Химическая кунсткамера

Самые эффектные и красивые опыты

10.3. Вещество, не терпящее прикосновения

Такое вещество открыл французский химик Жорж Симон Серюлла (1774–1832), который увлекался получением неустойчивых химических веществ. Однажды он выделил из водного раствора темно-коричневый осадок нитрида трийода I3N и оставил его сушиться на фильтре до утра. Когда на следующий день Серюлла, чем-то рассерженный, резко открыл дверь в лабораторию, то произошел взрыв, разнесший в щепки лабораторный стол.

Позднее Серюлла, работая с малыми количествами I3N, установил, что достаточно прикоснуться к его красно-фиолетовым кристаллам палочкой или просто подуть на них, как раздастся сильный хлопок с выделением фиолетового дыма – паров йода. Нитрид йода взрывается даже от громкой музыки.

Чтобы получить столь чувствительное к прикосновению вещество, в фарфоровую чашку наливают 6–8 мл концентрированного водного раствора аммиака NH3 и добавляют к нему не более 0,5 г порошка йода I2 при непрерывном помешивании. Образовавшийся темно-коричневый осадок моноаммиаката нитрида йода I3N•NH3 взбалтывают в растворе и выливают на фильтр. Осадок промывают на фильтре ледяной водой, затем охлажденным во льду этиловым спиртом для удаления не вступившего в реакцию избыточного йода. После этого промывают осадок диэтиловым эфиром, тоже охлажденным во льду, и затем раскладывают осадок для сушки небольшими порциями (по объему не больше пшеничного зерна) на отдельные бумажки, чтобы больше уже не трогать их с места: после высыхания вещество становится очень опасным. Достаточно прикоснуться к сухому нитриду йода (не рукой, а длинной палочкой!), как он взрывается, выделяя буро-фиолетовые пары йода.

Получение и разложение нитрида йода (точнее, соединения нитрида йода с аммиаком) протекают в соответствии с реакциями:

5NH₃ + 3I₂ = I₃N•NH₃ + 3NH₄I,
2I₃N•NH₃ = 3I₂­ + N₂­ + 2NH₃­.

Нитриды

Нитриды – соединения азота, имеющего отрицательную степень окисления (обычно –3), с металлами и неметаллами* .

Нитриды металлов обладают высокими температурами плавления, достигающими почти 3000 °С (нитриды титана TiN и циркония ZrN). Большинство нитридов металлов – очень твердые и хрупкие вещества.

Нитриды многих металлов разлагаются водой с выделением аммиака и образованием гидроксидов металлов. Например, нитриды лития Li₃N, магния Mg₃N₂ и цинка Zn₃N₂ взаимодействуют с водой соответственно следующим образом:

Li₃N + 3H₂O = NH₃­ + 3LiOH,
Mg₃N₂ + 6H₂O = 2NH₃­ + 3Mg(OH)₂Ї,
Zn₃N₂ + 6H₂O = 2NH₃­ + 3Zn(OH)₂Ї.

Эти реакции носят название реакций необратимого гидролиза. Естественно, что нитриды этих металлов разлагаются и под действием разбавленных кислот, превращающих их в соли металлов и соли аммония. Так, нитрид кальция Ca₃N₂, попадая в разбавленную соляную кислоту, дает хлорид кальция CaCl₂ и хлорид аммония NH₄Cl:

Ca₃N₂ + 8HCl = 3CaCl₂ + 2NH₄Cl.

Нитриды неметаллов хлора и йода Cl₃N и I₃N – взрывчатые вещества, они разлагаются от удара, трения, нагревания на азот N₂ и соответственно хлор Cl₂ или йод I₂.

Нитриды тяжелых металлов разлагаются только под действием фтороводородной кислоты.

10.4. Фейерверк в жидкости

Чтобы выполнить этот опыт, в стеклянный цилиндр емкостью 100–150 мл наливают концентрированную серную кислоту H₂SO₄ до половины его объема. Затем осторожно по стеклянной палочке, прислоненной изнутри к стенке цилиндра, добавляют этиловый спирт C₂H₅OH так, чтобы его слой не смешивался с нижним слоем серной кислоты. Высота слоя спирта должна составлять 1/3 от высоты слоя H₂SO₄.

После этого в цилиндр высыпают 1/2 чайной ложки предварительно растертых в ступке кристаллов перманганата калия KMnO₄. Теперь для полноты впечатления можно погасить свет или задернуть шторы. Кристаллики перманганата калия опускаются через слой спирта и оседают на поверхности кислоты.

Через некоторое время с поверхности кислоты начинают опускаться вниз зеленоватые струйки, а между слоями спирта и кислоты появляются вспышки света и раздаются громкие хлопки. Вспышки перемещаются по поверхности кислоты и озаряют цилиндр светом. Это происходит внезапно, и один хлопок следует за другим.

При действии серной кислоты на KMnO₄ образуется марганцовая кислота HMnO₄:

2KMnO₄ + H₂SO₄ = 2HMnO₄ + K₂SO₄.

Кислота очень неустойчива и легко разлагается на оксид марганца(VII) и воду:

2HMnO₄ = Mn₂O₇ + H₂O.

Оксид марганца(VII) выделяется в виде зеленовато-черной маслянистой жидкости, устойчивой при температурах ниже –7 °С и при полном отсутствии воды. Он является сильнейшим окислителем и превращает этиловый спирт C₂H₅OH в диоксид углерода и воду, а сам переходит в диоксид марганца MnO₂:

2Mn₂O₇ + C₂H₅OH = 4MnO₂ + 2CO₂­ + 3H₂O.

Впервые Mn₂O₇ был получен в 1791 г. при действии на KMnO₄ концентрированной серной кислоты, а описанный выше опыт первым осуществил немецкий химик Эйльхард Мичерлих в 1832 г., когда он изучал свойства марганцовой кислоты HMnO₄.

Внимание! Этот опыт должен проводить преподаватель химии или руководитель химического кружка, т. к. он связан с использованием вредных и опасных веществ.

---

* К нитридам относят соединения азота со всеми химическими элементами, кроме кислорода и фтора; электроотрицательность у кислорода и фтора больше, чем у азота.
* К нитридам относят соединения азота со всеми химическими элементами, кроме кислорода и фтора; электроотрицательность у кислорода и фтора больше, чем у азота.