Случайные открытия

Сурик

Это событие произошло более 3000 лет тому назад. Прославленный греческий художник Никий ожидал прибытия заказанных им белил с острова Родос в Средиземном море. Корабль с красками прибыл в афинский порт Пирей, но там неожиданно вспыхнул пожар. Пламя охватило и корабль Никия. Когда пожар погасили, расстроенный Никий подошел к останкам корабля, среди которых увидел обгоревшие бочки. Вместо белил он обнаружил под слоем угля и золы какое-то ярко-красное вещество. Пробы Никия показали, что это вещество ≈ превосходная красная краска. Так пожар в порту Пирей подсказал путь изготовления новой краски, названной впоследствии суриком. Для ее получения стали прокаливать белила или основный карбонат свинца на воздухе:

2[Рb(ОН)₂∙2РbСО₃] + О₂ = 2(Pb₂^IIPb^IV)O₄ + 4CO₂↑ + 2Н₂О↑.

Сурик ≈ это тетраоксид свинца(IV)-дисвинца(II).

Огниво Дёберейнера

Явление каталитического действия платины было открыто случайно. Немецкий химик Дёберейнер занимался химией платины. Он получил губчатую, очень пористую платину (╚платиновую чернь╩) прокаливая гексахлороплатинат аммония (NH₄)₂[PtCl₆]:                                                                      

(NH₄)₂[PtCl₆] = Pt + 2NH₃↑+ 2Cl₂↑ + 2HCl↑.

В 1823 г. во время одного из опытов кусочек губчатой платины Pt оказался около прибора для получения водорода Н₂. Струя водорода, смешавшись с воздухом, попала на платину, водород вспыхнул и загорелся. Дёберейнер сразу оценил значение своего открытия. Спичек в то время не было. Он сконструировал прибор для зажигания водорода, получивший название ╚огниво Дёберейнера╩, или ╚зажигательной машинки╩. Этот прибор вскоре стали продавать по всей Германии.

Платину Дёберейнер получал из России с Урала. В этом ему помог его друг И.-В. Гёте, министр Веймарского герцогства во время правления Карла-Августа. Сын герцога был женат на Марии Павловне, сестре двух русских царей ≈ Александра I и Николая I. Именно Мария Павловна была посредницей в получении Дёберейнером платины из России.

Глицерин и акролеин

В 1779 г. шведский химик Шееле открыл глицерин НОСН₂СН(ОН)СН₂ОН. Для исследования его свойств он решил освободить вещество от примеси воды. Добавив к глицерину водоотнимающее вещество, Шееле стал перегонять глицерин. Поручив эту работу своему помощнику, он вышел из лаборатории. Когда Шееле вернулся, помощник лежал около лабораторного стола без сознания, а в комнате стоял резкий острый запах. Шееле почув╜ствовал, как его глаза из-за обилия слез перестают что-либо раз╜личать. Он быстро вытащил помощника на свежий воздух и про╜ветрил помещение. Только через несколько часов к помощнику Шееле с трудом вернулось сознание. Так было установлено обра╜зование нового вещества ≈ акролеина, что в переводе с греческого означает ╚острое масло╩.

Реакция образования акролеина связана с отрывом двух молекул воды от глицерина:

С₃Н₈О₃ = СН₂(СН)СНО + 2Н₂О.

Акролеин имеет состав СН₂(СН)СНО и является альдегидом акри╜ловой кислоты. Он представляет собой бесцветную легкокипящую жидкость, пар которой сильно раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, обладает токсическим действием. От образования ничтожных количеств акролеина зависит общеизве╜стный запах подгоревших жиров и масел, затухающей сальной свечи. В настоящее время акролеин широко используют при полу╜чении полимерных материалов и в синтезе различных органических соединений.

Углекислый газ

Английский химик Пристли обнаружил, что в ╚испор╜ченном воздухе╩ (так он называл диоксид углерода СО₂) животные погибают. А растения? Он поставил под стеклянный колпак ма╜ленький горшок с цветами и рядом поместил зажженную свечу, чтобы ╚испортить╩ воздух. Вскоре свеча потухла из-за практически полного превращения кислорода, находящегося под колпаком в диоксид углерода:

С +О₂ = СО₂.

Пристли перенес колпак с цветком и потухшей свечой к окну и оставил его до следующего дня. Утром он с удивлением заметил, что цветок не только не завял, но рядом на ветке раскрылся еще один бутон. Волнуясь, Пристли зажег еще одну свечу и быстро внес ее под колпак и поставил рядом с первой свечой. Cвеча продолжала гореть. Куда же исчез ╚испорченный воздух╩?

Так впервые была открыта способность растений поглощать диоксид углерода и выделять кислород. Во времена Пристли не знали еще состава воздуха, не знали и состава диоксида углерода.

Сероводород и сульфиды

Французский химик Пруст изучал действие кислот на природные минералы. В некоторых опытах неизменно выделяли отвратительно пахучий газ сероводород H₂S. В один из дней, действуя на минерал сфалерит (сульфид цинка ZnS) хлороводородной кислотой НСl:

ZnS + 2HCl = H₂S↑ + ZnCl₂,

Пруст заметил, что голубой водный раствор сульфата меди CuSO₄ в стоявшем рядом стакане покрылся коричневой пленкой. Он подвинул стакан с голубым раствором ближе к стакану, из которого выделялся H₂S, и, не обращая внимания на запах, стал перемешивать голубой раствор. Вскоре голубой цвет исчез, а на дне стакана появился черный осадок. Анализ осадка показал, что он является сульфидом меди:

CuSO₄ + H₂S = CuS↓ + H₂SО₄.

Так, видимо, впервые было обнаружено образование сульфидов некоторых металлов при действии сероводорода на их соли.

Алмазная лихорадка

Месторождение алмазов в Бразилии было открыто случайно. В 1726 г. португальский шахтер Бернард да-Фонсена-Лабо на одном из золотых приисков увидел, что рабочие во время карточной! игры отмечают счет выигрыша или проигрыша с помощью бле╜стящих прозрачных камней. Лабо узнал в них алмазы. У него хватило выдержки утаить свое открытие. Он взял у рабочих не╜сколько наиболее крупных камней. Однако во время продажи алмазов в Европе свою находку Лабо скрыть не удалось. В Бразилию хлынули толпы искателей алмазов, началась ╚алмазная лихорадка╩. А вот как были открыты месторождения алмазов в Южной Африке, поставляющей сейчас на международный рынок их основ╜ную массу. В 1867 г. Джон О'Релли ≈ торговец и охотник ≈ оста╜новился ночевать на ферме голландца Ван-Никерка, стоявшей на берегу р. Вааль. Его внимание привлек прозрачный камешек, ко╜торым играли дети. ╚Кажется, это алмаз╩, ≈ сказал О'Релли. Ван-Никерк рассмеялся: ╚Можете взять его себе, таких камней здесь множество!╩. В Кейптауне О'Релли определил у ювелира, что это действительно алмаз, и продал его за 3000 долларов. Находка О'Релли стала широко известна, и ферму Ван-Никерка буквально разнесли по кусочкам, перерыв всю окрестность в поисках алмазов.

Кристаллы бора

Французский химик Сент-Клер-Девилль вместе с не╜мецким химиком Вёлером поставили опыт по получению аморфного бора В при взаимодействии оксида бора В₂О₃ с ме╜таллическим алюминием А1. Они смешали два этих порошкооб╜разных вещества и стали нагревать полученную смесь в тигле. При очень высокой температуре началась реакция

В₂О₃ + 2А1 = 2В + А1₂О₃

Когда реакция закончилась и тигель остыл, химики высыпали его содержимое на фарфоровую плитку. Они увидели белый поро╜шок оксида алюминия А1₂О₃ и кусочек металлического алюминия. Коричневого порошка аморфного бора не было. Это химиков оза╜дачило. Тогда Вёлер предложил растворить оставшийся кусочек алюминия в хлороводородной кислоте НСl:

2Аl(В) + 6НСl = 2АlСl₃ + 2В↓ + 3Н₂↑.

После окончания реакции они увидели на дне сосуда черные блестящие кристаллы бора.

Так был найден один из методов получения кристаллического бора≈ химически инертного материала, не взаимодействующего с кислотами. Одно время кристаллический бор получали сплав╜лением аморфного бора с алюминием с последующим действием на сплав хлороводородной кислоты. Потом оказалось, что полу╜ченный таким образом бор всегда содержит примесь алюминия, видимо, в виде его борида АlВ₁₂. Кристаллический бор по твердости занимает среди всех простых веществ второе место после алмаза.

Агаты

Один немецкий пастух в 1813 г. нашел около заброшенной каменоломни желтоватые и серые камни ≈ агаты. Он решил подарить их жене и положил на время около костра. Каково же было удивление, когда утром он увидел, что одни агаты стали красные, а другие получили красноватый отлив. Пастух отнес один из камней знакомому ювелиру и поделился с ним своим наблюдением. Вскоре ювелир открыл мастерскую по изготовлению красных агатов, а позднее продал свой рецепт другим немецким ювелирам. Так был найден способ изменения окраски некоторых драгоценных камней при их нагревании. Заметим, что цена красных агат была в то время вдвое больше, чем желтых, а тем более серых их разновидностей.

Этилен

Немецкий алхимик, врач и изобретатель-фантазер Иоганн-Иоахия Бехер (1635≈1682) в 1666 г. проводил опыты с серной кислотой H₂SO₄. В одном из опытов он вместо добавления к нагретой концентрированной серной кислоте еще одной ее порции в рассеянности прилил этанол С₂Н₅ОН, который находился рядом в стакане. Бехер увидел сильное вспенивание раствора с выделением неизвестного газа, похожего на метан СН₄. В отличие от метана новый газ горел коптящим пламенем и обладал слабочесночным запахом. Бехер установил, что его ╚воздух╩ более химически активен, чем метан. Так был открыт этилен С₂Н₄, образующийся по реакции

C₂H₅OH = C₂H₄↑ + H₂О.                 

Новый газ назвали ╚маслородным газом╩, его соединение с хлором стали называть с 1795 г. ╚маслом голландских химиков╩. Только с середины XIX в. газ Бехера получил название ╚этилен╩. Это название и осталось в химии до наших дней.

 

Взрыв в Оппау

В 1921 г. в г. Оппау (Германия) произошел взрыв на заводе, выпускавшем удобрения ≈ смесь сульфата и нитрата аммония - (NH₄)₂SO₄ и NH₄NO₃. Эти соли долго хранились на складе и слежались; их решили раздробить небольшими взрывами. Это вызвало детонацию во всей массе вещества, считавшегося ранее безопасным. Взрыв привел к гибели 560 человек и большому  числу раненых и пострадавших, полностью были разрушены не только город Оппау, но и некоторые дома в Мангейме ≈ в 6 км от места взрыва. Более того, взрывной волной выбило стекла в домах, стоявших в 70 км от завода.

Еще раньше, в 1917 г., на химическом заводе в Галифаксе (Канада) произошел чудовищный взрыв из-за саморазложения NH₄NO₃, стоивший жизни 3000 человек.

Оказалось, что нитрат аммония опасен в обращении, является взрывчатым веществом. При нагревании до 260╟С NH₄NO₃ раз╜лагается на оксид диазота N₂O и воду:

NH₄NO₃ = N₂O↑ + 2H₂O↑

Выше этой температуры реакция усложняется:

8NH₄NO₃ = 2NO₂↑ + 4NO↑ + 5N₂↑ + 16H₂O↑

и приводит к резкому нарастанию давления и взрыву, которому может способствовать спрессованное состояние вещества и присут╜ствие в нем примеси азотной кислоты HNO₃.

Беотолле и спички

Взрывчатые свойства триоксохлората калия KClO₃ Бертолле обнаружил случайно. Он начал растирать кристаллы KСlО₃ в ступке, в которой на стенках осталось небольшое количество серы, не удаленное его помощником от предыдущей операции. Вдруг произошел сильный взрыв, пестик вырвало из рук Бертолле, лицо его было обожжено. Так Бертолле осуществил впервые ре╜акцию, которую много позднее станут применять в первых шведских спичках:

2KClO₃ + 3S = 2KСl + 3SO₂↑.

Триоксохлорат калия KСlО₃ долгое время называли бертолетовой солью.

Хинин

Малярия ≈ одна из самых древних болезней, известных челове╜честву. Существует легенда о том, как было найдено лекарство от нее. Больной перуанский индеец, измученный лихорадкой и жаж╜дой, бесцельно бродил вблизи своей деревни по джунглям. Он увидел лужу довольно чистой воды, в которой лежало поваленное дерево. Индеец стал жадно пить воду и почувствовал горький привкус. Случилось чудо. Вода принесла ему исцеление. Поваленное дерево индейцы называли ╚хина-хина╩. Местные жители, узнав об исцелении, стали применять кору этого дерева как лекарство против лихорадки. Слухи дошли до испанских завоевателей и докатились до Европы. Так был открыт хинин C₂₀H₂₄N₂O₂ ≈ кристаллическое вещество, добываемое из коры хинного дерева ≈ цинхоны. Хинная кора во времена Средневековья продавалась буквально грамм за грамм золота. Искусственный синтез хинина очень сложен, он был разработан только в 1944 г.

Чудеса катализа

Брат Г. Дэви Эдуард получил очень тонкий порошок платины черного цвета, который стали называть ╚платиновой чернью╩. Однажды Эдуард неосторожно просыпал немного этого порошка на фильтровальную бумагу, которой только что вытер пролитый этиловый спирт С₂Н₅ОН. С удивлением он увидел, как ╚платиновая чернь╩ раскалилась и светилась до тех пор, пока исчез весь спирт вместе со сгоревшей бумагой. Так была открыта реакция каталитического окисления этилового спирта в кислоте:

С₂Н₅ОН +О₂ = СН₃СООН + Н₂О

Вулканизация

Американский химик Чарльз Гудьир (1800≈1860) считал каучук разновидностью кожи и пытался его модифицировать. Он смешивал сырой каучук с каждым попадавшимся под руку веществом: солил его, перчил, посыпал сахаром, речным песком. Однажды в 1841 г. он уронил кусок каучука, обработанного серой, на нагретую печь. На другой день, приготовляя печь к опыту, Гудьир поднял этот кусок и обнаружил, что каучук стал прочнее. Это наблюдение Гудьира легло в основу разработанного позднее процесса вул╜канизации резины. При вулканизации линейные макромолекулы каучука взаимодействуют с серой, образуя трехмерную сетку макромолекул. В результате вулканизации каучук превращается в резину. Впоследствии Гудьир писал: ╚Я признаю, что мои открытия не являлись итогом научного химического исследования... они явились результатом настойчивости и наблюдательности╩.

Адсорбция

В 1785 г. Ловиц занимался перекристаллизацией винной кислоты и часто получал не бесцветные, а бурого цвета кристаллы из-за оказавшихся в них примесей органического про╜исхождения. Однажды он неосторожно пролил часть раствора на смесь песка и угля, находящуюся в песчаной бане, используемой для упаривания растворов. Ловиц постарался собрать пролившийся раствор, отфильтровал его от песка и угля. Когда раствор остыл, то выпали бесцветные прозрачные кристаллы кислоты. Так как песок не мог быть тому причиной, Ловиц решил проверить действие угля. Он приютовил новый раствор кислоты, насыпал в него угольный порошок, упарил и затем охладил после удаления угля. Выпавшие кристаллы снова оказались бесцветными и прозрач╜ными.

Так Ловиц открыл адсорбционные свойства древесного угля. Он предложил хранить на кораблях питьевую воду в деревянных бочках со слоем угля. Вода не загнивала месяцами. Это открытие сразу же нашло применение в действующей армии, в боях с турками в 1791 г. в низовьях Дуная, где вода была непригодна для питья. Применил Ловиц древесный уголь и для очистки водки от сивушных масел, уксусной кислоты ≈ от примесей, прида╜вавших ей желтую окраску, и во многих других случаях.

Меллитовая кислота

С целью очистить азотную кислоту HNO₃ от примесей Ловиц насыпал в нее небольшое количество древесного угля и стал эту смесь кипятить. С удивлением он увидел исчезновение древесного угля и образование вместо него какого-то белого ве╜щества, растворимого в воде и этаноле С₂Н₅ОН. Он назвал это вещество ╚растворимым углем╩. Взаимодействие угля с азотной кислотой протекает в соответствии с реакцией

12С + 6НNО₃ = С₆(СООН)₆ + 6NO↑.

Через 150 лет установили, что Ловиц впервые получил бензолгексакарбоновую кислоту С₆(СООН)₆, старое название этого вещества ≈ ╚меллитовая кислота╩.

Соли Цейзе

В 1827 г. датский химик-органик, фармацевт Вильям Цейзе (1789-1847) решил получить для одной из своих работ тетрахлороплатинат калия K₂[PtQ₄]. Для полноты осаждения этой соли, малорастворимой в этаноле, он вместо водного раствора H₂[PtCl₄] использовал раствор этой кислоты в этаноле С₂Н₅ОН. Когда к такому раствору Цейзе прилил водный раствор хлорида калия KCl неожиданно вместо осадка красно-коричневого цвета, характерного для K₂[PtQ₄], выпал осадок желтоватого цвета. Анализ этого осадка показал, что в его состав входят хлорид калия KCl, дихлорид платины PtCl₂, вода Н₂О и, к удивлению всех химиков, молекула этилена С₂Н₄: KCl∙PtCl₂∙C₂H₄∙Н₂О. Эта эмпирическая формула стала предметом бурных обсуждений. Либих, например, заявил, что Цейзе провел анализы неверно и представленная им формула ≈ плод больного воображения. Только в 1956 г. удалось установить, что состав новой соли Цейзе установил правильно,  и теперь формулу соединения  записывают так K[Pt(C₂H₄)Cl₃]∙H₂O и называют его моногидратом трихлороэтиленплатината калия.

Так было получено первое соединение из необычной группы комплексных соединений, называемых ╚π-комплексами╩. В таких комплексах нет обычной химической связи металла, находящегося внутри квадратных скобок, с каким-либо одним атомом органической частицы. Реакция, которую  осуществил Цейзе:   

H₂[PtCl₄] + KСl + С₂Н₅ОН = K[Pt(C₂H₄)Cl₃]∙Н₂О + 2HCl.

В настоящее время K[Pt(C₂H₄)Cl₃] получают, пропуская этилен через водный раствор тетрахлороплатината калия K₂[PtCl₄]:

K₂[PtCl₄] + C₂H₄ = K[Pt(C₂H₄)Cl₃] + KCl.

 

Шмель-спаситель

Куртуа ≈ первооткрыватель иода ≈ однажды чуть не погиб. В 1813 г. после одной из своих работ он слил в пустую склянку для отходов остатки водного раствора аммиака NH₃ и спиртового раствора иода I₂. Куртуа увидел образование в склянке черно-коричневого осадка, который его сразу заинтересовал. Он отфильтровал осадок, промыл его этанолом С₂Н₅ОН, вынул из воронки фильтр с осадком и оставил его на лабораторном столе. Время было позднее, и Куртуа решил проанализировать осадок на следующий день. Когда утром он открыл дверь в лабораторию, то увидел, как залетевший в помещение шмель сел на полученный им осадок. Тотчас же раздался сильный взрыв, который разнес на куски лабораторный стол, а комната наполнилась фиолетовыми парами иода.

Куртуа потом говорил, что шмель спас ему жизнь. Вот так было получено и опробовано очень опасное в обращении вещество ≈ моноаммиакат нитрида трииода I₃N∙NH₃. Реакция синтеза этого вещества:

3I₂ + 5NH₃ = I₃N∙NH₃↓ + 3NH₄↑.

Реакция, протекающая при взрыве, вызываемом самым легким прикосновением или небольшим встряхиванием сухого I₃N∙NH₃:

2(I₃N∙NH₃) = 2N₂↑ + 3I₂↑ + 3H₂↑.

Неудачный опыт

Фтор F₂ был получен французским химиком Муассаном неожиданно. В 1886 г. он, изучив опыт предшественников, подверг электролизу безводный фтороводород HF в платиновой У-образной трубке. С удивлением Муассан заметил выделение на аноде фтора, а на катоде ≈ водорода. Окрыленный успехом, он повторил опыт на заседании Парижской академии наук, но... фтора не получил. Опыт не удался. После тщательного изучения причин неудачи Муассан установил, что использованный им в первом опыте фто╜роводород содержал примесь гидрофторида калия KHF₂. Эта при╜месь обеспечивала электропроводность раствора (безводный HF≈ неэлектролит) и создавала необходимую концентрацию ионов F^- у анода:

2F^- - 2е ^- = F₂↑.

С тех пор фтор получают методом Муассана, используя раствор фторида калия KF в HF:

KF + HF = KHF₂.

Аспартам

Аспартам (в России ≈ ╚сладекс╩) ≈ вещество, рекомендуемое для употребления страдающим диабетом и тучным людям, в 100≈200 раз слаще сахарозы. Он не оставляет после себя горького металлического привкуса, присущего сахарину. Сладкий вкус аспартама был обнаружен в 1965 г. случайно. Химик, рабо╜тавший с этим веществом, откусывал заусенец и почувствовал сладкий вкус. Аспартам представляет собой бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Это крохотный белок. Он усваивается организмом человека и является источником нужных ему амино╜кислот. Аспартам не стимулирует образование зубного кариеса, а его усвоение не зависит от выработки организмом инсулина.

Карбид

В 1862 г. немецкий химик Вёлер пытался выделить металлический кальций из извести (карбоната кальция CaСО₃) путем длительного прокаливания смеси, состоящей из извести и угля. Он получил спекшуюся массу сероватого цвета, в которой признаков металла не обнаружил. С огорчением Вёлер выбросил эту массу как ненужный продукт на свалку во двор. Во время дождя лаборант Вёлера заметил выделение какого-то газа из выброшенной каменистой массы. Вёлера этот газ заинтересовал. Анализ газа показал, что это ацетилен Н₂С₂, открытый Э. Дэви в 1836 г. Вот так впервые был открыт карбид кальция СаС₂, взаимодействующий с водой с выделением ацетилена:

5С + 2СаСО₃ = 3СаС₂ + 3СО₂↑ ;   

 СаС₂ + 2Н₂О = Н₂С₂↑ + Са(ОН)₂.

С точки зрения невежды...

Как Берцелиус совершал свои случайные открытия, рассказывает его лаборант. Берцелиус вел уединенный образ жизни. Любопытные жители Стокгольма не раз спрашивали лаборанта Берцелиуса, как работает его хозяин.

≈ Ну, ≈ отвечал лаборант, ≈ я вначале достаю ему из шкафа различные вещи: порошки, кристаллы, жидкости.

≈ Ну, а дальше?

≈ Он берет все это и сваливает в один большой сосуд.

≈ А дальше? ≈ не терпится любопытным.

≈ Затем переливает все в маленький сосуд.

≈ А что же он делает потом?

≈ Потом он все переливает в помойное ведро, которое я выношу каждое утро.

В заключение раздела приведем слова немецкого естествоиспы╜тателя Германа Гельмгольца (1821≈1894): ╚Иногда и счастливый случай может прийти на помощь и раскрыть неизвестное соот╜ношение, но случай вряд ли найдет применение, если тот, кто его встречает, не собрал уже в своей голове достаточно наглядного материала, чтобы убедить его в правильности предчувствованного╩.

• Главная • Поиск • Опыты • Химические истории • Великие химики • Химия вокруг нас •

• Интересные факты • Химические курьёзы • Юмор • Автор • Полезные ссылки •

Copyright ╘ 2005 - 2007 Webmaster