Читать книгу "Элементы: замечательный сон профессора Менделеева - Аркадий Курамшин"

35. Бром

Бром пахнет менее интенсивно, чем выделения скунса, однако в его названии есть указание на дурной запах. Ещё пятьдесят-шестьдесят лет назад ежегодное производство брома составляло 300 миллионов тонн, и он (в виде бромида серебра) применялся в чёрно-белой фотографии, бромид калия врачи прописывали как успокоительное, дибромметан добавляли в этилированный (содержащий в качестве присадки тетраэтилсвинец) бензин и окуривали им продовольственные склады, летучие броморганические соединения применялись в огнетушителях. Сегодня практически все эти эти примеры применения брома можно считать устаревшими.

История брома начинается в 1826 году. Молодой фармацевт Антуан Жером Балар, изучая рассолы средиземноморских соляных промыслов обнаружил образование маслообразной жидкости красного цвета. Предположив, что он обнаружил новый элемент, Балар отправил результаты своих наблюдений во французскую академию наук, которая подтвердила факт открытия. Сам Балар предложил новому элементу название «мурид» (от латинского muria — рассол), однако вскоре Жозеф Гей-Люссак переименовал элемент в бром (от древнегреческого «бромос» — дурной запах, зловоние).

В наше время бром перестали применять отчасти из-за того, что в некоторых бромсодержащих продуктах отпала нужда, отчасти из-за того, что производные этого элемента могут вызывать повреждение озонового слоя. Летучие броморганические соединения способны диффундировать в стратосферу, достигая озонового слоя, где атомы брома оказываются в 50 раз более опасными для нашей естественной защиты от ультрафиолета, чем атомы хлора. Мы чаще вспоминаем Монреальский протокол, как международное соглашение, запрещающее или ограничивающее использование хлорфторуглеводородов (фреонов), однако в этом же соглашении указано, что подписавшие его страны к 2010 году обязуются отказаться от применения летучих броморганических соединений — в особенности от применявшегося в качестве фумиганта бромметана (CH3Br) и применявшегося для пожаротушения электрического оборудования бромдифторхлорметана CBrClF2.

Казалось, самым опасным бромсодержащим веществом, подлежащим запрету, был бромметан, однако, как показала практика, полностью отказаться от применения этого вещества было невозможно. Бромметан, температура кипения которого составляет 3.5 °C, используемый для обеззараживания растительных материалов от щитовок, ложнощитовок и мучнистых червецов, для борьбы с вредителями овощей и фруктов, а также для обработки древесины и почвы (в почве, подвергшейся обработке бромметаном, существенно снижается количество нематод). Как показали исследования, проведённые уже после подписания Монреальского протокола, показали, что, несмотря на низкую температуру кипения, половина бромметана, распыляемого на почву, не испаряется, так как полностью усваивается почвенными бактериями. Также оказалось, что большая часть броморганических соединений в атмосфере не антропогенная по происхождению — планктон и водоросли ежегодно обогащают атмосферу миллионами тон бромметанов, главным образом — бромоформом (CHBr3).

Ещё более удивительным оказалось то, что в мировом океане существует источник пентабромдифенилового эфира, который в своё время производили как антипирен. В 2005 году это вещество было обнаружено в подкожном жире китов и первоначально предполагалось, что всё это следствие загрязнения океана человеком. Более детальное исследование показало, что найденный в организме китов пентабромдифениловый эфир содержит достаточное количество радиоактивного углерода 14C, указывающего на биосферное происхождение вещества. Синтетический антипирен производят из нефтяного сырья, в котором углерод 14C отсутствует. Ещё одно сложное броморганическое соединение со дна океана — пурпурный краситель, которым красили облачение римских и византийских императоров. Пигмент, носивший название «тирский пурпур», получали из организма средиземноморских моллюсков Murex brandaris. Основной компонент этого пигмента 6,6’-диброминдиго.

Если вред органического брома для атмосферы, вероятно, был преувеличен, неорганические соединения брома могут быть опасны для водных ресурсов. Наиболее опасными производными брома считаются броматы, (вещества, образующие при электролитической диссоциации ион BrO3—), нормы содержания которых в питьевой воде очень низки. К несчастью, обычно содержащиеся в воде бромид-ионы могут окисляться до броматов хлором или озоном на стадиях обеззараживания воды. В итоге, сейчас бром наиболее широко применяется в фармацевтике и медицинской химии, где броморганические соединения чаще всего выступают в качестве полупродуктов для производства лекарственных препаратов.

36. Криптон

Иногда названия минералов могут сыграть с нами злую шутку — мы привыкаем к том, что залегающее в земной коре химическое вещество связано своим названием с минералом в его составе, однако бывают и исключения (сам как-то раз писал на Всероссийскую химическую олимпиаду про минерал «селенит», который не имел отношения к селену). В одном я уверен — вряд ли кто из читателей думает, что даже во вселенной DC элемент под названием криптон может входить в состав криптонита. Законы Вселенной везде одинаковы, и на родине Супермена элемент № 36 тоже должен проявлять свойства инертного газа.

Криптон, наряду с ксеноном и неоном, был обнаружен в 1898 году в ходе одного длительного эксперимента, который провели Уильям Рамзай и его коллега Моррис Уильям Траверс. После выделения аргона из воздуха Рамзай решил выяснить, какие ещё компоненты содержится в нём и вместе с Траверсом поставил эксперимент по постадийному испарению сжиженного воздуха. Сначала был получен жидкий воздух, который исследователи медленно испаряли, собирая отдельно каждый из компонентов. После того, как испарились лёгкие компоненты воздуха осталась фракция, спектральный анализ которой выдавал наличие в ней нового элемента. Дальнейшие эксперименты позволили разделить эту фракцию на два компонента, один из которых и получил название «криптон» (от греческого «криптос» — тайный, скрытый). Вторым компонентом смеси был еще более тяжелый газ — ксенон. До сих пор при промышленном получении криптона и ксенона первоначально проводят грубое фракционирование воздуха, получая криптон-ксеноновую смесь, которую затем подвергают более тонкому разделению. Из-за небольшого содержания криптона и ксенона в воздухе сразу получить из него чистые криптон и ксенон невозможно.

Как и другие инертные газы криптон не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха. В одном кубическом метре воздуха содержится около кубического сантиметра криптона. В атмосфере Земли криптон образуется в результате радиоактивного распада тория и урана, протекающего в земной коре и не только. Любопытно, что поскольку большая часть ядерных реакторов, построенных человечеством, построена в северном полушарии Земли, концентрация криптона в атмосфере у северного полюса Земли примерно на 30 % выше, чем у южного. Криптон — самый легкий из инертных газов, соединения которого могут существовать при положительной температуре. Дифторид криптона (KrF2), впервые полученный в 1960-е годы, разлагается при 20 °C. Это вещество настолько активно, что может окислить металлическое золото до степени окисления +5.