ÕÈÌÈß Основные и амфотерные оксиды – это соединения металлов и амфотерных элементов с кислородом. Взаимодействуя с кислотными оксидами или кислотами, такие оксиды образуют соли. Некоторые из основных оксидов могут реагировать с водой, превращаясь в сильные основания – щёлочи. Первым основным оксидом, с которым имел дело человек, был оксид кальция СаО – негашёная известь, которая образуется при обжиге известняка (карбоната кальция СаСО3). Почти одновременно (а может быть, и раньше) люди узнали другой оксид, амфотерный. Это был драгоценный камень, рубин, оксид алюминия Al 2 О 3 , прозрачные кристаллы которого имеют кроваво-красный цвет из-за примеси оксида хрома Cr2О3. Рубины с незапамятных времен украшали короны властителей: царей, королей, султанов … 1. Забавы аристократов В 1808 г. в Лондоне появилась новая мода – посещать по четвергам лабораторию президента Королевского общества (Английской академии наук) Гемфри Деви (1778-1829) и наблюдать химические опыты. Обычными посетителями лаборатории были молодые аристократы. Деви таким посещениям не препятствовал. Он открыл новый химический элемент, получил его в виде металла и установил формулу его оксида ЭО. И вот очередной эффектный опыт: Деви зажёг свечу и высыпал со шпателя в пламя немного порошка оксида ЭО. Тотчас огонь окрасился в зелёный цвет. Затем Деви нагрел белый порошок в токе воздуха, и все увидели, что цвет порошка не изменился, увеличился только его объём. Тогда Деви повысил температуру прокаливания и направил выходное отверстие реторты с белым порошком на тлеющий уголёк. Уголёк вспыхнул и загорелся ярким пламенем. Деви показал ещё один опыт: растворил оксид ЭО в соляной кислоте, а потом добавил серную кислоту. Все увидели, как из прозрач- ной жидкости выпадает белый осадок. Раскройте секрет опытов Деви. 2. Чудесные превращения соли меди К голубому водному раствору сульфата меди (ІІ) CuSO4 добавили раствор щёлочи; выпал голубоватый осадок. Полюбовавшись на него, к смеси добавили гидроксиламин NН2ОН и обнаружили, что осадок стал кирпично-красным. Его отделили от маточного раствора, промыли водой, а потом обработали разбавленной серной кислотой. Осадок не исчез, а как будто стал даже более красным. При этом серная кислота приобрела голубой цвет. Что это за превращения? 3. Разноцветные осадки Парацельса Врач и алхимик Теофраст Парацельс (1493-1541) писал в одной из своих книг, как он нагревал соли-нитраты некоего элементаметалла и получил порошок красного цвета – «красный преципитат». Образование красного порошка сопровождалось выделением красно-бурого газа. Действуя на те же соли в водном растворе щёлочью, Парацельс получил в одном случае жёлтый осадок, идентичный по составу «красному преципитату», а в другом – осадок чёрного цвета. Все эти удивительные продукты при длительном прокаливании исчезали без следа, только свечи, стоявшие рядом с ретортами для прокаливания, горели необычно ярким пламенем … Ещё Парацельс обнаружил, что красный и жёлтый осадки химически растворяются в соляной кислоте с образованием очень ядовитого соединения, хорошо растворимого в воде. Спустя 400 лет химики узнали, что это ядовитое вещество в растворе не подвергается сколько-нибудь заметной электролитической диссоциации. Что же получил Парацельс? 4. Извержение зелёного пепла Школьники вели уборку в химическом кабинете и обнаружили в углу шкафа склянку с оранжевыми кристаллами. Вместо этикетки на ОСНОВНЫЕ И АМФОТЕРНЫЕ ОКСИДЫ - РОДИТЕЛИ ГИДРОКСИДОВ 18 банке была наклеена бумажка с надписью: «Опыт 31. Азот (-ІІІ) + хром (+VІ). Поджечь». Что же было в банке?.. Любопытство взяло верх над осторожностью, и ребята высыпали немного кристаллов в фарфоровую чашку и подожгли их спичкой. Кристаллы задымились, и вдруг из чашки стали стремительно вылетать раскалённые докрасна частички, оседавшие вокруг в виде зелёного «пепла». Найдите объяснения этому происшествию. 5. Тигель и перстень Как оказался золотой перстень у старого профессора? О, это целая история из времён его студенческой жизни. Однажды на вечеринке не в меру развеселившийся сын богатого владельца пароходной компании заявил, что у него есть сверхпрочный тигель из сплавленного корунда – оксида алюминия Al2О3. Он готов поспорить на свой золотой перстень, что этот тигель не испортит никакой химический реактив. На следующий день один из студентов в присутствии спорщика и его друзей опустил тигель вместе с перстнем в бесцветный расплав некоего вещества, и довольно скоро все увидели, как тигель исчез, а золотой перстень опустился на дно сосуда с расплавом. Что же произошло с тиглем? 6. Потеря и находка Это событие произошло более 3000 лет тому назад. Прославленный греческий художник Никий ожидал прибытия заказанных им свинцовых белил с острова Родос в Средиземном море. Корабль с красками прибыл в Афинский порт Пирей, но там неожиданно вспыхнул пожар. Пламя охватило и корабль Никия. Когда пожар погасили и вытащили на берег то, во что превратился корабль, расстроенный Никий подошёл к обгоревшим бочкам с белилами. Удалив слой угля и золы, художник обнаружил под ними ярко-красное вещество. Так нежданно-негаданно Никий стал владельцем большой партии превосходной красной краски. Что произошло с белилами во время пожара? 7. Одинаковые, но … разные Рубин и сапфир – прозрачные минералы, драгоценные камни редкостного блеска, по твёрдости уступающие только алмазу. Рубин – кроваво-красного цвета, а сапфир – чудесного синего. Рубин и сапфир соперничают между собой по красоте, превосходя все остальные драгоценные камни. СТРАНА ЗНАНИЙ Каков химический состав этих камней? 8. Всё может быть! Элемент марганец может принимать в соединениях самые разные степени окисления, от +2 до +7. Коричневый оксид марганца (3) имеет состав Mn2О3 и обладает некоторыми очень интересными свойствами. Если обработать Mn2О3 избытком концентрированной серной кислоты, получается бледно-розовый раствор, а на дне колбы появляется чёрный осадок. При нагревании этой колбы осадок исчезает и выделяется бесцветный газ, поддерживающий горение. Если обработать Mn2О3 концентрированной соляной кислотой, выделяется жёлто-зелёный газ с резким запахом, вызывающий почернение фильтровальной бумажки, смоченной раствором йодида калия. Какие превращения испытывает при этих реакциях Mn2О3? 9. Оксиды немецких химиков Немецкие химики Юстус Либих (1803-1873) в 1824 г. и Фридрих Штромейер (1776-1835) в 1832 г. получили и исследовали оксиды двух элементов, которые, как выяснилось позже, относятся к одной и той же группе Периодической системы Д.И. Менделеева. Оксид Штромейера образован самым тяжёлым из нерадиоактивных элементов. Оксид Либиха образован элементом, атомный номер которого на 32 единицы меньше, чем у элемента в оксиде Штромейера. Оба оксида однотипного состава, практически нерастворимы в воде, взаимодействуют с соляной кислотой. Дальше начинаются различия: оксид Штромейера жёлтого цвета и, в отличие от белого оксида Либиха, реагирует с сильными кислотами в водном растворе и не взаимодействует со щелочами. Оксид Либиха, наоборот, растворим в кислотах (кроме соляной), зато реагирует со щелочами, образуя растворимые гидроксокомплексы. О каких оксидах идёт речь? 10. И зелень, и синь … Одно из множества ярко окрашенных соединений элемента – это его оксид Э2О3 зелёного цвета. На основе этого вещества делают самые прочные и светостойкие краски, не поддающиеся действию вредных примесей в атмосфере. Помимо живописи, этот оксид широко применяется при росписи фарфора. Его наносят на поверхность слегка обожжённого фарфорового изделия, покрывают слоем глазури и проводят высокотемпературный обжиг при 1350-1450°С. № 5 2015 19 Кроме зелёного оксида, о котором идёт речь, такую температуру выдерживает только один пигмент – чёрный оксид другого элемента, имеющего состав ЭО. Нанесённый на поверхность фарфорового изделия, при обжиге он сплавляется с глазурью и образует ярко-синие силикаты. Фарфоровую посуду с синим рисунком все хорошо знают. Это мейсенский фарфор, а в России – знаменитая гжельская посуда. О каких оксидах здесь шла речь? 11. Воклен и хром Французский химик Луи Никола Воклен (1763-1829) в 1797 году демонстрировал в Парижской академии наук свойства оксида открытого им нового химического элемента – хрома. Он сказал, что это удивительное вещество мо- Василий Васильевич Верещагин. Дервиши в праздничных нарядах. Ташкент жет взаимодействовать как с кислотами, так и со щелочами. В те времена химики могли только догадываться о возможной амфотерности оксидов и гидроксидов. Воклен подействовал на оксид хрома серной кислотой, но никакой реакции не последовало, оксид остался без изменений. Тогда Воклен добавил к новой порции оксида концентрированный раствор гидроксида калия, и снова никакой реакции! Воклен был вынужден извиниться перед собравшимися: видимо, он взял из лаборатории не то вещество, какое следовало. В чём ошибка Воклена? Василий Васильевич Верещагин. Киргизская девушкa Н.Г. Антонюк, кандидат химических наук, Национальный университет «Киево-Могилянская академия» Верещагин Василий Васильевич (1842-1904), русский живописец и литератор, один из наиболее известных художников-баталистов. Художник легендарной судьбы и славы. Для современников — и на родине, и в Европе — он не только выдающийся живописец, но и отчаянный революционер, порывающий с общепринятым в жизни и творчестве. Выдающийся талант и выдающаяся натура — быть может, как натура он даже значительнее, грандиознее, чем как талант. В батальных картинах Верещагина публицистически остро, с жёстким реализмом раскрывается изнанка войны. От всех наград Верещагин отказывался, а военные вообще не признавал. Он увидел, что война — это бессмысленное убийство, утверждал: «Какую бы войну кто бы ни развязывал, она в любом случае — тупое желание владеть миром и его ресурсами». Выставки его картин объездили весь мир. Василий Васильевич Верещагин. Конец Бородинского боя ОСНОВНЫЕ И АМФОТЕРНЫЕ ОКСИДЫ - РОДИТЕЛИ ГИДРОКСИДОВ