Химия

Борис Дружинин

Сера (S)

Сера находится в клетке № 16. Простое вещество сера жёлтого цвета, в  природе может встречаться в виде красивых кристаллов. Они очень хрупкие и легко истираются в порошок. Месторождения самородной серы часто обнаруживают на склонах вулканов.

Сера горит голубым пламенем, но образующийся при этом сернистый газ ядовит и отвратительно пахнет. Не случайно в аду грешников мучают именно серой. Когда-то жрецы использовали серу в составе священных курений. Окуривают помещения горящей серой и в наши дни: ядовитый сернистый газ обеззараживает склады, трюмы и подвалы.

Порошком серы посыпают растения для борьбы с клещами и грибковыми заболеваниями (мучнистой росой и др.). В аптеке продают порошок серы и мази на её основе для лечения кожных заболеваний, а в зоомагазине  — серу для подкормки домашних животных, чтобы улучшить состояние их шерсти и кожи.

Ещё в IX веке даосским монахам был известен чёрный порох — взрывчатая смесь серы, селитры и порошка древесного угля. Постепенно китайцы научились делать пороховое оружие, вплоть до ружей и пушек.

Одно из самых популярных соединений серы — серная кислота H₂SO₄. Вряд ли вы встречали её в быту, разве что видели, как её раствор заливают в свинцовый автомобильный аккумулятор. Но для химической промышленности серная кислота — важнейший продукт. Она нужна для обработки металлов, производства химических волокон, красителей, взрывчатых веществ, минеральных удобрений и др.

Обращаться с серой надо очень осторожно. Тонкоизмельчённая сера может сама собой загореться в присутствии влаги или в смеси с углём. Хорошо самовозгорается сера при контакте с обычной хлоркой. Сера содержится в головках обычных спичек.

В теле среднего пятидесятикилограммового школьника примерно 100  граммов серы.

Хлор (Cl)

Хлор занимает клетку № 17. Простое вещество хлор (χλωρός — зелёный) — жёлто-зелёный ядовитый газ с резким запахом, — очень активен и легко реагирует со многими веществами, поэтому в природе его попросту нет. Промышленным источником газообразного хлора служит обычная поваренная соль NaCl (в природе много её  месторождений).

Если пропустить хлор через гашёную известь, получится хлорная известь, известная в быту как «хлорка». Её запах — это и есть запах хлора, который постепенно выделяется хлорной известью. Хлорка прекрасно дезинфицирует и поэтому «преследует» нас повсюду — в  туалетах, в бассейнах и даже в водопроводной воде (если вода очищалась на небольшой станции). Для защиты растений используются содержащие хлор вещества, убивающие вредных насекомых — например, гексохлоран.

К сожалению, хлор нашёл не только мирное применение: он входит в состав боевого отравляющего вещества иприта. Впервые иприт применила Германия против англо-французских войск 12 июля 1917  года вблизи бельгийского городка Ипр (отсюда и название). Ещё иприт называют «горчичным газом» из-за его запаха, напоминающего запах горчицы. Только это никакой не газ, а жидкость, кипящая при температуре свыше 200°C.

Хлор необходим для производства пластмасс, каучука и  искусственного волокна.

Аргон (Ar)

В клетке № 18 находится аргон. Это первый из инертных (благородных) газов, открытый англичанами Джоном Рэлеем и  Уильямом Рамзаем в 1894 году в составе воздуха, хотя ещё в 1785 году их соотечественник Генри Кавендиш обнаружил в составе воздуха немного бесцветного газа, не  вступающего ни в какие реакции. Название происходит от греческого ἀργός — бездеятельный, подчёркивая инертность газа.

Пока известны только два химических соединения аргона — HArF и  CU(Ar)O. Под действием электрического разряда аргон светится сине-голубым цветом, это используют в светотехнике. Аргоном часто заполняют электрические лампочки, чтобы уменьшить испарение вольфрама со спирали. Но больше всего аргона расходуют на  создание инертной атмосферы для высокотемпературной обработки металлов (алюминия, титана, бериллия, циркония, гафния и др.), способных в этих условиях реагировать с газами воздуха.

Аргон входит в состав смеси, вводящей пациентов в состояние наркоза. Наркоз мгновенно исчезает, если прекратить подачу аргона.

Калий (K)

Калий занимает клетку № 19. Известна точная дата «рождения» чистого элемента калия — 6 октября 1807 года. В этот день Гемфри Дэви выделил его электролизом расплава щёлочи и дал имя potassium от  названия одной калийной соли — поташ (англ. potash). В нашей стране прижилось предложенное Гилбертом название «калий» от арабского «алькали», что тоже означает «поташ». Металл калий легче воды, его плотность 0,86 г/см³.

Поташ, по-научному — карбонат калия, люди издавна получали из  обыкновенной золы и использовали как мыло. Путешествуя по сибирской тайге, я не раз встречался с местными охотниками, доводилось и мыться с ними в бане. Как устроить в глухой тайге «баню» — отдельная история. А мылом у нас была остывшая зола из костра. Отмывает очень хорошо. Возможно, обычай «посыпать голову пеплом» в покаянных обрядах связан с его очищающими свойствами?

Добавки поташа понижают температуру замерзания строительных растворов. Насколько ценен поташ, говорит тот факт, что ещё Пётр I установил государственную монополию на его производство: «Нигде никому отнюдь поташа не делать и никому не продавать под страхом ссылки в вечную каторжную работу».

И ещё одно соединение калия — цианистый калий (KCN) — известно с  древности. Эти бесцветные кристаллы, внешне напоминающие сахарный песок, блокируют способность клеток организма усваивать кислород из  крови и мгновенно убивают человека.

Сплавы калия с некоторыми металлами отличаются низкой температурой плавления. Рекордсмен — сплав 12% натрия, 47% калия и 41% цезия. Его температура плавления −78°C.

Кальций (Са)

В клетке № 20 находится кальций. Своё название кальций получил от  латинского слова calx, что означает известь. Кальций — один из самых распространённых элементов на Земле, но, ввиду активности его простого вещества, в природе встречается исключительно в виде соединений.

Иногда недостаток кальция оборачивается его «избытком». Дело в том, что в наших костях в норме содержится больше 1 кг кальция. В случае его недостатка кости становятся очень хрупкими. Руки и ноги с такими костями ломаются легко и, как следствие, заковываются в гипсовую повязку, а гипс — это соединение кальция (кристаллогидрат сульфата кальция).

Кальций есть в морской и речной воде, входит в состав растений и животных организмов. Из его солей сложены горные массивы и глинистые породы. Все основные стройматериалы — бетон, стекло, кирпич, цемент, известь — содержат много кальция.

Карбонат кальция СаCO₃ — одно из самых распространённых соединений. Минералы на его основе покрывают более четверти земной суши. Главный из этих минералов — известняк. Он незаменим в производстве цемента, карбида кальция, соды, всех видов извести, белильных растворов, цианамида кальция и многих других полезных веществ. Всем известный мел (тоже карбонат кальция) используют при побелке стен, добавляют в бумагу и резину.

Приходя в музей посмотреть на скульптуры великих мастеров, мы любуемся произведениями из карбоната кальция — мрамора. Чистый белый мрамор встречается нечасто. Из менее ценных сортов делают щиты и панели в  электротехнике. В строительстве мрамор используют как облицовочный материал.

Растворы хлористого кальция имеют низкую температуру замерзания. Смесь этой соли со снегом или льдом плавятся уже при температуре −55°C. Так что когда вы в мороз шлёпаете по мокрому тротуару — под ногами раствор CaCl₂. В 1961 году в Антарктиде открыли незамерзающее озеро Дон-Жуан. Оказалось, что вода в озере насыщена хлористым кальцием.

Художник Анна Горлач

elementy.ru