие хлора на У. кислоту состояло бы только в превращении C2H6 в C2Cl6. Понятно, нельзя решить, является ли такое представление более правильным..., однако, полезно обратить внимание на возможность его". Таким образом Берцелиусу пришлось допустить возможность замещения водорода хлором без изменения химической функции первоначального тела, в котором происходить замещение. Не останавливаясь на приложении его воззрений к другим соединениям, перехожу к работам Кольбе, который для У. кислоты, а затем и для других предельных одноосновных кислот нашел ряд фактов, гармонировавших со взглядами Берцелиуса (Жерара). Исходной точкой для работ Кольбе послужило изучение кристаллического вещества, состава CCl4SO2, полученного ранее Берцелиусом и Марсэ при действии царской водки на CS2 и образовавшегося у Кольбе при действии на CS2 влажного хлора. Рядом превращений Кольбе (См. Kolbe, "Beitrage znr Kenntniss der gepaarten Verbindungen" ("Ann. Ch. u. Ph.", 54, 1845, 145).) показал, что это тело представляет, выражаясь современным языком, хлор ангидрид трихлорометилсульфоновой кислоты, CCl4SO2 = CCl3.SO2Cl (Кольбе его назвал Schwefligsaures Kohlensuperchlorid), способный под влиянием щелочей давать соли соответственной кислоты - CCl3.SO2(OH) [по Кольбе НО + C2Cl3S2O5 - Chlorkohlenunterschwefelsaure] (Атомные веса: H=2, Cl=71, С=12 и О=16; а потому при современных атомных весах она - С4Сl6S2O6H2.) , которая под влиянием цинка замещает сначала один атом Сl водородом, образуя кислоту CHCl2.SO2(OH) [по Кольбе - wasserhaltige Chlorformylunterschwefelsaure (Берцелиус ("Jahresb. " 25, 1846, 91) замечает, что правильные считать ее сочетанием дитионовой кислоты S2O5 с хлороформилом, почему он CCl3SO2(OH) называет Kohlensuperchlorur (C2Cl6) - Dithionsaure (S2O5). Гидратная вода, по обыкновению, Берцелиусом не принимается во внимание.), а затем и другой, образуя кислоту CH2Cl.SO2(OH) [по Кольбе - Chlorelaylunterschwefelsaure], а, наконец, при восстановлении током или калиевой амальгамой (Реакция незадолго перед тем была применена Мельсансом для восстановления трихлоруксусной кислоты в уксусную.) замещает водородом и все три атома Сl, образуя метилсульфоновую кисл. CH3.SO2(OH) [по Кольбе - Methylunterschwefelsaure]. Аналогия этих соединений с хлороуксусными кислотами невольно бросалась в глаза; действительно, при тогдашних формулах получались два параллельных ряда, как видно из следующей таблички: H2O+C2Cl6.S2O5 H2O+C2Cl6.C2O3 H2O+C2H2Cl4.S2O5 H2O+C2H2Cl4.C2O3 H2O+C2H4Cl2.S2O5 H2O+C2H4Cl2.C2O3 H2O+C2H6.S2O5 H2O+C2H6.C2O3 Это и не ускользнуло от Кольбе, который замечает (I. с. стр. 181): "к описанным выше сочетанным сернистым кислотам и непосредственно в хлороуглеродсернистой кислоте (выше - H2O+C2Cl6.S2O5 ) примыкает хлорощавелевая кислота, известная еще под названием хлоруксусной кислоты. Жидкий хлороуглерод - ССl (Сl=71, С=12; теперь мы пишем C2Cl4 - это хлороэтилен.), как известно, превращается на свету под влиянием хлора в - гексахлорэтан (по тогдашней номенклатуре - Kohlensuperchlorur), и можно ожидать, что, если бы его одновременно подвергнуть действию воды, то он, подобно хлористому висмуту, хлорной сурьме и т. д., в момент образования, заместит хлор кислородом. Опыт подтвердил предположение". При действии света и хлора на C2Cl4, находившийся под водою, Кольбе получил на ряду с гексахлорэтаном и трихлоруксусную кислоту и выразил превращение таким уравнением: (Так как С2Сl4 может быть получен из CCl4 при пропускании его через накаленную) трубку, а ССl4 образуется при действии, при нагревании, Cl2 на CS2 то реакция Кольбе была первым по времени синтезом У. кислоты из элементов.) "Образуется ли одновременно и свободная щавелевая кисл., трудно решить, так как на свету хлор тотчас же окисляет ее в У. кислоту"... Воззрение Берцелиуса на хлоруксусную кислоту "удивительным образом (auf eine tiberraschende Weise) подтверждается существованием и параллелизмом свойств сочетанных сернистых кислот, и, как мне кажется (говорит Кольбе I. с. стр. 186), выходит из области гипотез и приобретает высокую степень вероятности. Ибо, если хлороуглещавелевая (Chlorkohlenoxalsaure так теперь Кольбе называет хлоруксусную кислоту.) имеет состав, подобный составу хлороуглесернистой кислоты, то мы должны считать и У. кислоту, отвечающую метилсернистой, за сочетанную кислоту и рассматривать ее, как метилщавелевую: C2H6.C2O3 (Это взгляд, высказанный ранее Жераром). Не невероятно, что мы будем принуждены в будущем принять за сочетанные кислоты значительное число тех органических кислот, в которых в настоящее время, в силу ограниченности наших сведений - мы принимаем гипотетическиe радикалы... " "Что касается явлений замещения в этих сочетанных кисл., то они получают простое объяснение в том обстоятельстве, что различные, вероятно, изоморфные соединения способны замещать друг друга в роли сочетающихся групп (als Раarlinge, l. с. стр. 187), не изменяя существенно кислых свойств сочетанного с ними тела!" Дальнейшее экспериментальное подтверждение этого взгляда мы находим в статье Франкланда и Кольбе: "Ueber die chemische Constitution der Sauren der Reihe (CH2)2nO4 und der unter den Namen "Nitrile" bekannten Verbindungen" ("Ann. Chem. n. Pharm. ", 65, 1848, 288). Исходя из представления, что все кислоты ряда (CH2)2nO4, построены подобно метилщавелевой кислоте (Теперь мы пишем CnH2nO2 и называем метилщавелевую кислоту - уксусной.), они замечают следующее: "если формула H2O+H2.C2O3 представляет истинное выражение рационального состава муравьиной кислоты, т. е. если ее считать за щавелевую кислоту, сочетанную с одним эквивалентом водорода (Выражение не верно; вместо Н гг. Франкланд и Кольбе употребляют перечеркнутую букву, которая равноценна 2 Н.), то без труда объясняется превращение при высокой температуре муравьинокислого аммония в водную синильную кислоту, потому что известно, и найдено еще Доберейнером, что щавелевокислый аммоний распадается при нагревании на воду и циан. Сочетанный в муравьиной кислоте водород участвует в реакции только тем, что он, соединяясь с цианом, образует синильную кислоту: Обратное образование муравьиной кислоты из синильной под влиянием щелочей представляет не что иное, как повторение известного превращения растворенного в воде циана в щавелевую кислоту и аммиак, с тою лишь разницей; что в момент образования щавелевая кислота сочетается с водородом синильной кисл. ". То, что цианистый бензол (С6H5CN), напр., по Фелингу, не обладает кислыми свойствами и не образует берлинской лазури может быть, по мнению Кольбе и Франкланда, поставлено в параллель с неспособностью хлора хлористого этила к реакции с AgNO3, и правильность их наведения Кольбе и Франкланд доказывают синтезом по методу нитрилов (Нитрилы ими получались перегонкой серновинных кислот с KCN (методом Дюма и Малагутти с Лебланом): R'.SO3(OH)+KCN=R.CN+KHSO4) У., пропионовой (по тогдашнему, мет-ацетоновой,) и капроновой кислоты, Затем, в следующем году Кольбе подверг электролизу щелочные соли одноосновных предельных кислот и, в согласии со своей схемой, наблюдал при этом, при электролизе У. кислоты, образование этана, угольной кислоты и водорода: H2O+C2H6.C2O3=H2+[2CO2+C2H6], а при электролизе валериановой - октана, угольной же кислоты и водорода: H2O+C8H18.C2O3=H2+[2CO2+C8H18] . Впрочем, нельзя не заметить, что Кольбе ожидал получить из У. кислоты метил (СН3 )', соединенный с водородом, т. е. болотный газ, а из валериановой - бутил C4H9 , тоже соединенный с водородом, т. е. C4H10 (он называет C4H9 валлилом), но в этом ожидании надо видеть уступку получившим уже тогда значительные права гражданства формулам Жерара, который отказался от своего прежнего взгляда на У. кисл. и считал ее не за C4H8O4 каковой формулой, судя по криоскопическим данным, она обладает и на самом деле, а за C2H4O2 , как пишется во всех современных учебниках химии. Работами Кольбе строение У. кислоты, а вместе с тем и всех других органич. кислот было окончательно выяснено и роль последующих химиков свелась только к делению - в силу теоретических соображений и авторитета Жерара, формул Кольбе пополам и к переведению их на язык структурных воззрений, благодаря чему формула C2H6.C2O4H2 превратилась в CH3.CO(OH). А. И. Горбов.
567. Умягчение воды анионированем
Другое Химия

При необходимости получения постоянного и глубокого умягчения воды (менее 0,03 мг-экв/л) схему, приведенную на рис. 20.15, а, приходится дополнять натрий-катионитовыми фильтрами второй ступени, так как при практически приемлемой системе контроля за работой катионитовых фильтров при одноступенчатом катионировании трудно уловить начало проскока жесткости в фильтрат и, следовательно, предотвратить периодическое ухудшение его качества. Подобную схему используют, если жесткость исходной воды значительна (более 6...8 мг-экв/л). На определенном этапе работы Н-катионитовых фильтров начинает снижаться кислотность фильтрата в результате попадания в него ранее поглощенных катионов натрия. Для устранения снижения кислотности фильтрата прибегают к двухступенчатому Н-катионированию. На Н-катионитовых фильтрах первой ступени работают до проскока в фильтрат катионов Ca(II) и Mg(II), после чего их отключают на регенерацию. Н-катионитовые фильтры второй ступени служат для задержания из обрабатываемой воды катионов Na(I), которые почти не задерживаются фильтрами первой ступени, при условии работы их до проскока Ca(II) и Mg(II). При извлечении из умягчаемой воды катионов Na(I) кислотность фильтрата сохраняется постоянной длительное время, поскольку Н-ка- тионитовые фильтры второй ступени имеют более продолжительный межрегенерационный период, потому что на них поступает вода с малым содержанием катионов (катионы Са(II) и Mg(II) уже задержаны в фильтрах первой ступени).
568. Умягчение воды катионированием
Другое Химия

При фильтровании раствора поваренной соли сверху вниз при регенерации полный обмен ионов натрия на содержащиеся в катионите Са2+ и Mg2+ происходит в верхних слоях ионообменника, при этом в фильтре возрастает концентрация вытесненных из катионита Са2+ и Mg2+ и снижается концентрация ионов натрия. Возрастание концентрации противоионов (в рассматриваемом случае Ca(II) и Mg(II) в регенерационном растворе подавляет диссоциацию истощенного катионита и ослабляет процесс ионного обмена. Образующийся при этом противоионный эффект тормозит регенерацию, в результате чего по мере продвижения регенерационного раствора в нижние слои катионита их регенерация происходит не полно, и некоторое количество катионов Ca(II) и Mg(II) остаются невытесненными из нижних слоев катионита. Устранение этого недостатка возможно пропуском через катионит свежих порций раствора реагента. Однако, это увеличивает удельный расход поваренной соли и повышает стоимость обработки воды. На практике ограничиваются однократным пропуском соли при жесткости умягченной воды до 0,20 мг-экв/л или двукратным при жесткости ниже 0,05 мг-экв/л. По аналогии, при фильтровании умягчаемой воды сверху вниз также возникает противоионный эффект, снижающий глубину умягчения воды, при этом противоионами являются катионы натрия. Этот недостаток устраняется путем подачи регенерационного раствора и умягчаемой воды в разных направлениях, последняя, фильтруясь снизу вверх при выходе из фильтра, соприкасается с наиболее полно отрегенерированными слоями катионита, благодаря чему обеспечивается более глубокое умягчение воды. Такой метод умягчения воды называется методом противоточного катионирования. При этом значительно снижается расход реагентов на регенерацию катионита без уменьшения глубины умягчения.
569. Упаковки из полимеров, их производство и переработка
Другое Химия

Несмотря на ряд недостатков, пиролиз, в отличие от процессов сжигания ГБО, дает возможность получения промышленных продуктов, используемых для дальнейшей переработки.
Еще одним способом трансформации вторичного полимерного сырья является каталитический термолиз, который предусматривает применение более низких температур. В некоторых случаях щадящие режимы позволяют получать мономеры, например, при термолизе ПЭТФ, ПС и др. Получаемые мономеры могут быть использованы в качестве сырья при проведение процессов полимеризации и поликонденсации. В США из использованных ПЭТФ-бутылок получают дефицитные мономеры - диметилтерефталат и этиленгликоль, которые вновь используются для синтеза ПЭТФ заданной молекулярной массы и структуры, необходимой для производства бутылок.
Наиболее предпочтительными способами утилизации вторичного полимерного сырья с экономической и экологической точек зрения представляется повторное использование и вторичная переработка в новые виды материалов и изделий.
Повторное применение предполагает возвращение в производственный цикл использованной упаковки после ее сбора и соответствующей обработки (мойки, сушки и др. операций), а также получения разрешения санитарных органов на ее повторное применение при непосредственном контакте с пищевыми продуктами. Этот путь пригоден, главным образом, для бутылочной тары из ПЭТФ.
Вторичная переработка отходов получила широкое распространение во многих странах мира. Этим путем смешанные отходы из полимерных материалов могут перерабатываться в изделия различного назначения (строительные панели, декоративные материалы и т.п.).
В США, где особенно велико использование полиэтилентерефталатной тары, принята и реализуется национальная программа, в соответствии с которой к началу XXI столетия уровень вторичной переработки бутылок из ПЭТФ будет доведен до 25-30% (по сравнению с 9-10% в начале девяностых годов). Программа предусматривает выполнение четырех этапов:
-организация сбора использованной тары у населения;
- сортировка собранного сырья;
- переработка (предварительная и окончательная) в изделия народнохозяйственного назначения;
- сбыт получаемых изделий.
Программа предусматривает также создание пунктов сбора по всей стране с привлечением до 50% всего населения, координационных центров, налаживание различных связей, рекламу, публикацию сведений по сбору отходов, создание банка данных, обучение населения, создание "горячих" линий (до 800) для передачи своевременной информации и др. мероприятия.
Одним из перспективных направлений в этой области является производство гранулята из отсортированного сырья с использованием различных добавок, повышающих его качество (стабилизаторов, красителей, модификаторов и др.), идущего на переработку в изделия различными способами переработки.
В основе вторичной переработки отходов, например, в Германии лежит "Дуальная система", включающая сортировку и переработку отдельных видов вторичного сырья на предприятиях-производителях материалов и упаковки из них. Для облегчения сбора отходов и направления их на переработку создана система, предусматривающая прием использованной упаковки и ее направление на вторичную переработку при наличии экологической маркировки "Зеленая точка" (Der Grune Punkt). Этот знак обозначает, что данная упаковка подлежит вторичной переработке или повторному использованию, и присваивается упаковкам, прошедшим специальный конкурс, что является основным принципом "Дуальной системы".
Обычно для эффективной переработки ВПС его подвергают модификации. Существуют следующие методы модификации ВПС:
- химические (сшивание пероксидами, например, пероксидом дикумила, малеиновым ангидридом, кремнийорганическими жидкостями и др.);
- физико-химические (введение различных добавок органической природы, например, технических лигнинов, сажи, термоэластопластов, восков и др.), создание композиционных материалов;
- физические (введение неорганических наполнителей: мела, оксидов, графита и др.) и технологические (варьирование режимов переработки).
Введение полиорганосилоксанов совместно с инициирующими добавками и последующей гомогенизацией перерабатываемого сырья позволяет регенерировать сильно изношенные материалы и восстанавливать требуемый уровень их технологических свойств. В зависимости от используемой среды и режима обработки происходит образование привитых сополимеров или пространственно-структурированных систем с образованием поперечных силоксановых связей. Их высокая прочность и низкая плотность молекулярной упаковки в полисилоксанах обеспечивает эластичность материала при одновременном улучшении механических свойств, термостабильности, атмосферо- и химстойкости.
Механические характеристики вторичного ПА из изношенных изделий можно существенно улучшить путем термической обработки сырья различными средами-теплоносителями (вода, минеральное масло и др.) с одновременным ИК-облучением. Термообработка в среде теплоносителя осуществляется по принципу отжига и включает операции нагрева, выдержки и охлаждения. При этом уровень физико-механических показателей определяется видом теплоносителя, режимом термообработки и временем сушки, которое может составлять от 1,5 до 2,5 часов.
В основе большинства предлагаемых способов лежит радикальноцепной механизм взаимодействия между активными группами вводимой добавки или наполнителя и окисленными фрагментами базового полимера. Среди всех имеющихся методов наибольший практический интерес представляет композиционные материалы из вторичного полимерного сырья. Одной из функциональных модифицирующих добавок может служить природный полимер - лигнин, являющийся отходом целлюлозно-бумажной и гидролизной переработки древесины. Он представляет собой продукт метаболизма древесины и других растений, накапливаемых в процессе лигнификации в срединной пластинке и клеточной стенке, составляя 30% всей ее массы ( остальные 70% приходятся на целлюлозу и гемицеллюлозу).
По своей химической природе лигнин относится к полифункциональным фенолам, основному классу стабилизаторов полимеров, и оказывает достаточно эффективное свето- и термостабилизирующее воздействие на окисляемые и окисленные полимеры. Технология получения из него микронизированного продукта с применением электромагнитного измельчения разработана в МГУПБ.
Помимо эффективного модификатора вторичного полимерного сырья гидролизный лигнин после соответствующей обработки и подготовки в виде гидролизной муки (микролигнина) может быть использован для получения таких ценных в технологии переработки пластмасс продуктов, как ароматические стабилизаторы, антиоксиданты, структурообразователи и модифицирующие добавки для термопластов, наполнители - для реактопластов, сорбенты медицинского назначения типа "ЭКОЛИС" для выведения из организма токсинов, тяжелых металлов и др. вредных для живого организма веществ, в качестве лекарственного препарата при лечении цирроза печени (исследовалось на кроликах), для получения ванилина и др. целей.
В ряде европейских стран проблема утилизации использованных пластмассовых упаковок неразрывно связана с налаживанием четкой службы их сбора, сортировки и разделения смешанных отходов, поскольку эти операции являются самыми трудоемкими.
В странах ЕС вопросы утилизации отходов упаковки решаются в рамках единого для этих стран закона, направленного на предупреждение нарастания объемов полимерной упаковки и тары, рациональных способов их утилизации, главным образом вторичной переработкой, организацией рациональной системы сбора и т.д.
Работы в области утилизации вторичного полимерного сырья были начаты в России в конце 70-х - начале 80-х годов.
570. Установка газофракционная
Другое Химия
Характеристика вредных веществ.
1. Окись углерода (СО). Бесцветный , ядовитый , огневзрывоопасный газ , без вкуса , с очень слабым запахом. Горит синеватым пламенем. ПДК-20мг/м3. Пределы взрывоопасности 13-75% об. Основные симптомы : потеря сознания , отдышка , удушье.
2. Сероводород Н2S. Бесцветный газ с запахом тухлых яиц. Общий характер действия на организм : сильный нервный яд , вызывающий смерть от остановки дыхания , на дыхательные пути действует раздражающе. ПДК 10 мг/м3. Пределы взрывоопасности 4,3-45,5 % . Индивидуальные защитные средства фильтрующий противогаз марки «В».
3. Жирный газ. Агрегатное состояние при нормальных условиях газообразное. Плотность паров по воздуху 1,98.
4. Бензины . Класс опасности 4. Общий характер деиствия на организм как наркотик. Крекинг = бензин токсичнее бензинов прямой гонки. При концентраций любого бензина 35000-40000 мг/л опасны для жизни даже при вдыхании 5-10 минут. ПДК-100 мг/м3 . Придел взрываемости 0,87-8,75 % .При работе с бензином применяется противогаз марки «А».
571. Утилизация мусора
Другое Химия
572. Фазовые равновесия в системе MgS-Y2S3
Другое Химия
Микротвердость измеряли на тех же образцах, которые готовили для исследования микроструктуры. Для определения микротвердости использовали прибор типа ПМТ-3. Метод обладает высокой чувствительностью, что иногда играет отрицательную роль, т. к. любые посторонние факторы сильно влияют на величину микротвердости. Поэтому при измерении микротвердости следует тщательно готовить образцы и соблюдать необходимые правила при проведении измерений:
1. На результаты исследования в значительной степени влияет размер зерна и его химическая неоднородность. Микротвердость значительно увеличивается при её измерении вблизи границ зерна изменяемой фазы. Поэтому при исследовании диаграмм состояние на микротвердость имели крупнозернистую структуру.
2. На величину микротвердости влияют измерения при разных нагрузках. Поэтому те измерения, которые необходимо сравнивать производят при одной и той же нагрузке.
3. Следует придерживаться определенной скорости нагружения и выдержки под нагрузкой. Быстрое нагружение снижает значение микротвердости, т. к. деформация образцов при этом происходит не только вследствие статистического действия груза, но и за счет динамического действия. При длительной выдержке под нагрузкой из-за сотрясений и вибраций, которые возможны в помещении результаты измерения также искажаются. Лучшее время нагружения 5-8 сек., а выдержка под нагрузкой 5-10 сек.
4. Диагональ отпечатков необходимо измерить как можно точнее. Для этого надо следить, чтобы поверхность шлифа была строго параллельной предметному столику и её изображение в поле зрения микроскопа - контрастным.
5. Для расчета микротвердости необходимо измерить диагонали 5-6 отпечатков алмазной пирамиды и взять среднее арифметическое. Длину диагонали определяют в делениях окулярмикрометра по разнице отпечатков в начале и в конце диагонали.
573. Фазовый состав полиблочных блок-сополимеров полиариленсульфоноксида и полиэтиленоксида
Другое Химия

Как известно [8], понижение температуры плавления кристаллизующегося компонента в бинарной полимер-полимерной системе обусловлено, по меньшей мере, двумя факторами: наличием второго (способного к растворению) компонента и изменением размеров кристаллитов. При анализе понижения Тал необходимо, естественно, учитывать и собственную зависимость Гпл кристаллизующегося компонента от ММ. На рис. 5 приведена наглядная зависимость Гпл от молекулярной массы ПЭО-блока для трех рядов блок-сополимеров. Здесь же для сравнения представлены Гдл чистого ПЭО различной ММ [9]. Как следует из рисунка, Тпл ПЭО-блока одной и той же ММ имеет различные значения для разных рядов блок-сополимеров, что свидетельствует о зависимости Т„„ ПЭО-блока не только от его ММ, но и от содержания в системе. С другой стороны, как это было показано для блок-сополимеров ПА ПЭО [5], содержание ПЭО определяет морфологию блок-сополимеров. С момента начала аморфного микрофазового разделения с увеличением количества ПЭО размеры дисперсной фазы (обогащенной ПЭО), из которой происходит его кристаллизация, увеличиваются. При дальнейшем увеличении содержания кристаллического ПЭО он становится матрицей, а фазой являются аморфные области, обогащенные ПАСО. Улучшение условий кристаллизации ПЭО по мере увеличения его количества в блок-сополимерах приводит к увеличению размеров кристаллитов и, следовательно, их Гпл. Заметные различия в значениях Тпл в разных рядах блок-сополимеров при малых концентрациях ПЭО сглаживаются в области больших содержаний, и экстраполяция этих зависимостей на 100% -ное содержание ПЭО приводит к температуре плавления чистого ПЭО большой ММ (343 К) [10]. Соотношение термодинамического и морфологического факторов, оказывающих влияние на понижение Тпл блок-сополимеров ПАСО ПЭО, является предметом проводимых в настоящее время исследований.
574. Фармацевтический исследование производных фенотиазина
Другое Химия

Препараты, производные фенотиазина, представляют собой сходные по химической структуре соединения, отличающиеся только заместителями в положении 2 и 10 фенотиазинового кольца, причем между структурой заместителей и фармакологическим действием проявляется четкая зависимость: если в 10 положении находится липофильная группировка, содержащая третичный азот во 2 или 3 положении, то препарат оказывает нейролептическое, седативное и противоаллергическое действие. Если же эта группировка гидрофильная (карбоксильная группа), то препарат оказывает коронарорасширяющее и антиаритмическое действие.
575. Фермент
Другое Химия

Мы хотели бы предложить методические разработки для проведения факультативных занятий по теме “Ферменты и их роль “.Эти занятия должны проводиться,когда учащиеся проходят тему “Обмен веществ и энергии в клетке”.Главный смысл этих факультативных занятий-это более углубленное изучение учащихся с ферментами и их ролью .Это можно сделать на достаточно хорошем уровне,т.к. к этому моменту шклольники уже неоднократно сталкивались с понятием “фермент” в курсе биологии и проходят такие классы органических соединений ,как “Белки”,”Аминокислоты” в химии. Это дает учителю возможность во-первых более полно,и на качественно новом уровне говорить о биохимических процессах,проходящих в организме человека и роли в них ферментов в курсе биологии и во-вторых обратить внимание учащихся на важность таких классов соединений как “Белки”,”Аминокислоты” в процессах,протекающих в клетках и в организме в целом.Данные факультативные занятия целесообразно проводить в кабинетах химии и биологии,т.к. важно провести ряд химических опытов.
576. Физико-химические закономерности формирования тонкопленочных металлополимерных систем из газовой фазы
Другое Химия

Проблемы аналитического описания массо- и теплопереноса, сопровождающих воздействие концентрированных потоков энергии на различные материалы, достаточно подробно рассмотрены в работах [29, 30]. Отметим, что задача расчета кинетики разрушения мишени ставится и при рассмотрении ионного травления при производстве интегральных схем, лазерной и плазменной резки, плавления и других технологических процессов. Вместе с тем полимерные материалы и процессы, протекающие при воздействии на них потоков энергии, имеют ряд особенностей, что определяет необходимость отдельного их изучения. Из-за сложности и многофакторности данных процессов при построении аналитических моделей важным является определение, прежде всего, механизма разрушения макромолекул, температурных полей в поверхностных слоях мишени. В общем случае процесс диспергирования может быть описан системой взаимосвязанных дифференциальных уравнений, определяющих, соответственно, массо-, зарядо-, и теплоперенос [31]. Решение такой системы уравнений возможно только численными методами. Однако задача может быть значительно упрощена в результате анализа конкретных условий диспергирования. Так, например, степень влияния диффузионных процессов, температурной неоднородности на кинетику образования летучих продуктов может быть определена на основании сопоставления характерных параметров процессов: времени диффузионного переноса ; времени возбуждения макромолекул ; времени релаксации температуры ; среднего времени воздействия частиц потока на молекулы полимера ; длительности интервала между последовательными воздействиями на поверхность частиц потока , где Rп - максимальная глубина проникновения заряженных частиц в полимерную мишень; D коэффициент диффузии; Vp-скорость диспергирования мишени (м/с); - коэффициент температуропроводности; V0 скорость движения частиц потока; jп плотность потока частиц; Sв сечение взаимодействия молекул полимера с частицей падающего на поверхность потока.
577. Физико-химические методы анализа
Другое Химия

Фотометрические и спектрометрические методы анализа применяются для определения многих (более 50) элементов периодической системы, главным образом металлов, анализируются руды, минералы, объекты окружающей среды, продукты переработки обогатительных и гидрометаллургических предприятий. Эффективно эти методы используется в металлургической, электронной областях промышленности, в медицине, биологии, криминалистике и т.д. Большое значение они имеют в аналитиченском контроле окружающей среды и решении экологических проблем. Значительно расширились области практического применения методов абсорбционной спектроскопии благодаря более широкому использованию инфракрасной области спектра и приборов на базе ЭВМ. Это позволило разработать методы анализа сложных многокомпонентных систем без их химического разделения. Простые, быстрые и точные методы анализа имеют огромное значение для исследования различных реакций, установления состава и исследования различных химических соединений. Успехи химии координационных соединений, достижения микроэлектроники, приборостроения дают все основания ожидать дальнейшего повышения точности и чувствительности этих методов.
578. Физико-химические методы идентификации и количественного определения углеводородов
Другое Химия

В одном гомологическом ряду относительные плотности повышаются с увеличением молекулярной массы. Относительную плотность определяют с точностью до 0,0001 с помощью пикнометров, представляющих собой стеклянные ампулы объемом обычно от 0,5 до 5 мл, в которых взвешивают одинаковые объемы исследуемого углеводорода и воды при 20°С. Вначале находят относительную плотность углеводорода к воде при 20°С ?2020 затем пересчитывают это значение и находят ?420 по формуле, учитывающей также величину потери веса пикнометра в воздухе:
579. Физико-химические основы коагулирования примесей воды
Другое Химия

Характер осветления природных вод определяется свойствами взвеси: при наличии крупных частичек вода осветляется благодаря их декантации под влиянием силы гравитации, а при наличии высокодисперсных частичек осветление воды определяется их обменной катионной емкостью. Если эта емкость превышает 250 мг-экв/л, вода осветляется без добавления коагулянта в результате сжатия двойного электрического слоя за счет обмена одновалентных ионов на двух- и трехвалентные. Природные воды обычно содержат взвесь со значительно меньшей обменной емкостью. В этом случае эффективное хлопьеобразование наступает лишь при добавлении коагулянта, образующего гидроксид, к хлопьям которого прилипают частички взвеси, или он сам обволакивает взвешенные вещества. Большое значение имеет также ортокинетическая коагуляция вследствие захватывания взвеси сеткой оседающих хлопьев гидроксида. Из сказанного следует, что процесс коагулирования зависит прежде всего от солевого состава воды, главным образом от ее анионного состава, поскольку Fe(OH)3 и А1(ОН)3 заряжены положительно и коагулирующими ионами для них являются анионы. Самыми распространенными анионами большинства природных вод являются НСОз~, С1~ и S042-. Концентрация этих анионов, обеспечивающая максимальную скорость коагуляции Fe(OH)3 и А1(ОН)3, составляет: для SO*2- 0,0010,002 н„ для С1- 0,07 н. и для НС03- 0,005 н. В природных водах концентрации указанных анионов обычно ниже, следовательно, коагуляция гидроксидов протекает медленнее.
580. Физико-химические основы флотации диспергированных и коллоидных загрязнений сточных вод и пенного фракционирования ПАВ
Другое Химия

Основную роль в процессе флотации диспергированных примесей играют поверхностные силы, ван-дер-ваальсовские силы притяжения, электрические силы, возникающие при перекрытии двойных электрических слоев, образующихся вокруг частички в водном растворе, и силы гидратации любых гидрофильных групп на поверхности частички. Действия этих сил определяют смачиваемость или насмачиваемость частицы водой. При введении небольших количеств ПАВ флотируемость увеличивается до тех пор, пока их концентрация не вызовет заметное понижение величины поверхностного натяжения водной среды, из которой происходит флотация. По воздействию на процесс флотации ПАВ обычно разделяют на две категории: коллекторы и пенообразователи. Коллекторы, в основном, изменяют смачиваемость частиц, а пенообразователи адсорбируются, как правило, на границе водная среда - газ и стабилизируют пленку, образующуюся между приближающимися друг к другу пузырьками, препятствуя их коалесценции.

Blog

Информация по предмету Химия