КРИТИЧЕСКОЕ ОСМЫСЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СЮЖЕТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХУДОЖЕСТВЕННОЙ ЛИТЕРАТУРЕ

КРИТИЧЕСКОЕ ОСМЫСЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СЮЖЕТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХУДОЖЕСТВЕННОЙ ЛИТЕРАТУРЕ Практическое занятие Задание: проанализировав отрывок из художественного произведения, обоснуйте его с точки зрения химии. Отрывки из книг 1 Обоснование 2 Отрывок из романа А. Н. Толстого «Гиперболоид инженера Гарина»   представляют «–   Скажите,   Роллинг,   химические   заводы   большую  опасность для взрыва? – О, да. Четвертое производное от каменного угля – тротил – чрезвычайно   могучее   взрывчатое   вещество.   Восьмое производное   от   угля   –   пикриновая   кислота,   ею   начиняют бронебойные снаряды морских орудий. Но есть и еще более сильная штука, это – тетрил. – А это что такое, Роллинг? –   Все   тот   же   каменный   уголь.   Бензол,   смешанный   при восьмидесяти градусах с азотной кислотой, дает нитробензол. Если мы в нем две части кислорода заменим двумя частями водорода,   то   есть   если   мы   нитробензол   начнем   медленно размешивать   при   восьмидесяти   градусах   с   чугунными опилками, с небольшим количеством соляной кислоты, то мы получим нилин. Анилин, смешанный с древесным спиртом при пятидесяти атмосферах давления, даст диметиланилин. Затем выроем огромную яму, обнесем ее земляным валом, поставим и там проведем реакцию диметиланилина с азотной кислотой.  В этом отрывке А. Н. Толстой называет некоторые  виды взрывчатых веществ и рассказывает, как  получают одно из них – тетрил: 1.   Бензол   смешивают   с   азотной   кислотой   и   под действием температуры получают нитробензол: C6H6 + HNO3 = C6H5NO2 + H2O 2.   Из   нитробензола   путем   прибавления   водорода получают анилин: +  C6H5NO2 + 6H 3. Из анилина, прибавляя к нему древесный спирт (метиловый спирт), получают диметиланилин: = C6H5NH2+2H2O C6H5NH2 + СН3ОН = C6H3(CH3)2NH2 + Н2O 4. Смешивая диметиланилин с азотной кислотой,  получают ТЕТРИЛ:С6Н3(СН3)2NH2 + ЗHNО3 =  3H2O+  C6(CH3)2(NO2)3NH2 Продолжение табл. 2 Здесь Жюль Верн описывает получение железа. 1. Сначала уголь превращается в оксид углерода (IV): С + O2 = CO2 2.  Затем   уголь   превращается   в   оксид   углерода (II): 2С + СО2 = 2СО 3.   И   наконец,   оксид   углерода   (II)   отнимает кислород от оксида железа: FeO + CO = Fe + CО2  Или: 2FeO + С = СО2 + 2Fe 1 За термометрами во время этой реакции мы будем наблюдать издали, в подзорную трубу. Реакция диметиланилина с азотной кислотой даст нам тетрил. Этот самый настоящий дьявол: от неизвестных причин он иногда взрывается во время реакции и разворачивает   в   пыль   огромные   заводы.   К   сожалению,   нам приходится иметь с ним дело: обработанный фосгеном, он дает нам синюю окраску – кристалл виолет». Отрывки из романа Жюля Верна «Таинственный остров» 1.  «...   Руду   расколотили   на   мелкие   и   вручную   очистили   от комьев   земли   и   от   песка.   Затем   перемежающимися   слоями насыпали большую груду угля и руды, как складывают дрова угольщики,   когда   пережигают   их   на   уголь.   Под   действием воздуха,   нагнетаемого   мехами,   уголь   в   этой   груде превращается  в  двуокись, а затем в окись углерода, которая, воздействуя на окись железа, отнимала от нее кислород. Сайрес   Смит   сделал   для   этого   все,   что   следовало.   Возле насыпанной   кучи   руды   и   угля   установили   мехи,   сшитые   из тюленьих   шкур;   воздух   выходил   из   мехов   через   трубку, сделанную   из   огнеупорной   глины,   –   трубку   эту   специальноизготовили и обожгли в гончарной печи. Привели в действие механизм мехов, состоящий из подвижной рамы, самодельной веревки и противовеса, и тотчас из трубки вырвалась сильная струя   воздуха,   поднимая   температуру   прокаливаемой   груды, она способствовала также химическому процессу образования железа при взаимодействии руды и угля… » 1 2.  «...  Гораздо   больше   пользы,  чем   чистое   железо,  могла   бы принести   сталь.   Сталь   же   представляет   собою   соединение железа и углерода, которое получают двояким способом, либо из чугуна, отнимая от него избыток углерода, либо из железа, прибавляя   к   нему   отсутствующий   углерод.  В   первом   случае путем обезуглероживания чугуна получают натуральную, или пудлинговую   сталь,   а   путем   добавления   к   чистому   железу углерода томленую сталь. Как раз такую сталь Сайресу Смиту и хотелось выплавить, ибо у него уже имелось чистое железо. И он добился этого, переплавив железо вместе с толченым углем в тигле из огнеупорной глины... » 3. «... Пиритоносные сланцы в основном состоят из углерода, кремнезема, окиси алюминия и сернистого соединения железа, его как раз там больше всего; нужно было выделить сернистое железо и как можно скорее превратить его в железный купорос, а получив железный купорос, добыть из него серную кислоту... Выбрав   позади   трущоб   площадку,   колонисты   тщательно   ее выровняли, сложили там костер из хвороста и дров, на него положили   куски   железного   колчедана,   так,   чтоб   под   ними Продолжение табл. 2 Получение   стали   можно   записать   следующими уравнениями: С + 2Fe +2O2 = 2FeO + CO2 Si + 2FeO = 2Fe + SiO2 Mn + FeO = Fe + МnО 2P + 5FeO = 5Fe + P2O5 В этом отрывке Жюль Верн показывает, как группа людей,   выброшенных   на   необитаемый   остров, добывает   серную   кислоту   из   пиритоносных сланцев,   основной   состав   которых:   углерод   (С), кремнезем   (SiО2),   оксид   алюминия   (А12О3)   и сульфид железа (II) (FeS2), или его еще называют железным колчеданом.проходил   воздух,   а   сверху   засыпали   тонким   слоем   серного колчедана,   раздробленного   на   мелкие   кусочки   величиной   с орех.   Сложив   все   это,   зажгли   костер;   накалившиеся   сланцы воспламенились, потому что содержали в себе углерод и серу. Тогда   сверху   положили   еще   несколько   слоев   дробленого колчедана, и всю эту огромную кучу прикрыли сверху землей и дерном, оставив лишь несколько отверстий, как это делается, когда складывают груду дров, пережигая их на уголь. План поселенцев был предельно прост. I. Выделить из пиритов сернистое железо. 1. Пережигая пирит, получим оксид железа (III): 4FeS2 + 11О2 =2Fe2О3 + 8SО2. 2. Присоединяя кислород, диоксид серы переходит в триоксид: 2SO2 + O2 = 2SO3. 1 Продолжение табл. 2Горящую под спудом груду минералов и топлива, в которой происходили   химические   превращения,   оставили   в   покое   – нужно было не меньше десяти­двенадцати дней для того, чтобы колчедан превратился в сернистое железо и далее в железный купорос, а окись алюминия – в сернокислый алюминий, то есть в одинаково растворимые соединения, тогда как кремнезем и углерод, перешедшие в золу, нерастворимы… ...   Когда   всю   груду   колчедана   пережгли,   в   результате химических   превращений   получился   железный   купорос, сернокислый алюминий, кремнезем, остаточный уголь и зола. Все это положили в корчагу, наполненную  водой, разболтали в ней и дали отстояться, и когда жидкость стала прорзрачной, ее слили – она представляла железного роса и остальные вещества на дне корчаги в виде нерастворимого осадка. Жидкость   частично   выпарили,   этом   отложились   кристаллы железного купороса, а невыпаренную воду, содержащую в себе купорос   алюминия,   В промышленной   практике   для   производства   серной   кислоты требуется   дорогостоящая   установка.   Тут   нужны   и  заводы,  и лаборатории, специально оборудованные платиновой посудой, свинцовые камеры, в которых происходят химические реакции (свинец не поддается действию кислоты), и т. д. Конечно, у Сайреса Смита и в помине не было такого оборудования, но он знал, что в некоторых странах, например в Богемии, серную кислоту   производят   более   простым   способом   и   при   этом достигают даже лучших результатов – получают кислоту более сильной концентрации.    оставили   без   употребления. 3.   Присоединяя   к   оксиду   железа   (III)   триоксид серы, получим сульфат железа (III): Fe2О3+ 3SO3 = Fe2(SO4)3. II.   Из   сульфата   железа   получить   железный купорос: FeSO4 ∙ 7H2O. 1.   Так   же   как   и   сернистое   железо,   из   пиритов выделился   сернокислый   алюминий;   оксид алюминия присоединил триоксид серы: А12O3 + 3SO3 = А12(SO4)3 2. Кремнезем и углерод превратились в золу. III. Все то, что они получили из пиритов, поместили в   сосуд   с   водой   и   получить   раствор   железного купороса   и   сернокислого   алюминия.   Потом частично выпарили раствор и получили кристаллы железного купороса. IV.   Под   действием   температуры   кристаллы железного   купороса   можно   превратить   в   серную кислоту.   Этот   процесс   можно   выразить   двумя уравнениями:  Fe2(SO4)3 = Fe2О3+ 2SO3 SO3 + H2O = H2SO4. Продолжение табл.1 2 В   частности,  этим   способом   вырабатывается   так   называемая кислота Нодхаузена. Для получения серной кислоты Сайресу Смиту   оставалось   произвести   сухую   перегонку:   прокалить   в закрытом   сосуде   кристаллы   железного   купороса   для   того, чтобы   серная   кислота   выделилась   в   виде   паров,   а   затем, конденсируясь,     эти     пары     превратились     бы     в     жидкую серную кислоту... » 4. «... Для чего же ему <Сайресу Смиту> нужна была серная кислота в первую очередь? Да просто для получения азотной кислоты.  Получить   ее  оказалось   нетрудно:   обработав  серной кислотой селитру, он путем дистилляции добился выделения азотной кислоты... » 5.   «...   Наб   и   Пенкроф   срезали   весь   жир   с   туши   тюгоня   и сложили его в большие глиняные корчаги. Из этого жира нужно было выделить одну из составных его частей – глицерин. Для этого достаточно было обработать его содой или известью. И в том и в другом случае получилось бы   мыло     и   выделился необходимый Сайресу Смиту глицерин. Как мы знаем, извести у колонистов имелось достаточно, но обработка жира известью дает нерастворимое и, следовательно, бесполезное мыло, тогда как   при   обработке   содой   получилось   бы   растворимое   мыло, которое   могло   бы   пригодиться   колонистам   в   их   быту.   Как человек   практичный,   Сайрес   Смит   решил   обработать   жир содой. Здесь говорится о получении азотной кислоты из серной кислоты и селитры:  KNO3 + H2SO4 = KHSO4 + HNO3. Колонисты   добыли   животный   жир   и   из   него захотели получить растворимое мыло и глицерин. Для   этого   они   обработали   жир   содой,которую получили из водорослей: жир + сода = глицерин + соли кислот. Мыло: R – COONa. карбоновых     Продолжение табл.1 2 Добыть соду оказалось не так уж и трудно. Море выбрасывало на   берег   очень   много   водорослей:   кремнистые   фукоиды, морской мох и другие.  И вот колонисты собрали целые груды водорослей, сначала их высушили, а потом сожгли в открытых  ямах. Сгорание длилось несколько дней, и температура поднялась так высоко, что зола расплавилась; в результате  пережигания получилась сплошная сероватая масса, давно известная под названием натуральной соды. Теперь Сайрес Смит имел возможность обработать жир содой, получив   таким   образом   растворимое   мыло   и   нейтральное вещество – глицерин». 6.   «...   Добыв   азотную   кислоту,   Сайрес   Смит   подлил   к   ней глицерина,   предварительно   сгустив   его     выпариванием   в водяной бане, и  получил  (даже без добавления охлаждающей смеси)  несколько пинт желтоватой маслянистой жидкости». Итак,   добыв   азотную   кислоту   и   глицерин, колонисты   смогли   получить   то,   к   чему   они   так долго шли: «желтоватую жидкость», а это не что иное, как взрывчатое вещество: 1 Фрагмент из того же романа Жюля Верна, только из другой части «– Какое топливо заменит уголь? Продолжение табл. 2 Здесь Жюль Верн рассматривает воду как–  Вода, — ответил инженер. – Вода? – переспросил Пенкроф. –   Да,   но   вода,   разложенная   на   составные   части,   –   пояснил Сайрес   Смит.   –   Без   сомнения,   это   будет   делаться   при электричества, которое в руках человека станет могучей силой. Да,   я   уверен,   что   наступит   день,   и   вода   заменит   топливо; водород   и   кислород,   из   которых   она   состоит,   будут применяться   и   раздельно;   они   окажутся   неисчерпаемыми   и такими мощными источниками тепла и света, что углю до них далеко!   Наступит   день,   друзья   мои,   и   в   трюмы   пароходов станут  грузить  не  уголь,  а  баллоны  с двумя  этими  сжатыми газами, и они будут сгорать с огромнейшей тепловой отдачей... » Отрывок из книги Л. Буссенара «Похитители бриллиантов» «Пожар пылал несколько часов подряд. Пещера превратилась в настоящую   печь   по   обжигу   известняка.   Неслыханной   силы пламя обожгло весь известковый пласт, который представлял собой углекислую соль кальция. Под действием огня известняк разложился… и получилось именно то, что называют негашеной известью. Оставалось только, чтобы на нее попало известное количество   воды.   Так   и   случилось.   Ливень,   который последовал за грозой, залил всю эту огромную массу негашеной извести.  эффективное топливо будущего. Приводя  электролиз воды, получают водород и кислород: Потом при сжигании водорода выделяется тепло:  2Н2 + O2 = 2Н2О + Q. Карбонат кальция под действием нагревания  разложился на негашеную известь и углекислый газ: СаСО3 = СаО+ СО2. Под действием воды негашеная известь  превращается в гашеную: СаО+Н2О = Са(ОН)2. 1 Окончание табл. 2Она   разбухла,   стала   с   непреодолимой   силой   распирать сжимающий ее уголь и выталкивать    его   по направлению к пропасти...   Скалы,   деревья,   клад,   мумии   –   все   исчезло   в мгновение ока вместе с презренными негодяями». Отрывок из книги Артура Конана Дойля «Собака Баскервилей» «...   Огромная   пасть   собаки   все   еще   светилась   голубоватым пламенем,   глубоко   сидящие   дикие   глаза   были   обведены огненными кругами. Я дотронулся до этой светящейся головы и,   отняв   руку,   увидел,   что   мои   пальцы   тоже   засветились   в темноте. – Фосфор, – сказал я. –   Да,   и   какой­то   особый   препарат,   –   подтвердил   Холмс, потянув носом. – Без запаха, чтобы у собаки не исчезло чутье». Людям свойственно ошибаться. Так, Конан Дойль ошибочно   с   точки   зрения   химии   применил описание   свойств   фосфора   в   этом   отрывке.   На воздухе   белый   фосфор   действительно   светится   в темноте. Но уже при слабом нагревании, для чего достаточно   фосфор воспламеняется   и   сгорает,   выделяя   большое количество теплоты. Значит, если бы он покрывал шерсть собаки, то она получила бы ожоги от его воспламенения.   простого   трения,