План Немного техники. Водород как топливо

Вид материала

Содержание

4. Подробнее о кокаине
5. Подробнее о барбитуратах
1. Общая характеристика элемента
2. Немного истории
3. Металлический цинк
4. Сплавы цинка
5. Соединения цинка
6. Биологическая роль цинка

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8

организме мгновенно, то некоторые успевают выпить и смер-

тельную дозу.

Этанол растворим не только в воде, но и в жирах, что

позволяет ему взаимодействовать с липидами мембран нерв-

ных клеток. Спирт подавляет передачу нервных сигналов меж-

ду нервными клетками. Это замедляет работу мозга. Чтобы

понять, как это происходит, следует рассмотреть, как переда-

ются нервные сигналы. Когда нервные клетки (нейроны) на-

ходятся в покое, на нервных окончаниях накапливаются

ионы кальция. Когда сквозь нейрон проходит импульс, ионы

кальция высвобождаются и вызывают выход молекул пере-

носчика, которые перемещаются к соседней клетке, передавая

ей сигнал. Спирт, как полагают, уменьшают число ионов каль-

ция.на нервных окончаниях. Это препятствует выходу пере-

носчика и, таким образом, делает невозможным передачу сиг-

нала. Когда это происходит, нормальная работа мозга наруша-

ется. ,

4. ПОДРОБНЕЕ О КОКАИНЕ

Кокаин — одно из древнейших стимулирующих средств,

с незапамятных времен использующееся для обезболивания и

наркоза. Химическая структура этого пиридинового алкалои-

да довольно сложна.

Кокаин, покупаемый на улице, может содержать до 10 %

чистого препарата. Остальные 90 % — это вещества, усилива-

ющие отравляющее действие кокаина и увеличивающие объем

смеси. Так, в качестве добавок применяют сахара (маннитал,

лактоза), стимуляторы (кофеин, амфетамин) или местные обез-

боливающие средства (лидокаин, прокаин), придающие эф-

фект «замораживания» или онемения, который многие потре-

бители принимают за действие кокаина. Последствия от ис-

пользования таких смесей не может предсказать даже самый

опытный наркоман или врач-иарколог.

В последнее время получил распространение так назы-

ваемый крзк-кокаии, который можно курить. Он вызывает

привыкание быстрее, чем обычный кокаин. Одно-два упот-

ребления — и человек становится рабом крэка. Быстро накап-

ливаясь в организме до сверхкритических доз, этот наркотик

может вызвать остановку сердца даже у самого выносливого

спортсмена.

Первые ощущения после приема кокаина очень прият-

ны, но такое состояние длится очень недолго. На смену ему

приходит усталость, раздражительность и депрессия. Появля-

ется непреодолимое желание снова употребить наркотик. Раз-

вивается особый кокаиновый психоз, сопровождающийся чув-

ствами тревога и страха, зрительными, а чаще слуховыми гал-

люцинациями. Больные становятся жестокими и даже беспо-

щадными. С их стороны возможны преступные действия по

отношению к окружающим.

Кокаин сужает сосуды. Поскольку его вдыхают через

нос, он сужает сосуды слизистой оболочки носа, поэтому кровь

недостаточно снабжает ее кислородом, вследствие чего на ней

образуются язвы.

5. ПОДРОБНЕЕ О БАРБИТУРАТАХ

Основу этих наркотических веществ составляют азотсо-

держащие гетероциклы — 5,5-дизамещенные барбитуровой

кислоты. Вещества этой группы (фенобарбитал, люминал, гек-

сенал) применяются в медицине как сильные снотворные сред-

ства. Наркотическое опьянение происходит от двойной или

тройной дозы этих препаратов. Если такую дозу примет здо-

ровый человек для того, чтобы уснуть, он забудется долгим,

очень глубоким сном. Но если снотворное принимает не изму-

ченный бессонницей человек, с установкой не на сон, а на опья-

нение, то лекарство произведет совсем другое действие. На-

ступит опьянение, очень похожее на алкогольное. Появятся

беспричинное веселье, желание двигаться, говорить, затем на-

рушится координация движений и речь, но опьяневший не

заметит этого. Через 2—3 часа человек все же засыпает, а пос-

ле пробуждения у него отмечаются обычные признаки отрав-

ления: разбитость, головная боль, тошнота, рвота.

Как и при приеме любого наркотика, при злоупотребле-

нии снотворными препаратами организм подает тревожные

сигналы: появляется резь в глазах, тошнота, рвота, проливной

пот. Организм защищается всеми доступными средствами и

пытается избавиться от избытка вредного вещества. При дол-

гом злоупотреблении этими препаратами защитные реакции

организма подавляются и не проявляются даже при смертель-

ном отравлении.

При приеме барбитуратов в течение 1—3 месяцев насту-

пает психическая и физическая зависимость от них, в течение

6 месяцев — развиваются психозы, а после использования в

течение нескольких лет снижается интеллект, появляются при-

знаки тяжелого поражения мозга.

24 Химик

ЦИНК

План

1. Общая характеристика элемента

2. Немного истории.

3. Металлический цинк.

4. Сплавы цинка.

5. Соединения цинка.

6. Биологическая роль цинка.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕМЕНТА

Элемент цинк (Zn) в таблице Менделеева имеет поряд-

ковый номер 30. Он находится в IV периоде II группы. Атом-

ный вес — 65,37. Электронная конфигурация

Is22s22p63s23p«3dio4s2.

Цинк представляет собой синевато-белый металл, пла-

вящийся при 419°С, а при 913°С превращающийся в пар; плот-

ность его равна 7,14 г/см3. В нормальных условиях цинк до-

вольно хрупок, но при 100— 110°С он хорошо гнется и прока-

тывается в листы. При обыкновенной температуре ка воздухе

цинк покрывается тонким слоем окиси или основного карбо-

ната, предохраняющим его от дальнейшего окисления. Вода

почти не действует па цинк, т. к. образующаяся на поверхно-

сти цинка при взаимодействии с водой гидроокись практиче-

ски нерастворима и препятствует дальнейшему течению реак-

ции. В кислотах цинк легко растворяется, как и в щелочах.

2. НЕМНОГО ИСТОРИИ

Соединения цинка и его сплавы известны человечеству с

глубокой древности, металлический же цинк был получен зна-

чительно позднее, чем железо, свинец, олово. Это объясняется

тем, что обычные способы плавки руды с углем здесь не до-

стигали цели; чтобы восстановить цинк, его надо быстро на-

греть до температуры около 1000Х, но при этом он кипит и в

виде паров теряется вместе с дымовыми газами. Только после

того, как научились конденсировать пары цинка в глиняных

сосудах, стало возможным получение металла в свободном

состоянии. Полагают, что такой дистилляционный способ по-

лучения свободного цинка вперзые был изобретен в Китае.

Латунь (сплав меди с цинком) была известна грекам, ин-

дийцам и другим народам Востока, употреблявшим ее для из-

готовления различных предметов домашнего обихода, худо-

жественного литья и украшений. Приготовление латуни вос-

становлением особой земли (так назывались в древности мно-

гие минералы, содержащие цинк, отличия между которыми не

делали) кадмия углем в присутствии меди описывают Аристо-

тель (IV в. до н.э.), Плиний Старший, Гомер. Плиний Старший

(I в. до н. э.) описывает лекарственные средства, содержащие

цинк, которые употреблялись для заживления ран и при лече-

нии глазных болезней.

В доисторичских дакийских развалинах в Трансильва-

нии был найден идол, отлитый из сплава, содержащего 87 %

цинка. Получение металлического цинка из галлия

Zn4(SLO7)-H,O впервые описывает Страбон (I в. до н. э.). Цинк

в этот период называли тутией, или фальшивым серебром.

В X—XI вв. до н. э. искусство получения цинка в Европе

было утрачено, и он ввозился сюда под названием индийского

олова из Китая и Индии.

В конце XIII в. н. э. итальянский путешественник Маркс

Поло описал способ получения металлического цинка в Пер-

сии. В 1637 году метод выплавки цинка и его свойства описы-

ваются в китайской книге «Циян конг кан у». "Казалось бы,

что раз метод получения описан в литературе, то его легко

могли перенять другие народы и применять у себя на родине.

Но этого не случилось. Экономическая и культурная разоб-

щенность народов Европы, слабые транспортные :вязи, а глав-

ное, стремление многих ученых описывать свои открытия на

непонятном языке — все это препятствовало быстрому рас-

пространению технических достижений.

Вторично получение цинка в Европе стало известно в

начале XVI в., когда о способе его выплавки упоминают в

своих сочинениях Георг Агрикола (1494—1555 гг.) и Тео-

фраст Парацельс (1494—1541). Однако и после этого цинк в

Европе был большой редкостью, что продолжалось почти до

конца XVIII в.

Название же «цинк» происходит от латинского слова,

обозначающего бельмо или белый налет, и вперв ые встречает-

ся у Парацельса в 1530 году. Роберт Бойль назвал цинк «спел-

тером», М. Ломоносов в 1742 году ввел название «цинк», но

оно не пользовалось успехом. Чаще всего цинк называли «шли-

аутер».

В 8-м издании «Основ химии» (1906) Д. II. Менделеев

употребил современное название цинка, но наряду с этим ста-

вит в скобках его название — «шпиаутер».

3. МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЦИНК

В XVI в. были предприняты первые попытки выплавить

цинк в заводских условиях. Но производство «не пошло»,

технологические трудности оказались непреодолимыми. Цинк

пытались получать так, как и другие металлы. Руду обжигали,

превращая цинк в окись, а затем эту окись восстанавливали с

углем. Цинк, естественно, восстанавливался, взаимодействуя

с углем, но ... не выплавлялся. Не выплавлялся потому, что

этот металл уже в плавильной печи испарялся -- температура

его кипения всего 906°С. А в печи был воздух. Встречая его,

пары активного цинка реагировали с кислородом, образовы-

вался исходный продукт — окись цинка.

Наладить цинковое производство в Европе удалось лишь

после того, как руду стали восстанавливать в закрытых ретор-

тах без доступа воздуха. Примерно так же «черновой» цинк

получают и сейчас, а очищают его рафинированием.

Чисто цинковые руды в природе почти не встречаются.

Соединения цинка входят в состав полиметаллических руд.

Полученные при обогащении руды цинковые концентраты

содержат 48—65 % цинка, до 2 % меди, 2% свинца, 12 % железа.

Сейчас примерно половину цинка получают пирометал-

лургическим способом.

Цинк 25

При резком охлаждении пары цинка сразу же, минуя жид-

кое состояние, превращаются в твердую пыль. Это несколько

осложняет производство, хотя элементарный цинк считается

нетоксичным. В пиротехнике цинковую пыль применяют, что-

бы получить голубое пламя. Цинковая пыль используется в

производстве редких и благородных металлов. В частности,

таким цинком вытесняют золото и серебро из цианистых ра-

створов. Как ни парадоксально, но при получении самого цин-

ка (и кадмия) гидрометаллургическим способом применяется

цинковая пыль — для очистки раствора сульфата меди и кад-

мия. Но это еще не все. Вы никогда не задумывались, почему

металлические мосты, пролеты заводских цехов и другие круп-

ногабаритные изделия чаще всего окрашивают в серый цвет?

Главная составная часть применяемой во всех этих слу-

чаях краски — все та же цинковая пыль. Смешанная с окисью

цинка и льняным маслом, она превращается в краску, которая

отлично предохраняет от коррозии. Эта краска к тому же де-

шева, пластична, хорошо прилипает к поверхности металла и

не отслаивается при температурных перепадах.

На свойствах цинка сильно сказывается степень его чисто-

ты. При 99,9 и 99,99 % чистоты цинк хорошо растворяется в

кислотах. Но стоит «прибавить» еще одну девятку (99,999 %) и

цинк становится нерастворимым в кислотах даже при сильном

нагревании. Цинк такой чистоты отличается и большой пластич-

ностью, его можно вытягивать в тонкие нити. А обычный цинк

можно прокатать в тонкие листы даже при температуре 100— 150°С.

Значительна роль цинка в полиграфии. Из цинка делают

клише, позволяющие воспроизвести в печати рисунки и фото-

графии. Специально приготовленный и обработанный типо-

графский цинк воспринимает фотоизображение. Это изобра-

жение в нужных местах защищают краской, и будущее клише

протравливают кислотой. Изображение приобретает рельеф-

ность, опытные граверы подчищают его, делают оттиски, а

потом эти клише идут в печатные машины.

4. СПЛАВЫ ЦИНКА

Уже упоминалось, что история с цинком достаточно пу-

тана. Но одно бесспорно — сплав меди и цинка (латунь) был

получен намного раньше, чем металлический цинк. Самые древ-

ние латунные предметы, сделанные примерно в 1500 г. до н. э.,

были найдены при раскопках в Палестине.

Как уже было сказано, приготовление латуни восстанов-

лением особого камня кадмия углем в присутствии меди опи-

сано у Аристотеля. Он писал о добываемой в Индии меди,

которая «отличается от золота только вкусом».

Действительно, в довольно многочисленной группе спла-

вов, носящих общее название латуней, есть один (Л-096, или

томпак), по цвету неотличим от золота. Меняя соотношение

цинка и меди, можно получить многочисленные сплавы с раз-

личными свойствами. Не случайно латуни поделены на две

большие группы: альфа- и беталатуни. В альфа-латунях цинка

не больше 33 %. Почему именно 33?

С увеличением содержания цинка пластичность латуни

растет, но только до определенного предела: латунь с 33 и

более процентами цинка при деформировании в холодном со-

стоянии растрескивается. 33 % Zn — рубеж роста пластично-

сти, рубеж, за которым латунь становится хрупкой.

По мере увеличения в латунях содержания цинка растет

их прочность, но тоже до определенного предела. Здесь пре-

дел — 47-50 % Zn. Прочность латуни, содержащей 45 % цин-

ка, в несколько раз больше, чем сплава, отлитого из разных

количеств цинка и меди.

Широкий диапазон свойств латуней объясняется преж-

де всего хорошей совместимостью меди и цинка: они образу-

ют серию твердых сплавов с различной кристаллической

структурой. Так же разнообразно и применение сплавов этой

группы. Из латуней делают конденсаторные трубки и патрон-

ные гильзы, радиаторы и различную арматуру, множество дру-

гих полезных вещей — всего не перечислить.

И что особенно важно, введенный в разумных пределах

цинк всегда улучшает механические свойства меди (ее проч-

ность, пластичность, коррозийную стойкость). И всегда при этом

он удешевляет сплав, ведь цинк намного дешевле меди. Легиро-

вание делает сплав более дешевым — такое встретишь не часто!

Цинк входит и в состав другого древнего сплава на мед-

ной основе — бронзы. Это раньше делили четко: медь плюс

олово равно бронза, медь плюс цинк равно латунь. Теперь

«грани стерлись». Например, сплав ОЦС-3-12-5 считается

бронзой, но цинка в нем в четыре раза больше, чем олова.

5. СОЕДИНЕНИЯ ЦИНКА

Еще при первых попытках выплавить цинк из руды у

средневекозых хи?ликов получался белый налет, который в

книгах того времени называли двояко: либо «белым снегом»,

либо «философской шерстью». Нетрудно догадаться, что это

была окись цинка ZnO — вещество, которое есть в жилище

каждого городского жителя наших дней.

Этот снег, будучи замешанным на олифе, превращается в

цинковые белила — самые распространенные из всех белил.

Окись цинка нужна не только для малярных дел, ею широко

пользуются многие отрасли промышленности. Стекольная —

для получения молочного стекла и для увеличения термо-

стойкости обычных стекол. В резиновой промышленности и

производстве линолеума окись цинка используется как на-

полнитель. Известная цинковая мазь на самом деле не цинко-

вая, а оксиноцинковая. Препараты на основе ZnO эффектив-

ны при кожных заболеваниях.

Наконец, с кристаллической окисью цинка связана одна

из самых больших научных сенсаций 20-х годов XX в. В

1924 году один из радиолюбителей города Томска установил

рекорд дальности приема. Детекторным приемником он в Си-

бири принимал передачи радиостанций Франции и Германии,

причем слышимость была более отчетливой, чем у владельцев

одноламповых приемников. Как это могло произойти? Дело в

том, что детекторный приемник томского любителя был смон-

тирован по схеме сотрудника нижегородской радиолаоорато-

рии О. В. Лосева.

Лосев установил, что если в колебательный контур опре-

деленным образом включен кристалл окиси цинка, то послед-

ний будет усиливать колебания высокой частоты и даже воз-

буждать затухающие колебания. Это изобретение Лосева пред-

ставлялось революционным. Вот что говорилось в редакци-

онной статье американского журнала RADIO-NEWS: «Изо-

бретение О. В. Лосева делает эпоху, и теперь кристалл заме-

нит лампу!». Автор статьи оказался провидцем — кристалл

действительно заменил лампу, правда, это не лосевский крис-

талл окиси цинка, а кристаллы других металлов. Но, между

прочим, среди широко применяемых полупроводниковых ма-

териалов есть и соединения цинка: это его селениды и теллу-

риды, антимод и арсепид.

26 Химия

Еще более важно применение некоторых соединений цин-

ка, прежде всего его сульфида, для покрытия светящихся эк-

ранов телевизоров, осциллографов, рентгеновских аппаратов.

Под действием коротковолнового излучения или электрон-

ного луча сернистый цинк приобретает способность светить-

ся, причем эта способность сохраняется и после того, как пре-

кратилось облучение.

6. БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЦИНКА

Фармацевты и .медики жалуют многие соединения цин-

ка. Со времен Парацельса до наших дней в фармакопее зна-

чатся глазные цинковые капли (0,25%-ный раствор ZnSO4).

Как присыпка издавна применяется цинковая соль стеарино-

вой кислоты. Феносульфат цинка — хороший антисептик.

Суспензия, в которую входят инсулин, протамин и хлорид

цинка — новое эффективное средство против диабета, дей-

ствующее лучше, чем чистый инсулин.

И вместе с тем, многие соединения цинка, прежде всего

его сульфат и хлорид, токсичны.

Цинк — один из важных микроэлементов. Л в ти же вре-

мя избыток цинка для растений вреден.

Биологическая роль цинка двояка и до конца не выясне-

на. Установлено, что цинк — обязательная составная часть

фермента крови карбоангидразы. Этот фермент содержится в

эритроцитах. Карбоангидраза ускоряет выделение углекис-

лого газа в легких. Кроме того, она помогает превратить часть

СО2 в ион, играющий важную роль в обмене веществ.

Но вряд ли только карбоангидразой ограничивается роль

цинка в жизни животных и человека. И если бы было так, то

трудно было бы объяснить токсичность соединений этого эле-

мента.

Известно, что довольно много цинка содержится в яде

змей, особенно гадюк и кобр. Но в то же время известно, что

соли цинка специфически угнетают активность этих же самих

ядов, хотя, как показали опыты, под действие:-! солей цинка

яды не разрушаются.

Как объяснить такое противоречие? Считают, что высо-

кое содержание цинка в яде — это то средство, которым змея

от собственного яда защищается. Но такое утверждение еще

требует строгой экспериментальной проверки. Ждут выясне-

ния и многие тонкие детали общей проблемы «цинк и жизнь».

АЛЮМИНИЙ

Алюминий — самый распространенный в земной коре ме-

талл. На его долю приходится 8 % массы земной коры. Глав-

ная масса его сосредоточена в алюмосиликатах — соединени-

ях алюминия с кремнием. Продуктом разрушения этих гор-

ных пород является глина, состав которой может быть выра-

жен в формуле ALO3 • 2SiO, • 2Н2О. Из других минералов,

образованных алюминием, наибольшее значение имеют бок-

Blog

План Немного техники. Водород как топливо

Содержание