Техника - молодёжи 1958-10, страница 30

48 400 кв. км, а среднее количество годовых осадков составляет 586 мм. Это значит, что за год на территорию области выпадает 120 т перекиси водорода! Чтобы вывезти такое количество жидкости, потребовалось бы шесть железнодорожных цистерн. Но еще никто и никогда не получал перекись водорода из снега или морской воды: ее там слишком мало.

В старых учебниках химии писали: «Она всюду и нигде». Всюду — в тумане, в дождевой воде, в снеге, в растениях и животных. И нигде, так как ничтожные концентрации не позволяют выделить перекись в сколько-нибудь заметных количествах.

В течение столетия перекись водорода получали по способу Тенара — воздействием разбавленной серной кислоты на перекись бария. Потом появились видоизменения этого способа: вместо серной кислоты начали применять фосфорную или соляную кислоты, вместо перекиси бария — перекись натрия.

Но по-прежнему перекись водорода имела низкую концентрацию, была сильно загрязнена и стоила очень дорого.

Только в последние десятилетия химикам удалось создать промышленные способы получения концентрированной перекиси водорода. Сейчас ее почти всю добывают электрохимическим способом. Раствор бисульфата аммония подвергается электролизу. При этом получается персульфат аммония. Раствор персульфата засасывается в вертикальные трубки. Здесь под действием нагревания персульфат разлагается на бисульфат и перекись водорода. В специальном аппарате — сепараторе — перекись отгоняется от бисульфата, который снова идет на электролиз. Таким образом, расходуются только электрическая энергия и вода. Бисульфат совершает круговорот и не теряется, поэтому и весь процесс получения перекиси водорода называется круговым.

Перекись водорода — соединение двух элементов: водорода и кислорода. Может возникнуть вопрос: а нельзя ли синтезировать перекись непосредственно из этих элементов? Такой способ существует. Водород, кислород и водяной пар смешиваются при давлении, несколько превосходящем атмосферное, затем смесь прогоняют через теплообменник, и она поступает в ионизационную камеру. В этой камере находится несколько десятков пластинчатых электродов, на которые подается ток при напряжении в 12 тыс. в. Частота тока равна 9 500 периодам в секунду. Под действием электрического разряда молекулы водорода, состоящие из двух атомов, разбиваются, и атомарный водород вступает в реакцию с кислородом. Образовавшаяся перекись водорода проходит через теплообменник в колонку, охлаждаемую дистиллированной водой, где и конденсируется._____

Этот способ не так экономичен, как электрохимический, но он дает очень чистую перекись водорода и позволяет автоматизировать производство.

В новых учебниках химии уже не пишут о перекиси водорода: «Она всюду и нигде». Она по-прежнему всюду, но уже не нужно искать ее в снеге и листьях табака. Перекись водорода стала одним из основных продуктов химической промышленности.

Взрывчатое вещество или безобидная жидкость?

Путь к промышленному применению перекиси водорода долгое время преграждали две крайности: переоценка и недооценка ее взрывчатых свойств, ее устойчивости.

— Перекись водорода, — говорили одни химики, — сильное взрывчатое вещество. Килограмм перекиси, разлагаясь, выделяет семьсот калорий — столько же, сколько и дымный порох. При разложении одного литра перекиси образуется пять тысяч литров газообразного кислорода и водяных паров при температуре 750° Цельсия! Перекись может взорваться от ничтожных толчков, от мельчайших частиц пыли. Не применяйте перекись водорода!

— Помилуйте, — возражали другие, — да ведь это же безобиднейшее вещество! Перекись не взрывается от детонаторов — ну, какая же это взрывчатка?! А если иногда и бывают некоторые неприятности, то, конечно же, это чистая случайность!

Кто же был прав? И те и другие. Или, если говорить строго, ни те, ни другие. В то время свойства перекиси были слишком мало изучены.

В лаборатории химика всегда идет война. Новое вещество обычно не сдается сразу. И химик, подобно полководцу, составляет план кампании, выискивает слабые места своего противника, бросает в бой все новые и новые отряды — кислоты и щелочи, высокие и низкие температуры. Где силой — давлением, где хитростью — реакцией замещения — химик теснит противника, заставляет его постепенно менять позиции-свойства. Разведка — спектроскопический анализ, рентгеноскопия, индикаторы — раскрывает тайны, и тогда в бой вступает тяжелая артиллерия химии: электролизные аппараты, центрифуги, фильтропрессы.

Перекись водорода держалась долго — до тех пор, пока арсенал химика был слаб. Но генерального наступления, поддержанного мощной химической техникой, она не выдержала и выдала свои тайны.

Что же мы знаем сейчас о свойствах перекиси водорода?

В чистом виде это бесцветная вязкая жидкость, почти в полтора раза более плотная, чем вода. Перекись водорода замерзает при — 0,89° и кипит при 151° Цельсия. Вычислены плотность паров ее и- плотность кристаллов, теплота плавления и теплота парообразования. Казалось бы, физические свойства перекиси водорода можно считать изученными. Но вот простой опыт показывает, что мы еще не все знаем об этом веществе. В темную комнату, в которой находится склянка с перекисью водорода, вносят фотографическую пластинку. Потом пластинку проявляют, и она оказывается черной. Почему? Есть только одно подозрение: пластинка почернела от каких-то излучений перекиси. Но что это за излучения, как они возникают?

На эти вопросы пока нет определенного ответа.

Изучены, казалось бы, и химические свойства «окисленной воды». Прежде всего перекись водорода — самый сильный окислитель. Кислород, который вы

деляет она, превращает сернистую кислоту в серную, фосфористую — в фосфорную, мышьяк — в мышьяковую кислоту. Органические кислоты—щавелевая, молочная, яблочная — сгорают от перекиси. Индиго и другие красители разрушаются, обесцвечиваются.

Но самый сильный окислитель оказывается и очень сильным восстановителем. Кислород, выделяющийся из перекиси водорода, находится в активном, атомарном состоянии. А мы знаем, устойчивая форма кислорода — молекулярная, из двух атомов. И поэтому каждый атом кислорода, образовавшийся при разложении перекиси, стремится найти себе пару — второй кислородный атом. Именно поэтому перекись взаимодействует с окисью серебра, отбирая у нее кислород и восстанавливая металлическое серебро.

Еще Тенар установил, что перекись водорода разлагается от действия многих веществ: серебра, золота, платины, палладия, окиси железа. Позже было доказано, что перекись разлагается от ферментов, содержащихся в слюне, от окислов марганца и кобальта, от родия и иридия, от солей железа и солей меди.

Но механизм этого разложения во многом неясен и до сих пор. Можно предположить, что вещества, разлагающие перекись водорода — катализаторы, образуют промежуточные нестойкие соединения. Можно предположить, что катализаторы дают только первый толчок, а дальше разложение ее идет по законам цепных реакций: каждая распавшаяся молекула выделяет энергию, достаточную для разложения нескольких других.

О разложении перекиси водорода под действием катализаторов исписаны тысячи страниц. Химикам пришлось столкнуться со многими интересными явлениями. Если, например, в качестве ката-\изатора используются соли железа, разложение идет сравнительно медленно. Но стоит добавить немного солей меди, как скорость реакции увеличивается в 20 раз, хотя сами по себе соли меди способны вызвать лишь очень и очень слабое разложение перекиси. Это явление получило название активации. И наоборот, иногда ничтожнейшая добавка какого-нибудь вещества сводит на нет

26