MEDSCAN (Химия, элементы таблицы Менделеева), страница 4

41) Несколько неясен вопрос о возможной токсичности «серебряной воды». Прямых указаний на это нет, но по санитарным нормам США содержание Аg в питьевой воде не должно превышать 0,05 мг/л. Очевидно, что при этом подразумевается постоянное пользование ею.

42) При длительном поступлении в организм избыточных доз серебра развивается аргирия, внешне выражающаяся серой окраской слизистых оболочек и кожи (преимущественно на освещенных участках тела), обусловленной отложением частичек восстановленного серебра. Какие-либо расстройства самочувствия заболевших аргирией наблюдаются далеко не всегда. Вместе с тем отмечалось, что они не подвержены инфекционным заболеваниям.

43) Гемиоксид меди встречается в природе и может быть получен прокаливанием Сu при ограниченном доступе воздуха. Теплота его образования из элементов, равна 167 кДж/моль. В кристаллах Сu₂О каждый атом кислорода тетраэдрически окружен четырьмя атомами меди, а каждый из последних имеет два соседних атома кислорода (рис. Х111-16). По отношению к нагреванию гемиоксид меди весьма устойчив и плавится при 1236 °С без разложения. Напротив, Аg₂О (теплота образования 29 кДж/моль) и Au₂О начинают распадаться на элементы уже около 100 °С. Давление диссоциации Аg₂О достигает 1 атм при 182 °С.

44) При наличии небольшого избытка кислорода (против формулы Сu₂О) гемиоксид меди является полупроводником р-типа. На его кристаллах были наиболее детально учены свойства возникающих в полупроводниках и диэлектриках (например, под действием света) элементарных электронейтральных возбуждений — э к с и т о н о в. Последние модельно трактуются как способные перемещаться по объему кристалла более или менее тесные сочетания электрона и «дырки».

45) Интересным применением Сu₂О является использовании ее в паре с металлической медью для изготовления «купроксных» выпрямителей переменного тока. Работа основана на том, что поток электронов проходит только от Сu к Сu₂О, но не обратно.

46) При восстановлении производных двухвалентной меди в щелочной среде выпадает желтый осадок, по-видимому, представляющий собой в основном не СuОН, а коллоидную Сu₂О. По мере довольно быстро протекающего укрупнения ее частиц цвет меняется на красный. Для произведения растворимости СuОН дается значение 2·10^-15.

47) В индивидуальном состоянии белый АgОН может быть, по-видимому, получен взаимодействием спиртовых растворов АgNО₃ и КОН при -50 °С. Растворимость АgОН в воде при обычных условиях составляет приблизительно 2·10^-4 моль/л. Осаждение его из растворов идет около рН = 9. Диссоциации АgОН по основному и кислотному типам отвечают, соответственно, следующие константы: К = 5·10^-3 и К = 8·10^-13. Таким образом, на каждую молекулу АgОН, диссоциированную по кислотному типу, приходятся миллиарды диссоциированных по типу основания.

48) Растворимость АgОН в крепких растворах сильных щелочей значительно выше, чем в воде. Растворы содержат а р г е н т и т ы типа М[Ag(OH)₂] которые в индивидуальном состоянии не выделены. Сухим путем были получены аргентиты составов Nа₃АgО₂, Nа₄Ag₂О₃ и Nа₂Аg₄О₃, однако весьма вероятно, что в действительности они представляют собой сплавы оксидов.

Напротив, тоже синтезированные сухим путем продукты состава МОЭ (где М — щелочной металл, а Э — элемент подгруппы меди) являются индивидуальным соединениями. Кристаллы этих бесцветных (КОСu, КОАg) или желтых (СsОАg, СsОАu) веществ слагаются из тетрамеров М₄[Э₄O₄].

49) Темно-фиолетовый АuОН может быть получен слабым подогреванием взвеси АuВr в растворе КОН. При избытке щелочи АuОН образует синий золь, но вместе с тем и частично растворяется. Последнее обусловлено, вероятно, образованием

а у р и т о в М[Аu(ОН)₂], которые в твердом состоянии не выделены. Осторожным нагреванием (не выше 200 °С) моногидрат золота может быть нацело переведено в Аu₂О.

50) Во влажном состоянии соли Сu⁺ постепенно окисляются кислородом воздуха, а большинство соединений Аu⁺ довольно быстро распадается на соответствующие производные трехвалентного золота и металлическое Аu (по схеме 3 Аu⁺ = Аu³⁺ + 2 Аu). Подобный же распад (по схеме 2 Сu⁺ = Сu²⁺ + Сu) имеет место и у некоторых производных одновалентной меди.

54) Ввиду малой растворимости хлористых, бромистых и иодистых солей серебра их творожистые осадки образуются во всех тех случаях, когда раствор одновременно содержит ионы Аg^• и галогена. Сложнее обстоит дело в случае меди, не дающей легкорастворимых солей в одновалентном состоянии. Здесь приходится исходить из производных двухвалентной меди, восстанавливая их нагреванием с металлической Сu (например, по схеме: CuCl₂ + Cu = 2 СuСl).

55) Галлоидные соли одновалентного золота удобно получать разложением при умеренном нагревании соответствующих производных трехвалентного Аu (по схеме АuГ₃ = Au + Г₂) или их осторожным восстановлением. В присутствии воды эти почти нерастворимые галогениды подвергаются дисмутации по схеме 3 АuГ = АuГ₃ + 2 Аu. На холоду процесс протекает медленно, но значительно ускоряется при нагревании (и под действием света). По ряду: AuCl-AuBr-AuI тенденция к дисмутации уменьшается и зеленовато-желтый иодид (который может быть при слабом нагревании получен также по схеме 2 Аu + I₂ = 2 АuI) выше 100 °С начинает распадаться непосредственно на элементы.

60) Весьма практически важным свойством труднорастворимых галогенидов Аg является постепенно идущий под действием света распад их на металлическое серебро и свободный галоген по схеме 2 АgГ = 2 Аg + Г₂, Распад этот вызывается главным образом лучами сине-фиолетовой части спектра, тогда как красные лучи оказываются практически неактивными. Светочувствительность галогенидов серебра изменяется по ряду

АgВr>АgСl>АgI. При охлаждении она сильно уменьшается. Так, при температуре жидкого воздуха чистое АgСl заметно не разлагается даже в результате длительного освещения. Кристаллы AgСl хорошо пропускают инфракрасное излучение (особенно более 80 % — в интервале от 5 до 20 мк).

61) Протекающие под действием света химические процессы носят название фотохимических реакций. В зависимости от того, является ли сам рассматриваемый процесс экзо- или эндотермическим, значение световых лучей для его протекания существенно различно. В первом случае (например, при образовании НСl из элементов — свет нужен только для первоначального возникновения процесса, а дальше он самопроизвольно идет и в темноте. Напротив, во втором случае (примером которого может служить распад галогенидов Аg) процесс протекает только в меру затраты на него энергии световых лучей и при устранении освещения прекращается.

62) Фотохимическая чувствительность галогенидов серебра была использована, в частности, для создания светочувствительного стекла. Заключенные в стеклянной массе мельчайшие частицы АgГ под действием сильного света разлагаются с образованием металлического серебра (и свободного галогена), отчего стекло темнеет. Так как серебро и галоген пространственно не отделены друг от друга, при ослаблении света наступает обратная реакция и стекло вновь становится прозрачным. Подобные светочувствительные стекла, по-видимому, перспективны для использования в электронно-вычислительной технике.

63) На светочувствительности галогенидных солей серебра основано использование для фотографии. Фотографические пленки состоят в основном из светочувствительного слоя тонкой взвеси галогенида Аg (чаще всего — АgВr) в желатине, нанесенного на целлулоид. Обычная толщина такого слоя составляет около 20 мк, а диаметр зерен АgГ от 0,1 до 2 мк.

Освещение пленки ведет к распаду содержащегося в ней галогенида Аg, причем галогенид химически связывается желатиной, а серебро образует мельчайшие зародышевые кристаллики. Последних на данном участке поверхности возникает тем больше, чем более сильному освещению этот участок подвергался. Таким образом, несмотря на внешнюю однородность находившейся под кратковременным действием света пленки, на ней уже содержится «скрытое изображение» фотографируемого предмета.

Чтобы сделать его видимым, пленку подвергают операции проявления, заключающейся в дальнейшем восстановлении галогенида серебра до свободного Аg химическим путем. В качестве проявителя пользуются обычно каким-либо органическим восстановителем. Существенно важно для процесса проявления то обстоятельство, что восстановление галогенида серебра быстрее всего протекает в непосредственном соседстве с уже имеющимися зародышевыми кристалликами металлического Аg. Обусловлено это, по-видимому, адсорбцией на них проявителя, с одной стороны, и ролью зародышей в качестве центров кристаллизации для вновь выделяющегося металлического серебра — с другой.

Достигнув при помощи проявления достаточной четкости видимого изображения, пленку фиксируют для того, чтобы уничтожить ее чувствительность к дальнейшему действию света. Фиксаж осуществляется путем извлечения из светочувствительного слоя оставшихся неразложенными галогенидов серебра. В качестве фиксирующего агента обычно пользуются раствором гипосульфита, легко растворяющим галогениды Аg за счет комплексообразования по схеме:

2 Nа₂S₂О₃ + АgГ = Nа₃[Аg(S₂O₃)₂] + NаГ

(константа нестойкости комплексного иона [Аg(S₂О₃)₂]’” равна 4·10^-14).

Получаемое путем проявления и фиксирования устойчивое на свету видимое изображение — н е г а т и в — является обратным истинному, так как темные места на нем отвечают светлым местам фотографируемого объекта и обратно. Для получения истинного изображения негатив накладывают на другую пленку или бумагу со светочувствительным слоем и подвергают действию света. Так как свет легче проходит сквозь более светлые места негатива и труднее — сквозь более темные, отношение между светом и тенью меняется при таком «печатании» снимков на обратное и становится отвечающим сфотографированному объекту. Отпечатанный снимок — п о з и т и в — подвергают затем проявлению и фиксированию (или только последнему, если светочувствительный слой был рассчитан на получение видимого изображения непосредственно фотохимическим путем).

64) Недавно было предложено создавать светочувствительный слой путем осаждения на стекле паров АgВr в вакууме. Толщина напыленного таким образом слоя не превышает 4 мк, а зернистость его практически не сказывается при любых увеличениях. Время последующей обработки негатива (проявления и т. д.) исчисляется всего лишь секундами.

65) Путем введения в светочувствительный слой специальных добавок удается не только резко повышать его общую чувствительность (вплоть до времени экспозиции 10^-12 сек) или избирательную восприимчивость к отдельным лучам спектра (в том числе инфракрасным), но и создавать слои, приобретающие под действием света и последующего проявления определенную окраску. На этом основана ц в е т н а я ф о т о г р а ф и я, которая обычно использует возможность получения любого цвета путем комбинирования в соответствующих пропорциях трех элементарных цветов — красного, зеленого и синего.

66) Интересно, что подобным же образом строятся и наши вкусовые ощущения. Язык содержит рецепторы четырех основных типов, отвечающих сладкому, соленому, кислому и горькому вкусам. Различные комбинации этих элементарных вкусов и создают всю гамму вкусовых восприятии человека. Интересно, что вкусовая чувствительность людей с возрастом не понижается, а повышается.

67) При нагревании все рассматриваемые галогениды меняют свою окраску на более темную. Например, СuСl при 178 °С синеет, а хлористое серебро становится при плавлении оранжево-желтым. Так как расплавленное АgСl хорошо пристает к стеклу, кварцу и металлам, им удобно пользоваться для создания газонепроницаемых соединений между отдельными частями аппаратуры (следует лишь иметь в виду, что при переходе из жидкого в твердое состояние объем АgСl увеличивается. Более легкоплавки пригодные для той же цели сплавы состава 40 вес. '%, АgСl и 60 — ТlСl (т. пл. 210 °С) или 31 вес. % АgСl, 46 — АgI и 23 — ТlСl (т. пл. 131 °С). Расплавленный АgСl несколько растворяет металлическое серебро (0,03 мол. % при 490 °С и 0,06 мол. % при 700 °С).

68) Выше 1000 °С все галогениды Сu⁺ и Аg⁺ заметно летучи, причем при дальнейшем нагревании одни кипят без разложения (СuСl — при 1359, СuВr — при 1345, СuI — при 1336, АgСl — при 1545 °С), другие начинают распадаться на элементы еще по достижения точки кипения (например, АgI). Еще легче (до достижения точки плавления) распадаются при нагревании галогенидные соли одновалентного золота. По ряду Сl-Вr-I термическая устойчивость рассматриваемых соединений заметно уменьшается.

71) В сухом состоянии галогениды Сu⁺, Аg⁺ , Au⁺ легко присоединяют газообразный NН₃ с образованием комплексных соединений, из которых наиболее богатые аммиаком отвечают составу [Э(NН₃)₃]Г. Аммиакаты с еще большим содержанием NН₃ могут быть получены при пользовании жидким аммиаком. Например, АuСl в этих условиях образует комплекс состава АuСl·12NH₃.