Книга по химии для домашнего чтения - Борис Степин

Основным минералом глин является каолин, в который входят оксид алюминия Al2O3, диоксид кремния SiO2 и вода H2O: Al2O3∙2SiO2∙2Н2O. Кроме этих оксидов глина содержит в виде механических примесей песок (диоксид кремния), карбонаты кальция CaCO3 и магния MgCO3, триоксид дижелеза Fe2O3, придающий глинам бурый цвет.

При прокаливании глины происходит удаление воды, разложение карбонатов и образование легкоплавких силикатов, скрепляющих изделие:

CaCO3 = CaO +CO2↑; MgCO3 = MgO+ CO2↑; CaO + SiO2 = CaSiO3; 2Fe2O3 + 3SiO2 = Fe4(SiO4)3.

В 2000 г. до н.э. при раскопках дворца в Кносе на острове Крит нашли керамические сосуды высотой около двух метров, в которых хранили зерно и масло. Как гончары формовали такие большие и тяжелые изделия, как сушили и обжигали, остается тайной.

1.10. ЧЕРВЛЕНЫЕ ЩИТЫ РУСИЧЕЙ

В «Слове о полку Игореве» читаем: «Лисицы брешут на червленые щиты… Русичи великие поля червлеными щитами перегородили…».

Червленым щитом называли щит, окрашенный красной краской «червлень», или «черлень». Эта краска была у русских воинов символом храбрости, мужества и неустрашимости. Красная краска «червлень» была смесью сурика (Pb2Pb)O4 и киновари (см. 1.13).

1.11. СУРИК

В Указе «Како сурик делать» (рукопись конца XVI в.) сказано: «…возми белил и положи в череп железный сосуд и постави на жар, и как загорят белила, станут красны, то и сурик».

Свинцовые белила — белая краска, основный карбонат свинца состава Pb3(OH)2(CO3)2 или Pb(OH)2∙2PbСO3 (см. 5.54). Черепом называли керамический (глиняный) горшок. При нагревании происходило разложение основного карбоната свинца с частичным его окислением:

2Pb3(OH)2(CO3)2 + O2 = 2(Pb2Pb)O4 + 2H2O↑ + 4CO2↑.

Остаток от прокаливания — красного цвета — и был суриком (Pb2Pb)O4. Этот метод получения сурика сохранился в общих чертах и до наших дней. Правда, сейчас предпочитают нагревать в токе воздуха оксид свинца:

6PbО + O2 = 2(Pb2Pb)O4.

Сурик использовали не только для покраски щитов. Его с давних времен применяли в иконописи. В расходной книге Кирилло-Белозерского монастыря, основанного в 1397 г. и сохранившегося до наших дней, нашли запись, датированную 1606 г.: «…купил сурику 4 гривенки[7], дано 28 алтын…».

Сурик был известен уже 3000 лет тому назад. Метод его приготовления был найден случайно (см. 9.29).

1.12. «ПРАЗЕЛЕНЬ»

Самой древней зеленой краской на Руси была «празелень». Применялись и другие зеленые краски.

«Празелень» — самая дешевая и популярная краска XVII в. Ее получали истиранием темно-зеленого, иногда ярко-зеленого минерала глауконита («зеленой земли»), имеющего сложный состав. Глауконит включает диоксид кремния SiO2, оксид железа(III) Fe2O3, оксид алюминия Al2O3, оксиды калия, натрия, кальция, магния и воду. Добывали глауконит до 1612 г. в Копорье (Ленинградская область). Празелень применял Дионисий (см. 1.8) для росписи фресок Ферапонтова монастыря в 1492 г., ее использовали в «стенном письме» Грановитой палаты Московского Кремля в 1668 г.

Помимо празелени в России производили и применяли другие зеленые краски: ярь-медянку (см. 1.53), хромовую зелень, малахитовую зелень, швейнфуртскую зелень. Часто зеленые краски получали смешиванием синей и желтой красок. Как говорили древние живописцы: «Синило да желть, то станет празелень» (конец XVII в.).

Хромовую зелень (гюинетова зелень, изумрудная зелень) осаждали из раствора сульфата хрома Cr2(SO4)3 гидроксидом натрия NaOH:

Cr2(SO4)3 + 6NaOH = 2CrO(OH)↓ + 3Na2SO4 + 2Н2O.

Зеленый осадок метагидроксида хрома CrO(OH) и представлял собой хромовую зелень. Вместо сульфата хрома применяли и другие соли хрома.

Малахитовая зелень (бегрин, горная зелень, медная зелень) состояла из основного карбоната меди (CuOH)2CO3 (см. 6.37). Ее производство заключалось либо в измельчении природного минерала малахита (см. 10.25), либо по старому рецепту, обнаруженному в Новгородской рукописи: «Взяти гороху, да мочити 15 дни и больши, да истолчи, да по тому же составити с медью».

1.13. КИНОВАPb

В XV в. в одной из рукописей Троице-Сергиевой лавры был записан «Указ како творится киноварь»: «…возми ртоутя литру едину, сунпор[8], ослиный кал и жарие на огни, видиши исходят, дым и тогда творится киноварь».

Киноварь (киноверь, кеноварь, киноварец) как хорошая краска красного цвета была известна в России давно. О ней еще в начале XII в. писали: «Свет же святый несть яко огнь земной… яко киноварь». Киноварь — сульфид ртути HgS, кристаллы красного цвета, практически нерастворимые в воде. Она встречается в природе и получается искусственно добавлением ртути в расплавленную серу:

Hg + S(ж.) = HgS(к.)

На воздухе и под воздействием солнечного освещения красный сульфид ртути постепенно превращается в черный из-за выделения мельчайших капелек ртути. Поэтому киноварь применяли для стенной росписи только внутри зданий: «… а киноварем извне не писать, потому что почернеет» (XVII в.).

1.14. «КАКО БЕЛИЛА ДЕЛАТЬ?»

В церковном письме епископа Нектария (1599 г.) указано, «како белила делать»: «Бити свинец тонко на камени или на наковальне молотом и резати полосы широтою по три перста и верти свинец в трубки, чтоб ся вместе не смыкалось и влити в кадь дрожжей и свинец ставити в дрожжах на решетку стоймя и покрыть гораздо и удушити чтоб духу не выпускать ни мало».

В этом рецепте приведена очень старая русская технология производства основного карбоната свинца Pb(OH)2∙2PbСO3, который называли свинцовыми белилами, или просто белилами, или «бели» (см. 1.11).

При брожении дрожжей (пивных дрожжей, ржаного солода) образуется уксусная кислота CH3COOH и выделяется «дух», иначе диоксид углерода CO2. Реакция образования основного карбоната свинца включала следующие стадии:

2Pb + O2 = 2PbO, PbO + CH3COOH = Pb(OH)(CH3COO), 3Pb(ОН)(СН3СОО) + 2СO2 + H2O = Pb(OH)2∙2PbСO3↓ + 3СН3СООН.

В первой стадии свинец окисляется до монооксида PbO, во второй монооксид свинца, взаимодействуя с уксусной кислотой, превращается в основный ацетат свинца, который затем под воздействием диоксида углерода переходит в основный карбонат свинца.

Готовые свинцовые белила — это по существу основный карбонат свинца, растертый с растительным маслом; они были известны на Руси давно. О них сообщалось еще в Остромировом евангелии в 1056–1057 гг. Метод их производства, похожий на описанный выше, упоминается в книге римского историка Кая Плиния Старшего (23–79 гг. н.э.) «Естественная история». К концу 1750 г. производство свинцовых белил в России приведенным выше способом достигло 82 т.

Современный метод получения основного карбоната свинца заключается в электрохимическом взаимодействии свинцового анода с разбавленным водным раствором карбоната натрия Na2CO3при непрерывном пропускании через электролит диоксида углерода CO2. В процессе электролиза под анодом образуется белый осадок Pb(OH)2∙2PbСO3.

1.15. СИНЬКАЛЬ, ИЛИ СИНИЛЬНО-КИСЛЫЙ ПОТАШ

Правительственный Сенат в 1749 г. постановил отпускать московским купцам П. Сухареву и И. Беляеву бычью кровь «с боен безденежно… ибо оная стекает на землю и пропадает туне, от которой в летнее время бывает… пребезмерная духота и вонь смрадная». В одном из законов Российского государства, изданном в 1830 г., было сказано, что покупка синькали, или синильно-кислого поташа, разрешается только по свидетельству земской полиции.

«Синильно-кислый поташ», «синькаль», «желтая кровяная соль» — вещество состава K4[Fe(CN)6], называемое в наше время гексациано- ферратом(II) калия, вещество достаточно ядовитое. Это соединение получали из животных отбросов (кровь, копыта, шкуры, сухая рыба, кожа, мясо, щетина, шерсть и др.), которые нагревали вместе с карбонатом калия K2CO3 и железными опилками. Спек разбивали на куски и обрабатывали горячей водой. Раствор упаривали до начала кристаллизации K4[Fe(CN)6]∙3Н2O.

Животные отбросы содержат серу и азот. При их прокаливании с карбонатом калия и железом образуются цианид калия KCN и сульфид железа FeS. При обработке спека горячей водой протекает реакция

6KCN + FeS = K4[Fe(CN)6] + K2S.

Гексацианоферрат(II) калия употребляли в больших количествах для окраски хлопчатобумажных тканей и шелка в синий цвет, для производства синей краски — берлинской лазури (см. 1.16; 3.37).