Химия. Узнавай химию, читая классику. С комментарием химика (Стрельникова) - страница 68
Дело в том, что обычный способ выплавки цветных металлов – это обжиг сульфидных руд с последующим восстановлением углем металла из оксида. Цинк встречается в природе в минерале сфалерите, или цинковой обманке, в виде сульфида цинка ZnS. Обычно этот минерал сопутствует галениту (свинцовому блеску PbS) и сульфидам других цветных металлов, то есть входит в состав полиметаллических руд. При обжиге сульфид цинка, как и сульфиды других цветных металлов, превращается в оксид:
2ZnS + 3O>2 = 2ZnO + 2SO>2
Как и другие цветные металлы, цинк восстанавливается из оксида углем:
ZnO + C = Zn + CO
Для этого нужна температура 110 °C°. Но, в отличие от других цветных металлов, цинк кипит при температуре 906 °C! То есть восстановленный цинк возгоняется и сгорает в воздухе, снова образуя оксид цинка. Собрать его не удавалось, пока Чемпион не догадался проводить восстановление в герметичных огнеупорных ретортах без доступа воздуха. Так, вероятно, и действовал герой рассказа. В настоящее время к пирометаллургическому (от греческого πῦρ – «огонь») способу Чемпиона добавился гидрометаллургический. Полученный при обжиге руды оксид цинка растворяют в кислоте:
ZnO + H>2SO>4 = ZnSO>4 + H>2O
Образовавшийся раствор соли цинка далее подвергают электролизу. На катоде восстанавливается цинк:
2ZnSO>4 + 2H>2O = 2Zn + O>2 + 2H>2SO>4
Но этот способ по известным причинам герою рассказа недоступен: у него пока нет источника тока.
Об азоте впервые человечество узнало только в XVIII в. В 1772 г. эксцентричный английский ученый Генри Кавендиш (открывший, кстати, и водород) проводил опыт с воздухом. Он пропускал воздух над раскаленным углем, а затем через раствор щелочи. Мы сегодня понимаем, что кислород воздуха соединялся с углем, образуя углекислый газ, который затем поглощался щелочью:
С + О>2 = СО>2
СО>2 + 2NaOH = Na>2CO>3 + H>2O
После этих процедур оставался бесцветный газ, который Кавендиш назвал «удушливым воздухом» (в тот период развития науки любое газообразное вещество еще считали разновидностью воздуха). Наш герой вполне мог воспользоваться этим способом для выделения азота из воздуха.
Но герой рассказа предпочел поначалу получить азот из аммиачной селитры. До открытия аммиачной селитры Иоганном Рудольфом Глаубером оставалось четыре года! Считают, что впервые она была получена в 1659 г. Это означает, что все необходимые для этого вещества и методы науке уже были известны. Глаубер получил ее, скорее всего, действуя аммиаком на азотную кислоту. Сначала Глаубер усовершенствовал способ получения азотной кислоты. До него азотную кислоту веками получали нагреванием смеси селитры и железного купороса. Глаубер заменил купорос купоросным маслом, то есть концентрированной серной кислотой: