1.1. Немного теории
Как известно, химия – это наука о превращениях одних веществ в другие. То есть химическую реакцию можно записать, как:
А+В=X+Y
...где А и В – исходные вещества, Х и Y – продукты реакции (кстати, и те и другие называются реагенты). Допустим, нам от этой реакции нужен продукт Х, его мы будем называть полезным продуктом, а Y – побочным.
Теперь немного усложним. В реакции ведь могут участвовать не два вещества, а более, да и на выходе их тоже может получиться больше. Перепишем уравнение с учетом этого:
А1+А2+…+Аn+B=X+Y1+Y2+…+Yn
...где наши А1…Аn и B – реагенты, а X и Y1…+Yn – продукты реакции, из которых Х – нам нужен, а и Y1…+Yn – нет, и от них надо после проведения реакции избавиться. Поэтому Х написан у нас отдельной буквой, а все возможные Y обойдутся маленькими циферками.
А вот среди исходных веществ я выделил В тоже не просто так. В – это ключевой реагент, без которого реакция не запустится. Удобнее проводить реакцию так: А1…Аn заливают или засыпают в емкость, которая называется Реакционный Сосуд (РС) заранее и все вместе, а реагент В начинают добавлять по частям. Как только реагент В попадает в Реакционную Массу (РМ) (это всё то, что находится в РС), реакция начинается.
Без сомнения, во многих случаях можно запускать реакцию и по-другому – например, если реакция происходит только при нагреве, можно смешать вместе А и В, а потом нагревать смесь для запуска реакции. Но тут возможны проблемы – в таком случае часто трудно регулировать скорость реакции, и дело может кончиться бурным кипением, фонтаном чего-то неприятного, хлещущего из горлышка РС, а то и вовсе взрывом. Так что добавлять ключевой реактив постепенно – самый надежный способ контролировать реакцию. Его мы и будем рассматривать.
В качестве реагентов и продуктов реакции у нас могут выступать твердые вещества, жидкости и газы. Из всех них удобнее всего работать с жидкостями – их проще и точнее дозировать, они легче смешиваются, и никуда не стремятся улетать, как газы. Газам надо обеспечивать серьезную герметичность установки, твердым веществам – возможность «встретиться» молекулами с другими реагентами, то есть измельчение и хорошее перемешивание. Короче – с жидкостями работать существенно легче.
Как сделать из газа или твердого вещества жидкость, не прибегая к плавлению твердого вещества или замораживанию газообразного? Правильно – сделать из них раствор, то есть смешать с растворителем – такой жидкостью, смесь газа или твердого вещества с которой – тоже будет жидкостью при так называемых нормальных условиях. В химии «нормальные условия» – это вполне себе термин, который означает давление 1 атмосферу и температуру 20°С (по другим стандартам – 25°С, что для большинства случаев не имеет значения).
Проверим, поняли ли вы предыдущий абзац. Повторяю – в растворителе можно растворять не только твердые вещества (как, например, соль в воде), но и газы. Иных газов можно растворить в воде столько, сколько не всякого твердого вещества растворишь. Например, соляная кислота – не что иное, как раствор в обычной воде хлороводорода (HCl), который сам по себе при нормальных условиях является газом. В данном случае как раз вода является растворителем, но хлороводород (HCl) можно растворить не только в воде, но и (например) в изопропиловом спирте (ИПС), который тоже будет являться растворителем. Такой раствор называют Солянокислым ИПСом. Действующее вещество (HCl) у них с соляной кислотой одно и то же, разница только в растворителе, в котором HCl растворен.
К растворителю предъявляются следующие требования: он должен растворять в себе действующее вещество (что бывает не всегда – вот жир в воде не растворяется, а в бензине – да) и он (растворитель) не должен участвовать в реакции, иначе это уже реагент. И, немного забегая вперед, скажу, что часто в реакции участвуют ДВА растворителя, которые подбираются так, чтобы полезный продукт Х после окончания реакции осталось в одном из них, а побочные продукты Y1…+Yn – остались растворенными в другом. Потому что после проведения реакции у нас встает задача отделения полезного продукта Х от побочных продуктов Y (на жаргоне это называется чисткой Х).
Вот теперь, когда мы более-менее разобрались с начальной терминологией, перейдем к тому, как посчитать количества наших реактивов.
