Техника - молодёжи 1947-06, страница 21

^ ₄

Рас. С ВЕЦРУМБ

А• НИКОЛАЕВ, профессор, доктор химических наук

В лаборатории одного из институтов Академии наук СССР ставился один из тех многочисленных опытов, которые проводятся то дня в день. Надо было проследить скорость растворения поваренной соли в насыщенном растворе глауберовой, чтобы установить зависимость между скоростью процесса и величиной поверхности растворяемого вещества. Теоретически; в раствор должно было уйти около 20 процентов поваренной соли.

Через некоторое время меня позвала смущенная сотрудница, С кубиком поваренной соли случилась странная вещь: он не хотел растворяться. Он лежал на дне сосуда в нетронутом виде. Сотрудница не поверила своим глазам, извлекла его оттуда и взвесила. Оказалось, что в раствор попало ничтожное количество поваренной соли — всего полпроцента.

Очевидно, сотрудница допустила какую-то ошибку. Ей было предложено начать опыт сначала. Но и на этот раз загадочная история повторилась. Кубик не растворялся, да и только! Это было тем удивительней, что кристаллы .поваренной соли обычно хорошо растворялись в растворе глауберовой соли. Пришлось самому заняться упрямым кубиком хлористого натрия.

Мое -вмешательство не помогло, несмотря на принятые энергичные меры. Мы взбалтывали сосуд с жидкостью, перемешивали ее, подогревали, добавляли воду, делая раствор менее насыщенным. Все было тщетно. В раствор не перешел даже один процент хлористого натрия.

Я вынул из раствора кристалл и внимательно его осмотрел. Сероватый налет покрывал его грани. Мы сняли налет и подвергли его химическому анализу. Он оказался тенардитом —- нерастворимым соединением хлористого натрия и глауберовой солн. Пленка из этого вещества толщиною в десятые доли миллиметра не позволяла раствору глауберовой соли воздействовать на растворяемый в ней хлористый натрий. Она великолепно защищала кубик, который сохранялся в ней, как ядро в ореховой скорлупе.

Закон двойной толщины

Начищенная алюминиевая кастрюля недолго остается блестящей. Через недолгое время она тускнеет, покрывается пленкой окиси алюминия. Тускнеют на воздухе олово, свинец, цинк, никель-.

Но случай с кубиком поваренной соли показывал, что свойство образовывать защитную пленку присуще не только металлам.

В нашей лаборатории мы качали серию опытов, чтобы решить важный вопрос: образуется ли пленка только на кубике хлористого натрия и в какой степени это явление зависит от размеров поверхности растворяемого вещества. Ведь, как известно, маленькие кристаллы поваренной соли* растворяются полностью в насыщенном растворе глауберовой соли?

Оказалось, что пленка образуется на самых различных солях, например, на гипсе, мраморе, извести ш других материалах, которые мы смешивали с разнообразными растворами. Даже на такой хорошо растворяемой соли, как чилийская селитра, удалось получить пленку. Значит, образование пленки является законом для всех веществ. При этом пленка наращивается всегда до определенного предела, характерного для каждой смеси.

Опыты позволили установить и зависимость между предельной толщиной пленки и поперечником растворяемых кристаллов. Если поперечник частиц взятого для растворения вещества более чем в 2 раза превышает толщину образующейся на нем пленки, поверхность частиц становится непроницаемой для раствора. Но когда двойная толщина пленки превышает поперечник кристалла, соль целиком растворяется. Вот почему в растворе глауберовой соли растворились мелкие кристаллы хлористого натрия; они были меньше двойной толщины пленки, кубик же отдавал в раствор только незначительную часть.

Так, путем экспериментирования был установлен закон двойной толщины, распространяющийся на все плохо растворяющиеся твердые тела, которые покрываются непроницаемой защитной пленкой при взаимодействии с растворами солей.

Это открытие объяснило причину замедленного протекания многих химических процессов. Раньше, если вещество не растворялось, люди часто не знали, почему это происходит. А теперь, чтобы полностью растворить такое вещество, нужно только определить двойную толщину могущей возникнуть пленки и соответственно с этим взять кристаллы нужной величины» И раньше плохо растворимые вещества старались измельчить: не зная свойств пленки, люди

все же издавна заметили, что размельченное вещество растворяется лучше.

Вода и цемент

Бывают защитные пленки и другого сорта. Они предохраняют от внешних воздействий не каждую крупинку вещества, а всю массу крупинок. Цемент н известь состоят из крошечных .частиц. Онн должны полностью соединиться с водой. Но это происходит только с поверхностными частицами. Они образуют на всей массе плотную корку — пленку. Если ее разрушить, то внутри окажется цемент, готовый схватываться с водой.

Это, вероятно, было известно римским зодчим, у которых существовал такой обычай: когда рождался сын, отец опускал в воду негашеную известь. Когда ребенок подрастал, ее извлекали из веды и пускали в дело.

Приходилось ли вам читать о мешках с мукой, извлеченных со дна моря? Ког-да-то эти мешки затонули вместе с судном. Теперь судно подняли. Оказывается, эту муку можно употреблять в пишу, хотя она и пролежала много лет в морской воде. Почему? Да потому, что мука не смешалась с водой. На внутренней стороне мешка образовалась плотная корка — пленка, которая не допустила воду к остальной муке. Продукт сохранялся в двойном мешке. В один его насылали на земле, а другой образовался на дне моря.

Таких примеров множество.

Защитная пленка может быть и совершенно инородным телом по отношению к веществу, на которое она. наслоилась. Ледяная корка нарастает на стекле окна, днища пароходов обрастают известковой коркой, железо предохраняют от ржавения никелировкой или хромированием.

Пленки—враги

Дымогарные трубы паровых котлов, если не принимать специальных мер, прогорают. Почему?

Все дело в накипи. Соли, имеющиеся в ©оде, откладываются на металле. Пленка накипи не теплопроводна. Тепло, струящееся по трубе, когда она покрылась накипью, плохо передается воде. Образование накипи влечет за собой повышенный расход топлива.

Стенки труб по мере нарастанйя накипи нашляются все сильнее и сильнее и в конце концов прогорают. Советские инженеры-химики и. конструкторы ведут неустанную борьбу с накипью.

19