Рассказы об элементах и веществах

Азот открыл шотландский учёный Д. Резерфорд в 1772 году. Он сжигал фосфор под стеклянным колпаком, в результате чего получил не только оксид фосфора, но и неизвестный газ, который не поддерживал горение и дыхание. Само название «азот» (от греческого) означает «безжизненный». Название было предложено французским химиком А. Лавуазье. Позже выяснилось, что азот – главный элемент жизни. Без соединений азота невозможно существование животных и растений. Так, азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот, которые входят в состав живых организмов.

Кроме названия «азот», ему дали ещё одно название – «нитроген», что означает «образующий селитру». Название «нитроген» используют до сих пор в Англии и Франции. Как только не называли азот в России! Нечистым газом, удушливым газом, огорюченным воздухом, селитрородом, гнилотвором и даже смертельным газом.

Молекула азота состоит из двух атомов. Между атомами азота очень прочная связь, поэтому азот малоактивен и вступает в химические реакции только тогда, когда разрушается его молекула, а для этого нужна температура более 3300 ⁰С. Если бы азот не был инертным, то Землю залило бы азотной кислотой, а избыточное содержание кислорода в воздухе привело бы к гибели всего живого.

Однако соединения азота необходимы всем растениям. Атмосферный азот могут фиксировать бактерии, которые есть в корнях бобовых растений. Они превращают азот воздуха в соединение азота, которое доступно растениям. Эти бактерии живут на корнях таких растений, как люпин, горох, клевер.

В промышленности азот получают из воздуха. Большая часть азота идёт на производство аммиака, а сам аммиак – на производство азотных удобрений, азотной кислоты, красителей, лекарственных препаратов и взрывчатых веществ.

Газообразный азот необходим для создания инертной среды при получении синтетических волокон, металлов и сплавов, а жидкий азот – для создания низких температур. В специальных футлярах, заполненных азотом, хранят произведения живописи.

Алюминий является металлом, который был получен в 1825 году физиком Х. К. Эрстедом. Он впервые получил алюминий из глинозёма с помощью электрического тока. «Алюминий» (от латинского alumen) означает «квасцы».

 Алюминий сразу же нашёл широкое применение. По внешнему виду он напоминает серебро, лёгкий и пластичный. Алюминий применяют для изготовления сплавов на его основе, например, известного дюралюминия. Уже созданы сплавы на основе алюминия, которые в 10 раз прочнее стали.

Изначально получение алюминия было очень затратным делом, поэтому и стоил этот металл в 10 раз больше золота. Украшения из алюминия были доступны только богатым людям. Так, император Наполеон III заменил серебряную посуду в своём дворце на алюминиевую. А дамы во времена Наполеона III носили ювелирные украшения, сделанные из алюминия.

Алюминий является самым распространённым металлом в земной коре. Он входит в состав глины, полевого шпата, рубина, сапфира.

Алюминий применяют для изготовления проводов, труб, фольги, сплавов, бенгальских огней и фейерверков. Не зря алюминий называют «крылатым металлом», ведь его широко используют в авиационной и космической промышленности.

Железо – металл, с которым человек познакомился ещё в каменном веке. Были времена, когда железо ценили больше золота. Как свидетельствует в «Илиаде» Гомер, победителя игр, устроенных Ахиллом, награждали куском золота и куском железа.

Полагают, что название «железо» означает «блестеть, пылать», так как железо является блестящим серебристо-белым металлом.

Железо входит в состав таких руд и минералов, как бурый железняк, красный железняк, магнитный железняк.

 Железо называют «металлом войны». Даже алхимики обозначали его знаком бога войны Марса: изображали щит и копьё. Большинство видов оружия изготавливается на основе железа и его сплавов. Многие слышали о так называемой дамасской стали, или булате, из которой ковались уникальные клинки.

На основе железа делают автомобили, железнодорожный транспорт и железные дороги, станки, сельскохозяйственные машины и трубопроводы.

Приблизительно 9/10 всех используемых человеком металлов и сплавов – это сплавы на основе железа. Наиболее важными достоинствами железа являются его дешевизна, ковкость, способность намагничиваться, доступность.

Железо входит в состав гемоглобина крови – красного пигмента эритроцитов. При недостатке железа в организме возникает анемия – малокровие. Железо должно поступать в организм вместе с пищей: на 1 кг веса – 0,1 мг железа в день. Больше всего железа содержится в хлебе, мясе, крупах, бобовых, свёкле и яйцах.

Ещё одним известным металлом является золото. Нередко его называют «презренным» металлом. Ради золота нередко велись войны и совершались преступления.

Алхимики называли золото «царём металлов». Обозначали его знаком солнца. Золото имеет красивый цвет и блеск, устойчиво к действию большинства химических веществ, поэтому его ещё называют «благородным» металлом.

В природе золото встречается в чистом виде или в виде вкраплений в породы. Уже в VI тысячелетии до н. э. научились обрабатывать золото и этот металл стал материалом ювелиров и художников.

Золото также является тяжёлым металлом. Например, слиток размером с кулак весит более 3 кг.

За 1500 лет до н. э. золото стали использовать в качестве денег. Первые монеты появились в VII веке до н. э. в Малой Азии. На этих монетах был изображён лев.

Золото является очень пластичным металлом. Так, из золота массой 1 г можно вытянуть проволоку длиной 2 км. Золото обладает также большой ковкостью. На этом свойстве основано изготовление из него чаш, серёг, колец.

Чистое золото легко истирается, поэтому в ювелирных и технических целях используют сплавы золота с медью или серебром. Золото хорошо проводит электрический ток. Это свойство металла используется в электронной технике.

Сплавы из золота применяют в химической стойкой аппаратуре, при изготовлении зеркал и фотоэлементов, а также деталей точных приборов, электрических контактов, в космической технике.

Рассмотрим водород. Он впервые был получен в 1766 году Г. Кавендишем. Он изучил свойства этого газа, а Лавуазье дал название «водород».

«Водород» означает «рождающий воду». Молекулы водорода настолько малы, что шарик, заполненный водородом, за сутки уменьшается в три раза.

Водород гораздо легче воздуха, поэтому им заполняли дирижабли и аэростаты. Но с воздухом водород образует взрывоопасную смесь, поэтому водород стали заменять гелием, который также легче воздуха, но инертен.

Водород используют для резки и сварки металлов. Он является топливом будущего, сырьём для получения аммиака, некоторых кислот, с его помощью восстанавливают металлы из руд.

С помощью водорода превращают жидкие растительные масла в твёрдые жиры.

Водород является самым распространённым элементом во Вселенной. Солнце и Юпитер практически наполовину состоят из водорода.

Вода – самое распространённое вещество на земле. Почти 71 % нашей планеты занято морями и океанами. Водная оболочка земли называется гидросферой. Вода в связанном виде входит в состав литосферы.

Вода необходима любому живому организму. В каждой его клетке находится вода. Она обеспечивает упругость клетки, определяет её объём. Вода в клетке является средой, в которой протекают биохимические реакции.

Организм взрослого человека на ¾ состоит из воды. В сутки взрослый человек должен потреблять около 3 л воды.  Растениям также необходима вода. В сутки подсолнух потребляет 1 л воды, а берёза – 60 л.

Вода также является самым удивительным веществом. Это объясняется её особыми свойствами. Во-первых, молекулы воды соединены между собой водородными связями, поэтому у неё высокая температура кипения. У воды высокая плотность. Однако плотность льда меньше плотности жидкой воды, поэтому лёд не тонет в воде. У воды большие силы поверхностного натяжения, поэтому клопы-водомерки легко передвигаются по её поверхности.

Вода находит широкое применение в промышленности и сельском хозяйстве, при получении неорганических и органических веществ.

Вода – распространённое вещество на Земле, но запасы пресной воды ограничены, поэтому следует беречь её от загрязнений и рационально использовать.

Хлорид натрия, или поваренная соль, – вещество, которое есть в каждом доме. Первобытные люди потребляли соль вместе с пищей. В некоторых районах Африки она высоко ценилась. За 1 кг соли давали 1 кг золота. В Эфиопии использовали соляные деньги. Римским воинам жалованье также выплачивали солью.

Уже за 2000 лет до н. э. китайцы стали получать поваренную соль выпариванием морской воды. В настоящее время соль получают в соляных шахтах из каменной соли, или  галита.

Иногда соль получали и из подземных соляных источников. Те селения, в которых таким способом получали соль, получали соответствующие названия. Например, Сольцы, Сольвычегодск, Усолье-Сибирское, Соликач и другие.

Из-за больших налогов на соль иногда происходили так называемые «соляные бунты». Такой соляной бунт произошёл в Москве в 1648 году из-за повышенного налога на соль, который ввёл царь Алексей Михайлович.

Соль в небольших количествах должна поступать в организм человека. В теле человека содержится 300 г соли. Она служит источником образования соляной кислоты в желудке, входит в состав крови, тканевые жидкости.

Так называемый физиологический раствор – это 0,9 % раствор хлорида натрия – используют как заменитель плазмы крови, при внутривенных вливаниях лекарств.

Суточная потребность в поваренной соли составляет 10—15 г. Из-за нарушения солевого баланса появляется мышечная слабость, утомляемость, потеря аппетита, жажда.

Кроме того, поваренная соль – одно из лучших консервирующих средств, так как убивает многие микроорганизмы, подавляет действие ферментов, которые вызывают распад и разложение белковых тел.

В пищевой промышленности поваренная соль используется для консервирования мяса, рыбы, квашения и соления овощей.

В химической промышленности из хлорида натрия получают соду, гидроксид натрия, хлор и другие вещества.

Карбонат кальция входит в состав минерала кальцита, мела, мрамора и известняка.

Мел используется в строительстве, для получения красок. Его применяют в производстве цемента, карбида кальция, в парфюмерной, резиновой и других отраслях.

Известняк является строительным камнем, из него получают известь. В виде щебня известняк используется при строительстве дорог.

Мрамор может быть очень красиво окрашен. Ещё в далёком прошлом из него делали чудесные произведения искусства в Древней Греции и Италии. Мрамор и в настоящее время используют в строительстве.

В сельском хозяйстве для понижения кислотности почв её подвергают известкованию. Карбонат кальция входит в состав наружного скелета морских звёзд, коралловых полипов, раковин моллюсков. Карбонат кальция – составная часть жемчуга, яичной скорлупы.