EUR/RUB 67.56
USD/RUB 57.47
EUR/USD 1.18
Банк инноваций
2009, декабрь
2009, ноябрь
2009, октябрь
2009, сентябрь
2009, август
2009, июль
2009, июнь
2009, май
2009, апрель
2009, март
2009, февраль
2009, январь
2008, декабрь
 •  Статья 1
 •  Статья 2
 •  Статья 3
 •  Статья 4
2008, ноябрь
2008, октябрь
2008, сентябрь
2008, август
2008, Июль
2008, Июнь
2008, Май
2008, Апрель
2008, Март
2008, Февраль
Анонсы


Модульная установка для поточного производства декоративно-облицовочных плит из отходов стекла

БЮРО ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
 

 
100%
800
960
1024
1152
 О компании  Услуги  Журнал  Контакты 
Журнал  2008, декабрь  Статья 3

 

ПОВАРЕННАЯ СОЛЬ


Что в ней может быть необычного? Любой школьник знает, что поваренная соль — это хлорид натрия, он хорошо растворим в воде, и образует бесцветные кристаллы кубической формы. Но вот хорошо ограненный восьмигранник — октаэдр красивого сине-фиолетового цвета. Трудно поверить, что это тоже поваренная соль.

кристаллы

Соль на морозе

Для многих веществ нередко зависит от того, в каких условиях эти кристаллы получены. Если раствор хлорида натрия испаряется на морозе, то образуются не кубики, а шестиугольные пластинки дигидрата NaCl * 2Н2О. В соляных озерах в зимнее время нередки скопления этого минерала, который получил название гидрогалита, т.е. «водной соли» (от греческих слов hudor - вода, влага и halos - соль). При нагревании эти кристаллы мутнеют и распадаются с выделением кубиков NaCl. Гидрогалит можно получить и по-другому - охлаждая до -15°С насыщенный при комнатной температуре раствор соли. Именно так впервые получил это соединение русский химик Т. Е. Ловиц в 1792 году. При этом дигидрат хлорида натрия получается как в виде шестиугольных пластинок, так и в виде призматических игольчатых кристаллов. Гидрогалит легко получить зимой, выставив рассол во двор или на балкон.

Известен и значительно более редкий минерал — криогалит, т.е. «ледяная соль» (по-гречески kryos— холод, мороз, лед), который появляется в соляных озерах в самые холодные зимы. Впервые он был обнаружен в Якутии, но встречается и в Астраханской области. Как показали исследования Д.И. Менделеева, криогалит образуется при сильном охлаждении (до минус 23°С) раствора поваренной соли, содержащего 75,5% воды. Крупные шестиугольные кристаллы природного криогалита исключительно красивы, особенно в лучах солнца. Академик А.Е. Ферсман называл эти кристаллы «замечательными каменными цветами».

Не содержащий воду хлорид натрия также способен давать кристаллы разной формы. Давно известно, что некоторые примеси могут изменить кристаллическую форму вещества, выделяющегося из раствора. Когда же получаются солевые октаэдры? Для этого надо выращивать кристаллы поваренной соли из насыщенного водного раствора NaCl, содержащего примеси мочевины, буры или некоторых других соединений. А иногда под микроскопом можно заметить и 20-гранные кристаллы — комбинацию октаэдра и додекаэдра — правильных многогранников с 8 и 12 гранями (рис.1.1).

Соль изменяет форму

Почему же хлорид натрия в присутствии небольшого количества добавки изменяет свою излюбленную кубическую форму? В кубическом кристалле все грани растут с одинаковой скоростью. Но некоторые вещества образуют с хлоридом натрия непрочные соединения, которые изменяют условия роста кристаллов. Вот и получается необычная для данного вещества кристаллическая форма.



Рис. 1.1. Кристаллы поваренной соли необычной формы: октаэдр (справа) и ромбододекаэдр

Обычные бесцветные кристаллы NaCl тоже не всегда устроены просто: они зачастую имеют внутри полости, заполненные раствором, из которого соль выкристаллизовалась. Чем крупнее кристаллы, тем больше в них жидкости, ее масса может превышать 3% от массы кристаллов. Поэтому, даже совершенно сухая с виду поваренная соль, особенно крупная, трещит и «разбрызгивается», если ее бросить на горячую сковороду: вскипающая вода «взрывает» кристаллы. По этой же причине трещат и сырые дрова в печке.

Соль синяя и красная

Химики умеют изменять не только форму, но и цвет кристаллов. Как, например, получить синюю соль? Оказывается, не так трудно, причем окрашена она будет не только с поверхности; но и во всем объёме. Для окрашивания соли достаточно сильно нагреть кристаллы хлорида натрия с небольшим количеством металлического натрия. В реакционный сосуд не должен проникать воздух, иначе натрий просто сгорит. При высоких температурах натрий (который находится в расплавленном, а частично — в газообразном состоянии) растворяется в твердом хлориде натрия, что приводит к окрашиванию соли. Но как же металл может растворяться в соединении с ионной кристаллической решеткой?

Процесс этот очень интересен. При высокой температуре атомы Na легко проникают в ионную решетку NaCl, теряя электроны и превращаясь в катионы Na+. Эти катионы достраивают кристаллическую решетку, занимая в ней те узлы, где по каким-либо причинам отсутствуют ионы Na+. Таких дефектов в любом реальном кристалле множество. А куда деваются «потерянные» натрием электроны? В целом кристалл должен быть электронейтральным, поэтому электроны остаются в кристалле. Они располагаются в тех узлах решетки, где по всем правилам полагается быть анионам Cl. Узлы ионной решетки, занятые вместо анионов электронами, называются вакансиями или F-центрами (от немецкого Farbe — цвет). Кристалл с F-центрами окрашен в желто-коричневый цвет. Недостаток анионов хлора невелик: на тысячу анионов Cl приходится не более одного F-центра. Это означает, что в 1 см3 кристалла содержится 1019 избыточных ионов Na+. При охлаждении такого кристалла происходит сближение F-центров и свободным электронам становится энергетически выгоднее связаться с ионами Na+. В результате образуются коллоидные частицы натрия диаметром от 1 до 5 нм.

Они содержат от 10 до 1000 атомов натрия и поглощают свет в основном в желто-оранжевой области спектра. Благодаря этим коллоидным частицам кристаллы и приобретают красивый сине-фиолетовый цвет. Спектр поглощения такого кристалла приведен на рис.1.2.



Рис. 1.2. Спектр поглощения синего кристалла NaCl.

Узкая полоса слева находится в ультрафиолетовой части спектра и не влияет на окраску. Широкая полоса в видимой области показывает, что при освещении белым светом вещество поглощает в основном зеленые, желтые, оранжевые и красные лучи, а пропускает лучше других фиолетовые, синие и голубые; этим и определяется его окраска. Приведенное на рисунке соотнесение цвета и длины волны в некоторой степени условно: цвета в радуге плавно переходят один в другой.

Пожалуй, самое любопытное происходит при растворении такой соли в воде: цвет внезапно исчезает. Это выглядит как фокус — синие кристаллы дают совершенно бесцветный раствор.

Природная каменная соль (галит) тоже бывает окрашена в голубой, синий ил и фиолетовый цвет. И в этом случае окраска обусловлена присутствием следов металлического натрия. Но здесь свободные электроны, необходимые для реакции Na+ + e- -> Na, появились по совсем иной причине — под действием излучения, которое сопровождает радиоактивные превращения в земной коре. И поваренная соль при этом - вовсе не исключение. Например, доломит (карбонат магния — кальция) в жилах Рудных гор в Чехии приобретает под действием находящихся поблизости вкраплений урановой смолки типичную красную окраску. Каменная же соль имеет синевато-фиолетовый оттенок. Особенно красиво окраска в естественных условиях проявляется в тех случаях, когда в минерал вкраплены крохотные кристаллики какого-нибудь радиоактивного вещества, например, циркона - силиката циркония ZrSiO4, в котором всегда есть примеси радиоактивных элементов, обычно тория и урана. В этом случае вокруг такого радиоактивного вкрапления образуется окрашенная сферическая поверхность. Ее радиус (он измеряется сотыми долями миллиметра) соответствует дальности проникновения альфа лучей, испускаемых данным веществом. А так как при распаде радиоактивного вкрапления практически всегда образуется ряд последовательных радиоактивных элементов, испускающих альфа лучи с различной энергией и соответственно проникающих на разные расстояния, то обычно вокруг такого центра образуется не одна, а несколько сферических поверхностей разного радиуса. Если кристалл расколоть и отшлифовать, то под микроскопом эти сферические поверхности проявятся в виде маленьких кольцевидных или дискообразных вкраплений, носящих название плеохроических ореолов. По интенсивности окраски этих ореолов можно определить возраст минерала. Окраска зависит от общего числа альфа-частиц, воздействующих на минерал, поэтому, чем древнее минерал, чем дольше он подвергался облучению, тем интенсивнее окрашен ореол.

Соль бывает не только синей. В южных районах нашей страны есть озера, в которых осаждается поваренная соль... красного цвета. Мало того, она иногда имеет еще отчетливый ароматный запах. Это редкое явление нашло отражение и в названиях озер, расположенных в низовьях Волги: Розовое, Красное, Малиновские. Добывали здесь красную соль ёще в XVIII веке, а Большое и Малое Малиновские озера были личной собственностью Екатерины II. Она любила поражать иностранных гостей, приказывая подавать к столу ароматную розово-фиолетовую соль. Иностранцы дивились и ели экзотическую соль, густо приправленную... микробами! Действительно, впоследствии было выяснено, что виновниками окраски и запаха соли чаще всего являются микроорганизмы, которые не могут жить без соли. Их так и называют: галофилы, т. е. «любители соли» (по-гречески halos — соль, philia — любовь, дружба). В своем развитии галофилы синтезируют малиново-красный с фиолетовым оттенком пигмент. Соль, в которой прижились эти бактерии, утрачивает свои консервирующие свойства: чем крепче посолить ею продукт, тем быстрее он придет в негодность. Понятно, что сейчас эту соль в пищу не употребляют.

Соль и человек

Соль обязательная составная часть организмов человека и животных. В теле взрослого человека содержится более 200 г хлорида натрий, из которых 45 г растворено в крови. Соль поддерживает нормальную деятельность клеток, из которых состоят все ткани и органы. Из соли в желудке вырабатывается соляная кислота, без которой невозможно переваривание пищи. Взрослому человеку при нормальном питании необходимо получать в день примерно 10-15 г хлорида натрия, включая и ту соль, которая является составной частью продуктов. Недостаток соли в пище пагубно сказывается на здоровье, а полное ее исключение несовместимо с жизнью. Полагают, например, что массовая гибель наполеоновских солдат, особенно раненых, при их отступлении из Москвы была обусловлена нехваткой поваренной соли в пище. Однако вреден и избыток соли при ее неумеренном потреблении — он повышает артериальное давление и приводит к гипертонической болезни. Из-за задержки солью жидкости в организме увеличивается объем циркулирующей крови, а это, наряду с повышением давления, значительно увеличивает нагрузку на сердце. Так что соль, как и все остальное, хороша в меру.

Всю потребляемую соль человек получает из природных источников, состав которых весьма разнообразен. Так, природный минерал галит — не чистый хлорид натрия, а сложная смесь, содержащая до 8% других солей, в основном магния и кальция. В малых количествах в ней содержатся также железо, марганец, рубидий, фтор и многие другие элементы. Наличие этих примесей придает соли особые свойства, причем у каждого месторождения они индивидуальны. Еще в древности соль, добываемая на Кипре, считалась полезной для лечения болезней глаз, а соль из Цитиума в Италии – для сглаживания старческих морщин. Небезразлично содержание примесей и для засолки рыбы или огурцов. Любая опытная хозяйка знает, что соль марки «Экстра » (а это очень чистый хлорид натрия) для засолки грибов или капусты не годится — надо использовать менее чистые (и более дешевые) сорта соли: содержащиеся в них соли магния и кальция улучшают проницаемость клеточных мембран и способствуют лучшему «просаливанию» продукта, а также придают ему приятный привкус и свойство аппетитно хрустеть. Недаром еще в двадцатые годы XX века в Англии и в США был налажен выпуск специальных сортов поваренной соли - для засолки мяса и рыбы, для булочников и сыроваров и т.д.

В некоторые сорта поваренной соли вводят специальные добавки. Как известно, при длительном хранении хлорид натрия, особенно с примесью ионов магния, легко слеживается, образуя сплошной твердый ком. Такую соль трудно вытрясти из солонки, трудно переработать в промышленном масштабе. Причина — гигроскопичность соли, способность поглощать влагу из воздуха. При этом соль частично растворяется и этот раствор прочно «склеивает» друг с другом отдельные кристаллики (их кубическая форма значительно облегчает этот процесс). Чтобы предотвратить слеживание, к соли добавляют вещества, которые сами поглощают влагу сильнее, чем хлорид натрия. Эти вещества должны быть нерастворимы, нетоксичны, безвкусны. Таким требованиям удовлетворяют, например, карбонаты кальция и магния, фосфаты и силикат кальция. Указанные вещества, добавленные в виде тонкого порошка, не только поглощают влагу, но и покрывают кристаллики соли тончайшей защитной пленкой, не давая им слипаться. Более сложный способ — изменение формы кристаллов хлорида натрия путем быстрого испарения рассола: это дает кристаллы в виде звездочек, и такая соль не слеживается. Старый домашний способ сохранить соль в солонке сыпучей - добавить к ней немного сахара или несколько зерен риса.

Иногда в поваренную соль специально добавляют йодид калия — примерно 0,01 %. Это делают в тех местах, где в почве и, следовательно, растениях и животных наблюдается недостаток йода, и нет других источников его получения (например, рыбы). Недостаток йода приводит к увеличению щитовидной железы. Но так как йодид калия во влажном воздухе легко окисляется до йода, с ним вводят безвредные стабилизаторы, например глюкозу и питьевую соду. А при изготовлении солевых брикетов, которые лижут животные, в них добавляют ряд необходимых им микроэлементов - марганец, бор, цинк, железо и другие. Для человека же полезнее всего соль, получаемая из морской воды. Естественное сочетание примесей в этой соли аналогично минеральному составу биологических жидкостей человека. Такая соль обладает высокой биологической активностью, антитоксическими свойствами, повышает сопротивляемость организма.

Знакомый каждому вкус соли уникален тем, что им не обладает ни одно другое вещество. Например, и KCl, и NaBr или NaI имеют отчетливый горьковатый привкус. Интересно и то, что соленый вкус хлорида натрия не вполне постоянен. Так, в присутствии сахара или при повышенной температуре он ослабляется, а в присутствии кислот — усиливается. Крысам и кроликам хлорид натрия кажется более соленым, чем хлорид калия, а кошкам и кроликам — наоборот. Можно только удивляться, как же ученым удалось это выяснить...

Из раствора, содержащего хлорид натрия и глюкозу, легко выделяются красивые кристаллы NaCl*(C6H12O6)*2H20. Редкое сочетание соленого и сладкого!

 

©2007-2017 Бюро инновационных технологийcms4site™