Разностью растворимости при различных температурах пользуются у нас для эксплуатации поваренной соли наших многочисленных соляных озер, для получения ее испарением воды соляных источников и вымораживанием воды северных морей.
В технике эта разность используется для отделения солей разной растворимости из их смешанного раствора. При понижении температуры последнего из него сначала выкристаллизовываются труднорастворимые соли, а легкорастворимые остаются в маточном растворе.
Наша страна необычайно богата природными источниками технически применяемых солей. Что нигде нет такого количества поваренной соли (каменной, в соляных озерах и источниках), это знали даже во времена царизма. Но вот, например, калиевые соли в прежнее время выписывались из Германии, а их месторождения у нас, оказывается, тоже являются богатейшими в мире. Вблизи Соликамска найдены и широко эксплуатируются месторождения калиевых солей.
А в Сибири у нас имеются озера с самородной содой, количество которой так велико, что ежегодно ее можно добывать больше, чем сейчас на заводах готовится из поваренной соли. Там же имеются озера с глауберовой солью. Интересно отметить, что еще в 1784 г. Лаксман применял сибирскую глауберову соль для варки стекла вместо соды. В Сибирь он был послан в качестве пастора, но, будучи по натуре естествоиспытателем, он от этой профессии вскоре отказался, занявшись исследованием природных богатств Сибири. Многие из них долгое время оставались неизвестными.
Таковы, например, богатейшие и разнообразнейшие месторождения полезных ископаемых Кольского полуострова. Здесь, в первую очередь, надо отметить положительно неисчерпаемые источники апатито-нефелинов.
Вот что говорит об апатитах один из современных писателей: «А. Н. Лабунцев, производивший изыскания на Кольском полуострове, решил попутно исследовать и гору Расвум-чарр, на вершине которой он подозревал наличие некоторых редких минералов. Забрав молотки, зубила и прочий несложный инструмент, геолог забрался на ровное плато, расположенное на высоте 900 м над уровнем моря. Плато оказалось усеянным крупными глыбами незнакомого ему камня. Отколов несколько кусков, геолог с недоумением ощупал необычайный минерал, рассыпчатый и белый.
Неужели апатит?
По прибытии в Ленинград, а потом в Москву, ученый прочел ряд докладов. Привезенные им образцы породы показали ошеломляющие результаты.
Таинственный камень оказался апатитом, не знающим себе равного в мире минерала по содержанию фосфорной кислоты. Лучшие фосфориты Марокко оказались в два раза хуже хибинских».
О нефелине тот же писатель пишет следующее: «Нефелин представляет собою мутный, обычно серый, полупрозрачный твердый камень, а по составу напоминает полевые шпаты, которые идут на получение фарфора и фаянса. Но он обладает своеобразным свойством: он необычайно легко разлагается даже слабыми кислотами. Нефелин завоевывает почетное место в стекольной, керамической, химической, металлургической, сельскохозяйственной, кожевенной, ультрамариновой и прочих видах промышленности. Нефелин — богатейший по применению в промышленности материал. При варке стекла нефелин заменяет собою дефицитные соду и сульфат. В керамической промышленности он вполне заменяет полевой шпат. Нефелин является также весьма ценным объектом для извлечения из него кремнезема и щелочей. Сода и поташ, которые могут быть приготовлены из нефелина, играют в химической промышленности столь же важную роль, как глина в керамической промышленности или каучук в резиновой. Наконец, из чистого глинозема, то есть окиси алюминия, можно получить металлический алюминий, а из нефелинового сиенита — прекрасный, глубокого синего цвета ультрамарин. Не буду уже говорить о дублении подошвенной кожи нефелином, о получаемом из него титано-магнетите, идущем на изготовление белой, заменяющей свинцовые белила краски, о получаемом из нефелина ванадине…»
Все многообразные применения апатито-нефелиновых хибинских залежей в настоящее время используются. Не малая часть добычи экспортируется за границу. А раньше фосфориты ввозились из-за границы.
В 1929 г. Сергей Миронович Киров заложил первый камень приполярного города Хибиногорска, ныне носящего имя Кирова и имеющего уже свыше 500 000 жителей и крупные химические заводы, перерабатывающие апатито-нефелины и другие природные богатства Кольского полуострова.
И это там, где еще недавно была безлюдная тундра!
Зимний сад… летом
Кристаллы воды, когда они в виде инея покрывают зимой деревья в садах и лесах, так красивы каждый в отдельности и такую чудную картину образуют в целом, что можно только пожалеть о нашем неумении воспроизвести ее по желанию.
А впрочем, разве для химика есть что-либо невозможное! Целый сад мы инеем в жаркий летний день не покроем, — это обошлось бы слишком дорого, — но несколько веточек остролистника или хвойных кустарников и деревьев сможем покрыть нежными белыми кристаллами, которые дадут нам впечатление инея.
Химический иней
Поместим сорванные ветви под стеклянный колпак. Как я не раз говорил, им может служить бутылка с отрезанным дном. Колпак поставим на доску с прорезанным в середине ее отверстием, в которое вставим фарфоровую чашечку.
В чашечку насыплем горсть бензойной кислоты; под чашкой зажжем спиртовую лампочку.
При 120° бензойная кислота плавится, при 250° испаряется, и ее пары, наполнив колпак, осаждаются мелкими бесцветными кристалликами на ветвях и хвое растений. Уберите лампочку, закройте отверстие колпака пробкой и осветите картину «зимнего леса», выставив колпак на солнечный свет.
Сад химика
Химик может не только среди лета воспроизвести картину зимнего сада, покрытого инеем, — он может вырастить чисто «химический сад», не нуждаясь для этого ни в семенах, ни в саженцах растений.
Выращивается, однако, такой сад не на воздухе. Для растений, в нем произрастающих, нужна не углекислота, а другая питательная среда. Наоборот, все кислоты, даже следы их, гибельны для такого «сада».
Выращивается он в стекле.
— На стекле?
Нет, именно в стекле. Только в жидком, в так называемом растворимом стекле.
Бывает и такое стекло. Обыкновенное хорошо вам известное стекло с химической точки зрения — соль, хотя и нерастворимая или, говоря вполне точно, в высшей степени трудно растворимая в воде. Варится стекло чаще всего из песка (а песок — это кремнезем, ангидрид кремневой кислоты), соды и извести.
Попутно надо сказать, что и такое стекло при очень продолжительном кипячении в горячей воде частью переходит в раствор. Это доказал Левуазье, опровергнув мнение своих современников, утверждавших, что при многодневном кипячении воды из нее выделяется какое-то новое землистое вещество. Взвесив это вещество, он нашел, что вес его равен разности весов стеклянного сосуда до и после опыта. Ясно, что и получилось оно не из воды, а из материала сосуда.
Сплав кремнезема с едким натром дает стекло, легко растворимое в воде и очень легко разлагаемое кислотами. В виду последнего, материалы для нашего химического сада должны быть совершенно чистыми, иначе, предупреждаю заранее, ничего из этого опыта не выйдет.
Купив силикат натрия уже в растворенном виде, слейте его в широкую банку из-под варенья из бесцветного стекла и бросьте в жидкость крохотный кристаллик медного купороса. Упав на дно, он вскоре покроется пленкой, которая в непродолжительном времени образует почки, а из этих почек начнут расти голубые травинки. Ими можно засеять все дно банки; это будет газон голубой «химической травы». На Земле, правда, такая трава не встречается, но, быть может, что-нибудь в этом роде растет на других планетах…
Кристаллик железного купороса дает извивающиеся черные ветви; никелевого — ярко-зеленые, почти прямые стволики; азотно-кислый кобальт разовьется в синие ползучие растения и т. п.
Сулема (хлорная ртуть) — сильный яд, так что брать ее для этого опыта отнюдь не следует, а это отчасти жаль, так как она дает очень красивые оранжевые «растения».
Когда деревья «вырастут», можете очень осторожно слить раствор стекла. Сад будет оставаться таким же, как получился, и в воздухе; воздух был непригоден только для периода развития химических трав и деревьев.
А растут они вот почему: в растворе жидкого стекла кристаллики солей тяжелых металлов покрываются тонкой пленкой их кремнекислых соединений. Сквозь эту пленку диффундирует (проникает) вода и растворяет часть кристаллика. Пленка, не выдержав напора изнутри, где-нибудь лопается, растворившаяся соль тяжелого металла вытекает в отверстие и тотчас в свою очередь покрывается пленкой кремнекислой соли. Процесс этот может повторяться несколько раз, и тогда «химическое растение» ветвится.
Растворимое стекло представляет не единственную «питательную среду» для химических растений.
Заменив его крепким раствором желтой кровяной соли (железисто-синеродистый калий), можно из солей тех же металлов вырастить в этом растворе растения других «семейств», не похожие на прежние.
Так, кристаллик медного купороса, дающий в растворимом стекле голубую травку, в кровяной соли развивается в красно-бурое деревцо, по началу стелящееся по дну банки, а затем вырастающее до самой поверхности раствора. Наоборот, азотно-кислый кобальт дает в этом растворе низкую траву.
Чем не аналогия с биологическим законом приспособляемости организма к окружающей среде?
Но, конечно, химические «растения» отличаются от настоящих: семян они не дают, клеток органических не имеют.
Словом, они не живые!
Химические шутки
Как сварить яйцо без огня
В самом деле, как же это сделать?
Говорят, что в Сахаре и других тропических пустынях достаточно положить яйцо в песок, чтобы оно испеклось. А как же в нашем климате сварить его хотя бы всмятку, не разводя огня?
Это кажется невыполнимым.
Между тем это очень просто: положите яйцо в глиняный горшочек с негашеной известью и облейте водой. Смесь настолько нагреется, что избыток воды закипит. Дав извести остыть, выньте яйцо из горшка, разбейте скорлупу — и увидите, что ваш завтрак готов.