- IN MEMORIAM -
Юрий Яковлевич Фиалков
«Необычные свойства обычных растворов»
Необычные свойства обычных растворов

В книге доктора химических наук Ю. Я. Фиалкова в доступной и увлекательной форме рассказывается о необычных свойствах растворов вообще и о свойствах одного из них — воды.

Основной материал книги посвящён физическим и химическим свойствам растворов. Растворы встречаются в природе повсюду, потому что воздух — раствор, морская вода — раствор, да и твёрдый минерал тоже часто раствор.

Из книги читатели узнают, почему растворы кипят и замерзают, почему некоторые вещества при растворении в жидкостях распадаются на ионы и как через растворы идёт электрический ток. Иллюстрации Б. Валита.

См. также книгу И.Р. Кричевского и И.В. Петрянова «Термодинамика для многих».

Полный текст — в разделе «книги»
***

Содержание

О сухом лимонаде и о том, чему посвящена эта книга 3
Что такое раствор 6
Между газом и кристаллом 7
Вода удивляющая и удивительная 15
С точки зрения физики 31
Распадающиеся на ионы 48
Кислоты и основания — так ли уж это просто? 60
Ионы в растворах 69
Через раствор идет ток 76
Растворимость 91
«Не только в воде» 94
Есть ли жизнь во Вселенной? 98

***

О сухом лимонаде и о том, чему посвящена эта книга

Июль. Жара. Хочется пить. Автоматов с газированной водой поблизости нет. Но неподалеку расположился киоск, на котором затейливой славянской вязью выведено «Русский квас». Однако квас, как выясняется, давно кончился. Распродан и напиток «Буратино». Продавщица может лишь предложить «Лимонный напиток». Что ж, отведаем лимонного. «Дайте два стакана». Однако продавщица вместо стакана протягивает два небольших пакета, в которых шуршит какой-то сухой порошок. Да, жажду удастся утолить лишь дома. Но зато есть начало книги о растворах, этой книги.

Конечно, следовало бы начать с того, что тема «Растворы» — куда как важная, важнее не придумаешь! Потому что растворы — всюду. Чай — раствор. Одеколон — раствор. Морская волна — раствор. Рассол, в котором лежат огурцы, — раствор. Да и сам огурец — тоже раствор. Но ведь мало — взять и объявить, что растворы — это очень важно. Это надо еще и доказать. Вот этому и посвящена наша книга.

В размышлениях о поразительной распространенности растворов в природе я добрался до дому. Беру пакет с «Лимонным напитком» и в соответствии с незамысловатой инструкцией, напечатанной на упаковке, насыпаю порошок в стакан и заливаю водой из-под крана. Порошок очень быстро растворяется, и сейчас же из образовавшегося раствора с бурным шипением начинают выделяться пузырьки. Пробую образовавшийся напиток: сладкий и, главное, газированный.

Газ, что звонкими пузырьками выделяется сейчас из полусамодельного лимонада, конечно же не хранился в пакете. Он образовался при приготовлении напитка в результате химической реакции. В состав порошка входит (помимо сахара) пищевая сода и лимонная кислота.

А сода и кислота энергично взаимодействуют друг с другом, образуются при этом натриевая соль лимонной кислоты и углекислый газ. Как видите, все просто и никаких секретов.

Просто? Никаких секретов? А почему, спрашивается, сода и лимонная кислота не взаимодействовали друг с другом, когда смесь была сухой? Почему для осуществления реакции эту смесь потребовалось растворить?

Да потому, что Corpora non agunt soluta — «Тела (вещества) не взаимодействуют друг с другом, если не находятся в растворе». Это правило установили еще алхимики много веков назад.

Мы настолько привыкли к тому, что химические реакции осуществляются в растворах, что в наших рассуждениях это обстоятельство выносим как бы за скобки, а нередко и вовсе забываем об этом. В самом деле, проведем один, так сказать, психологический эксперимент. Скажите, пожалуйста, что представляете вы себе при словах: «При взаимодействии щелочи и кислоты протекает реакция нейтрализации NaOH + НCl = NaCl + H2O».

Вы, конечно, представили себе склянку со щелочью, из которой щелочь наливают в пробирку, куда затем из другой склянки добавляют кислоту. Вот и все. Все, за исключением того, что если уж вы сами не знаете, то сможете быстро установить с помощью любого справочника: NaOH, едкий натр, — твердое кристаллическое вещество, плавящееся при температуре 318°С; HCl, хлористый водород, — тот и вовсе газ, сжижающийся при -84°С. Как видим, участники приведенной реакции вовсе не жидкости.

В описанном опыте сливали, конечно, не едкий натр и хлористый водород, а растворы этих веществ в воде. Дело известное. Неизвестно только, зачем и при чем здесь вода. Она, правда, образуется в результате взаимодействия щелочи и кислоты (и таким образом, по законам химических процессов вода должна препятствовать протеканию реакции). Но из уравнения ясно видно, что вещества, вступающие в реакцию, никак в воде не нуждаются. Не нуждаются, а вот — ничего без нее не происходит. Как-то, каким-то непонятным (пока!) образом вода участвует в этой, да и в подавляющем большинстве остальных химических реакций, которые, как хорошо это знают химики, в 199 случаях из 200 протекают в растворах.

Только одно это обстоятельство могло бы послужить достаточно категорическим обоснованием высказанного выше утверждения: растворы — это очень важно. А ведь перечень подобных аргументов можно было бы сильно расширить.

Свойства растворов, описываемые в этой книге, названы необычными. Возможно, кто-то из читателей не согласится с таким определением. Дескать, много ли диковинного в том, что растворы солей проводят электрический ток, или в том, что раствор замерзает при температуре более низкой, чем чистый растворитель? Наука — она может объяснить все. А если что-нибудь еще и непонятно, то прояснится в будущем.

Не стоит удивляться? Как сказать... Все зависит от того, как смотреть и какими глазами. Вот стоит дерево. Дерево как дерево. А задумаешься, каким образом углекислый газ и вода превратились в эту пышную крону, то и впрямь подивишься.

Верно было сказано одним проницательным человеком, что наука начинается с удивления. Кто не видел, как падают выпущенные из рук предметы? А удивился этому Галилей. Кто не любовался ярким солнечным лучом? А поразился ему Ньютон. Кто не наблюдал замерзание воды? А счел это дивом диковинным Ломоносов.

Вот почему каждая книга о науке — это всегда приглашение к удивлению. И я приглашаю вас — давайте вместе подивимся необычным, таким необычным свойствам таких обычных растворов.

***
Непроверенный текст книги, полученный с помощью системы оптического распознавания символов (OCR)