1. Чистая поваренная соль NaCl бесцветна и образует кристаллы кубической формы. «Деликатесная», или «царская», поваренная соль имеет нежно-розовый цвет и приятный аромат. Она содержит микроскопические водоросли, попавшие в нее при кристаллизации из воды соляного озера.
Встречается и синяя поваренная соль. В природе каменная соль такого цвета – большая редкость. А в лаборатории получить синий хлорид натрия нетрудно. Для этого в плотно закрытом сосуде нагревают смесь металического натрия и хлорида натрия.
Металл способен растворяться в соли. При этом атомы натрия проникают в кристаллическую решетку, состоящую из ионов Na+ и Сl -, и «достраивают» ее, превращаясь в катионы натрия. А освободившиеся электроны размещаются в тех узлах кристаллической решетки, где полагалось бы находиться хлорид-анионам.
Такие необычные узлы решетки, занятые электронами, называют вакансиями, или F-центрами (от немецкого слова Farbe – цвет). При охлаждении кристалла некоторые F-центры объединяются, образуя ассоциаты, включающие от 10 до 1000 атомов натрия.
В этом и состоит причина появления синей окраски. В природном минерале галите (каменной соли) F-центры образуются под действием излучения, сопровождающего радиоактивные превращения.
Интересно, что при растворении синей каменной соли в воде образуется бесцветный раствор хлорида натрия.
2. Если вести обработку такой соли, как хлорид натрия, в жестких условиях (при температуре 500 °С и давлении 1 МПа, с применением воды в виде перегретого пара), то NaCl гидролизуется. Хлороводород начинает удаляться с паром, и парадоксальный гидролиз становится явью:
NaCl + Н2О «=» NaOH + HCl
3. На холоду идет дисмутация хлора до хлорид- и гипохлорит-иона:
2КОН + Сl2 = КСl + КСlО + Н2О
В горячем растворе щелочи реакция дисмутации приводит к образованию хлорида калия КСl и хлората калия КСlО3 (бертолетовой соли):
6КОН + ЗСl2 = 5КСl + KClO3 + 3Н2О
При растирании КСlО3 в ступке, куда могли попасть волокна целлюлозы (фильтровальная бумага — условно углерод), происходит взрыв:
2КСlО3 + ЗС = 2КСl + ЗСО2↑
При взаимодействии КСlO3 с НСl выделяется хлор:
КСlO3 + 6НСl = КСl + ЗСl2↑ + 3Н2О
4. Отжиг дает возможность удалить из пирита FeS2 часть серы по реакциям:
FeS2 = FeS + S;
S + О2 = SО2↑
Под дождем происходит превращение сульфида железа FeS в сульфат: FeS + 2О2 + 7Н2О = FeSО4·7Н2О
Появление ржавчины – метагидроксида железа FeO(OH) – признак полного превращения FeS в железный купорос FeSО4·7Н2О и начала окисления железа (ІІ) до железа (ІІІ) по реакции:
12FeSО4 + 2Н2О + 3О2 = 4Fe2(SО4)3 + 4FeO(OH)
Как только обнаруживали ржавчину, осадок отфильтровывали, а фильтрат упаривали до начала кристаллизации («появление перепонки») FeSО4·7Н2О.
5. Давление паров воды под колпаком отвечает давлению паров воды над чистой водой. Поскольку давление паров воды над раствором соли меньше, то часть молекул воды из пара будет переходить в раствор, увеличивая его объём. Убыль молекул воды в паре начнёт пополняться новым испарением чистой воды.
6. В некоторых случаях это становится возможным. Например, при раскалывании кристалла фторида лития меньший обломок, как правило, приобретает отрицательный заряд, а больший – положительный.
7. Фокусник использовал реакции:
KCr(SО4)2 + 6КОН = K3[Cr(OH)6] + 2K2SО4
Зеленый
2K3[Cr(OH)6] + ЗН2О2 = 2К2СrО4 + 2КОН + 8Н2О
Жёлтый
2K2CrО4 + H2SО4 = К2Сr2О7 + K2SО4 + Н2О
Оранжевый
Пероксид водорода реагирует с дихроматом калия в среде эфира и дает пероксокомплекс состава [СrО(О2)2{(С2Н5)2О}] голубого цвета.
8. Природный гипс при нагревании до 170 °С частично теряет воду и превращается в «жженый» (строительный) гипс, или алебастр:
2(CaSО4·2Н2О) = (2CaSО4)·Н2О + ЗН2О
Если порошок алебастра (2CaSО4)·Н2О замесить с водой, получается полужидкое тесто, быстро застывающее на воздухе в твердую массу тонковолокнистых кристаллов гипса CaSО4·2Н2О, переплетенных между собой. Гипс состава CaSО4·2 Н2О при замешивании с водой уже не затвердевает.
9. Если в кристаллический нитрат аммония попадают органические вещества (волокна целлюлозы от фильтровальной бумаги, гранулы парафина с крышки банки), это вещество способно саморазогреваться и взрываться с выделением теплоты и большого объема газообразных продуктов (азота, кислорода).
10. В окрестностях Мерра и сегодня существует горький источник; вода его насыщена сульфатом кальция. В растительном соке растущих рядом деревьев и кустарников, так называемых «эльвах», содержится много солей щавелевой кислоты – гидрооксалата и оксалата калия КНС2О4 и К2С2О4.
Местное население перед использованием воды бросает в неё ветки эльваха, и она теряет свою горечь, так как оксалаты, попадая в воду, осаждают из неё оксалат кальция (оксалат кальция менее растворим, чем сульфат кальция):
КНС2О4 + CaSО4 = СаС2О4↓ + KHSО4
Второй продукт реакции – гидросульфат калия, концентрация которого чрезвычайно мала, – поглощается корой кустарника.
11. Свинцово-сульфидное зеркало получают, используя растворимые соли свинца (ацетат или нитрат), гидроксиды натрия или калия и тиокарбамид. Сначала под действием избытка щелочи образуются хорошо растворимые гидроксокомплексы свинца (например, Na[Pb(OH)3]), затем к полученному раствору добавляют тиокарбамид и медленно нагревают смесь, пока не начнет выделяться газообразный аммиак:
Na[Pb(OH)3] + (NH2)2CS = PbS↓ + 2NH3↑ + NaHCО3
Если эту реакцию вести в тщательно вымытом и обезжиренном сосуде (пробирке, колбе, стакане), то сульфид свинца осаждается на стекле зеркальным слоем. Такой слой сульфида свинца, обладающий толщиной не более 1·10-6 м, является фотосопротивлением (материалом, электропроводность которого при освещении резко возрастает).
12. Соль ZnCО3 при нагревании разлагается, выделяя диоксид углерода:
ZnCO3 = ZnO + СО2↑,
который не поддерживает горения, более того, тушит огонь.
13. Это был гидрид кальция СаН2, который в воде разлагается с воспламенением и образованием гидроксида кальция и водорода:
СаН2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + 2Н2↑
При поджигании он сгорает:
СаН2 + О2 = СаО + Н2О↑
14. В результате реакции выпадает осадок малорастворимого в воде хромата свинца с одновременным появлением в растворе азотной кислоты:
К2Сг2О7 + 2Pb(NО3)2 + Н2О = 2PbCrО4↓ + 2HNО3 + 2KNО3
Дихромат свинца не выделяется из-за его более высокой, чем у РЬСгО4, растворимости.
15. Ртуть не является радиоактивным простым веществом: все семь её природных изотопов стабильны. Соединениями ртути красного цвета могут быть иодид ртути (ІІ) Hgl2 или сульфид ртути (ІІ) HgS, которые не представляют собой ни радиоактивных, ни стратегически ценных либо секретных материалов.
16. Сорель случайно получил магнезиальный цемент, который впоследствии стали называть цементом Сореля. В начале опыта протекала обычная реакция взаимодействия основного оксида магния с соляной кислотой:
MgO + 2НСl = MgCl2 + Н2О
При недостатке кислоты в смеси остается неизрасходованный оксид магния, поэтому протекает реакция образования основной соли:
MgO + MgCl2 + Н2О = 2MgCl(OH),
а затем – полимеризация с выделением воды и образованием в структуре переплетающихся цепей типа —Mg—О—Mg—О—Mg—, между которыми размещаются хлорид-ионы.
17. Карбамид (NH2)2CO при взаимодействии с водой медленно превращается в карбонат аммония (NH4)2CО3, который в тепле полностью разлагается с выделением аммиака и диоксида углерода:
(NH2)2CO + 2 Н2О = (NH4)2CО3
(NH4)2CО3 = 2NH3↑ + CО2↑ + H2О