Елена Качур - Увлекательная химия

– Неужели они на ней плавают, как кусочки дерева?

– Не только плавают. Между ними и водой сразу же начинается реакция. Вообще и натрий, и калий очень любят вступать во всякие химические реакции. Когда они реагируют с водой, из неё выделяется водород. Пузырьки этого газа толкают кусочек натрия, и кажется, что он с шипением бегает по воде! Ну а калий устраивает ещё более яркое представление: когда он вступает в реакцию с водой, он так нагревается, что выделяющийся при этом водород начинает гореть ярко-фиолетовым огнём!

– А почему огонь фиолетовый?

– Таким его делают частицы калия. Окрашивать огонь в разные цвета умеют и другие элементы. Это умение используют, когда подбирают химические вещества для салютов. Для зелёно-голубого огня нужно вещество, в котором есть медь. Элемент литий сделает салют ярко-красным, а натрий – жёлтым.

Реакции калия и натрия с водой выглядят совсем по-разному.

– Вот в чём дело! Я давно хотел узнать, почему салют такой разноцветный! Оказывается, надо учить химию!

– Кстати, у костра или свечи огонь жёлтого цвета тоже из-за веществ, в которых есть натрий. Одно из них ты очень хорошо знаешь. Мы пользуемся им каждый день.

– Что же это за вещество?

– Соль.

– Та, которой мы солим суп, картошку и салат?

– Она самая.

– И в ней есть элемент натрий?

– Есть. Но не один. А в паре с элементом по имени хлор. Хлор тоже очень любит вступать во всякие реакции. Поэтому в природе в чистом виде его не найти – он обязательно уже успел соединиться с каким-нибудь другим элементом.

– Хлор похож на человека, у которого много друзей – он не любит быть один.

– Хорошее сравнение. Среди элементов есть и такие, которые ни с кем не хотят дружить. Элемент золото редко вступает в химические реакции, поэтому золотые монеты и украшения не портятся от времени. Но самый одинокий элемент – это гелий: что с ним ни делай, он упорно отказывается с кем-либо соединяться! Зато газ гелий приносит радость ребятишкам – им наполняют воздушные шары. Гелий легче воздуха, поэтому, если отпустить нитку, шарик улетит в небо.

– Какие же все элементы разные: хлор дружит почти со всеми элементами, а гелию никто не нужен, ему и одному хорошо. У каждого элемента свой характер!

– Элементы действительно очень разные. Но оказалось, что их можно расставить по порядку. Как это сделать, понял гениальный русский химик Дмитрий Иванович Менделеев. Его открытие называется Периодический закон Менделеева. Этот закон можно изобразить в виде таблицы, которая называется таблица Менделеева. Это настолько важное открытие, что ему и его автору даже поставили памятник.

– Памятник открытию?!

– Да. И мы прямо сейчас к нему отправимся. Настраиваю времяскок. Наше время, город Санкт-Петербург, сквер в центре города.

Возьми несколько камешков и разноцветные детали конструктора Lego. Пусть детали одного цвета будут атомами кислорода, а другого – атомами углерода. В природе атомы могут легко соединяться друг с другом, так же как детали конструктора. Соедини две детали кислорода и одну деталь углерода, и у тебя получится молекула углекислого газа. Мы все его выдыхаем, когда дышим, и ты тоже!

Пусть камешек поменьше будет атомом гелия, а побольше – атомом неона. Этот газ ярко светится красным светом, когда через него проходит ток. Ты мог это видеть в вывесках на городских улицах. Присоедини один газ к другому. Получилось? А к кислороду? Ничего не выходит! Вот так же и в природе – гелий и неон не вступают в химические реакции.

Таблица Менделеева

Последовательность элементов

Какое хорошее место! Зелёная травка. Около дома растёт несколько деревьев, под ними – скульптура-изображение человека, который сидит в кресле. У него высокий лоб, волосы до плеч и широкая борода. Кажется, что он думает о чём-то важном.

– Дядя Кузя, это учёный Менделеев?

– Верно. Перед нами его скульптурный портрет. А за ним, прямо на стене дома, выложена из разноцветных камней знаменитая таблица Менделеева.

– Она похожа на огромный лист бумаги в клеточку. В каждой клетке – цифры, буквы. Но что они значат?

– Буквы – это короткие названия элементов. Самый первый, крайний слева в верхней строке, – водород.

– Но там стоит буква «Эн».

– Короткие имена химических элементов пишут не русскими, а латинскими буквами. Латинское название водорода начинается с буквы «Аш», которая пишется так же, как наша буква «Эн». Во второй строке можно найти ещё одного нашего знакомца – кислород. Он обозначен буквой «О», от слова «оксиген».

– Понятно. А почему они не стоят рядом? И почему первый – водород, а не кислород?

– Место каждого элемента определил Менделеев. Над тем, как правильно расставить элементы в своей таблице, он думал целых двадцать лет. А началось всё с того, что учёный решил написать учебник химии. Эту науку он знал очень хорошо, а вот рассказать о ней так, чтобы всё было ясно, не получалось.

– Что же ему мешало?

– Представь, как трудно научить математике, если неизвестно, в каком порядке идут цифры? И что больше – единица или двойка? Все химические вещества состоят из элементов, а значит, их тоже надо выстроить по порядку.

– Но как это сделать?

– Помогли знания других учёных. Учёные – удивительные люди. Они могут понять, из чего состоят далёкие звёзды, разобраться, почему небо синего цвета, а листья – зелёные, придумать, как полететь в космос. А ещё учёные смогли узнать, сколько весит один-единственный атом! Оказалось, что у атомов разных элементов вес тоже разный. Самый лёгкий атом – у водорода.

– Может быть, поэтому Менделеев и поставил его на первое место?

– Точно. Он расставил все элементы по весу их атомов, от самого лёгкого к самому тяжёлому. И тут выяснилась ещё одна интересная вещь: в этом строю через одинаковый промежуток – учёные говорят «периодически» – появляются похожие элементы. Это как у чисел. Следи внимательно.

И дядя Кузя достал из кармана свой блокнот со страницами в клеточку и начал писать цифры. В первом ряду в каждой клетке расположились цифры от 1 до 10, прямо под ними, вторым рядом, он поместил цифры с 11 до 20, в третьем – от 21 до 30.

– Смотри, Чевостик: цифры 12 и 22 оказались под двойкой, под четвёркой – 14 и 24.

– А 17 и 27 – под семёркой!

– И обрати внимание: цифры, оказавшиеся друг под другом, в одной колонке, похожи.

– А ведь правильно! Если к 1, или к 11, или к 21 прибавить 9, то каждый раз в сумме получится цифра, у которой на конце 0! То же самое, если к 7, 17 и 27 прибавить 3!

– Ты у меня умница, Чевостик! Вот и Менделеев точно так же разместил элементы в несколько строчек. В каждой по восемь элементов. И, удивительное дело, похожие элементы оказались один под другим, попали в одну колонку: калий под натрием, а под хлором – очень похожий на него элемент йод.

– Дядя Кузя, это очень интересно, но зачем это нужно? Таблицу Менделеева можно как-то использовать?

– Конечно! Менделеев сразу увидел, что в его таблице не хватает десяти элементов. И что ты думаешь? Вскоре они были найдены! С тех пор учёные открыли ещё немало элементов, и снова этому помогла таблица Менделеева! А ещё она подсказывает, какие вещества можно получить из каждого элемента. В каких химических реакциях он будет участвовать. И вообще, чего от него ждать. Это очень нужные знания. Благодаря им учёные создают новые вещества: материалы, сплавы, лекарства.

– А как эти новые вещества получаются? Их собирают из разных элементов, как из конструктора?

– Всё несколько сложнее. Чтобы элементы правильно соединились, им нужно помочь. Одни вещества для этого надо нагреть, другие, наоборот, охладить – в общем, подобрать правильные условия реакции…

Одну периодическую закономерность ты можешь пронаблюдать сам, если посмотришь на календари последних двенадцати лет. Попроси родителей показать их тебе на компьютере. Выпиши года по порядку в три строки – по четыре года в каждой строчке. Для каждого года проверь по календарю количество дней в феврале и закрась красным те года, в которые февраль длиннее обычного.

Ты увидишь, что раз в четыре года в феврале оказывается 29 дней. Года, в которых февраль длиннее, называются високосными.

Независимо от того, в каком году ты читаешь эту книгу, у тебя получится периодическая система високосных годов, в которой года с длинным февралём будут в одном столбце.

Химическая формула

Группы веществ. Правила безопасности

…А ещё для того, чтобы создать вещество, надо знать его формулу.