Реакції, що відбуваються без зміни складу речовин

Хімія вивчає не тільки властивості речовин, але і перетворення одних речовин в інші, прагне використовувати такі процеси для отримання сполук з новими, практично корисними властивостями.

Хімічна реакція

Класифікацію хімічних реакцій можна проводити за найрізноманітнішими ознаками.

Є досить велика група реакцій, які не супроводжуються зміною складу речовин. У неорганічної хімії до таких реакцій можна віднести процеси взаємоперетворення різних аллотропних модифікацій одного хімічного елемента.

аллотропних модифікацій

Дуже цікаво, а в даний час і практично значуще, наприклад, перетворення однієї аллотропной модифікації вуглецю – графіту в іншу – алмаз:

перетворення однієї аллотропной модифікації вуглецю – графіту в іншу – алмаз

Цей процес використовують для отримання штучних алмазів. У 1954 р вчені з лабораторії знаменитої американської фірми «Дженерал електрик» отримали чорні кристалики штучних алмазів масою 0,05 г при тиску 100 тис. Атм і температурі +2600 ° С. Такі алмази коштували в сотні разів дорожче природних. Але протягом десяти наступних років було розроблено технології, що дозволяють отримати в одній камері за кілька хвилин 20 г алмазів і більше.

Сучасне виробництво штучних алмазів засноване на їх отриманні з графіту не тільки при надвисоких, але і при низьких тисках. Такі алмази порівняно дешеві. Вони переважно використовуються в металургії і машинобудуванні, радіоелектроніці та приладобудуванні, геологорозвідці гірничої промисловості.
Історично першим було здійснено перетворення білого фосфору в червоний, коли німецький алхімік X. Брандт в 1669 р, намагаючись отримати так званий філософський камінь прожарюванням сухого залишку сечі, отримав світяться білі кристалики речовини, названого їм фосфором (від грец. «Несучий світло») . Отримати з червоного фосфору білий можна і в шкільній лабораторії (рис. 89).

Біле олово – це м’який пластичний метал, з яким ми стикаємося найчастіше. Однак при зниженні температури воно може перетворюватися на сіре олово – порошок, що має всі властивості неметалів. Цей процес каталізується самим сірим оловом: досить з’явитися всього лише однієї порошинці сірого олова, як починається реакція, яку вже неможливо зупинити. При цьому виріб з білого блискучого металу перетворюється на сірий непоказний порошок. Такий процес носить образну назву «олов’яної чуми». Це стало причиною загибелі експедиції Р. Скотта, який намагався в 1912 р підкорити Південний полюс. Експедиція Р. Скотта використовувала для зберігання продуктів і гасу залізні каністри, зупинено оловом. На сильному морозі олов’яний припій розсипався, і експедиція залишилася без палива.

Для багатьох інших хімічних елементів також характерне явище аллотропии. Так, кисень утворює дві модифікації – кисень O2 і озон O3. Перетворення кисню в озон відбувається в природі при грозах (рис. 90). Вражені цими природними явищами поети нерідко допускають хімічні неточності типу: «У повітрі пахло грозою». А пахне якось не грозою, а утворюється в результаті її озоном (у перекладі з грецької «озон» і означає «пахне»).

Про біологічної ролі захисного озонового екрану Землі ви вже знаєте. Перед людством стоїть нагальна задача зберегти цей жизнеобеспечивающий екран від руйнування, так як з космічних супутників приходять тривожні факти про зменшення товщини озонового шару атмосфери – так званих озонових дірках, які на малюнку 91 показані білим кольором.

Озоновий щит планети руйнується оксидами азоту, сполуками хлору і фтору, що потрапляють в атмосферу в результаті розпаду фреонів – речовин, які широко застосовують в холодильних установках і парфюмерно-косметичних засобах. В даний час прийнята міжнародна програма, згідно якої фреони замінюються на інші, менш руйнівні для озонового щита холодоагенти.

Озон і кисень, будучи простими речовинами, утвореними одним хімічним елементом, проте мають різні властивості. Кисень не має запаху, а озон пахне свіжістю. Озон, на відміну від кисню, бактерициден, що використовують для знезараження питної води (озонування нешкідливо для здоров’я людини, на відміну від хлорування).

Озон – набагато сильніший окислювач, ніж кисень, тому він енергійно знебарвлює фарби, окисляє срібло, руйнує органічні сполуки. Остання властивість дозволяє використовувати його для усунення неприємних запахів, т. Е. Дезодорування продуктів харчування.

Отже, підіб’ємо підсумки.

Однією з причин різноманіття неорганічних речовин є аллотропия, яка може бути обумовлена:

1) різним складом молекул простих речовин (аллотропия кисню: кисень O2; озон O3);

2) різним кристалічною будовою аллотропних модифікацій, наприклад, всі модифікації вуглецю мають атомну кристалічну решітку, але у алмазу вона – об’ємна тетраедричних, а у графіту – шарувата (рис. 92), тому так несхожі властивості алмазу і графіту.

Посилання на основну публікацію