МЕТОДИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ НА ТЕМУ: «КРИТИЧЕСКОЕ ОСМЫСЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СЮЖЕТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХУДОЖЕСТВЕННОЙ ЛИТЕРАТУРЕ»

«КРИТИЧЕСКОЕ ОСМЫСЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СЮЖЕТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ МЕТОДИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ НА ТЕМУ:  В ХУДОЖЕСТВЕННОЙ ЛИТЕРАТУРЕ» Отрывки из книг 1 Обоснование с точки зрения химии 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+ = C6H5NH2+2H2O 3. Из анилина, прибавляя к нему древесный спирт (метиловый спирт), получают диметиланилин: C6H5NH2 + СН3ОН = C6H3(CH3)2NH2 + Н2O 4. Смешивая диметиланилин с азотной кислотой,  получают ТЕТРИЛ: С6Н3(СН3)2NH2 + ЗHNО3 =  3H2O+ C6(CH3)2(NO2)3NH21 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   специально изготовили и обожгли в гончарной печи. Привели в действие механизм мехов, состоящий из подвижной рамы, самодельной веревки и противовеса, и тотчас из трубки вырвалась сильная 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 + 2Feструя   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 проходил   воздух,   а   сверху   засыпали   тонким   слоем   серного колчедана,   раздробленного   на   мелкие   кусочки   величиной   с орех.   Сложив   все   это,   зажгли   костер;   накалившиеся   сланцы 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. План поселенцев был предельно прост. I. Выделить из пиритов сернистое железо. 1. Пережигая пирит, получим оксид железа (III):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. 4FeS2 + 11О2 =2Fe2О3 + 8SО2. 2. Присоединяя кислород, диоксид серы переходит в триоксид: 2SO2 + O2 = 2SO3. 1 Продолжение табл. 2 Горящую 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,   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   сернуюсвинцовые 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.  1 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... » кислоту.   Этот   процесс   можно   выразить   двумя уравнениями:  Fe2(SO4)3 = Fe2О3+ 2SO3 SO3 + H2O = H2SO4. Продолжение табл. 2 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. 2 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. 1 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: Продолжение табл. 2 Здесь Жюль Верн рассматривает воду как  эффективное топливо будущего. Приводя  электролиз воды, получают водород и кислород: Потом при сжигании водорода выделяется тепло:  2Н2 + O2 = 2Н2О + Q. 1 Фрагмент из того же романа Жюля Верна, только из другой части «– Какое топливо заменит уголь? –  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.  1 Она   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». 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. Окончание табл. 2 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   простого   трения,воспламенения.