смесью каких кислот является царская водка

igrushka sobaka nadpisi 86535 1280x720 Статьи

Каков же состав кислоты «царская водка»?

Что же такое царская водка? Нет, это не элитный напиток, как можно было бы подумать. Царская водка — это смесь определённых концентрированных кислот в определённой пропорции. Классический рецепт царской водки таков: одна четвёртая соляной кислоты (формула HCl) и три четверти азотной кислоты (формула HNO3). Такой напиток вряд ли принесёт пользу человеческому организму. Зато он способен растворять золото и платину. И не только их.

7d36f619e9d717177bc3be7c6fad9336

Что собой представляет кислота «царская водка»?

Большинство металлов полностью растворяются в царской водке. Но ни одна кислота, входящая в состав, по отдельности на это неспособна. Благодаря сложной реакции между азотной и соляной кислотой, рождается сила растворять металлы. Ей неподвластны тантал, иридий и родий. На вид царская водка просто жёлтая жидкость с резким неприятным запахом.

Как появилась на свет царская водка и почему её так назвали?

Царская водка появилась благодаря неустанным попыткам алхимиков создать некий философский камень, который бы превращал все в золото. Золото для людей того времени было королевским, царским металлом. Соответственно, жидкость, которая смогла растворить этот драгоценный металл, назвали царём воды. Но на русский язык название этой кислоты было интерпретировано по-другому, как царская водка.

Впервые рецепт водки был найден в трактате алхимика Псевдо-Гебера. Правда, рецепт несколько отличается от современного. В то время алхимики получали царскую водку за счёт смеси медного купороса, нашатыря, квасцов и селитры. Смешивали ингредиенты в сосуде со стеклянной крышкой.

В более поздних годах, в тринадцатом веке, был найден ещё один рецепт получения королевской водки. Этот рецепт приписывают Бонавентуру, который смешивал нашатырь с азотной кислотой. Этот же алхимик установил, что серебро растворяется в азотной кислоте – это хороший способ отделить серебро от золота. Бонавентура первый начал использовать название царской водки.

Рецепт водки, в которую входят концентрированные соляная и азотная кислоты, появился в конце шестнадцатого века. Описал его Андреаса Либавия в своей «Алхимии». Либавия придал царской водке большое значение, увидев в ней универсальный растворитель (одна из сложнейших задач алхимии). С шестнадцатого века царская водка активно помогала человечеству в увеличении знаний про различные вещества и химические реакции между ними. Королевская вода также сделала свой вклад в развитие пробирного анализа.

Интересный случай случился во времена Второй мировой войны. В нацистской Германии было запрещено получение Нобелевской премии. Поэтому два немецких физика (Макс фон Лауэ и Джеймс Франк) решили оставить на хранение свои золотые медали в Институте Нильса Бора (Дания). Когда Дания была оккупирована, один из химиков института растворил золотые медали в водке. Банка с раствором простояла всю войну среди сотен других различных растворов. После окончания войны, этот же химик выделил золото обратно из раствора и отдал его Шведской академии наук и Нобелевскому фонду. Из полученного золота изготовили новые медали и отдали их Джеймсу Франку и Максу фон Лауэ.

hno3

Свойства царской водки

Смесь соляной и азотной кислоты образует высокоактивные продукты (диоксида хлора, азота и нитрозилхлорида). Царская водка является одним из сильнейших окислителей. Надо заметить, что готовят эту водку непосредственно перед применением. Ведь со временем она распадается на газообразные продукты. Золото растворяется в водке приблизительно со скоростью 10 мкм/мин.

Применение царской воды

Основным и профессиональным применением царской воды является использование её, как реактива, за счёт которого получают хлорид металлов. Некоторые используют этот реактив, чтобы добыть золото из старых радиодеталей. А также, с помощью царской воды можно легко взламывать навесные замки.

Главное не забывать, что царской воды можно пользоваться только первое время после его изготовления.

Стоит также подробно разобрать те кислоты, которые входят в состав царской водки.

Азотная кислота

Кислота, чувствительная к свету. При освещении, она распадётся на оксид и воду. Поэтому азотную кислоту содержат в тёмном шкафу или в непрозрачной ёмкости. И также HNO3 сама по себе не растворяет железо, поэтому её смело можно хранить в железной ёмкости. Азотная кислота один из сильнейших электролитов и окислителей.

Известны случая, образования HNO3 в атмосфере. При ударе молнии азот, входящий в состав атмосферы, начинает реагировать с кислородом, вследствие чего образовывается оксид азота. Впоследствии этот оксид азота реагирует с влагой в воздухе, образовывая азотную кислоту в небольших концентрациях.

Соляная кислота

Бесцветная кислота, с резким запахом очень едкая, выделяет лёгкий пар на открытом воздухе. HCl растворяет многие металлы. С использованием этого реактива нужно быть очень аккуратным. Работать с ней можно только в помещении, которое активно проветривается. Ведь пар, выделяемой этой кислотой, может раздражать слизистые оболочки дыхательных путей.

tsarskaya voda

Способ приготовления царской воды

Чтобы приготовить самостоятельно царскую водку вам понадобится:

На всех этапах не забывайте соблюдать осторожность!

Видео

Из видео вы узнаете, что такое царская водка.

Источник

Что такое Царская водка? Состав и свойства Царской водки

Что такое царская водка?

На сегодняшний день практически любой человек на вопрос: «Что такое царская водка?» с уверенностью ответит, что это алкогольный напиток. Однако большинство людей знает «Царскую водку» всего лишь как брендовое наименование продукта, а не как состав химических элементов, особо опасный для здоровья человека. Наименование царская водка используется и как химический термин, и как название всеми известного алкоголя. Итак, что такое царская водка на самом деле и как она появилась?

%D0%A7%D1%82%D0%BE %D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5 %D0%A6%D0%B0%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F %D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%B0 %D0%A1%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2 %D0%B8 %D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0 %D0%A6%D0%B0%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B9 %D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%B8 3

В 14 веке неизвестный алхимик из Европы впервые описал в своих трактатах современный способ изготовления этой смеси. Но ещё задолго до него учёные и алхимики со всех концов мира пытались воссоздать царскую водку. В 1270 году алхимик из Италии описывал её приготовление как сухое смешивание нашатыря, квасцов, купороса и селитры, и опирался на свойства азотной кислоты растворять серебро и искал к этому компоненту тот решающий, который сможет растворить золото.

На тот момент соляная кислота ещё не была изобретена. Цель, которую преследовали все алхимики на протяжении множества веков, была одной: найти универсальный растворитель, который сможет воздействовать на большинство благородных металлов. И такой растворитель был найден, когда впервые была создана царская водка.

Сначала она называлась «вторичная водка», поскольку «первичной» была азотная кислота. Но после того как получившаяся смесь смогла растворить элемент золота, который до той поры считался неразрушимым, царская водка получила своё официальное название с перевода слов «aqua regia».

Состав

Царская водка − кислота, являющаяся смесью из двух концентрированных кислот, и, соответственно, употреблять внутрь её категорически запрещено. Смесь царской водки обладает составом из компонентов: азотной и соляной кислоты по соотношению три к одному.

Формула царской водки выглядит так: HNO3 + 3 HCl. Иногда к составу добавляется серная кислота, в этом случае формула такова: HNO3 + 3 HCl + H2SO4. Эта кислота может растворить золото и платину, зато, к примеру, тефлон ей не под силу

%D0%A7%D1%82%D0%BE %D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5 %D0%A6%D0%B0%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F %D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%B0 %D0%A1%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2 %D0%B8 %D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0 %D0%A6%D0%B0%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B9 %D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%B8 4

Царская водка- это смесь кислот

Царская водка представляет собой жидкость прозрачного цвета, если она только что приготовлена. После приготовления смесь становится жёлто-оранжевой и выделяет сильный запах хлора и диоксид азота, пар которого также опасен для жизни человека.

Как сделать царскую водку в домашних условиях

Для этого понадобится: концентрированные азотная и соляная кислоты, пробирка из стекла с отметками, стеклянная палочка. Чтобы получить смесь, нужно смешать азотную и соляную концентрированные кислоты в соотношении один к трём. Действовать нужно предельно аккуратно, при этом смешивать реагенты следует в одной пробирке, не отмеряя в других приборах, чтобы исключить риск разливания.

Работать нужно в хорошо проветриваемом помещении, поскольку газообразные испарения химической реакции смертельно опасны. Смешав жидкости, нужно аккуратно перемешать их, не взбалтывая. Если цвет сменился на жёлто-оранжевый, значит всё сделано правильно.

%D0%A7%D1%82%D0%BE %D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5 %D0%A6%D0%B0%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F %D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%B0 %D0%A1%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2 %D0%B8 %D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0 %D0%A6%D0%B0%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B9 %D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%B8 2

Применение

Сегодня царскую водку используют как реактив, а также для стерильности стеклянных приборов в лабораториях и при анализе сплавов. Царская водка и металлы часто используются для разделения последних. К примеру, вот способ извлечения золота из смеси металлов. Для этого понадобится: сплав металлов, содержащий золото, царская водка.

Царскую водку нужно предельно аккуратно нагреть до 60-70 градусов и погрузить в эту смесь сплав. Сплав металлов должен быть предварительно очищен, чтобы не допустить загрязнения. Далее потребуется подождать, пока сплав не растворится и не закончится реакция. Обычно это занимает около 6 часов. Растворившиеся золото в смеси не видно, но переживать не стоит, оно там есть.

Молекулы золота оседают на дне сосуда. Для того чтобы соединить их получить в форме цельного куска, нам понадобится гидразин. В жидкой форме гидразин бесцветен, но использовать лучше порошок, так как он не имеет неприятного запаха. Потребуется размешать в 1 литре воды примерно 150-200 грамм гидразина и влить получившийся раствор в царскую водку.

Золото начнёт отделяться, но выглядеть будет как ржавый металл, потому что оно низкой пробы. Проведя эту операцию несколько раз можно получить золото высшей пробы, которое нельзя найти в магазинах. Большинство людей слышали о царской водке, как об алкогольном напитке. На самом деле рецептов этой водки не один, и даже не два, а множество. Состав оригинальной водки «Царской» не только отличается от смеси кислот царской водки, но и не имеет никаких схожих элементов.

В ней имеются: питьевая вода, этиловый зерновой спирт, липовый мёд и настойка. Водка этой марки считается напитком высшего класса и продаётся в бутылках из дорогостоящего матового стекла с декором. Сама идея создания напитка с названием «Царская» возникла по случаю празднования трёхсотлетия Санкт-Петербурга.

Состав царской водки разрабатывался на основе рецептов алкоголя, подаваемого на стол императорской династии Романовых. Водка «Царская» выпускается в нескольких сериях. Существует водка «Царская» золотая, её состав практически не отличается от состава оригинальной. Бутылка выполнена из такого же матового стекла в золотистых тонах. К категории суперпремиум относится водка «Царское село».

%D0%A7%D1%82%D0%BE %D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5 %D0%A6%D0%B0%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F %D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%B0 %D0%A1%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2 %D0%B8 %D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0 %D0%A6%D0%B0%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B9 %D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%B8 5

В её состав, помимо основных ингредиентов, входит настойка из ягод черёмухи и листьев малины. Роскошно выполненная упаковка с бутылкой водки «Императорская коллекция» включает в себя только воду, спирт класса «Люкс» и спирт ароматный. Все четыре вида выпускаются также и в красивых подарочных упаковках. Водка «Царская» имеет объёмы 0.5, 0.7, 0.75 и 1 литр. Крепость алкоголя составляет 40%.

Рецепт царской водки можно узнать и у докторов, и у любителей домашней водки. Вот, например, рецепт царской водки Болотова: 1 литр очищенной воды, 200 мл виноградного уксуса, по 15 грамм концентрированной медицинской серной и соляной кислоты, 5 измельчённых таблеток нитроглицерина. Также доктор Болотов советует принимать напиток только в целях лечения и очищения организма. Есть и другой рецепт домашней водки: 60 мл водки, 10 мл вермута, по 10 мл настоек на апельсинах и на перце.

На водку «Царская» цена начинается от 300 рублей и заканчивается 600-700 рублями. Бутылка будет объёмом 0.5 литра. Стоимость водки объёмом 0.75 литра начинается от 800 рублей и заканчивается 1800 рублями. За 1 литр водки «Царской» можно отдать от 1000 рублей и больше. А объём в 1,5 и 2 литра стоит порядка 1500-2000 рублей. Примерно за сумму 2500-4000 рублей можно приобрести подарочный набор в комплекте с графином или рюмками.

%D0%A7%D1%82%D0%BE %D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5 %D0%A6%D0%B0%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F %D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%B0 %D0%A1%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2 %D0%B8 %D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0 %D0%A6%D0%B0%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B9 %D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%B8 1

«Царская» водка, как алкоголь продается во многих продуктовых магазинах

Домашняя же водка обычно не продаётся, так как ингредиенты для неё найти довольно легко, а рецепт выполнения прост и не требует сложных действий. На изготовление домашней царской водки вы потратите не более 100 рублей, правда, выдерживать её придётся от трёх месяцев и более.

Где купить

Купить водку «Царскую» можно и в интернете, и в любом магазине вашего города. На сегодняшний день водка – востребованный продукт. А водка хорошего класса и в красивой упаковке должна стоять на прилавках всех магазинов. В интернете выбор больше среди подарочных вариантов, зато доставить товар могут прямо к вам домой.

А в магазине вы, скорее всего, найдёте водку, которую можно поставить на праздничный стол или распить по особому случаю. Царскую водку из кислот можно приобрести в магазинах, специализирующихся на промышленной химии. Их не так много, однако в интернете вы их сможете отыскать.

Отзывы

Царскую водку домашнего приготовления не похвалить сложно, особенно если делали вы её собственноручно. Поменять вкус, крепость, сладость или добавить горчинки вы можете по своему усмотрению, а значит, результат вам, скорее всего, понравится. А вот о покупной водке, разливаемой на заводе, определённое мнение составить трудно.

Здесь критериями оценки является не только вкус, но и качество с ценой. По мнениям потребителей водки «Царской» следует сделать вывод, что на вкус, конечно, не всем, но, большинству покупателей водка приходится по вкусу. Лишь некоторые отмечают неприятное послевкусие и неприятный запах, но всем, как известно, угодить невозможно.

Единственным минусом этой водки остаётся дороговизна, зато внешний вид бутылки и подарочной упаковки покупателям нравится. Качество и красивое исполнение водки «Царская» обеспечивают ей покупателей и положительные отзывы.

Источник

Пирамидка, карусель и новая царская водка

М. М. Левицкий, Д. С. Перекалин,
кандидаты химических наук
«Химия и жизнь» №6, 2011

Расплющить углеродную пирамидку

Чрезмерная теснота не только сближает,
но и плющит.
Юрий Татаркин

Если атом углерода имеет четыре заместителя, то его химические связи направлены к вершинам воображаемого тетраэдра, а он сам находится в центре. Все углы Н–С–Н одинаковы — 109°28′. Таково строение, например, молекул метана CH4 и этана С2Н6 (рис. 1, ребра тетраэдров показаны пунктирными линиями). Углерод в таких молекулах называют тетраэдрическим.

pyramid carousel 1 600

Какие бы ни были заместители у атома углерода (водород, галогены, НО- или Н2N-группы), тетраэдрическая форма сохраняется. Этот факт считался непреложной истиной с тех пор, как Якоб Вант-Гофф (первый лауреат Нобелевской премии по химии, 1901 год) предложил эту конструкцию для четырехзамещенного углерода. Исследования второй половины ХХ века показали, что тетраэдр немного искажается, когда атом углерода входит в состав напряженных трех- или четырехчленных циклов. Постепенно химиков стала привлекать идея расплющить тетраэдр совсем и получить соединение, у которого все четыре связи атома С лежат в одной плоскости.

Теоретически задача понятна: если в некоторых циклах возможна небольшая деформация тетраэдра, то надо поместить атом углерода внутрь такого цикла, в котором у него не останется выбора и ему придется стать «плоским». Так созрела идея получить конструкцию, напоминающую оконный переплет (рис. 2), в центре которого находится плоская крестовина. Эти гипотетические соединения назвали фенестранами (от латинского fenestre — «окно»).

pyramid carousel 2 600

Синтезировать именно такие молекулы не удалось, однако в результате многостадийных синтезов получились близкие по строению соединения, содержащие узел «оконного переплета» (рис. 3).

pyramid carousel 3 600

Задачу тем не менее решить не удалось: мало того что молекулы фенестранов оказались напряженными и потому нестабильными, но и валентности центрального атома С не располагались в одной плоскости. Чисто геометрический подход, основанный на формировании жесткой конструкции, к успеху не привел, и химики решили найти другое решение.

Вспомним, в каких случаях углерод имеет действительно «плоское» окружение. Это этилен и ароматические циклы (например, бензол) — известно, что в них атомы углерода и отходящие от них связи всегда лежат в одной плоскости.

Количество электронов, необходимое для образования циклической ароматической системы, определяется правилом Хюккеля: в сопряжении должно участвовать 4n + 2 электронов, где n — число натурального ряда (0, 1, 2, 3 и т. д.). Но если n = 0, то получается, что для образования ароматического цикла достаточно всего двух электронов. Такая молекула существует — это циклопропенил-катион (рис. 4). Если от хлорзамещенного циклопропена отщепить анион Cl- (например, действием SbCl5), то образуется нужный циклический катион всего с двумя р-электронами (те, которые образовывали двойную связь). У такого катиона есть две р-орбитали, на каждой из которых содержится по одному электрону, а еще есть пустая орбиталь у «нижнего» углерода, от которого хлор унес электрон. Правило Хюккеля соблюдается — орбитали перекрываются, и на них есть два электрона. Все связи усредняются, заряд (+) не располагается на конкретном атоме, а равномерно распределяется по всей молекуле, она стабилизируется — трехчленный цикл становится ароматическим.

pyramid carousel 4 600

Этот необычный катион навел химиков на мысль, что можно заменить два атома углерода другими элементами, которые могут быть и не соединены химической связью, поскольку сопряжение их потом объединит. Причем надо брать элементы, образующие только одну химическую связь, — например, щелочные металлы.

pyramid carousel 5 300

Именно такое соединение — дилитийметан H2CLi2 — выбрал в 70-е годы ХХ века Пауль фон Шлейер (университет Джорджии, США) для теоретических расчетов. В результате он выяснил, что линейный вариант строения молекулы Li–CH2–Li энергетически менее выгоден, нежели угловой (то есть треугольная форма предпочтительнее). Очевидно, что образующийся треугольник тоже ароматическая система, как и циклопропенил-катион, только соединение с литием будет нейтральной молекулой. Впрочем, важно лишь, чтобы три перекрывающиеся р-орбитали содержали нужное количество электронов (два), а дилитийметан этим условиям полностью удовлетворяет: оба атома лития отдают по одному электрону атому углерода, и все три р-орбитали перекрываются, образуя ароматическую систему (рис. 5).

Как уже упоминалось, все ароматические циклы и отходящие от них связи всегда лежат в одной плоскости, следовательно, атомы водорода, углерода и лития тоже должны лежать в плоскости цикла. Вот он — долгожданный плоский углерод.

Напомним, что это были теоретические расчеты, которые желательно подтвердить экспериментально. Химики синтезировали дилитийметан (CH2Cl2 + 4Li = CH2Li2 + 2 LiCl), однако он образовывал агрегаты из многих молекул [CH2Li2]n, поэтому получить экспериментальные подтверждения его структуры не удалось. Тем не менее химики уже не сомневались, что все связи атома углерода в этом соединении лежат в одной плоскости. Важная примета современной химии — теоретические расчеты указали химикам-синтетикам направление поисков.

pyramid carousel 6 600

pyramid carousel 7 300

Полученное соединение оказалось стабильным, и химики наконец-то увидели с помощью рентгеноструктурного анализа его строение. Оказалось, что в молекуле нет ожидавшегося «ароматического треугольника» Li–C–Li (рис. 5), а атомы лития и фосфора расположились в вершинах мысленного квадрата (рис. 7, серый пунктир). Орбитали углерода и лития (имеющие сферическую форму) перекрываются, и именно это стабилизирует конструкцию.

А как же самый главный вопрос — лежат ли все пять атомов (один С, два Li и два Р) в одной плоскости? Рентгеноструктурный анализ дал однозначный ответ (рис. 8): нет, поскольку угол Li–C–Li равен 161°, а угол Р–С–Р — 132° (если бы молекула была плоской, то оба угла были бы 180°). То есть углерод «не совсем плоский». Тем не менее если сравнить эту структуру с метаном (рис. 1), в котором все углы равны 109°, нельзя не оценить достижение Лиддла, сумевшего так сильно сплющить углеродную пирамидку.

pyramid carousel 8 600

Так можно ли получить абсолютно плоский углерод? Есть все основания полагать, что в нестабильном, образующем агрегаты дилитийметане H2CLi2 (о нем речь шла выше), углерод все-таки абсолютно плоский. Но для того, чтобы это доказать, кто-то должен предложить способ стабилизации этого соединения.

Новая «царская водка»

Недавно изобрел универсальный растворитель.
Теперь думаю в чем его хранить.
Фольклор химиков

Производители спиртных напитков, желая привлечь покупателей, дают различным сортам водки звучные названия. «Царская водка» — звучало бы роскошно, но химик такой напиток вряд ли купит. Ведь это словосочетание означает нечто совсем неаппетитное — смесь двух кислот, растворяющую даже «царя металлов» золото.

Царская водка появилась во времена алхимии — это смесь концентрированной соляной и азотной кислот (3:1), которая превращает металлы в хлориды. Причем не только те, которые взаимодействуют с этими кислотами в отдельности, но и те, которые нерастворимы в каждой из них, например золото и платину.

Это происходит потому, что царская водка — не просто смесь кислот, а продукт их взаимодействия, в результате которого получаются нитрозилхлорид и хлор.

Еще древние алхимики знали, что царская водка должна быть свежеприготовленной — при длительном хранении из нее улетучивается хлор, и она перестает «работать». Но если она свежая, то оба реагента царской водки взаимодействуют с металлическим золотом, и оно превращается в хлорид.

Этот хлорид золота присоединяет молекулу HCl, и образуется тетрахлорзолотая кислота H(AuCl4). Химики называют эти светло-желтые кристаллы хлорным золотом. С платиной реакция протекает точно так же, только хлорид платины присоединяет не одну, а две молекулы HCl, давая платинохлористоводородную кислоту H2(PtCl6). При концентрировании раствора она образует красно-бурые кристаллы состава H2(PtCl6) 6H2O.

Надо сразу отметить, что термин «растворение» мы используем условно — просто так принято называть взаимодействие с царской водкой. На самом деле это не истинное растворение, при котором после удаления растворителя соединение остается в том же виде, в каком оно было до этого. В тех же случаях, которые мы здесь обсуждаем, металлы не просто растворяются, а превращаются в хлориды — это такая же химическая реакция, как и взаимодействие более активных металлов (цинка или железа) с соляной кислотой.

pyramid carousel 17 600

На протяжении почти всей истории химии свойства металлов были объектом пристального внимания ученых: их реакции с кислотами, после чего получаются соли, окисление с образованием оксидов, сплавление с серой, дающее сульфиды, и т. д. Но постепенно выяснилось, что металлы взаимодействуют не только с неорганическими кислотами.

pyramid carousel 9 600

В 90-х годах ХХ века исследователи обнаружили, что металлы можно растворять в органических растворителях. Причем внешне это выглядит примерно так же, как «растворение» металла в кислоте. Наиболее универсальной оказалась пара диметилсульфоксид (ДМСО, Me2S=O) — четыреххлористый углерод (CCl4). Такая смесь способна растворять многие металлы: Co, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Cd, Mo, W. Вместо ДМСО можно использовать диметилформамид (ДМФА, ) — в результате получатся комплексы хлорида металла с ДМФА (рис. 9).

Почему нужны одновременно два растворителя? У них разные функции: CCl4 — галогенирующий агент, а ДМФА образует комплекс и удерживает полученное соединение в растворе. Впрочем, если вместо ДМФА взять амид муравьиной кислоты H2N–C(O)H, он будет играть роль не только комплексообразователя, но и реагента — при этом образуется медная соль муравьиной кислоты.

Благородные металлы тоже не устояли. При действии на золото смеси диметилсульфоксида Me2S=O (ДМСО) и бутилбромида C4H9Br образуется AuBr3.

Но есть еще более активная смесь, которая растворяет даже палладий и платину — для этого надо один из «растворяющих» компонентов C4H9Br заменить бромоводородом HBr.

В 2010 году профессор Вон Цзинбин (Технологический институт, штат Джорджия, США) совместно с коллегами нашел еще один способ переводить в раствор благородные металлы. Вначале он обнаружил, что золото растворяется в смеси пиридина C5H5N и дихлорсульфоксида Cl2S=O. Молекулы пиридина образуют катион из трех соединенных молекул, и этот катион объединяется со знакомым нам уже анионом AuCl4 – (рис. 10). Эксперименты показали, что такая органическая смесь растворяет и другие благородные металлы; причем вместо пиридина можно использовать диметилформамид (ДМФА), пиразин N2(CH2)4 и некоторые другие соединения. Только тионилхлорид оказался незаменимым компонентом.

pyramid carousel 10 600

Напомним еще раз, что речь идет об условном «растворении», поскольку на самом деле происходит окисление металла и точнее это называть «окислительным растворением».

Основное достоинство новых систем в том, что, изменяя состав растворителей, их можно «настроить» на определенный металл. Например, в смеси SOCl2—ДМФА растворяется только золото, а платина не растворяется. Композиция SOCl2—пиридин растворяет золото и палладий, но не платину. Меняя температуру и длительность процесса, можно добиться еще более тонкого разделения металлов. Все это можно использовать при очистке благородных металлов от примесей, извлекать их таким образом из отслуживших свой срок деталей электроники или отработанных катализаторов. Новая технология, возможно, пригодится и для формирования нанопокрытий.

Найденные новые композиции «SOCl2 — органическое соединение» — это удобная и к тому же сравнительно безопасная замена традиционной царской водки, которая растворяет все подряд.

Водородная карусель

То вверх, то вниз, по кругу карусели
несется этот разномастный строй,
цвета смешались, нет конца и цели,
и не понять, кто первый, кто второй.
Райнер Мария Рильке

Фундамент всей органической химии — углеводороды, то есть вещества, в которых атомы углерода в молекуле окружены атомами водорода. Химическая связь С–Н присутствует практически всегда и хорошо изучена.

pyramid carousel 11 600

Самое любопытное происходит, если рядом с «обнаженным» атомом кремния Si + окажется другой атом со связью Si–H (рис. 12). Тогда атом Si + потянет на себя атом водорода от соседа, но полностью оторвать не сможет, и водород окажется в равноправном совместном владении двух атомов кремния. В результате положительный заряд теряет свое конкретное место, поэтому молекулу помещают в квадратные скобки (можно их изображать не полностью, а только часть правой скобки) и указывают, что это катион (+). Атомы кремния в такой молекуле одинаковы по своему положению и окружению, их называют структурно эквивалентными.

pyramid carousel 12 600

Что произойдет, если у триады Si—H—Si окажутся еще и соседи со связями Si—H? Это выяснил наш соотечественник, профессор Г. И. Никонов, работающий сейчас в Канаде. Он заместил все атомы Н в бензоле группами Me2SiH, а затем отщепил Н от одного из атомов кремния. Вначале произошло то, чего можно было ожидать: атом Н от соседней группы Si–H подтянулся к атому Si + (рис. 13).

pyramid carousel 13 600

На этом процесс не остановился, поскольку один атом Н на два атома Si создал некую «неуютность». Каждому атому кремния хочется иметь свой атом водорода, вследствие этого и остальные также подтянули к себе водородные атомы от соседей. Правда, равноправного владения не получилось, поэтому одна связь показана пунктиром, а вторая — обычной палочкой (рис. 14).

pyramid carousel 14 600

Возникает естественный вопрос: как стало известно, что молекула находится в таком необычном состоянии? Существует удобный спектральный метод ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), который чаще всего применяют для наблюдения за атомами водорода. Этот метод «чувствует» неэквивалентность атомов и даже показывает, сколько типов неодинаковых атомов в веществе. В нашем фрагменте три типа атомов водорода: один — с двумя пунктирными связями, второй с пунктирной и сплошной, а еще есть водород только с одной связью Si—H. Это структурно неэквивалентные атомы водорода, что четко показал спектр ЯМР, полученный при –80°С (на нем было три сигнала водорода в количественном соотношении 1:2:2).

pyramid carousel 15 600

pyramid carousel 16 300

По красоте с полученной молекулой может сравниться, пожалуй, лишь бульвален (рис. 16), в котором двойные связи, треугольник и вершина (фрагменты СН) из-за быстро протекающих перегруппировок перемещаются по каркасу с высокой скоростью. Кстати, молекула бульвалена — эмблема химического факультета в университете Карлсруэ (Германия), где ее впервые получил Герхард Шредер. Может быть, молекула «водородная карусель» со временем удостоится такой же чести и станет эмблемой химического факультета университета им. Исаака Брока (Сент-Катаринс, Канада), где ее синтезировал профессор Никонов.

Источник

Оцените статью
Мебель
Adblock
detector