Содержание

Главная >> Химия 9 класс. Кузнецова

Дополнительный материал к § 21

История открытия и исследования элементов подгруппы азота

Открытие практически всех элементов подгруппы азота связано с алхимическими опытами, с попытками превращения элементов в золото.

Элементы подгруппы азота были известны еще в глубокой древности. Приоритет открытия азота принадлежит Китаю, где уже в VIII в. его знали как составную часть воздуха, не поддерживающую горения, и противопоставляли его кислороду. Первенство открытия азота в Европе приписывают англичанину Даниэлю Резерфорду, который в 1 772 г. исследовал воздух сосуда, в котором жила и погибла мышь. Он характеризовал азот как газ, который не поддерживает горения и губит жизнь. Еще раньше шведский аптекарь Карл Шееле (впоследствии известный химик) впервые выделил азот из воздуха, но не был уверен в открытии нового вещества. Почти одновременно с ним азот получил другой известный ученый той эпохи — Генри Кавендиш.

Азоту дали сразу три названия, что вносило неразбериху в номенклатуру веществ: его называли и «безжизненным», и «удушливым газом», и «рождающим селитру». Первое название (от греч. азот, где а — «отрицание», где — «жизнь») закрепилось в русской и французской номенклатуре. Немцы предпочли второе название (Stickstoff — «удушливый воздух»), а англичане — третье (от лат. Nitrogenium — «рождающий селитру»). Первая буква третьего названия — N — и стала в дальнейшем международным символом этого элемента.

Фосфор был известен арабским алхимикам еще в XII в. Открытие фосфора произошло в эпоху Возрождения в период столкновения алхимии с еще только нарождающейся экспериментальной химией. Он был выделен из мочи. Однако более глубоко изучен и предъявлен как элемент в 1 669 г. алхимиком Хеннигом Брандом. Он открыл и изучил одну из его модификаций — белый фосфор. Полученное им белое прозрачное кристаллическое вещество, светящееся в темноте, производило ошеломляющее впечатление на людей. Впоследствии были открыты и изучены и другие модификации фосфора и его соединений. Всестороннее изучение фосфора привело к утверждению его как «многоликого» (состоящего из многих модификаций) и светоносного нового химического элемента.

Аналоги фосфора (мышьяк, сурьма и висмут) были известны задолго до открытия фосфора, поскольку легко извлекались из сульфидных руд. Мышьяк в Европе впервые был открыт в XII в. алхимиком Магнусом, а затем врач Парацельс широко пропагандировал целебные свойства соединений мышьяка (небольшие дозы мышьяка усиливают обмен веществ, придают человеку бодрость и силу). Но в большей мере он известен с древности как сильный «мышиный яд», что закрепило за ним название «отравитель». Необычайная ядовитость мышьяка объясняет, почему алхимическим символом для него стала извивающаяся змея (рис. 25).

Китайские алхимики открыли мышьяк независимо от европейцев в 1 600 г. Они не только знали о его ядовитости, но и умели отличать отравление мышьяком, как причину смерти, от других. Они широко использовали мышьяк для защиты рисовых полей от вредителей.

В настоящее время мышьяк и его соединения используют в качестве основы всех боевых отравляющих веществ, в лечебных целях (в стоматологии, для борьбы с некоторыми недугами). Мышьяк является элементом технического прогресса. Особенно широко применяются в технике полупроводниковые свойства мышьяка и его соединений (для выпрямителей и усилителей, в качестве добавок к полупроводниковым сплавам).

Сурьма была известна уже в античной древности, и ее природное соединение (сурьмяный блеск) применялось в косметике для чернения бровей и ресниц.

У алхимиков сурьма использовалась для растворения металлов. Поражающее алхимиков свойство сурьмы растворять («пожирать») металлы, в том числе и золото, предопределило ее название «волк металлов».

Алхимическим символом сурьмы был волк с раскрытой пастью, заглатывающий золото (рис. 26).

Название этого элемента произошло от названия природного минерала Sb₂S₃ — сурьмяный блеск. История сурьмы с изобретения книгопечатания получила свое продолжение. Сурьма стала широко применяться для производства сплава, из которого делается типографский шрифт. Она применяется в полупроводниковых приборах и как катализатор в органическом синтезе (SbCl₃).

Последний элемент подгруппы азота (висмут) также хорошо был известен алхимикам и применялся ими в медицине. Однако они не считали висмут самостоятельным элементом.

По учению алхимиков, металлы произрастали подобно растениям из земли под излучением собственной планеты. В это время было известно семь планет и все они были закреплены за уже известными тогда металлами. Для висмута как металла планеты не хватило, и его не признали как индивидуальный элемент. И лишь в середине XVIII в. он получил статус самостоятельного элемента. В свободном состоянии висмут используется в ядерных реакторах как теплопоглотитель. Широкое применение находят и его легкоплавкие сплавы. Например, сплав висмута, свинца и олова используется для изготовления легкоплавких заглушек в автоматических огнетушителях.

Таким образом, развитие цивилизации, научно-технический прогресс общества и практика стимулируют дальнейшие исследования свойств элементов и их соединений, развитие их истории.

Творческие задания

1. Используя дополнительную литературу («Книга для чтения по химии», «Химическая энциклопедия», «Популярная библиотека химических элементов» и др.) и другие источники информации, охарактеризуйте алхимический период в развитии химии и достижения алхимиков в изучении элементов VA-группы.

2. Используя материал параграфа и дополнительную информацию об элементах подгруппы азота, составьте небольшой занимательный рассказ или стихотворение, кроссворд, ребус по этой теме.

3. Углубите свои знания о применении мышьяка, сурьмы и висмута и их соединений в науке и технике. Предложите схему их применения.

4. Найдите сходство и различия у элементов подгруппы азота и у их простых веществ. Представьте эти данные в форме таблицы.