1. Выпишите из приведенного перечня физических тел (предметов) и веществ названия веществ: кирпич, поваренная соль, мел, железная кнопка, вода, сахар, проволока, свеча, химический стакан, стеклянная воронка
1. Выпишите из приведенного перечня физических тел (предметов) и веществ названия веществ: кирпич, поваренная соль, мел, железная кнопка, вода, сахар, проволока, свеча, химический стакан, стеклянная воронка. 2 . В химической посуде без этикеток находятся медь, алюминий, мрамор, уксусная кислота и поваренная соль. По каким свойствам можно распознать эти вещества? Выпишите названия веществ и наиболее характерный для их распознавания признак.
1. В химическом кабинете используется оборудование, сделанное из разных веществ. Например: а) стеклянные пробирки, колбы, мерные цилиндры, воронки, химические стаканы; б) железные штативы, держалки для пробирок, ложечки и тигли для прокаливания веществ; в) фарфоровые ступки, пестики, шпатели. Приведите примеры предметов, используемых в быту и изготовленных из этих же веществ. 2 . Приведите пример предмета, сделанного из разных веществ.
1. Приведите примеры двух тел, состоящих из одного вещества, и одного тела, состоящего из разных веществ. 2 . Сравните свойства: а) поваренной соли и сахара; б) меди и алюминия; в) серы и угля. Какие свойства каждой пары веществ позволяют отличить их друг от друга?
1. Установите соответствие между лабораторным оборудованием и его назначением.
А. сосуд для измерения объема жидкости или сыпучих веществБ. приспособление для перемешивания смесиВ. сосуд для прокаливания веществГ. ложечка для взятия порции веществаД. посуда для выпаривания растворов
2 . Основное назначение ступки с пестиком — это 1) длительное хранение растворов или сыпучих веществ 2)растворение веществ 3) измельчение твердых веществ 4) выпаривание растворов 3. Тонкостенная химическая посуда с круглым дном (пробирки, колбы) служит 1) для нагревания или кипячения растворов веществ 2) для длительного прокаливания веществ 3) для сохранения легко испаряющихся жидкостей 4) для смешивания твердых веществ
1. Установите соответствие между прибором и его назначением.
А. прибор для осушения веществБ. прибор для взятия сыпучих веществВ. прибор для получения газаГ. прибор для нагревания веществД. прибор для взятия определенного объема жидкостиЕ. прибор для определения плотности жидкого вещества или раствора
2 . Фарфоровая чашка служит 1) для длительного хранения растворов или сыпучих веществ 2) для перемешивания и растворения веществ 3) для измельчения твердых веществ 4) для нагревания или выпаривания растворов 3. В химических опытах при нагревании пробирки с исходными веществами ее закрепляют в держателе не посередине, а у горлышка, чтобы 1) удобно было прогреть содержимое пробирки 2) легко вынуть пробирку после окончания опыта 3) легко нагреть пробирку по всей ее поверхности 4) пробирка не растрескалась при нагревании
Приложение к уроку №1
Выращивание кристаллов соли (домашний эксперимент)
Перед тем как приступить к выполнению работы, внимательно прочитайте ее описание до конца.
Прежде всего выберите подходящую для эксперимента соль. Для выращивания кристаллов подойдет любая хорошо растворимая в воде соль (медный или железный купорос, квасцы и т.д.). Подойдет и поваренная соль – хлорид натрия.
Из оборудования вам понадобятся:
• литровая банка или небольшая кастрюлька, в ней вы будете готовить раствор соли;
• деревянная ложка или палочка для перемешивания;
• воронка с ватой для фильтрования раствора;
• термос с широким горлышком вместимостью 1 л (он нужен для того, чтобы раствор остывал медленно, тогда будут расти крупные кристаллы).
Если нет воронки или нужного термоса, их можно сделать самому.
Чтобы сделать воронку, возьмите пластиковую бутылку из-под напитка и ножницами аккуратно отрежьте ей горлышко, как это показано на рис. 76.
Рис. 76. Изготовление воронкииз пластиковой бутылки
Вместо термоса подойдет обыкновенная стеклянная литровая банка. Поставьте ее в картонную или пенопластовую коробку. Большую коробку брать не нужно, главное, чтобы в нее полностью входила банка. Щели между коробкой и банкой плотно заложите кусочками тряпки или ватой. Чтобы плотно закрыть банку, понадобится пластиковая крышка.
Приготовьте горячий насыщенный раствор соли. Для этого заполните банку наполовину горячей водой (кипяток брать не нужно, чтобы не обжечься). Порциями добавляйте соль и перемешивайте. Когда соль перестанет растворяться, оставьте раствор на одну-две минуты, чтобы нерастворившиеся кристаллы успели осесть. Отфильтруйте горячий раствор через воронку с ватой в чистый термос. Закройте термос крышкой и оставьте раствор медленно остывать два-три часа.
Раствор немного остыл. Теперь внесите в него затравку – кристаллик соли, подвешенный на нитке. После того как ввели затравку, прикройте сосуд крышкой и оставьте на продолжительное время. Чтобы вырос крупный кристалл, потребуется несколько дней или даже недель.
Обычно на нитке вырастает несколько кристаллов. Нужно периодически удалять лишние, чтобы рос один большой кристалл.
Важно записывать условия проведения эксперимента и его результат, в нашем случае это характеристики полученного кристалла. Если получилось несколько кристаллов, то приводят описание самого большого.
Изучите полученный кристалл и ответьте на вопросы.
• Сколько дней вы выращивали кристалл?
• Какова его форма?
• Какого цвета кристалл?
• Прозрачный он или нет?
• Размеры кристалла: высота, ширина, толщина.
Зарисуйте или сфотографируйте полученный кристалл.
Приложение к уроку №1
Для любознательных(материал для чтения)
Чистые вещества и смеси
Один из самых любимых материалов скульпторов и архитекторов – мрамор (рис. 59). Окраска этой горной породы удивительно разнообразна: молочно-белая, серая, розоватая. Причудливый узор радует глаз. Мрамор послушен и податлив в руках мастера, он легко обрабатывается и прекрасно полируется до зеркального блеска. Мрамор – это минерал, материал, из которого можно изготовить облицовочную плитку, статую или колонну дворца. Плитка, статуя, колонна – это физические тела, изделия. А вот основу мрамора составляет вещество, которое называется карбонат кальция. То же вещество входит в состав других минералов – мела, известняка.
Рис. 59. Мрамор – излюбленный материал скульпторов, художников, архитекторов
Проследим логическую цепочку взаимосвязи понятий «физическое тело» – «материал» – «вещество» еще на нескольких примерах. Полезный предмет – линейка – сделан из материала пластмассы. Скорее всего, эта пластмасса – вещество полипропилен. Оконная рама – физическое тело, древесина – материал, целлюлоза – основное вещество древесины. Лезвие ножа – стальное, сталь – это сплав, основной компонент которого – вещество железо.
А теперь давайте подумаем, почему мрамор бывает разного цвета? Почему на его поверхности играет неповторимый узор? Потому, что помимо карбоната кальция в его состав входят примеси, придающие окраску. Аналогично и линейки бывают разного цвета, который зависит от того, какой краситель добавляют в пластмассу. В состав материала резины для изготовления автомобильных покрышек входит 24 компонента, важнейшим из которых является химическое вещество каучук.
Вот и получается, что чистых веществ в природе, в технике, в быту очень немного. Гораздо чаще встречаются смеси – сочетание двух или более веществ. Воздух – это смесь различных газов; нефть – природная смесь органических веществ (углеводородов); любые минералы, горные породы – это тоже твердые смеси различных веществ.
Смеси различаются величиной входящих в их состав частиц веществ. Иногда эти частицы настолько велики, что их можно видеть невооруженным глазом. Если смешать речной песок с сахарным, вы без труда отличите отдельные кристаллики друг от друга, особенно если будете пользоваться для этой цели увеличительным стеклом. К подобным смесям можно отнести, например, стиральный порошок, кулинарные смеси для выпечки блинов или тортов, строительные смеси.
Порой частички компонентов в смесях более мелкие, не различимые глазом. Например, в состав муки входят крупицы крахмала и белка, которые невозможно увидеть невооруженным глазом. Молоко – это тоже водная смесь, в которой содержатся маленькие капельки жира, белок, лактоза и другие вещества. Увидеть капельки жира в молоке можно, если рассматривать каплю молока под микроскопом.
Агрегатное состояние веществ в смеси может быть различным. Зубная паста, например, – это смесь твердых и жидких составляющих (рис. 60).
Рис. 60. Зубная паста представляет собой гетерогенную смесь жидких и твердых компонентов
Смеси, в которых частички составляющих их веществ видны невооруженным глазом или под микроскопом, называются неоднородными или гетерогенными.
Есть смеси, при образовании которых вещества настолько «проникают друг в друга», что разбиваются на мельчайшие частицы, не различимые даже под микроскопом. Как бы вы ни всматривались в воздух, различить составляющие его газы вам не удастся. Также бесполезно искать «неоднородность» в растворах уксусной кислоты или поваренной соли в воде.
Смесь, в которой даже с помощью увеличительных приборов нельзя увидеть частицы составляющих ее веществ, называется однородной или гомогенной.
Однородные смеси по агрегатному состоянию делятся на газообразные, жидкие и твердые.
Смесь любых газов всегда гомогенна. Например, чистый воздух – это гомогенная смесь азота, кислорода, углекислого и благородных газов, водяных паров. А вот пыльный воздух – это уже гетерогенная смесь тех же газов, только содержащая еще и частицы пыли. Вам наверняка доводилось не раз видеть, как ранним утром через неплотно задернутые шторы в комнату пробиваются солнечные лучи. Пути их нередко бывают отмечены светящимися дорожками: это взвешенные в воздухе частички пыли рассеивают солнечный свет. Смог над городом или над промышленным предприятием – это тоже гетерогенная смесь: воздух, в котором содержатся не только частицы пыли, но также сажа из дыма, капельки различных жидкостей и др. (рис. 61).
Рис. 61. Смог над промышленным предприятием
Природный газ, попутный нефтяной газ также представляют собой природные смеси газообразных веществ, основным компонентом которых является метан СН 4 . Тот же метан поступает в наши квартиры по трубопроводам и горит на кухне веселым голубым пламенем. Но бытовойгаз – это тоже смесь. В ее состав специально вводят резко пахнущие вещества, чтобы можно было по запаху почувствовать малейшую утечку газа. Для чего это необходимо? Дело в том, что и воздух (необходимый для дыхания всего живого), и природный газ (незаменимое топливо и сырье для химической отрасли промышленности) – это великое благо человечества, но их смесь превращается в грозную разрушительную силу из-за чрезвычайной взрывоопасности. Из сообщений средств массовой информации вы, безусловно, знаете о трагедиях, связанных со взрывами метана в угольных шахтах, взрывами бытового газа в результате преступной халатности или несоблюдения элементарных норм безопасности. Почувствовав запах газа в квартире или в подъезде своего дома, вы должны немедленно перекрыть краны и вентили, проветрить помещение, по телефону 04 вызвать специализированную аварийную службу. При этом категорически запрещается пользоваться открытым огнем, включать или выключать электроприборы.
К жидким природным смесям относится нефть. В ее состав входят сотни различных компонентов, главным образом соединения углерода. Нефть называют «кровью Земли», «черным золотом», и вам хорошо известно, насколько значительную роль в экономике нашего государства и многих других стран играют добыча, переработка и экспорт нефти и нефтепродуктов.
Безусловно, самой распространенной жидкой смесью, а точнее раствором, является вода морей и океанов. Вы уже знаете, что в одном литре морской воды в среднем содержится 35 г солей, основная часть из которых приходится на хлорид натрия. В отличие от чистой воды морская имеет горько-соленый вкус, замерзает не при 0 °С, а при –1,9 °С.
С жидкими смесями в повседневной жизни вы сталкиваетесь постоянно. Шампуни и напитки, микстуры и препараты бытовой химии – все это смеси веществ. Даже воду из-под крана нельзя считать чистым веществом: в ней содержатся растворенные соли, мельчайшие нерастворимые примеси, ее обеззараживают хлорированием. Такую воду нельзя пить некипяченой, ее не рекомендуют использовать для приготовления пищи. Специальные бытовые фильтры помогут очистить водопроводную воду не только от твердых частиц, но и от некоторых растворенных примесей. Даже растворы реактивов на водопроводной воде готовить нельзя. Воду для этого очищают методом дистилляции, о чем вы узнаете немного позже.
Широко распространены и твердые смеси . Как мы уже говорили, горные породы представляют собой смеси нескольких веществ. Почва, глина, песок – это тоже смеси. К твердым смесям можно отнести стекло, керамику, сплавы. Каждому знакомы кулинарные смеси или смеси, образующие стиральные порошки.
Скажите, одинаков ли состав воздуха, который мы вдыхаем и выдыхаем? Конечно, нет. В последнем становится меньше кислорода, зато больше углекислого газа. Но «больше-меньше» – понятия относительные. Состав смесей можно выразить количественно, т.е. в цифрах. Как? Об этом речь пойдет на следующих уроках
Способы разделения смесей по размерам частиц, плотности, магнитным свойствам
В лабораторной практике и в повседневной жизни очень часто приходится выделять из смеси веществ отдельные компоненты. Если при этом вашей целью будет получение в чистом виде каждого вещества, такую операцию называют разделением смеси . Если требуется отделить нужное вещество от примесей, процесс чаще называют очисткой вещества .
В любом случае неоднородные смеси разделить проще, чем однородные. Для этого еще во времена алхимии придумано много способов. Одни из них основаны на различии в размерах частиц смеси, другие – на особых свойствах составляющих их веществ.
Представьте, что в муку попал сахарный песок. Какой способ разделения этой смеси вы могли бы предложить? Пожалуй, самый простой – это просеивание . С помощью сита вы без труда отделите мелкие частицы муки от сравнительно крупных кристалликов сахара. В сельском хозяйстве просеивание используется для отделения семян растений от постороннего мусора. В строительстве так отделяют гравий от песка.
С помощью магнита можно легко отделить железные опилки от порошка серы (рис. 63). Такое разделение основано на особом свойстве железа – способности притягиваться к магниту.
Рис. 63. Отделение железных опилок от порошка серы с помощью магнита
А если сера смешана не с железными опилками, а, например, с песком, который к магниту совершенно равнодушен? И в этом случае можно найти способ разделения смеси.
Демонстрационный эксперимент. Смесь тонко измельченной серы и песка высыпают в стакан с водой. Песок оседает на дно, а сера удерживается на поверхности. Порошок серы можно легко отделить ложкой.
Такое разделение также основано на особом свойстве вещества, на этот раз – серы. Порошок серы плохо смачивается водой и удерживается на ее поверхности, несмотря на то, что сера тяжелее воды и должна в ней тонуть. Таким же свойством обладают и некоторые содержащие серу руды, благодаря чему их отделяют от пустой породы, т. е. обогащают. Для этого руду измельчают, загружают в огромный резервуар с водой и снизу подают воздух. Частички руды прилипают к воздушным пузырькам и в виде пены всплывают на поверхность. Тяжелые частички песка и других примесей остаются на дне.
Подобное явление можно наблюдать и дома (задания 8 и 9 к этому параграфу).
Для выделения из жидкостей нерастворимых веществ используется отстаивание . Если частички твердого вещества достаточно крупные, они быстро оседают на дно, и жидкость становится прозрачной. Ее можно осторожно слить с осадка, и эта нехитрая операция тоже имеет свое название – декантация .
Чем меньше размер твердых частиц в жидкости, тем дольше будет отстаиваться смесь.
Можно отделить друг от друга и две жидкости, которые не смешиваются между собой.
Демонстрационный эксперимент. В плоскодонную колбу наливают равные объемы воды и растительного масла. При интенсивном взбалтывании вода и масло разбиваются на мелкие капельки и перемешиваются, образуется мутная смесь. Очень быстро эта смесь снова расслаивается на более тяжелый водный слой и масло, всплывающее наверх. Отделить полностью верхний слой достаточно сложно. А вот с помощью делительной воронки разделение такой смеси не представляет труда(рис. 64).
Рис. 64. Разделение двух несмешивающихся жидкостейс помощью делительной воронки
Если частички неоднородной смеси очень малы, ее невозможно разделить ни отстаиванием, ни фильтрованием. Примерами таких смесей могут служить молоко и взмученная в воде зубная паста. Такие смеси разделяют центрифугированием . Смеси, содержащие такую жидкость, помещают в пробирки и вращают с огромной скоростью в специальных аппаратах – центрифугах (рис. 65). В результате центрифугирования более тяжелые частички «придавливаются» ко дну сосуда, а легкие оказываются сверху.
Рис. 65. Центрифуга с пробирками
Молоко представляет собой мельчайшие частички жира, распределенные в водном растворе других веществ – сахаров, белков (рис. 66). Для разделения такой смеси применяют специальную центрифугу, называемую сепаратором. При сепарации молока жиры оказываются на поверхности, их легко отделить. Остается вода с растворенными в ней веществами – это обезжиренное молоко.
Рис. 66.Молоко – это мельчайшие капельки жира в водном растворе
Очистить мутную жидкость или отделить нерастворимый осадок можно с помощью фильтрования . В лаборатории для этого используется специальная пористая бумага. Ее так и называют – фильтровальная. Частицы твердого вещества не проходят через поры бумаги и остаются на фильтре (рис. 67). Вода же с растворенными в ней веществами свободно просачивается через фильтр. Полученный раствор совершенно прозрачен. Его называют фильтратом .
Рис. 67. Фильтрование жидкости с осадком через бумажный фильтр
Фильтрование – очень распространенный процесс и в быту, и в технике, и в природе. Заварку многие процеживают через ситечко. Воздух от пыли, попавшей в пылесос, фильтруется через бумажный или тканевый фильтр. Воду для питья и приготовления пищи рекомендуют пропускать через специальные бытовые фильтры. Помимо того, что они задерживают твердые частицы, угольный порошок поглощает из воды некоторые растворенные в ней вредные вещества.
На очистных сооружениях загрязненную воду также фильтруют через слой чистого песка, на котором задерживается ил, примеси нефтепродуктов, частицы почвы и глины. Топливо и масло в двигателе автомобиля обязательно проходят через фильтрующие элементы. Клеточные мембраны, стенки кишечника или желудка – это тоже своеобразные биологические фильтры, поры которых одни вещества пропускают, а другие задерживают.
Фильтровать можно не только жидкие смеси. Не раз вы видели людей в марлевых повязках, да и самим, наверное, приходилось ею пользоваться (рис. 68). Несколько слоев марли с проложенной между ними ватой очищают вдыхаемый воздух от частиц пыли, смога, да и от болезнетворных микробов, которые «застревают» в хитросплетениях волокон. В промышленности для защиты от пыли используют специальные фильтрующие приспособления, называемые респираторами . Воздух, попадающий в двигатель автомобиля, тоже очищают от пыли тканевыми или бумажными фильтрами.
Рис. 68.Ватно-марлевая повязка защищает человека от болезнетворных микробов, содержащихся в воздухе
В технике часто возникает задача очистки газов, например воздуха, от нежелательных или вредных компонентов. Многие вещества обладают одним интересным свойством – они могут «прицепиться» к поверхности пористых веществ, как железо к магниту.
Адсорбцией называется способность некоторых твердых веществ поглощать своей поверхностью газообразные или растворенные вещества.
Вещества, способные к адсорбции, называются адсорбентами.
Рис. 69. Активированный уголь под увеличением
Адсорбенты представляют собой твердые вещества, в которых много внутренних каналов, пустот, пор, т.е. они имеют очень большую общую поглощающую поверхность. Такое строение адсорбента можно рассмотреть с помощью увеличительных приборов (рис. 69). Адсорбентами являются активированный уголь (он наверняка есть в вашей домашней аптечке), силикагель (в коробке с новой обувью можно найти небольшой пакетик с белыми горошинами – это и есть силикагель), фильтровальная бумага. Различные вещества «прицепляются» к поверхности адсорбентов неодинаково: одни удерживаются на поверхности прочно, другие – слабее. На свойстве активированного угля поглощать вредные газы основано действие фильтрующего противогаза(рис. 70).
Рис. 70.Внешний вид фильтрующего противогаза
Активированный уголь способен поглощать не только газообразные, но и растворенные в жидкостях вещества. При отравлениях его принимают для того, чтобы на нем адсорбировались ядовитые вещества.
Ученический эксперимент. В колбу с помощью пипетки накапайте 3–5 капель одеколона. Встряхните колбу, понюхайте ее содержимое. Затем добавьте в нее несколько кукурузных палочек, закройте пробкой и встряхните. Через 1–2 мин откройте пробку и понюхайте содержимое колбы. Что можно сказать об интенсивности запаха одеколона в первом и во втором случаях? Объясните результат.
С помощью активированного угля на сахарных заводах обесцвечивают сиропы, чтобы кристаллики сахара получились красивого, чистого белого цвета.
Дистилляция, или перегонка. Получение дистиллированной воды
Вода из-под крана чиста, прозрачна, не имеет запаха… Но чистое ли это вещество с точки зрения химика? Загляните в чайник: в нем легко обнаруживаются накипь и коричневатый налет, которые появляются на спирали и стенках чайника в результате многократного кипячения в нем воды (рис. 71). А известковый налет на кранах? И природная, и водопроводная вода – это однородные смеси, растворы твердых и газообразных веществ. Конечно, их содержание в воде очень мало, но эти примеси могут привести не только к образованию накипи, но и к более серьезным последствиям. Не случайно лекарства для инъекций готовят только с использованием специально очищенной воды, называемой дистиллированной .
Рис. 71. Накипь на нагревательном элементе электрочайника
Откуда взялось такое название? Воду и другие жидкости очищают от примесей с помощью процесса, называемого дистилляцией, или перегонкой . Сущность дистилляции состоит в том, что смесь нагревают до кипения, образующиеся пары чистого вещества отводят, охлаждают и вновь превращают в жидкость, которая уже не содержит загрязняющих примесей.
Демонстрационный эксперимент. На учительском столе собрана лабораторная установка для перегонки жидкостей (рис. 72).
Рис. 72. Лабораторная установка для дистилляции жидкостей
В перегонную колбу учитель наливает воду, подкрашенную в оранжевый цвет растворимой неорганической солью (дихроматом калия). Так вы воочию убедитесь, что в очищенной воде этого вещества не будет. Для равномерного кипения в колбу бросают 3–4 кусочка пористого фарфора или пемзы (кипелки).В рубашку холодильника подается вода, а перегонная колба нагревается до кипения содержимого с помощью электронагревателя. Пары воды, попадая в холодильник, конденсируются, и дистиллированная вода стекает в приемник.Какую температуру показывает термометр? Как вы думаете, через какой отвод в холодильник подается холодная вода, а через какой она сливается?
Дистиллированная вода используется не только для приготовления лекарств, но и для получения растворов, применяемых в химических лабораториях. Даже автомобилисты используют дистиллированную воду, доливая ее в аккумуляторы для поддержания уровня электролита.
А если требуется получить твердое вещество из гомогенного раствора, то используют выпаривание , или кристаллизацию.
Один из способов выделения и очистки твердых веществ – кристаллизация. Известно, что при нагревании растворимость вещества в воде увеличивается. Значит, при охлаждении раствора некоторое количество вещества выпадает в виде кристаллов. Проверим это на опыте.
Демонстрационный эксперимент. Помните красивые оранжевые кристаллы дихромата калия, которыми учитель «подкрашивал» воду для дистилляции? Возьмем примерно 30 г этой соли и «загрязним» ее несколькими кристалликами марганцовки. Как очистить основное вещество от внесенной примеси? Смесь растворяют в 50 мл кипящей воды. При охлаждении раствора растворимость дихромата резко понижается, и вещество выделяется в виде кристаллов, которые можно отделить фильтрованием, а затем промыть на фильтре несколькими миллилитрами ледяной воды. Если растворить очищенное вещество в воде, то по цвету раствора можно определить, что марганцовки оно не содержит. Марганцовка осталась в исходном растворе.
Добиться кристаллизации твердого вещества из раствора можно упариванием растворителя. Для этого и предназначены чашки для выпаривания, с которыми вы встречались во время знакомства с химической посудой.
Если испарение жидкости из раствора происходит естественным путем, то для этой цели используют специальные стеклянные толстостенные сосуды, которые так и называются – кристаллизаторы. С ними вы также знакомились в практической работе № 1.
В природе соляные озера – это своеобразные бассейны для кристаллизации. За счет испарения воды на берегах таких озер кристаллизуется гигантское количество соли, которая после очистки попадает к нам на стол.
Дистилляцию используют не только для очистки веществ от примесей, но и для разделения смесей на отдельные порции – фракции, различающиеся температурой кипения. Например, нефть – это природная смесь очень сложного состава. При фракционной перегонке нефти получают жидкие нефтепродукты: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут и другие. Процесс этот ведут в специальных аппаратах – ректификационных колоннах (рис. 73). Если в вашем городе есть нефтеперерабатывающий завод, вы могли видеть эти химические аппараты, которые непрерывно разделяют нефть на важные и нужные в жизни современного общества продукты (рис. 74).
Рис. 73. Ректификационные колонны нефтеперерабатывающего завода
Бензин – это основное топливо для легковых автомобилей. Трактора и грузовики используют в качестве такового другой нефтепродукт – дизельное топливо (солярку). Топливом для современных самолетов является главным образом керосин. На этом небольшом примере вы можете понять, насколько важен в современной жизни такой процесс, как перегонка нефти.
Рис. 74. Нефть и нефтепродукты
Фракционная перегонка жидкого воздуха
Вы уже знаете, что любые газы смешиваются в любых соотношениях. А можно ли из смеси газов выделить отдельные компоненты? Задача не из простых. Но химики предложили очень эффективное решение. Смесь газов можно превратить в жидкий раствор и подвергнуть его дистилляции. Например, воздух при сильном охлаждении и сжатии сжижают, а затем позволяют один за другим выкипать отдельным компонентам (фракциям), поскольку они имеют различные температуры кипения. Первым из жидкого воздуха испаряется азот (рис. 75), у него самая низкая температура кипения (–196 °С). Затем из жидкой смеси кислорода и аргона можно удалить аргон (–186 °С). Остается практически чистый кислород, который вполне годится для технических целей: газовой сварки, химического производства. А вот для медицинских целей его нужно очищать дополнительно.
Рис. 75. Сжиженный азот хранят в специальных термосах
Азот, полученный таким способом, используют для производства аммиака, который в свою очередь идет на получение азотных удобрений, лекарственных и взрывчатых веществ, азотной кислоты и т.д.
Благородный газ аргон используют в особом виде сварки, которая так и называется – аргоновая.
Рассказы о веществах
Золото . Ни один металл на Земле не окутан таким ореолом таинственности и противоречивости, как золото. С незапамятных времен золото было символом власти, богатства, благополучия. Эпитетом «золотой» люди наделяли нечто очень красивое, желанное, дорогое, а сам металл нередко именовали «презренным». В то же время золото ассоциируется порой с алчностью и стяжательством, жадностью и коварством. Ради обладания этим металлом велись кровопролитные войны, совершались измены и предательства.
Алхимики всегда считали золото «царем металлов», и это не лишено оснований. Подчеркивая его совершенство, они обозначали золото знаком Солнца. Действительно, у золота красивый цвет и блеск, оно устойчиво к действию подавляющего большинства химических веществ. Недаром золото называют благородным металлом.
Рис. 101.Золотой самородок
Из-за своей химической инертности золото встречается в природе в чистом виде: в самородках (рис. 101) или в виде вкраплений в твердые породы. На россыпи золота, благодаря привлекательному внешнему виду, обратили внимание древние скотоводы, и уже в VI тысячелетии до н.э. научились обрабатывать металл кустарным способом. Благодаря мягкости (даже ноготь оставляет на нем царапину) и удивительной красоте золото стало излюбленным материалом ювелиров и художников (рис. 102).
Рис. 102.Возраст этой золотой маски более 3500 лет
Легкодоступное золото, лежащее на поверхности, вскоре было собрано, и в развитых странах древнего мира стали добывать крупинки металла, вкрапленные в кварцевые породы. Содержание металла в них не превышало нескольких граммов на тонну пустой породы. Кварц измельчали и на специальных наклонных лотках промывали водой. Благодаря очень большой плотности золотые песчинки оставались на лотке, а пустая порода уносилась потоком воды. Так же «мыли» золото артели старателей. При разрушении горных пород золото вместе с песком и глиной уносится водой в русла рек, где и образуются золотые россыпи. Только один Амур выносит в Тихий океан ежегодно 8,5 т золота. Золото – один из самых тяжелых металлов. Слиток размером с кулак весит более 3 кг! Известен рассказ древнегреческого писателя Плутарха о том, как сиракузский царь Гиерон II поручил Архимеду узнать, действительно ли из чистого золота корона, изготовленная по заказу царя. Пользуясь открытым им законом, ученый взвесил корону, а затем, погружая ее в воду, определил объем и вычислил плотность. Она оказалась меньше, чем у чистого золота. Так был разоблачен корыстный ювелир, заменивший часть золота для изготовления короны серебром. Первую в России золотую россыпь обнаружил в 1724 г. крестьянин Ерофей Марков в районе Екатеринбурга. В начале XIX в. были открыты новые месторождения золота в Сибири. С 1821 по 1850 г. в России было добыто 3293 т золота, почти в 4 раза больше, чем во всех остальных странах мира.
За 1500 лет до н. э. золото стали использовать в качестве денег. Сначала это были небольшие слитки величиной с горошину. Но нечистые на руку торговцы часто спиливали с них небольшие крупинки, отчего «горошина» становилась все легче и легче. Тогда на всю поверхность металла стали наносить клеймо, чтобы любое спиливание стало сразу заметным. При нанесении клейма «горошина» расплющивалась и превращалась в более привычную для нас плоскую монету (рис. 103).
Рис. 103. Золотая монета
Первые монеты появились в VII в. до н. э. в Малой Азии в государстве Лидия. На монетах был изображен лев – геральдический символ этого государства. С тех пор каждое вновь возникающее государство придумывало свою монетную систему, и богатство страны определялось ее золотым запасом (рис. 104).
Рис. 104. Изготовление золотого слитка
Золото – необыкновенно пластичный металл (рис. 105). Кусочек золота величиной со спичечную головку можно расплющить в просвечивающую голубовато-зеленым цветом фольгу тоньше человеческого волоса площадью 50 м 2 . Из золотой горошины массой 1 г можно протянуть проволоку длиной 2 км. Необычайная ковкость и тягучесть дают возможность делать из золота самые различные вещи: чаши и кубки, броши и серьги, кольца и цепи.
Рис. 105. Золотая фольга
Однако золото – достаточно дорогой металл. Поэтому в целях экономии крупинки золота прокатывали в тончайшие листочки, которыми покрывали поверхность других материалов: дерева, камня, менее ценного металла. Так золотили купола церквей (рис. 106), деревянную резьбу, украшавшую дворцы, художественные произведения (рис. 107). Позолоченные архитектурные детали и мебель органически вошли в пышное убранство дворцов далекого прошлого.
Рис. 106. Золотые купола христианской церкви
Чистое золото легко истирается. Например, золотая монета при обращении теряет каждое столетие пятую часть своего веса. Поэтому в ювелирных и технических изделиях применяют не чистое золото, а его сплавы, чаще всего с медью и серебром. Проба, стоящая на золотых изделиях отечественного производства, означает содержание золота в сплаве из расчета на тысячу его весовых частей. В России установлены следующие пробы для золота: 375, 500, 583, 750, 958. Например, проба 583 означает, что в сплаве содержится 58,3% золота, или 583 г в 1000 г сплава. Остальная масса приходится на медь.
Рис. 107. Позолоченные скульптуры фонтанов под Санкт-Петербургом
Золото очень хорошо проводит электрический ток, поэтому современная электронная техника невозможна без этого металла. В сплаве с платиной и другими металлами золото идет на изготовление химически стойкой аппаратуры. Отражательная способность и устойчивость золота позволяет использовать его для золочения некоторых поверхностей: зеркал, фотоэлементов, космических аппаратов, скафандров космонавтов.
Водород .Издавна было известно, что при взаимодействии металлов с кислотами выделяется горючий газ. Эта реакция была подробно описана М.В.Ломоносовым. Английский химик Г.Кавендиш в 1766 г. изучил свойства выделяющегося газа, определил его плотность, но был уверен, что получил горючее начало всех веществ – так называемый флогистон. Спустя несколько лет уже знакомый вам французский химик А.Л.Лавуазье определил, что этот горючий газ образован новым химическим элементом. Он установил, что при горении газа образуются пары воды, поэтому дал элементу название hidrogenium (гидрогениум) – рождающий воду, а по-русски – водород.
Молекулы водорода настолько малы, что легко проникают через различные материалы. Обычный воздушный шарик, наполненный водородом, за сутки «похудеет» раза в три. Кстати, если отпустить такой шарик, он не упадет, а полетит вверх. Неудивительно, ведь водород в 14 раз легче воздуха. Используя это свойство, водородом наполняли аэростаты для метеорологических наблюдений и гигантские дирижабли. Но такие летательные аппараты опасны: водород – горючий газ, а в смеси с воздухом образует взрывоопасные смеси. Гораздо безопаснее использовать вместо водорода гелий. Этот газ легче воздуха только в 7 раз, зато к пламени совершенно равнодушен.
Взрыв гремучего газа (так называют смесь водорода с кислородом или воздухом) – страшная разрушительная сила, однако человек давно научился извлекать пользу из самых опасных явлений. Горение водорода можно «укротить», регулируя доступ кислорода, необходимого для горения. Температура водородного пламени достигает 3000 °С: с его помощью можно резать или сваривать металлы (рис. 108).
Рис. 108.Пламенем водородной горелки можно резать и сваривать металлы
Понятно, что при горении водорода выделяется огромное количество энергии, гораздо больше, чем при сгорании бензина. Какой вывод напрашивается из этого факта? Конечно, ученые делают ставку на водород как топливо будущего. Его легко перекачивать по трубам, как природный газ. Водород можно сжигать для производства тепла, при этом в качестве продукта горения образуется обыкновенная вода. Конструкторы совместно с химиками работают над созданием водородного двигателя внутреннего сгорания для автомобилей, разрабатывают специальные источники тока, позволяющие вырабатывать электричество за счет реакции водорода с кислородом. Водородная экономика – задача очень перспективная, но одновременно и достаточно сложная. Ее решение может вполне стать делом вашей жизни, если вы решите связать ее с замечательной наукой химией.
Водород очень широко используется в химической отрасли промышленности. Это сырье для получения аммиака, некоторых кислот, с его помощью восстанавливают из руд ценные металлы. И даже в пищевой отрасли промышленности водород нашел свое применение: он превращает жидкие растительные масла в твердые жиры – основу маргаринового производства.
Несмотря на множество «земных профессий», водород без преувеличения можно назвать космическим элементом.
Трудно поверить в то, что наше Солнце – это мир раскаленного водорода. При невероятно высоких температурах и давлении на Солнце протекают реакции, называемые ядерными. Протекание ядерных реакций сопровождается выделением гигантского количества энергии. Отсюда и фантастические температуры на Солнце, и яркое свечение, и поток невидимых глазом лучей, в том числе ультрафиолетовых, «виновников» золотистого летнего загара.
Самая большая планета солнечной системы – Юпитер – также почти полностью состоит из водорода (рис. 109). Как же такое может быть, ведь водород – это газ? Конечно, газ, но только в привычных для нас условиях. Юпитер – это мир страшного холода и гигантских давлений, поэтому водород на планете находится в твердом состоянии.
Вода . Вода – одно из самых распространенных веществ на поверхности нашей планеты, ведь почти 71% поверхности Земли занят морями и океанами. Недаром ее называют голубой планетой. Водная оболочка Земли – гидросфера. Водой в твердом состоянии – снегом и льдом – покрыто около 20% суши. В связанном виде вода находится и в земной коре – литосфере. Ученые считают, что в недрах Земли может находиться воды в десять раз больше, чем в гидросфере. Вода играет важную роль в геологической истории Земли, в ее тепловом режиме, климате, погоде, круговороте веществ.
Вода необходима каждому живому организму. Роль воды в живой клетке велика и многогранна. Она определяет не только объем и упругость клетки, это среда, в которой протекают многочисленные биохимические процессы. Вода сама участвует в сотнях химических реакций в живых клетках, например в знакомом вам процессе фотосинтеза.
Организм взрослого человека на 3/4 состоит из воды, причем ее содержание в различных органах неодинаково. Больше всего воды в глазном яблоке. Мозг человека содержит 80% воды, печень – 70%, мышцы – около 60%. И даже в костях есть вода – до 30%. Самая «безводная» часть нашего организма – эмаль зубов.
В сутки человек должен потреблять около 3 литров воды. Но это не значит, что нужно обязательно выпить 15 стаканов жидкости. Вода содержится во всех продуктах питания. В хлебе ее 40%, в мясе – 75%, в рыбе – 80%, а в овощах – более 90%. Представляете, обыкновенный огурец – это на 98% вода!
Вода необходима не только человеку и животным. Самые заправские «водохлебы» – растения. Подсолнуху для роста необходим литр воды в день, а взрослая береза высасывает из земли 60 л воды за сутки!
Почему же неприметное на первый взгляд вещество играет такую исключительную роль в природе?
Во многом это связано с необычными свойствами воды. Почти все они – исключение из общих правил. Это обстоятельство и делает воду самым удивительным веществом на планете.
В жидкой воде молекулы сцеплены между собой особыми связями, которые называют водородными. Для того чтобы «оторвать» одну молекулу воды от другой, требуется затратить довольно много энергии. Если бы водородных связей не было, вода закипала бы при температуре –80 °С, а замерзала при –100 °С. Будь вода «послушным» веществом, наша Земля превратилась бы в безжизненную пустыню: все реки, моря и океаны выкипели бы, на небе не было бы ни облачка, ни тучки.
Плотность воды тоже аномальна. Молекулы воды во льду «упакованы» так, что между ними остается довольно много «пустого места». Поэтому плотность льда меньше, чем плотность воды: лед плавает. Другого такого вещества нет! Благодаря этому аномальному свойству водоемы не промерзают до дна, и даже при самых сильных морозах температура воды подо льдом не опускается ниже +4 °С, именно при этой температуре плотность воды самая большая. В то же время вода, превращаясь в лед, приобретает огромную разрушительную силу: она способна разрушать крепчайшие горные породы, приводить в движение грозные лавины и вызывать оползни.
Если стальную иголку осторожно положить на поверхность воды, налитой в блюдце, то иголка не тонет, хотя плотность металла значительно больше плотности воды. Это явление можно объяснить большими силами поверхностного натяжения воды. Поэтому вода в свободном состоянии принимает шарообразную форму, например, капля дождя, мыльный пузырь и т.д. (рис. 110). Благодаря поверхностному натяжению по поверхности воды легко передвигаются некоторые насекомые, например клопы-водомерки (рис. 111).
Рис. 110.Капли росы стремятся принять форму шара
Рис. 111. Клоп-водомерка на поверхности воды
Вода и водные растворы находят широкое применение в промышленности и сельском хозяйстве. На получение 1 т стали расходуется 150 т воды, 1 т бумаги – 250 т, 1 т синтетических волокон – 4000 т, 1 т пшеницы – 1500 т, 1 т хлопчатника – 10 000 т воды. Вода используется как сырье в химической отрасли промышленности для получения самых различных неорганических и органических веществ.
Казалось бы, воды на нашей планете много, но следует помнить, что ресурсы чистой пресной воды, пригодной для использования, ограничены. Поэтому каждый человек должен рационально использовать и беречь от загрязнения запасы пресной воды.
Азот. Азот открыл шотландский ученый Д.Резерфорд в 1772 г. Он проводил эксперименты по сжиганию под стеклянным колпаком . древесного угля, серы и фосфора. Продукты горения поглощались раствором щелочи. Резерфорд установил, что остающаяся после этого часть воздуха – это газ, в котором свеча не горит, а мышь гибнет (рис. 93). Это и был азот, основная составная часть атмосферы нашей планеты.
Рис. 93. Азот не поддерживает горение
Название «азот» (т.е. безжизненный: от греч.а – отрицательная приставка и – жизнь) предложил французский химик А.Л.Лавуазье. Такое название, по мнению Лавуазье, должно было подчеркнуть свойства газообразного азота, который непригоден для дыхания и не поддерживает горение. Однако быстро выяснилось, что «безжизненный» азот – один из главных элементов жизни. Без участия соединений азота невозможно существование ни растений, ни животных. В живых организмах азот входит в состав таких важнейших органических веществ, как белки и нуклеиновые кислоты. В свою очередь белки – это те вещества, из которых построено все живое на Земле, а нуклеиновые кислоты – это соединения, которые определяют наследственные признаки.
Соотечественник Лавуазье, химик Ж.А.К.Шапталь в 1790 г. предложил переименовать азот в «нитроген» (образующий селитру). Это название используется во многих европейских странах, в частности в Англии и Франции. От этого слова произошли названия многих соединений азота. В России ни один элемент не имел в XVIII–XIX вв. столь многочисленных названий, как азот: нечистый гас, удушливый гас, огорюченный воздух, селитрород, гнилотвор, смертельный гас, нитроген и т.д. Однако именно название «азот» закрепилось в российской химической литературе.
Низкая химическая активность азота как простого вещества объясняется строением его молекулы. Она состоит из двух атомов и очень прочна. Азот вступает в химические реакции только тогда, когда разрушается его молекула. Однако даже при 3300 °С только одна молекула азота из тысячи распадается на атомы. Поэтому свободный азот так инертен в обычных условиях.
Химическая инертность азота доставляла и доставляет много хлопот химикам и технологам. Но нетрудно представить себе, как изменилась бы природа, не будь атмосферный азот столь инертен: Землю залили бы потоки азотной кислоты, в воздухе не осталось бы кислорода. Если бы кислород воздуха не был разбавлен инертным азотом, все живое было бы обречено на гибель: длительное вдыхание чистого кислорода при атмосферном давлении не менее губительно, чем его отсутствие.
В круговороте азота в природе решающую роль играют живые организмы. Особые бактерии, живущие на корнях бобовых растений (клевер (рис. 94), люпин (рис. 95), горох и др.), связывают атмосферный азот, превращая его в минеральные соли. Эти соли усваиваются растительными организмами. Современное сельское хозяйство невозможно без азотных удобрений.
Огромные количества азота в промышленности получают разделением воздуха. Более 75% чистого азота используют для синтеза аммиака, который служит исходным веществом в производстве удобрений, азотной кислоты, красителей, лекарственных препаратов, взрывчатых веществ. Газообразный азот применяется для создания инертной атмосферы при получении синтетических волокон, чистых металлов и сплавов. Жидкий азот нужен для создания низких температур.
Выдающиеся произведения живописи хранят в герметичных футлярах, заполненных азотом, чтобы предохранить краски от влаги и химически активных компонентов воздуха.
Алюминий . Впервые алюминий был получен в 1825 г. датским физиком Х.К.Эрстедом из природного глинозема с помощью электрического тока. Название металла происходит от латинского слова alumen , что означает квасцы. Квасцы – это очень важные соли серной кислоты, которые содержат в своем составе несколько металлов, в том числе алюминий.
Алюминий сразу после его открытия привлек химиков своей красотой и легкостью. Внешне походит на серебро, примерно в три раза легче железа и меди. Алюминий очень пластичен: его можно прокатать в тонкую фольгу, сделать тончайшие украшения, придать нужную форму. Вот только прочность чистого алюминия невелика, но в виде сплавов с другими металлами он заметно «крепчает». Уже созданы сплавы алюминия с прочностью в 10 раз выше, чем у стали.
Первоначально алюминий из-за несовершенного способа получения был необычайно дорог – почти в 10 раз дороже золота. Первые алюминиевые украшения и изделия были доступны только очень богатым людям. Император Наполеон III заменил серебряную посуду в своем дворце на более дорогую и редкостную – алюминиевую. Так, не ведая того, французский император заглянул в XX в., когда алюминиевая посуда стала обычной в любом доме. В знак признания выдающихся заслуг Д.И.Менделеева в Великобритании ему был преподнесен подарок – весы, одна чаша которых была сделана из золота, а другая – из алюминия.
На балах знатные дамы во времена Наполеона III нередко щеголяли ювелирными украшениями, изготовленными из алюминия.
Однако химикам уже в то время было известно, что алюминий – третий по распространению в земной коре элемент (после кислорода и кремния) и самый распространенный металл. Многочисленные минералы и горные породы в своем составе содержат алюминий. Это глины, полевые шпаты, многие полудрагоценные и драгоценные камни: гранаты, рубины, сапфиры, александриты (рис. 96). Корону Российской империи украшает драгоценная шпинель, в состав которой также входит алюминий. Вот только в природных соединениях алюминий прочно связан с другими элементами. Поэтому получение алюминия требует больших затрат электроэнергии. Большая часть этой энергии расходуется на расплавление глинозема – основного природного сырья для получения алюминия.
Рис. 96. Природный гранат (а) и обработанный александрит (б) – полудрагоценные камни, содержащие алюминий
Однажды американский студент-химик Ч.М.Холл услышал от своего учителя, с какими трудностями сопряжено получение алюминия и как, должно быть, разбогатеет и прославится тот, кто предложит более дешевый способ получения этого металла. Молодой человек оборудовал небольшую лабораторию и довольно скоро обнаружил, что глинозем можно не расплавлять, а растворять в расплавленном минерале криолите. Температура плавления криолита в два раза меньше, чем глинозема, что и привело к значительному удешевлению получения алюминия.
Удивительно, что в том же 1885 г. французский металлург П.Л.Т.Эру разработал тот же самый способ получения алюминия. Более того, Эру был ровесником Холла, и оба они ушли из жизни в один и тот же год.
С открытием метода Холла–Эру производство алюминия стремительно возросло, цена металла стала падать. За последние 10 лет XIX в. его выплавка составила 28 000 т, а в 1930 г. мировое производство алюминия составило 300 000 т. Сейчас ежегодно в мире получают более 10 млн т этого металла.
Алюминий используется для изготовления проводов линий электрических передач, алюминиевых труб для нефтяной отрасли промышленности. Если поверхность алюминия отполировать, он становится очень блестящим. Это свойство металла используется для производства зеркал, прожекторов, мощных отражателей.
Пластичность и нетоксичность алюминия лежит в основе его использования в производстве различных упаковочных материалов для пищевых продуктов. Вспомните хотя бы алюминиевую фольгу для обертки шоколада или приготовления пищи, алюминиевые банки для прохладительных напитков, крышки пластиковых баночек с йогуртом.
Большая часть производимого алюминия идет на получение сплавов. Благодаря легкости и прочности они широко используются в авиационной и космической отраслях промышленности(рис. 97). Недаром алюминий называют крылатым металлом.
Рис. 97. Алюминиевые сплавы – основа авиационной техники
Способность порошка алюминия гореть ослепительным пламенем используется в пиротехнике – производстве бенгальских огней, салютов, фейерверков (рис. 98).
Рис. 98.Порошок алюминия используется в пиротехнике
Железо . Как часто мы употребляем словосочетания: железная воля, железный характер, железные нервы. Это комплименты не только воле, характеру или нервам, это – комплимент железу, самому главному металлу современной техники.
Название «железо» скорее всего связано с санскритским корнем «жель», что означает «блестеть, пылать» и полностью соответствует внешнему облику железа: это блестящий, серебристо-белый металл.
Трудно найти другой такой металл, с которым была бы так неразрывно связана история человечества. Железо было одним из первых металлов, знакомых человеку еще в каменном веке. «Железным веком» называют период в развитии человечества, наступивший в начале I тысячелетия до н. э., когда многие народы и племена Европы и Азии научились выплавлять железо из руд. Если эпохи в жизни человечества называть по главному материалу, из которого изготавливают орудия труда, то железный век продолжается до сих пор.
В Древнем Египте железо называли «небесным металлом». Существует легенда, согласно которой царь Соломон после строительства Иерусалимского храма устроил пир в честь строителей, каждый из которых – каменщик, плотник, землекоп и другие – считал, что именно его труд в сооружении храма наиболее значимый. Мудрый Соломон разрешил этот спор так: поскольку все орудия строительства были сделаны из железа кузнецом, то главным строителем храма является именно кузнец.
Было время, когда железо, как и алюминий, ценилось дороже золота. Богачи заказывали себе украшения из железа, причем нередко в золотой оправе. Как свидетельствует в «Илиаде» Гомер, победителя игр, устроенных Ахиллом, награждали куском золота и куском железа.
Самородное железо на Земле – редкость. Чаще всего это остатки железных метеоритов. Самородное железо найдено в образцах лунного грунта, доставленного на Землю. В основном это также остатки метеоритов, которые беспрепятственно достигают поверхности Луны.
Железо входит в состав многочисленных руд и минералов. Наиболее известны красный железняк (гематит), бурый железняк (лимонит), магнитный железняк (магнетит).
Железо – металл войны. Недаром алхимики обозначали его знаком бога войны Марса: изображали щит и копье. Большинство видов оружия изготавливалось и изготавливается из сплавов железа. Вероятно, некоторые из вас слышали или читали о дамасской стали, или булате, из которой ковались уникальные сабли. Лезвие булатного клинка можно было заточить до исключительной остроты. Не уступают по качеству клинки, изготовленные отечественными мастерами из Златоуста. Не только холодное, но и огнестрельное оружие сделано из сплавов на основе железа.
Но железо – это и важнейший металл мирной техники. Это основа всех наземных и морских транспортных средств: автомобилей, железнодорожного транспорта (рис. 99), судов. Железо – это станки и оборудование, сельхозмашины и трубопроводы, строительные конструкции и техника, предметы быта и садовый инвентарь. Этот список можно продолжать бесконечно.
Рис. 99. Сотни тысяч километров таких путей по России так и называются: железная дорога
Примерно 9/10 всех используемых человеком металлов и сплавов – это сплавы на основе железа. Этого металла в мире выплавляется больше, чем всех остальных вместе взятых. К числу неоспоримых достоинств железа относится его дешевизна, доступность, ковкость, способность намагничиваться, возможность придать сплаву требуемые свойства путем введения различных добавок (легирование стали).
И все же железо не лишено недостатков. Как дамоклов меч висит над железными изделиями страшная беда – ржавчина. О процессе коррозии железа мы уже вели разговор на страницах нашего учебника.
Железо – жизненно важный элемент. Он входит в состав гемоглобина крови – красного пигмента эритроцитов (рис. 100). Гемоглобин переносит кислород к каждой клеточке нашего тела. Именно железу кровь обязана своим красным цветом. При недостатке железа в организме развивается заболевание – анемия (малокровие).