Cтраница 1
Разложение хлората калия ускоряют катализаторы: МпСЬ, РезОз, Сг2Оз, СиО, кварцевый песок и некоторые другие. В их присутствии разложение хлората калия происходит легче, кислород выделяется равномерно.
Для разложения хлората калия используют кругяодвнную реакционную келбу, снабженную впаянной, капельное воронкой и отводной трубкой. Газовая смесь поступает в промывную склянку с 10 % - иым раствором бикарбоната натрия для очистки от хлора н затем через колонку с хлоридом кальция и трубку с пятиокнсью фосфора поступает в конденсатор, охлаждаемый смесью из твердой углекислоты и ацетона. Для откачивания нескоидеиси-рованных газов используют вакуумные насос, присоединяемый к конденсатору.
Два французских химика, Клод Луи Бертолле и Джозеф Пруст, оба из которых работали с Антуаном Лавуазье, широко обсуждали в начале 19 века вопрос о том, всегда ли химикаты в соединениях сочетаются в фиксированных пропорциях. Пруст, профессор и исследователь-химик, предложил свой закон определенных пропорций. В серии экспериментов он нагревал различные количества карбоната меди, чтобы разложить его на медь, углерод и кислород, а затем сравнил отношения масс этих компонентов.
Это естественный процесс, при котором элементы природы, включая кислотные дожди, тепло и солнечный свет, вызывают реакцию медной кровли. Реакция, которая происходила на медной крыше, была противоположна реакции, которую Пруст сделал, когда он превращал карбонат меди обратно в медный металл.
Для разложения хлората калия используют круглодонную реакционную Колбу, снабженную впаянной капельной воронкой и отводной трубкой. Газовая смесь поступает в промывную склянку с 10 % - иым раствором бикар - / 5оната натрия для очистки от хлора я затем через колонку с хлоридом каль-цй я и трубку с пятиокисью фосфора поступает в конденсатор, охлаждаемый смесью из твердой углекислоты и ацетона. Для откачивания яескоидеиси-рованиых газов используют вакуумный насос, присоединяемый к конденсатору.
На втором изображении показан крупный план очищенного порошка карбоната меди. Бертолле был одинаково опытным. Он помог разработать химическую номенклатуру Лавуазье и исследовал многие приложения химии, в том числе отбеливатели, красители, металлообработку и боеприпасы. Некоторые из его известных открытий включали отбеливающие свойства хлора и химический состав аммиака.
Бертолле понял, что это было противоположностью реакции, которую он видел в лаборатории, в которой хлорид кальция реагировал с кальцинированной содой с образованием карбоната кальция и соли. Подобно озерам Натрон в Египте, Оуэнс-Лейк в Калифорнии был местом обработки соды из-за солей, которые его окружали. Красноватый цвет вокруг озера теперь происходит от ярко-розовых галофильных бактерий, которые растут на этих отложениях.
Реакция разложения хлората калия экзотермична.
Таким катализатором для разложения хлората калия является двуокись марганца - черное вещество, имеющее формулу МпОг. Если предварительно к хлорату калия прибавить небольшое количество двуокиси марганца и хорошо их смешать, то при нагревании задолго до плавления соли начнется бурное выделение кислорода.
Это указывало Бертолле, что такие условия, как тепло, давление и количество присутствующих реагентов, влияют на ход и продукты химических реакций. После дальнейшего изучения он пришел к выводу, что состав некоторых соединений может варьироваться в определенных пределах.
Пруст и Бертолет обсуждали этот вопрос почти десять лет, пока атомная теория Джона Далтона не подтвердила позицию Пруста. В работе Далтона было выяснено различие между смесями, композиции которых могут варьироваться, и химическими соединениями, которые имеют постоянные составы. Дискуссия между Бертолле и Прустом показывает важность точного измерения: для определения точного состава соединения химикам приходилось измерять относительные массы элементов, из которых он был составлен. Вещество, состоящее из двух или более элементов, которые химически объединены в определенных пропорциях.
Для получения кислорода удобно воспользоваться реакцией разложения хлората калия при нагревании в присутствии пиролюзита или двуокиси марганца. С целью более равномерного и спокойного выделения кислорода к хлорату калия рекомендуется прибавить хлористый натрий в качестве разбавителя.
Теперь вам должно быть под силу записать уравнение реакции разложения хлората калия при нагревании. Хлорат калия разлагается при этом на хлорид калия и кислород.
Состав косметики никогда не меняется: например, молекула углекислого газа всегда содержит один атом углерода и два атома кислорода. Вещество, которое не может быть разбито на более простые вещества с помощью химических процессов. Комбинация двух или более веществ, в которых каждый ингредиент сохраняет свою собственную химическую идентичность. В отличие от химических соединений состав смеси может варьироваться: например, образцы воздуха из загрязненного города и леса будут иметь разные составы.
Французский химик. Он изучал медицину в Турине, а затем переехал в Париж. Бертолле обнаружил состав аммиака и ввел в качестве отбеливающего агента хлор. В своей работе над теорией химического сходства Эссе химической статики предложил закон неопределенных пропорций для химических комбинаций, противоположный определенным пропорциям Пруста. Хотя этот закон был отвергнут, идея Бертолета о том, что масса влияет на ход химических реакций, позже была подтверждена в законе массового действия, провозглашенном Гульдбергом и Вааджем.
Если для опытов нужно относительно большое количество кислорода, то разложение хлората калия ведут не в пробирке, а в реторте. Следует показать учащимся практические приемы работы с ретортой.
Учащимся объясняют, что небольшие количества кислорода в лабораторных условиях получают путем разложения хлората калия (бертолетовой соли) в закрытой пробирке с газоотводной трубкой или в реторте.
Будучи членом научной комиссии, он был в Египте с Наполеоном; от него он получил большие почести, которые он хранил во время Восстановления. Клод Луи Бертолле внес значительный вклад в развитие промышленной химии; он касался, в частности, красителей, вводил использование хлора в отбеливание текстильных волокон и бумаги, обнаруживал щелочные гипохлориты и хлорат калия и исследовал аммиак, сероводород и синильную кислоту.
Наибольший вклад Бертолле в его любимую науку интегрируют его идеи о близости, которые он развил, а затем собрал в Эссе по химической статике. Он изменил взгляды Бергмана на сродство, представил понятие массы в химических реакциях и поставил под сомнение постоянные отношения компонентов в соединениях. Неправильные выводы подверглись нападению Джозефа Луи Пруста, который сумел показать, что Бертолле экспериментировал со смесями, а не с реальными соединениями.
При термическом разложении карбоната кальция образуются оксид кальция и оксид углерода (IV), а при разложении хлората калия - хлорид калия и кислород.
Такие примеси, как Mn02, Mn30 Fe203, CuO, песок и даже толченое стекло значительно понижают температуру разложения хлората калия.
Разложение хлората калия ускоряют катализаторы МпО2, Fe2O3, Cr2O3, CuO, кварцевый песок и др. В их присутствии разложение хлората калия происходит легче, кислород выделяется равномерно.
Его основная работа, «Эссе химической статики», была написана, когда он полностью отказался от теории флогистона, чтобы решительно следовать Лавуазье; в нем также обнаружено то, что сам Бертолле опубликовал в своих предыдущих Вопросах о законах близости. Это делает Эссе особой важностью в эволюции концепции химической близости, которая появляется как развитие и часто как исправление идей, уже упомянутых Бергманом и другими предыдущими авторами.
В противоположность Бергману Бертолле утверждает, что сила химического сродства зависит от массы веществ, которые идут в реакции, и поэтому обнаруживается в связи с силой тяжести. Отсюда он пришел к выводу, что не только формирование, но и количественный состав полученного тела зависят от отношений между массами компонентов. Это привело к выводу, что эти компоненты должны сочетаться, как правило, в соответствии с переменными отношениями, что противоречило фактам.
Из сравнения свойств составов с окислителями - КС1О3, RC1O4 и KNO3 - следует, что наибольшей чувствительностью обладают хлор атные составы, так как процесс разложения хлората калия протекает уже при сравнительно низкой температуре - 350 С и в отличие от процессов - разложения других окислителей сопровождается выделением ощутимого количества тепла.
Поэтому полемика привела Пруста не далеко от «закона множественных пропорций», который знает каждый ученик. Среди них наиболее важны «сплоченность» и «эластичность». Первое, в связи с различной «растворимостью» различных веществ; второй, с его разнообразной «волатильностью».
Таким образом, он объяснил те любопытные изменения, в которых разделение осадка или выделение газа определяют начало или конец реакции; точнее, он заявил, что полная замена веществ может быть достигнута только в том случае, если вмешательство сплоченности и эластичности, и, следовательно, были установлены новые принципы, которые со временем будут давать многочисленные и важные плоды; В этом смысле справедливо признать, что физическая химия как новая отрасль науки родилась у великого французского исследователя.
Катализатором называется такое вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но само при этом химически не изменяется. Катализатором, ускоряющим разложение хлората калия и перекиси водорода, является двуокись марганца. После окончания реакции легко обнаружить, что двуокись марганца не изменилась, поэтому в химическом уравнении мы ее не записываем. Каталитическая активность вещества специфична.
Существуют соединения или смеси веществ, которые путем нагревания, механического воздействия или другого воспламенения внезапно взрываются в большое количество горячих газов, которые занимают больший объем, чем исходные соединения. Реакция обычно представляет собой быстрый процесс окисления, взрывчатое вещество этого типа должно содержать окислительный и легковоспламеняющийся компонент, окислитель обычно содержится в органической молекуле в виде связанного кислорода.
Разложение сопровождает высвобождение большого количества тепла, давления, звука и световых эффектов. Это преобразование называется взрывом. Чем быстрее происходит взрыв, тем выше избыточное давление газов, чем окружающая среда. Эта скорость называется скоростью детонации.
11 > .. >> Следующая
Хлорноватая кислота с различными металлами образует соли. В пиротехнике применяются, главным образом, хлорноватокислый калий и хлорноватокислый барий; реже применяется хлорноватокислый натрий, отличающийся сравнительно большой гигроскопичностью.
Все хлораты разлагаются, выделяя тепло и свободный кислород.
Хлорноватокислый калий (бертолетова соль) КСЮ3, молекулярный вес 122,56; впервые был получен ученым Бертоле, по имени которого и называется.
Хлорат калия получается хлорированием извести с последующим обменным разложением хлорноватокислого кальция с солями калия по уравнениям:
6Са(ОН)2 + 6С1, -» Са(СЮ3)2 + 5СаС12 + 6Н20;
Ca(C10,)a + 2КС1 -> СаС1, + 2КС10Я.
Полученный таким образом хлорноватокислый калий в случае надобности может быть очищен перекристаллизацией из горячей воды.
Хлорат калия с трудом растворяется в воде при низких температурах; при охлаждении горячего концентрированного раствора хлорат калия выкристаллизовывается. По внешнему виду он представляет собой мелкие белые ромбические кристаллы. Температура плавления 357,1°, температура разло?кения 364°. При этой темпе-
27
ратуре хлорат калия разлагается сравнительно медленно; часть кислорода, которая выделяется при разложении КСЮ3, окисляет оставшийся неразложившимся КС103 в соединение КСЮ4 (хлорно-кислый калий) по уравнению:
4КС108 -> ЗКС104 + KCl + Q,
где Q -тепло, выделяющееся при разложении.
В присутствии примесей, играющих роль катализаторов разложения (например, некоторые окислы металлов, песок, стекло и др.), или веществ, способных легко окисляться (горючих), хлорат калия разлагается очень энергично; реакция идет с выделением большого количества кислорода по уравнению:
2KC10s->2KCl + 30a + ?.
Реакция разложения хлората калия экзотермична.
В присутствии примесей хлорат калия разлагается настолько энергично, что иногда вызывает взрыв. Смесь бертолетовой соли с горючими веществами легко воспламеняется от действия небольшого количества концентрированной" серной кислоты. Это явление объясняется тем, что при действии серной кислоты на бертолетову соль выделяется свободная хлорноватая кислота, которая разлагается с образованием двуокиси хлора. Последняя, как указано выше, обладает свойством зажигать горючие вещества.
Реакцию образования СЮ2 можно представить уравнениями:
2КС108 + H2S04 -> K2S04 + 2НС10-; ЗНОЮ, -> 2С102 + НСЮ4 + Н20.
Эта реакция используется в пиротехнике для воспламенения некоторых составов.
Хлорат калия в чистом виде негигроскопичен. Однако примеси, в частности, хлористого кальция, вызывают некоторую его гигроскопичность.
Хлорат калия применяется в пиротехнике в качестве окислителя, главным образом, в цветнопламенных составах. Составы с бертолетовой солью очень чувствительны к механическим воздействиям. Поэтому работа с такими составами требует осторожности, чистоты и аккуратности.
Хлор нова то кислый барий Ва(СЮ3)2Н20, молекулярный вес 322,29; получается из природного минерала витерита действием на него хлора при нагревании (может быть также получен электролизом из насыщенного при 75° раствора хлористого бария).
Хлорат бария растворяется в воде; в спирте нерастворим, кристаллизуется в прозрачные призматические кристаллы, при температуре 300-310° разлагается; в сухом виде при нагревании до более высокой температуры взрывает.
Реакция разложения хлората бария проходит аналогично разложению хлората калия по уравнению:
Ва(СЮ3)2 -> ВаС12 + 302 + Q.
28
В смеси с горючими хлорат бария дает энергичную вспышку; составы с хлоратом бария чувствительны к механическим воздействиям.
Пламя, образуемое составами с хлоратом бария, имеет ярко-зеленую окраску. Следовательно, хлорат бария в составах является одновременно окислителем и носителем цветности, почему он может быть назван цветнопламенньш окислителем.
Хлорат бария применяется, главным образом, для составов зеленого огня. При работе с ним следует применять те же меры предосторожности, что и при работах с хлоратом калия.
Перхлораты
Перхлораты -соли хлорной кислоты НС104. Хлорная кислота в свободном состоянии чрезвычайно нестойка: на воздухе дымит, легко взрывает в присутствии горючих веществ, воспламеняет бумагу, дерево. Водный раствор ее безопасен.
Соли хлорной кислоты -перхлораты -более стойки, чем хлораты. Это объясняется тем, что реакция разложения перхлоратов происходит с поглощением тепла. В пиротехнике применяется перхлорат калия.
Перхлорат калия (или хлорнокислый калий) КСЮ4, молекулярный вес 138,56; представляет собой белый кристаллический порошок, слабо растворяющийся в воде и негигроскопичный. При температуре 420° начинает разлагаться по уравнению:
4КС10. -> 2КСЮ3 + 2КС1 + 502-
При более энергичном нагревании или в смеси с горючими веществами разложение перхлората калия идет с образованием хлористого калия и кислорода по уравнению:
КС104 -> КС1 + 202 -где <2 -количество тепла, требуемое для разложения перхлората, равно 7,8 кг-кал.
Составы с перхлоратом менее чувствительны к механическим воздействиям, чем составы с хлоратами.
Перхлорат калия применяется в качестве окислителя; он дает более спокойное горение, чем хлорат калия. Работа с ним требует тех же мер предосторожности, что и с хлоратами. Перхлоратные составы обладают чувствительностью к трению и удару, хотя и в меньшей степени, чем хлоратные. Высокая стоимость перхлората калия ограничивает его применение.
Требования к взрывчатым веществам: производительность, адекватная устойчивость к внешним воздействиям, длительный срок хранения, доступность по доступной цене. Каждое взрывчатое вещество характеризуется рядом физико-химических параметров. Механические эффекты взрыва оцениваются в ограниченном пространстве и выражаются в виде скважин.
Чувствительность определяет, насколько большой импульс должен использоваться для надежного детонации этого взрывчатого вещества. Детонационная волна выражает постепенное распространение взрыва во взрывоопасном заряде от места взрыва. Сразу же за детонационной волной выделяется энергия, а взрывчатые вещества превращаются в газы.
