ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Текст Дополнения О воде и ее соединениях из "Основы химии" Эти данные составляют краткую характеристику физических свойств воды, как определенного вещества. Для этой же цели можно прибавить, что вода есть жидкость легкоподвижная, бесцветная, прозрачная, не имеющая ни запаха, ни вкуса и т. п. на эти свойства здесь нет нужды указывать, потому что воду всякий знает, а при описании неизвестных веществ эти признаки указываются. Скрытое ее тепло испарения = 538, плавления =79 единицам теплоты [431. Большое количество тепла, содержащееся в водяных парах и даже в жидкой воде (гютому что ее теплоемкость более, чем других веществ), ведет к тому, что горячую воду и водяные пары употребляют для нагревания [44]. [c.57] Химические реакции, которым подвергается вода и при которых она образуется, столь многочисленны и столь тесно связаны с реакциями многих других веществ, что нет возможности в начале изложения химии говорить о большинстве этих реакций. Впоследствии мы познакомимся с многими из них, а теперь упомянем о некоторых соединениях, образуемых водою. Для того, чтобы ясно видеть природу разных видов соединений, образуемых водой, мы начнем со слабейших, определяемых явно механическими силами. [c.57] Из сказанного очевидно, что переход влаги в газы и поглощение гигроскопической в. ажности представляют большое сходство с простым смачиванием водою, что здесь нет еще явного химического соединения с водою, так как вода не потеряла своих свойств, не образовала новых веществ, но замечается уже влияние химических особенностей [47]. [c.59] Еще иной характер представляет притяжение воды к телам, растворяющимся в ней. При растворении веществ в воде происходит неопределенное соединение, образуется новое однородное вещество из двух взятых тел. Но и здесь связь соединяющихся веществ весьма непрочна и перемена свойств незначительна. Вода, содержащая в растворе различные вещества, кипит при температуре, близкой к своей температуре кипения. От растворения в воде веществ более легких, чем сама вода, получаются растворы, имеющие меньшую плотность, чем вода, напр., при растворении спирта в воде, а более тяжелые вещества, растворяясь в воде, сообщают ей больший удельный вес, как видно из того, что соленая вода тяжелее пресной [48]. [c.59] от вдувания воздуха в пипетку, вода из нее будет выходить в цилиндр и поднимется по своей легкости на поверхность ртути. Для такого сильно растворимого газа, как аммиак, можно демонстрировать растворимость, наполнив стклянку аммиаком, заткнуть ее пробкою с трубкою и погрузить другой конец трубки в воду. Когда часть воды взойдет в стклянку (чтобы это случилось скоро, стклянку пред- I варительно можно нагреть), вода будет бить внутри V стклянки фонтаном. Б подъеме ртути и в образовании фонтана становится очевидною сила, действующая при растворении. [c.61] Подобно тому, как влажный воздух можно разбавить каким-угодно количеством сухого воздуха — растворяющей жидкости можно взять неопределенно большое количество и все-таки после смешения получится равномерный раствор. Но нельзя при известной температуре, в известный объем воздуха, ввести более определенного количества водяного пара. Избыток, превышающий насыщение, остается в жидком виде [51]. Таково же отношение воды к растворенным в ней телам. В данном количестве воды, при известной температуре (и давлении), нельзя растворить более определенного количества вещества избыток не соединится с водою. Как воздух или газ насыщается паром, так вода насыщается растворенным в ней веществом. Если к раствору, насыщенному данным веществом, прибавить его избыток, то он сохранит свое первоначальное состояние, не распустится в воде. Количество вещества (объемное ли, как для газов, или весовое, как для твердых и жидких тел), способное насыщать 100 ч. воды, называют коэффициентом растворимости или растворимостью. В 100 г воды при 15° может раствориться не более 35,86 г поваренной соли следовательно, ее растворимость при 15° равна 35,86 [52]. Весьма важно обратить внимание на существование твердых нерастворимых тел природы, потому что они образуют формы тел земной поверхности, растений и животных. Воды так много на поверхности земли, что будь она образована растворимыми веществами, она изменялась бы непрерывно, и прочных форм у гор, у берегов рек и морей, у растений и животных, у жилищ и покровов людей не могло бы существовать [53]. [c.63] Различным изменением растворимости с повышением и понижением температуры очень часто пользуются, особенно в заводской практике, для отделения друг от друга смешанных солей. Так, смесь хлористого калия и хлористого натрия (смесь эта встречается в природе, в Стассфурте) разделяется из насыщенного раствора, подвергая его попеременно кипячению (испарению) и охлаждению. По мере убавления воды кипячением, выделяется хлористый натрий, который и вынимают, а при охлаждении раствора выделяется хлористый калий, потому что растворимость этой соли сильно уменьшается с понижением температуры. Подобным же образом очищают (литруют, рафинируют) селитру, сахар и многие растворимые вещества. [c.65] Растворение представляет обратимую реакцию, т.-е , удалив из раствора воду, получают вновь первоначально взятое тело. Но необходимо иметь в виду, что удаление воды, взятой для растворения, не всегда совершается с одинаковою легкостью, потону что вода имеет различную степень химического сродства с растворяющимся веществом. Так, если раствор серной кислоты, во всех пропорциях смешивающейся с водою, нагреть, то потребуется весьма различная температура для удаления воды. Когда ее много — при температурах, немного превышающих 100° — вода уже выделяется, но при малой пропорции воды наступают такие отношения между нею и серною кислотою, что уже при 120°, 150°, 200° и даже 300° вода еще отчасти удерживается серною кислотою. Связь остального количества воды с серною кислотою, очевидно, больше связи ее с избытком воды. Сила, действующая в растворах, следовательно, имеет разную напряженность, начиная от столь слабого притяжения, при котором свойства воды, напр., ее способность испаряться, изменились очень мало, и кончая случаями сильного притяжения между водою и растворенным или химически соединенным с нею телом. [c.67] По закону парциального давления, какой бы газ ни был растворен в воде, в атмосфере другого газа этот газ выделяется из раствора. Эго зависит оттого, что в безвоздушном пространстве газ, растворенный в воде, выделяется из нее, ибо давление ничтожно. Такою же пустотою служит для газа, растворенного в воде, атмосфера другого газа. Выделение происходит от того, что частицы растворенного газа не ударяют уже бйлее о жидкость, не растворяются в ней, а бывшие в растворе по упругости своей выходят из жидкости [64]. По той же самой причине, при кипячении газового раствора, можно выкипятить весь содержащийся в растворе газ, по крайней мере во многих случаях, когда не происходит особо прочных соединений с водою. В самом деле, на поверхности кипящей жидкости будет водяной пар и, следовательно, давление, оказываемое на газ, будет принадлежать водяному пару, парциальное же давление растворенного газа будет при этом весьма незначительно. По этой, а не по какой-нибудь другой причине, газ выделяется при кипячении жидкости из раствора. При температуре кипения воды растворимость газов в воде еще достаточно велика, чтобы оставалось значительное количество газа в растворе. Растворенный в жидкости газ уносится вместе с парами воды если кипячение продолжается долгое время, то газ, наконец, весь выделяется [65]. [c.72] Понятие о парциальном давлении газов, очевидно, должно быть прилагаемо не только к образованию растворов, но и ко всем случаям химического действия газов. Особенно многочисленны его приложения в физиологии дыхания, потому что в нем действует лишь кислород воздуха [66]. [c.72] Уменьшение упругости пара растворов объясняет повышение температуры кипения от растворения твердого нелетучего тела в воде. Температура выделяющегося пара такая же, как и. раствора, а потому при этом водяной пар будет перегрет. Насыщенный раствор обыкновенной или поваренной соли кипит при 108°,4, раствор 335 ч. [калиевой] селитры в 100 ч. воды кипит при 115°,9 325 ч. хлористого кальция при 179°, если определять температуру кипения, погрузивши шарик термометра в самую жидкость. Это показывает опять ту связь, которая существует между растворенным телом и водою. Еще яснее эта связь в тех случаях (напр., при растворении азотной или муравьиной кислоты в воде), когда раствор кипит выше, чем вода и летучее тело, в ней растворенное. По этой причине растворы некоторых газов, напр., хлористого и иодистого водорода, кипят выше 100°. [c.74] Выделение льда из водных растворов [73] объясняет как то давно известное мореплавателям явление, что льды океанов дают пресную воду, так и то, что при вымораживании соленой воды (как при ее испарении) получается раствор более богатый содержанием соли, чем взятый. В холодных странах пользуются этим для сгущения морской воды, которую потом испаряют для извлечения соли. [c.74] Для понимания природы растворов немало могут служить пересыщенные растворы, так называемые криогидраты, постоянно кипящие растворы некоторых кислот и свойства соединений, содержащих кристаллизационную воду, а потому мы перейдем к ознакомлению с ними. [c.76] Образование пересыщенных растворов состоит в том, что, при охлаждении насыщенного раствора некоторых [75] солей, их избыток может иногда оставаться и не выделяться из раствора, если жидкость будет приведена в известные условия. Если, напр., при температуре кипения насытит воду глауберовою солью (Ыа 50 ) и такой раствор слить с остальной соли, прокипятить и во время кипения сосуд с раствором плотно закрыть, запаять или заткнуть ватою, или покрыть слоем масла, то тогда этот насыщенный раствор, по охлаждении до обыкновенной температуры и даже гораздо ниже, не выделяет нисколько глауберовой соли, тогда как без указанных предосторожностей он выделяет при охлаждении кристаллы, содержащие 180 ч. воды на 142 безводной соли (На 50 10 0). Пересыщенный раствор можно двигать, перемешивать внутри сосуда и никакой кристаллизации не совершится в растворе будет оставаться прежнее высокое содержание соли, отвечающее возвышенной температуре. Кристаллизация происходит вдруг, если сосуд с пересыщенным раствором раскрыть и бросить в раствор кристалл водной глауберовой соли. При этом быстром выделении кристаллов замечается повышение температуры, именно оттого, что находившаяся в жидком состоянии соль переходит в твердое состояние. Это явление отчасти подобно тому, что вода может быть охлаждена ниже 0° (даже до —10°), если будет в покое, и при известных обстоятельствах вдруг кристаллизуется, выделяя тепло. Хотя с этой стороны представляется здесь сходство, однако в действительности явление пересыщенных растворов гораздо более сложно. Так, пересыщенный раствор глауберовой соли при охлаждении выделяет кристаллы, содержащие На 50 7 0 или на 142 ч. безводной соли 126 ч. воды, а не 180 ч., как в указанной выше соли. Кристаллы 7-водной соли отличаются непрочностью стоит к ним прикоснуться не только кристаллами 10-водной соли, но и многими твердыми телами, они тотчас становятся непрозрачными, образуя смесь безводной и 10-водной соли. Очевидно, что между водою и растворимым веществом могут устанавливаться различные виды более или менее прочных равновесий, одно видоизменение которых составляют растворы [76]. [c.76] Растворы солей при охлаждении ниже 0° выделяют лед или кристаллы (нередко тогда содержащие кристаллизационную воду) соли, а при некоторой концентрации, которой достигают предшествующими выделениями воды, застывают всею своею массою. Такие отвердевшие растворы называют криогидратами. Наблюдения (Менделеев, 1868) над растворами поваренной соли показали, что раствор застывает, когда достигает состава, близкого к Na l ЮН О (на 58,5 ч. соли 180 ч. воды) и это происходит около —23°. Застывший раствор плавится при той же температуре и расплавляющаяся часть, равно как и остаток, сохраняют вышеуказанный состав. Гутри (1874 — 1876) получил криогидраты многих солей и показал, что некоторые образуются подобно вышеуказанному при сравнительно низких температурах, а другие (напр., для сулемы, квасцов, бертолетовой соли, для разных коллоидов) при небольшом охлаждении, до —2° или даже ранее [77]. Для поваренной соли криогидрат с 10 воды и для азотнонатровой соли с 7 воды (т.-е. на 85 ч. соли 126 воды) следует признать веществами, способными переменять твердое состояние на жидкое и обратно, а потому можно думать, что в криогидратах имеются растворы, не только не разлагаемые охлаждением, но и определенного состава, что представило бы новый случай определенного равновесия между растворителем и растворенным веществом. [c.77] При таком представлении о природе растворов, понятие о них сводится к понятию об определенных соединениях, которыми преимущественно занимается химия и на которых далее мы сосредоточим главное внимание. [c.81] Мы рассмотрели таким образом многие виды и степени соединений различных веществ с водою или случаи соедввевня воды, когда из нее и других тел образуются новые однородные тела, которые в этом случае, очевидно, будут сложными,, т.-е. составленными из других тел хотя они и однородны, но в них должно признавать существование тех составных частей, которые вошли в их состав, потому что эти части можно обратно из них получить. Не должно, впрочем, думать, что в гидрате извести прямо находится вода, подобно тому, как нельзя сказать, чтобы в воде находился водяной пар или лед. Если мы говорим, что в составе такого-то гидрата находится вода, то мы этим хотим указать только на то, что есть химические превращения, в которых, посредством воды, можно получить такой гидрат, и такие, в которых эту воду можно выделять из этого гидрата. Все это просто выражается словами, что вода входит в состав этого гидрата. Исследование же состава сложных веществ, т.-е. выражение их превращений, представляет одну из очевидных задач химии, ограничиваемую учением об элементах, или простых телах. [c.85] Вернуться к основной статье