I ŠTUDIJSKA KNJIŽNICA V MARIBORU 1 MIJA S TEHNOLOGIJO m m. razsed nEŠčftNSKin šol obrtno ■ industrijske, trgovske in poljedelske smeri Kot učno knjigo za meščanske šole odobrilo ministrstvo prosvete : odlo¬ kom Sn. br. 21179. dne 6. julija 1937. na podlagi mišljenja glavnega pro¬ svetnega’ sveta S. br. 1222 z dne 2. junija 1937. Slovenski prevod je odobrilo ministrstvo' prosvete z odlokom Sn. br. 44188, dne 11. novembra 1937. na priporočilo glavnega prosvetnega sveta S. br. 1208/37. Po novem učnem načrtu spihal Dr. nATIJA KRA]ČINOVIČ vseučiliški profesor v Zagrebu Prevedel VIKTOR ROM meščanskošolski učitelj v Ljubljani. C&NA DIN. 23*— ZAGREB 1938 Izdal avtor, Zagreb. Maruličev 1zg 20. KEMIJA S TEHNOLOGIJO ZA lil. RAZRED MEŠČANSKIH ŠOL obrtno - industrijske, trgovske in poljedelske smeri Po novem učnem načrtu spisal Dr. NATIJA KRAJČINOV1Č vseučiliški profesor v Zagrebu Prevedel VIKTOR ROM meščanskošolski učitelj v Ljubljani. Kot učno knjigo za meščanske šole odobrilo ministrstvo prosvete z odlo¬ kom Sn. br. 21179, dne 6. julija 1937. na podlagi mišljenja glavnega pro¬ svetnega sveta S. br. 1222 z dne 2. junija 1937. Slovenski prevod je odobrilo ministrstvo prosvete z odlokom Sn. br. 44188, dne 19. novembra 1937. na priporočilo "glavnega prosvetnega sveta S. br. 1208/37. CENA DIN. 23'- ZAGREB 1938 Izdal avtor, Zagreb, Maruličev trg 20. Avtorske pravice pridržane L 4 H \ "0 S * H *>*>><> Zadružna štamparija v Zagrebu. KAZALO POGLAVIJ SKUPNIH ZA VSE SMERI MEŠČANSKIH ŠOL Stran Uvod 1 Zrak 2 Pojem zmesi . 5 Voda 7 Elektroliza vode .12 Kemijska analiza in sinteza.13 Kisik 14 Vodik 18 Kuhinjska sol.21 Klor 23 Solna kislina (pojem kloridov).25 Natrij 26 Natrijev hidroksid.27 Kalij 27 Molekuli in atomi. Afiniteta.28 Osnovni kemijski zakoni.29 Spojine, kemijske formule in enačbe.32 Dušik 34 Amonijak. 34 Dušikova kislina (nitrati).36 Kisline, baze, soli. 39 Pregled osnovnih kemijskih pojmov in zakonov.40 Fosfor 41 Žveplo 43 Žveplov dioksid. 45 Žveplena kislina (sulfati). 46 Ogljik 50 Premogi 53 Ogljikov dioksid. 54 Ogljikov monoksid (karbonati). 56 Kalcij .. 58 Kalcijev oksid (žgano apno). 60 Kalcijev sulfat (sadra).. 61 Magnezij .. 63 Baker .64 Bakrov sulfat (modra galica). 65 Karakteristična svojstva organskih spojin. 66 Ogljikovodiki.67 Nasičeni ogljikovodiki (metan itd.).67 Nenasičeni ogljikovodiki (etilen, acetilen). 68 Nafta .69 Halogenski derivati metana.72 Gorenje .72 Suha destilacija (svetilni plin).73 Razsvetljava .76 Bojni strupi.80 Obramba pred bojnimi strupi.82 POSEBNA POGLAVJA ZA POEDINE SMERI MEŠČANSKIH ŠOL Obrtno-indastrijska smer: Stran Pridobivanje fosforja.41 Pridobivanje žvepla. 44 Pridobivanje lesnega oglja.51 Premogovniki. 54 Izdelovanje sodavice in suhega ledu ........ 55 Žganje in gašenje apna. 61 Sadra, malta in cement kot veziva.62 Izdelovanje modre galice. 75 Pridobovanje svetilnega plina. 66 Katran in njegovi destilati.. 75 Tgovska smer: Sadra, malta in cement kot veziva.62 Predelava nafte . 70 Pridobivanje svetilnega plina.75 Poljedelska smer: Važnost kisika v poljedelstvu.17 Kroženje dušika v prirodi in važnost njegovih spojin za rastlinstvo 38 Važnost fosfornih spojin za rastlinstvo ..42 Kroženje žvepla v prirodi in važnost njegovih spojin za rastline . 49 Važnost ogljikovega dioksida za rastlinstvo.58 Važnost kalcijevih spojin za rastlinstvo.61 Izdelovanje modre galice.66 Uvod Snov teles. S pomočjo čutil opažamo v prostoru okoli sebe raznovrstna telesa. Gradivo, iz katerega se telesa sestavljajo, imenujemo snov. Snovi so različne, med seboj jih ločimo po njihovih značilnih svojstvih. Sladkor je sladak, sol je sla¬ na, zlato je rumeno, vosek je mehak, jeklo je trdo, les plava na vodi, a železo se potopi. Lastnosti, ki smo jih pri navedenih snoveh našteli so: okus, barva, trdota in gostota. Radi zuna¬ njih vzrokov in vplivov nastanejo na snoveh spremembe, ki jim pravimo pojavi. Pojavi, ki jih opazujemo na snoveh kakega telesa, so lahko fizikalni ali kemijski. Fizikalni pojavi. Če potegnemo z magnetom nekajkrat po nemagnetni jekleni palici, postane magnetna. Voda, segreta do 100° C, zavre ter prehaja v paro, a do 0° C ohlajena, zmrzne. Pri teh spremembah je jeklo prešlo iz nemagnetnega stanja v magnetno, a voda iz tekočega stanja v plinasto ali trdno. Omagneteno železo lahko kujemo in raztezamo kot nemagnetno. Z ohlajevanjem vodne pare ter s segrevanjem ledu dobimo zo¬ pet vodo v tekočem stanju. Pojavi, ki smo jih opazovali na že¬ lezu in vodi so taki, pri katerih se snov ne izpremeni. Pojavi, pri katerih se snov teles bistveno ne izpremeni, so fizikalni pojavi, z njimi se bavi fizika. Kemijski pojavi. Če leže železni predmeti na vlažnem, za- rjave. — Če preneseš zarjaveli predmet zopet na suho, se rja ne izpremeni v čisto železo. Nastala rja je rjave barve, je hrapava ter težja od istega kosa železa, a čisto železo je svetlo ter je raztezno. Apnenec se z žarenjem popolnoma izpremeni, ter preide v žgano apno, ki se v vodi deloma raztopi, dočim se apnenec v vodi ne izpremeni. Sladki grozdni sok izgubi po vretju sladak okus ter preide v vino, ki je opojno. Prižgan les zgori, od njega ostane samo nekoliko pepela, a različni plinasti proizvodi, ki pri gorenju nastanejo, se dvignejo v zrak. Pri navedenih pojavih se zruši notranji sestav snovi; snov se bistveno izpremeni ter preide v drugo snov, ki ima po- 1 2 polnoma drugačne Lastnosti. Take spremembe imenujemo ke¬ mijske pojave, a z njimi se bavi kemija. Kemija je torej nauk o bistvenih spremembah snovi. Ke¬ mija proučava pogoje in zakone, po katerih se te spremembe vrše. Poizkusi ali eksperimenti. Za proučevanje kemijskih poja¬ vov je mnogokrat potrebno s poizkusi ali eksperimenti izzvati spremembe na snoveh. Pri tem se poslužujemo enostavnih pri¬ prav, ki jih imenujemo aparate. VPRAŠANJA IN VAJE 1. Kakšna razlika je v barvi, trdoti in sijaju med rjo in železom? 2. Ali se lahko vrše na telesu istočasno fizikalne in kemijske spre¬ membe ? 3. Kakšne pojave opazimo, če žarimo železno žico v ognju? 4. Določi, katere od navedenih pojavov štejemo med fizikalne in ka¬ tere med kemijske: a) mlinar zmelje žito v moko. b) mati zamesi testo in speče kruh, c) iz ilovice žgemo opeko, d) topljenje masti in taljenje svinca, e) rjavenje železne ograje, f) gorenje sveče! 5. Drži platonsko in magnezijevo žico v plamenu sveče! Kaj se zgodi s prvo, kaj z drugo žico? Zrak V zraku se gibljemo ter ga stalno vdihavamo. Šele pri gi¬ banju zraka (veter) občutimo to nevidno snov. Če vtaknemo v vodo cev (slamo) in v njo pihamo, se dvigujejo iz vode zračni mehurčki (sl. 1). Kakor druga telesa, tako zavzema tudi zrak svoj prostor. Steklenice, ki jim pravimo po navadi, da so prazne, so v resnici polne zraka. Potopi »prazno« steklenico z ozkim gr- Sl. 1. S pihanjem skozi cevko se Sl. 2. Gorenje fosforja pod povez- dvigajo iz vode zračni mehurčki. nikom. lom pod vodo v vodoravni legi! Steklenica se počasi polni z vodo, a istočasno uhajajo iz nje zračni mehurčki. Voda stiska iz ste¬ klenice zrak, da napravi sebi prostor. 3 Glavne sestavine znaka. V porcelanasto skodelico položimo košček fosforja, jo postavimo na vodo ter jo pokrijemo s poveznikom. Na povezniku zabeležimo vi¬ šino vode, nato skozi grlo zažgemo fosfor z žarečo žico ter poveznik naglo zamašimo (sl. 2). Fosfor zgori, a voda se pri tem dvigne za % one višine, ki jo je pred zgo- renjem fosforja zavzemal zrak. Preostali del zraka ima popolnoma drugačna svoj- stva kot čisti zrak. Zrak, ki je ostal po zgorenju fosforja pod poveznikom, se v pcčetku širi, a ko se ohladi do prvotne temperature, se šele voda dvigne. Zakaj 9 Del znaka, ki se je uporabil pri gorenju, se imenuje kisik. Preostali del, v kate¬ rem prižgana vžigalica ugasne, je dušik. Poleg dušika so pod poveznikom v malih količinih še nekateri drugi plini. Ker se je voda pod poveznikom po zgorenju fosforja dvignila za %, je moral ta prostor pred zgo- renjem zavzemati kisik. S točnim tehta¬ njem so ugotovili, da je v 100 delih zraka 78 delov dušika, 21 z zračnim kisikom, a voda se dviga v cev¬ ki ter zavzema kisi¬ kovo mesto. Sl. 4. A. L. Lavoisier <1743—1794). delov kisika in samo 1 del odpade na vse ostale pline. (Žlahtni plini). Zraku odvzamemo kisik še na bolj enostaven način: no¬ tranjščino steklenega valja ali kozarca zmočimo ter potrosimo z železnimi opilki, a odprtino valja poveznemo v vodo. Kolikor kisika se pri rjavenju spoji z železom, za toliko se voda v valju 4 dvigne (poizkus traja 1—2 dni). Počasno izločanje ki¬ sika iz zraka pri navadni temperaturi lahko izvede¬ mo tudi s pomočjo fos¬ forja (sl. 3). Lavoisier (izg. Lavoaz- je), (sl. 4), znan francoski kemik, je izločil kisik iz zraka na sledeč način. Se¬ greval je dalj časa živo srebro v retorti, ki je bila v zvezi z določeno količino zraka (sl. 5). Po 12 dneh se je živo srebro spremenilo v rdeč prah, a količina zraka se je zmanjšala za %. Pri tem Lavoisier-jevern poizkusu se je kisik iz zraka spojil z ži¬ vim srebrom v rdeč živosrebrni oksid. Poleg dušika, kisika in tako- zvanih žlahtnih plinov (med nji¬ mi je največ argona), je v zraku še 0,04% ogljikovega dioksida, nestalne količine vodnih par, pra¬ hu in klic mikroorganizmov. Zrak se nahaja raztopljen tudi v vo¬ di, iz katere ga lahko s segrevanjem od¬ stranimo. Pustiš li čašo sveže vode v topli sobi, se bodo na njenih stenah na¬ brali zračni mehurčki. V vodi raztopljen zrak vsebuje 35 % kisika, ker voda lažje vpija in topi kisik nego dušik. Sposob¬ nost vode, da vpija večje množine kisi¬ ka, je važna za življenje rib in drugih vodnih živali. Sl. 6. Postopek za pri¬ dobivanje tekočega zra¬ ka. Pri A prihaja stis¬ njen zrak, a pri B se ši¬ ri ter se s tem ohlaja. Sl. 7. Dewarjeve posode so naprav¬ ljene iz dvojnih sten. Med njimi je brezzračen prostor- Notranjost po¬ sode je na ta način popolnoma izo¬ lirana od zunanjih toplotnih vplivov. 5 Zrak je zmes navedenih plinov; vsi so brez barve, vonja in okusa. Liter suhega zraka tehta pri 0° C ter pri normalnem pri¬ tisku (760 mm) 1,293 g. Na vsak cm 2 zemeljske površine pri¬ tiska zrak s težo 1,033 kg; ta zračni pritisk se imenuje ena atmosfera. Tekoči zrak. Če zrak izpostavimo velikemu pritisku ter ga istočasno hladimo, preide v tekoče stanje. V aparatih za prido¬ bivanje tekočega zraka se zrak izmenično stiska in širi. Pri raz¬ tezanju se vedno bolj ohlaja ter postane končno tekoč (sl. 6). Tekoči zrak lahko shranimo za nekaj časa v Dewarjevih (izg. Djuarovih) posodah (sl. 7). Tekoči zrak je brezbarven. Ker je v glavnem zmes dušika in kisika, ga lahko razstavimo na njegove sestavne dele. Dušik, ki vre pri —195° C, preide prvi v plinsko stanje, a kisik ostane tekoč. Tekoči kisik vre pri — 183° C. Kisik iz zraka porabljamo za dihanje, porablja se tudi pri gorenju in gnitju. VPRAŠANJA IN VAJE 1. Ali ti je znano, kaj nadomešča izrabljeni kisik iz zraka in kako se to vrši? 2. Namesto fosforja lahko prižgeš pod steklenim povesnikom košček sveče, ki bo ugasnila, ko bo zmanjkalo kisika pod poveznikom. Preosta¬ lega »zraka« je sedaj celo več kot prej ter uhaja skozi vodo-. Zakaj ? Odgovor: kar je nastalo pri gorenju fosforja je vpila voda, a del tega, kar nastane pri gorenj.u sveče, je plin, ki ostane nad vodo pod povezni¬ kom. če pri poizkusu s svečo- dodamo vodi apnenega mleka, se bo voda pod poveznikom dvignila, ker se apno spaja s plinom (ogljikov dioksid), ki nastane pri gorenju -sveče. Vseeno se voda ne dvigne tako visoko, ka¬ kor pri zgorenju fosforja, ker ugasne sveča prej, preden se je porabil ves kisik. Pojem zmesi Spoznali smo, da je zrak zmes nekaterih plinov ter videli, da lahko iz te zmesi kisik odstranimo na več načinov. Tudi mno¬ ge tekočine se lahko med seboj mešajo. Vemo, da je v pivu, vinu in žganju alkohol pomešan z vodo. Če mešaš olje in vodo, nastane belkasta zmes, emulzija. Z mešanjem se je olje raz¬ delilo v drobne kapljice, ki se čez nekaj časa zopet združijo ter dvignejo nad vodo. Mleko je prirodna emulzija, ki se počasi tudi razdeli, če stoji na miru. S posebnim lijakom ločimo teko¬ čine, ki se ne mešajo (sl. 8). Nekatere tekočine se mešajo v vsakem razmerju, druge samo delno, a so tudi take, ki se sploh ne mešajo. Tekočine se mešajo, če je sila, ki deluje med posameznimi delci (adhezija) večja kot sila, ki privlačuj® poetdine delce iste tekočine (kohezija). 6 Če želimo dobiti zmes različnih trdnih snovi, jih moramo najprej zdrobiti. To izvršimo po navadi z mlini, a male količine, kolikor jih rabimo za poizkuse, zdrobimo v torilcu ali mož- narju (sl. 9). Zmes trdnih snovi ni nikoli tako popolna, kot so zmesi tekočin in plinov. Radi tega lažje ločimo zmesi trdnih teles kot zmesi plinov ali tekočin. Zmešajmo nekoliko peska in žagovine! Pesek ločimo od žagovine, če zmes vržemo v vodo; pesek pade na dno, a žagovina plava na vodi. Sl. 9. Torilec. V njem drobimo trdne snovi. Z mešanjem železnih opilkov in žveplenega prahu, ne da bi zmes poprej segrevali, dobimo na videz enolično snov sive bar¬ ve, v kateri opazimo s povečalnim steklom delce železa in žvepla. Iz te zmesi lahko delce železa odstranimo s pomočjo magneta. Malta, ki služi kot vezivo pri zidanju, je iz peska in apna. Če malto na cedilniku izpiramo, lahko izperemo vse apno, a ostane nam pesek. Iz zmesi sladkorja in kuhinjske soli lahko izberemo posa¬ mezne delce ter z okusom ugotovimo, če so slani ali sladki. V zmesi ostanejo delci poedinih sestavin neizpremenjeni ter jih z mehanskimi pripomočki lahko ločimo. VPRAŠANJA IN VAJE 1. Kako bi iz zmesi železnih opilkov in žagovine ločil opilke? 2. Kako bi ločil zmes zdrobljenega sladkorja in peska? 3. Katere naravne zmesi poznaš? Odgovor: a) granit je zmes kre¬ mena, ortoklaza in sljude; vsako od teh primesi lahko v granitu opazimo s prostim očesom; b) dim je zmes trdnih delcev, ki lebde v plinih; c) megla je zmes drobnih vodnih kapljic 'v zraku. 4. Ponovi vse navedene poizkuse! Precejanje ali filtriranje. Če dodamo vodi peska, bodo naj¬ manjši delci lebdeli v vodi (suspenzija). Taki vodi pravimo, da je motna. Motne tekočine očistimo (ločimo od delcev, ki v njih lebde) s precejanjem ali filtriranjem. Motno vodo očistimo s precejanjem skozi gosto cedilo (filter). Pri poizkusih v malem se poslužujemo posebnega papirja za precejanje (sl. 10 in 11), a za precejanje večjih količin uporabljamo pripravne luknjičave snovi, posebno pesek, bombaž, azbest, platno, lesno oglje itd. (sl. 12). Sl. 8. Lijak na pipo. Z njim ločimo tekočine, ki se ne meša¬ jo- 7 Sl. 10. Precejevalnemu papirju damo obliko lijaka. Da se precejanje hi¬ treje izvrši, je dobro papir nabrati. Delci, ki so napravili tekočino motno, ostanejo na cedilu kot obor in a, a tekočina, ki je šla skozi cedilo je čista (sl. 13). V čisti tekočini, precedku, ki smo io dobili s precejanjem, so lahko še raztopljene snovi, ki jih ločimo, če topilo izparimo. Sl. 11. Tako precejamo. Sl. 12. Nečisto vodo precedimo skozi pesek in oglje. Voda Voda v naravi. V naravi je vode v izobilju. Globoka in ne¬ pregledna morja pokrivajo tri četrtine zemeljske površine. Na kopnem se nahaja voda v jezerih, rekah in potokih, a najvišji vrhovi gorovja ter polarni kraji so pokriti z debelimi plastmi ledu in snega. Tudi v zraku se nahajajo vodne pare. Rastlinski in živalski organizmi so z vodo naravnost pre¬ pojeni. Sveže rastline lahko vsebujejo do 90% vode, a živali okoli 60—70%. Mnoge rudnine zadržujejo ter trdno prisva¬ jajo takozvano kristalno vodo. Na naši zemlji se nahaja veda v vseh trieh skupnostih: v trdnem, tekotoem in plinastem stanju. Nahaja se v rudninstvu, rastlinstvu in živalstvu. Voda je v naravi nestalna. Velike vodne površine stalno izhlapevajo. Vodne hlape, ki se neprestano dvigajo nad morsko gladino, odneso zračne struje 8 Sl. 13. Priparava za precejanje. Na cedi¬ lu zaostane oborina (talog), a čista te¬ kočina — precedek ali filtrat — teče v podstavljeno posodo. daleč v vse smeri nad celi¬ no. Ohlajeni hlapi se zbira¬ jo v višinah kot oblaki, a iz njih pada voda na zem¬ ljo v obliki dežja, snega, toče ali ledenega pšena (sodre). Ko pade atmosferna vo¬ da na zemljo, deloma od¬ teče, deloma pa pronica v zemljo. Skozi razpoke ze¬ meljske skorje prodira talna voda. Ko dospe do nepropustne podlage, lahko privre kot izvirek na površino. Če hočemo na¬ praviti vodnjak, moramo najti talno vodo. Potoki in reke stalno odnašajo vodo s celine v morja. Kroženje vede iz morja nia kopno in obratno se vedno ponavlja (sl. 14). Voda kot topilo. Če daš v vodo kuhinjske soli, se sol raz¬ topi, a voda postane slana. Pri raztopu razpade sol v zelo mala 9 delce, ki niso vidni niti pod mikroskopom, a sol se kljub temu bistveno ni izpremenila. Če slano vodo izparimo, dobimo zopet celotno količino soli, ki smo jo raztopili. V vodi se topi tudi sladkor, modra galica in mnoge druge snovi. So pa snovi, ki se v vodi ne tope (smola, žveplo, mast itd.). Za topljenje takih snovi uporabljamo druge tekočine: alkohol za smolo, bencin ali eter za masti itd. Tekočine, ki lahko tope različne snovi, imenujemo topila. Tekočino, v kateri je raztopljena neka snov, se imenuje raz¬ topina, a pojav sam se imenjue topljenje. Voda je topilo za kuhinjsko sol, a slana voda (slanica) je raztopina. Topilna sila vode in drugih topil je za poedine trdne snovi različna. Topljivost se po navadi s segrevanjem poveča. V 1 litru vode se raztopi pri navadni temperaturi samo 37 g modre galice, a če temperaturo zvišamo do 100° C, se je raztopi 2 kg. Pri določeni temperaturi raztopi voda samo določeno količino modre galice ali kake druge soli. Sl- 15. Topljenje železa v razredčeni žvep¬ leni kislini. Iz raztopine uhajajo mehurčki. Plin lahko na koncu cevi prižgemo. Topljenje trdnih snovi v tekočinah pospešimo, če jih zdrobi¬ mo, mešamo in segrevamo. Ko voda preneha topiti ponovno dodane trdne snovi, pra¬ vimo, da je raztopina nasičena (koncentrirana). Iz nasičene raztopine modre galice se izloči čez nekaj časa modra galica v manjših koščkih pravilne oblike. Tako izločene trdne snovi, ki imajo pravilno zunanjo obliko ter so omejene po ravnih plo¬ skvah, se imenujejo kristali. Pojav izločevanja kristalov iz nasičenih raztopin se imenuje kristalizacija. Topljenje, pri katerem s® notranja zgradba snovi ne spre¬ meni, se imenuje fizikalno topljenje. Koščke železa v epruveti polijemo z vodo, ki smo ji dodali par kapljic žveplene kisline. Železo se topi, pri tem pa se raz¬ vija neki plin, ki gori (sl. 15). Če izparimo to raztopino, zaosta¬ ne zelena sol, a železo je izginilo. Topljenje, pri katerem se snov bistveno spremeni, se ime¬ nuje kemijsko topljenje. Učinki vode. Voda vrši na kopnem raznovrstne spremembe. Tekoča voda in morski valovi lomijo in krhajo skale. Voda lahko topi najrazličnejše rudnine. S pomočjo ogljikovega dioksi¬ da, ki ga voda sprejema iz zraka, topi posebno apnenec. Na ap¬ nenih tleh gradi voda najrazličnejše oblike. Trda in mehka voda. V naravi ni nikjer kemično čiste vode. Najčistejša je deževnica, a tudi ta je na svojem potu skozi zrak vpila nekatere pline, posebno kisik, ki je potreben za dihanje živalim, ki žive v vodi. Studenčnica ima raztopljene različne snovi. Taka voda se imenuje trda. Trda voda je dobra kot pi¬ jača, ni pa dobra za pranje in kuhanje. Če peremo s trdo vodo, cstar.e del mila neizrabljen. Fižol, bob in grah se v trdi vodi težko skuhajo. Če trda voda zavre, se iz nje izločijo predvsem apnene snovi. To se dogaja v parnih kotlih, ki jih polnimo s trdo vodo. No¬ tranje stene kotla se oblože s trdo belo skorjo (kotlovec). Ta kamen se mora večkrat odstraniti, ker debeli sloj tega kamna preprečuje nagli prehod toplote od ognjišča do vode v kotlu. V kotlu, ki je obložen s kotlovcem, se voda počasneje segreva in se kurivo neizkoristi. Lahko se tudi zgodi, da kotlovec poči, tedaj pride voda do žarečega kotla, kar lahko povzroči eks¬ plozijo. Boljše je polniti parne kotle z mehko vodo, ki ne vse¬ buje mnogo raztopljenih snovi. Taka voda je n. pr. deževnica in rečna voda. V slučaju, da moramo kotle polniti s trdo vodo, moramo poprej iz nje izločiti večino raztopljenih snovi. Navadno vodo iz izvirkov imenujemo sladko, a ono v morjih — slano vodo. V merski vodi je 3—4% raztopljenih raz¬ ličnih soli, med njimi največ kuhinjske soli (okoli 3 %). Rudninske ali mineralne vode. V naravi se nahajajo tople in hladne mineralne ali zdravilne vode. Te vode vsebu- fel. 16. Enostaven po- Sl. 17. Destilacija s pomočjo Liebigovega hla- izkus za destilacijo dilnika. voae. 11 jejo raztopljene snovi, ki jim dajo poseben okus. Med mineralne vode spadajo: kisle vode (slatine), grenke vode (grenčice), slane vode, žele z nate vode in jodne vo¬ li e. Nekatere teh vod pijemo ali se v njih zaradi zdravilnih učin- Sl. 18. Destilacijski kotel. kov kopamo. Tople mineralne vode (toplice) privrejo iz globočin. Vse sestavine, ki jih različne vode vsebujejo, je našla in razto¬ pila voda na svoji poti skozi zemeljsko skorjo. Pitna voda. Pitna voda mora biti čista, brez barve in pri¬ merno hladna (12° C). Ne sme vsebovati bakterij, ki povzročijo razne nalezljive bolezni. Dobra voda je studenčnica in globoka talna voda, ker se očisti skozi zemeljske sloje. Nečisto vodo lahko očistimo s precejanjem skozi pesek in oglje (sl. 12). Za¬ rodke bakterij v vodi uniči klor, ozon, svetloba i. dr. Destilirana veda. S segrevanjem vode v loncu voda izhlapi, a na dnu lonca ostanejo trdne snovi, ki so bile v vodi raztop¬ ljene. Vodne pare lahko vjamemo na hladnem pokrovu ali v čaši v obliki kapljic (sl. 16). Če kuhamo vodo v široki steklenici ter odvajamo pare skozi ozko cev, ki jo hladi struja hladne vode, se pare zgoste ter kap¬ ljajo v podstavljeno posodo kot destilirana voda (sl. 17). V steklenici ostanejo vse sestavine, ki so bile v vodi raztop¬ ljene, tako da je destilirana voda popolnoma čista. Mnogo desti¬ lirane vode rabijo v lekarnah in kemičnih laboratorijih. Večje množine destilirane vode dobe s posebnimi aparati (sl. 18). V bakrenem kotlu (A) se greje voda, nastale pare gredo skozi kapo (B) ter zavito cev (C). Cev je napeljana skozi hladno vodo (hladilnik D), kjer se pare zgoste. Pri destilaciji se tekočine s segrevanjem pretvorijo v pare, ki se s primernim ohlajevanjem ponovno zgoste (kondenzirajo) v tekočino. Na ta način dobimo tekočine v čistem stanju (de¬ stilat) . 12 Sl. 19. Kristali snežink (zelo povečano). Z destiliran]em ločimo raztopljene trdne snovi od topila. Z destilacijo lahko ločimo mešanico različnih tekočin, če imajo različna vrelišča. V tovarnah špirita ločijo z destilacijo alkohol od vode, ker vre alkohol pri 78° C, a voda šele pri 100° C. Mešanice tekočin, ki vrejo in destilirajo pri različnih stopin¬ jah, zajamemo vsako zase kot frakcije v posebnih posodah. Te vrste destilacija se imenuje f r a k c i o n i r a n la destilacija. Fizikalna svojstva vode. Voda je pri -j- 4° C najgostejša. En cm’ vode pri -f- 4° C tehta točno 1 gram. Voda nam daje enoto mere za težo ter za toploto (kalorija). Temperatura, pri kateri prične voda zmrzovati, je označena z 0° C. Točka tempe¬ rature, pri kateri voda zavre, je označena z 100° C. Sneg je zmrzla voda, lepih, pravilnih oblik (kristali, sl. 19). Razteza¬ nje vode pri zmrzovanju ji daje moč, da zdrobi tudi najtrše ka¬ menje. Uporaba vode. Vode ne rabimo samo za pijačo in za pra¬ nje, velike množine vode uporabljajo tudi razna industrijska podjetja kot n. pr. tovarne sladkorja, papirja, usnja, tanina i. dr. Izredno veliko moč imajo slapovi, ki jih s pridom uporabljamo kot »beli premog«. Najcenejše »ceste« so reke, jezera in morja. Vodna para služi kot pogonska sila v parnih strojih. Elektroliza vode. Skozi vodo, ki smo ji dodali par kapljic žveplene kisline, napeljemo električno strujo iz galvanskih ele¬ mentov. Na elektrodama, nad katerima visita obrnjena valja na- 13 Sl. 20 a. Sl. 20 b. Kemijski razkroj vode s pomočjo električne struje: a) enostavni aparat, b) Hoffmannov aparat. polnjena z vodo, se razvijajo mehurčki brezbarvnih plinov, ki se dvigajo in nabirajo pod valjema (sl. 20a). Isti poizkus lahko izvedemo tudi s Hoffmannovim aparatom (sl. 20b). Plin, ki ga je dvakrat več, gori, a prižgana vžigalica v njem ugasne. Ta plin se imenuje vodik. Plin, ki se je nabral pod drugim valjem, ima lastnost, da v njem žareča treščica vzplamti; pravimo mu kisik. Kisik, ki ga dobimo s pomočjo elektrolize iz vode, je popolnoma enak kisiku, ki se nahaja v zraku. Razkrajanje vode v vodik in kisik s pomočjo električnega toka se imenuje elektroliza vode. VPRAŠANJA IN VAJE 1. Kaj storiš, da se sladkor v kavi preje stopi? 2. Kako odstraniš masten madež z obleke? 3. Naštej, za kaj vse se uporablja voda! 4. Kaj se dobi iz vode s pomočjo elektrolize? 5. Raztopil, v vodi pod enakimi pogoji sladkor, sol, sadro, žveplo! Kaj opaziš? Kaj pomeni, če govorimo: lahko topljiva snov, težko topljiva in neto.pl jiva snov? 6. Raztopi v vodi čim več soli! Kaj opaziš? Kaj pomeni nasičena, nenasičena, koncentrirana, razredčena raztopina? Kemijska analiza in sinteza Razkroj spojin. V poševno nagnjeni epruveti segrevaj rdeč prašek, ki mu pravimo rdeči precipitat (živosrebrni oksid), ter vtakni v epruveto tlečo treščico. Treščica bo vzplamtela, a na notranji strani epruvete opaziš bleščečo prevleko iz drobnih H kapljic živega srebra (sl. 21). Po segre¬ vanju je v epruveti manj rdečega preci- pitata nego poprej. S segrevanjem raz¬ pade rdeči precipitat v kisik in živo sre¬ bro. Navedeni poizkus nam pokaže, da je voda sestavljena iz vodika in kisika. Snovi, ki jih lahko razstavimo v eno¬ stavnejše, imenujemo spojine. Razkrajanje spojin na sestavine imenujemo kemijsko analizo* Pridobivanje spojin. Zmešaj 7 g že¬ leznega in 4 g žveplenega praška ter zmes v epruveti segrevaj! Zmes bo kmalu zažarela. Če epruveto odmakneš od plamena, bo zmes še nadalje žarela. Po žarenju dobi zmes drugo obliko. Železnih delcev ne more¬ mo opaziti s povečalnim steklom, niti pritegniti z magnetom. Iz dveh različnih, snovi je nastala nova snov, ki se imenuje železov sulfid. Spajanje dveh ali več snovi v novo snov, imenu¬ jemo kemijsko sintezo. Pri novo nastali snovi se še tako mali delci med seboj ne razlikujejo. Kemijski elementi (prvine) in spojine. Vodik, kisik in živo srebro ne moremo razstaviti v enostavnejše snovi. Take najeno¬ stavnejše snovi, ki se z nobenim znanim pripomočkom ne dajo razstaviti, imenujemo kemijske prvine ali elemente. Vodo, rdeči precipitat in vse ostale snovi, katere lahko razkrojimo na dva ali več različnih elementov, imenujemo kemijske spojine. Elemente delimo na kovine (metale) in nekovine (metaloide). Vsaka od teh dveh skupin ima nekatera značilna svojstva, po katerih ju lahko ločimo. Kovine imajo poseben sijaj ter so dobri prevodniki toplote in elektrike. Vseh prvin je okoli devetdeset, od teh je nad petdeset kovin. Kemijski znaki. Nekatere prvine najdemo v naravi čiste, druge moramo s posebnimi kemijskimi postopki pridobiti iz spo¬ jin. Radi ckrajšanja v pisavi, označujemo kemijske elemente z znaki (simboli), ki so vzeti iz latinskega ali grškega imena do- tičnega elementa. Take n. pr. označujemo železo (latinsko — ferrum) s Fe, žveplo (sulphur) z oznakom S, kisik (oxygenium) z znakom O, vodik (hydrogenium) z znakom H i. t. d. (Glej tablico prvin na strani 34). Kisik Nahajališče. Čist kisik se nahaja v zraku, a vezan je v mno¬ gih spojinah. Kisik se nahaja tudi v živalskih in rastlinskih or¬ ganizmih v raznih spojinah. Je najbolj razširjena prvina, v na¬ ravi ga je toliko kot vseh ostalih prvin skupaj. i Sl. 21. Kemijski razkroj rdečega precipitata v ki¬ sik in živo srebro- IS Sl. 22. Priprava za pridobivanje kisika iz zmesi kalijevega klorata in rja¬ vega manganovca. Kisik se odvaja pod vodo, kjer ga zajamemo v z vodo napolnjene obrnjene valje. Pridobivanje. Čist kisik smo dobili z elektrolizo vode in s segrevanjem rdečega precipitata. Na veliko pridobivajo kisik iz tekočega zraka. Lahko ga dobimo tudi, če segrevamo zmes kalijevega klorata in rjavega manganovca. Tako dobljeni kisik zajamemo v narobe obrnjene valje ali ste¬ klenice, ki smo jih prej napolnili z vodo. Pri tem se poslužujemo pneumatske kadi z mostičem ,ali kake druge posode napolnjene z vodo, v katero damo obteženo leseno podlago (še bolje kos opeke), ki služi za oslon (sl. 22). Na to podlago se nasloni valj, ki ga polnimo s kisikom. Na tak preprost način vjamemo tudi druge pline. Kisik, ogljikov dioksid in vse pline, ki so težji od zraka, lahko zajamemo v odprtih posodah, a cev, ki plin do¬ vaja, mora segati do dna posode. Na tehtnico daj dve široki suhi čaši ter pazi, da bo teht¬ nica v ravnotežju. Eno čašo napolni s kisikom, katerega dova¬ jaš po cevki, ki sega do dna čaše. Opazil boš, da je tehtnica pri¬ šla iz ravnotežja. Kisik je težak. Lastnosti. Kisik je plin brez barve, vonja in okusa ter je težji od zraka. Kisik ne gori, pač pa pospešuje gorenje. Vse snovi, ki v zraku gorijo, zgore v kisiku mnogo hitreje in pri tem se razvija tudi višja temperatura. SI. 23. Gorenje v kisiku: 1) spiralno zavita železna žica, 2.) lesno oglje, 3.) žveplo, fosfor ali natrij. 4.) žareč košček lesa v kisiku vzplamti. 16 Oksidi. V val, ki je napolnjen s kisikom, vtaknemo tlečo treščico; takoj bo vzplamtela z močnim plamenom. Tako doka¬ žemo, da je v posodi čist kisik. Tudi druge gorljive snovi zgo¬ rijo v kisiku hitro in z zelo svetlim plamenom. Fosfor in natrij pričneta v kisiku goreti, če se ju dotaknemo z žarečo žico. Tudi žveplo in oglje zgorita v kisiku s svetlim plamenom. Tanko železno žico (struno) spiralno navij ter jo v pla¬ menu razžari. Na ohlajeno žico pritrdi košček kresilne gobe ter jo zaneti! Vse to vtakni v steklenico s kisikom. Žica se bo vnela in zgorela ob močnem prasketanju. Navedene poizkuse gorenja v kisiku nam ponazoruje slika 23. Na dno posode, v kateri gori železo, moramo poprej nasuti peska, a v ostale posode nalijemo nekoliko vode. Z zgorenjem fosforja, žvepla, 01 ’lja, natrija in železa v čistem kisiku, so nastale nove snovi (spojine), ki se imenujejo oksidi. Vrste oksidov. Vlij v steklenico, kjer je zgorel fosfor ali žveplo, z modrim lakmusom obarvano vodo. Tekočina bo porde¬ čila in postala kisla. Fosforjev ali žveplov oksid pome¬ šana z vodo tvorita kisline. Kisline spoznamo po tem, ker porde¬ čijo moder lakmus. Lakmus je modra barva, ki se pridobiva iz nekih lišajev. Lakmusov papir napravimo tako, da papir za precejanje obarvamo s tako barvo. Lakmusov papir potrebujemo za spoznavanje kislih in bazičnih tekočin. Kisline obarvajo lakmus rdeče, a baza (lug) ga zopet pomodri. Slično spremembo v barvi opazujemo tudi na nekaterih drugih vijoliča¬ stih prirodnih barvah, če na nje učinkuje kislina ali baza. (Napravi po¬ izkus z rdečim vinom, višnjevim sokom ali sokom rdeče pese). Natrijev in kalijev oksid raztopljena v vadi tvorita teko¬ čino, ki je lugastega okusa. Take tekočine imenujemo baze. Baze ločimo od kislin po tem, ker pomodre rdečo lakmusovo barvo. Oksid železa, ki je nastal pri zgorenju železne žice v ki¬ siku, se v vodi ne topi in se z njo ne spaja. Železovemu oksidu pravimo, da je nevtralen. Okside delimo torej na kisle, bazične in nevtralne. Spajanje katerekoli snovi s kisikom se imenuje oksida¬ cija. Oksidi so spojine prvin s kisikom. Oksida, ki nastaneta pri gorenju žvepla in oglja, sta plina, a spojina kisika z natri¬ jem ali fosforjem je bel prah. Oksidacija, pri kateri se pojavi svetloba in toplota, se ime¬ nuje gorenje. Na zraku gore snovi počasneje, ker je kisik pomešan z dušikom. Ker se spaja kisik s kovinami, spremene nekatere kovine (n. pr. železo ali baker) na zraku barvo in sijaj; pravimo, da rjave. Kovine obvarujemo pred rjavenjem tako, da jih namažemo z oljnato barvo ali grafitom. Uporaba kisika. Kisik je potreben za dihanje in gorenje, v industriji dosežejo s kisikom visoke temperature. 17 Posebne dihalne aparate, napolnjene s kisikom, uporabljajo zrakoplovci, potapljači, gasilci in delavci v zaduhlih prostorih. V takih aparatih je kisik stisnjen v malih železnih posodicah. Tudi pri nekaterih boleznih dajo bolniku kisika. VAŽNOST KISIKA V POLJEDELSTVU (Za šole poljedelske smeri.) Sestavine prirodnega gnoja se s pomočjo zračnega kisika po vrsti razkroje. Tako nastajajo nove snovi, ki služijo rastlinam za hrano. Brez teh sprememb bi zemlja ostala neplodna, četudi bi jo gnojili. Zemljo mo¬ ramo pri obdelovanju primemo zrahljati, da tako omogočimo dostop ki¬ siku. VPRAŠANJA 1. Na koliko načinov lahko pridobiš čist kisik? 2. Zakaj pihaš v ogenj, če slabo gori? 3. Zakaj petrolejka brez cilindra slabše gori? 4. Zakaj imajo tovarne visoke dimnike? 5. Zakaj lahko pustimo posodo, napolnjeno s kisikom, nekaj časa odprto ? 6. Kaj je rjavenje? 7. Kako obvarujemo železne ograje in orodje pred rjo? 8. Kako dosežemo visoko temperaturo na kovaškem ognjišču? 9. Na kak način lahko gasiš ogenj? (Odgovor: s polivanjem vode ter pokrivanjem ognja z zemljo ali peskom). 10. Zakaj voda in pesek gasita ogenj? 11. Zakaj ne smeš bežati, če se ti vname obleka? In kako bi si pomagal v takem slučaju? (Odgovor: valjal bi se po zemlji ter se pokril s kako odejo). 12. Navedi primere počasne oksidacije! (Odgovor: dihanje, gnitje itd.) 13. Zakaj duši človeka ali žival v prostorih, kjer ne more goreti sveča ? 14. Važnost kisika za življenje? VAJE 1. Na tlečo vžigalico »vlij« iz posode kisik! 2. Magnezijevo, železno, bakreno in platinasto žico razžari ter raz¬ tolmači spremembe. 3. V 'epruveti segrevaj nekoliko kalijevega klorata! Ko se prične razvijati kisik, odmakni epruveto s plamena ter dodaj raztopljenemu kloratu nekoliko rjavega manganovca! Kisik se sedaj burno razvija (rjavi manganovec je pospešil reakcijo). 4. Stehtaj epruveto s kloratom pred in po poizkusu! Zakaj je epru¬ veta lažja potem, ko se je razvil kisik? 5. Pomešaj železne opilke s solitrom (kalijev nitrat) ter se z žarečo žico dotakni zmesi! (železo bo pričelo goreti, ker odvzame solitru kisik.) 6. Ponovi vse opisane poizkuse ter povej, kateri oksidi so v vodi topljivi in kako vpliva njihova vodna raztopina na lakmus! 7. Poženi, kako se spreminja barva rdečega vina in višnjevega soka, če dodaš tem naravnim barvam, 1. ocetne ali citronske kisline, 2. nekoliko apnenega mleka ali raztopine sode. 8. če imaš umetne barve (indikatorje) fenolftalein in metiloranž, poižkusi kako se njihova barva izpremeni pod vplivom kisline in baze. 9. Na eno stran tehtnice obesi magnet, na katerem visijo železni opilki ter spravi tehtnico v ravnotežje! če zamahneš po opilkih s plame¬ nom, se stran tehtnice z magnetom povesi, ker ise je železo spojilo s ki¬ sikom (sl. 24). 2 18 OZON Poleg kisika se nahaja v zraku v malih količinah še druga oblika takozvanega aktivnega kisika, ki mu pravimo ozon. Večje količine ozona nastanejo ob nevihti, nahaja se tudi ob morju in v smrekovih goz¬ dovih, kjer nastane pri oksidaciji eteričnih olj. Sl. 24. železni opilki postanejo po oksidaciji težji. Ozon deluje bolj oksidacijsko kot navaden kisik. Ozon hitreje pospeši razkroj snovi pri gnitju in [uničuje bakterije. Radi tega lahko z ozonom steriliziramo pitno vodo. Rabimo ga tudi ,za beljenje bombaževih in la¬ nenih tkanin, kar se tudi vrši, če obesimo mokro perilo na sonce. Vodik Pridobivanje. Voda je najvažnejša vodikova spojina. Vodik dobivamo iz vode s pomočjo elektrolize. Tudi nekatere kovine lahko izločijo vodik iz vode. Natrij in- kalij izvršita to že pri na¬ ši. 25. Natrij izpodrine iz vode vo- Sl. 26. Pridobivanje vodika iz 'raz¬ lik, ki se dvigne v mehurčkih ter redčene žveplene kisline in cinka- potiska iz posode vodo. 19 vadni temperaturi. Če daš košček natrija pod epruveto napol¬ njeno z vodo, se natrij dvigne in pri tem se burno razvija brez¬ barven plin, ki potiska vodo iz epruvete. Poizkus se lahko izvrši tudi tako, da košček natrija ovijemo z bakreno mrežico, ki jo s kleščami vtaknemo pod epruveto (sl. 25). Plin, ki se je na¬ bral pod epruveto, ima vsa svojstva vodika. Natrij je odvzel vodi kisik, a vodik je pri tem postal prost. Nastali proces lahko tako-le prikažemo: natrij -f- voda = natrijev hidroksid -|- vodik. Za poizkuse dobimo vodik najlažje iz žveplene kisline in cinka. Košček cinka v steklenici polijemo z razredčeno žvepleno kislino. Plin, ki se pri tem razvija, vjamemo v obrnjene valje ali steklenice (sl. 26). Za razvijanje vodika in drugih plinov lahko uporabimo posebno pripravo, Kippov aparat (sl. 27). Sl. 28. Vodik uvajamo v obrnjeno čašo. Krak s čašo se dviga, ker je vodik lažji od zraka. Pri pridobivanju vodika moramo uporabljati obrnjene po¬ sode, ki so napolnjene z vodo, a to šele, ko je iz aparata za raz¬ vijanje vodika odstranjen ves zrak, kajti zmes zraka in vodika je eksplozivna. Poizkusi. Če potisnemo v valj, napolnjen z vodikom, svečko ali gorečo treščico, bo ugasnila, a vodik se bo vnel in zgorel. S tehtanjem vodika v obrnjenem valju dokažemo, da je lažji od zraka (sl. 28). Ako napolnimo epruveto, v kateri je ostalo nekoliko zraka z vodikom, bo zmes, če je prižgemo eksplodirala. Posebno močna eksplozija nastane, če zmešamo vodik in kisik v razmerju, ki smo ga videli pri elektrolizi vode, t. j., če na dva prostorninska dela vodika pride en prostorninski del kisika. Taka zmes se ime ■ nuje p o k a 1 n i p 1 i n (sl. 29). Poizkus, kako zgori pokalni plin, se izvrši najlažje, če zmes vodika in kisika napeljemo v milnico. Z mehurčki, ki se dvignejo, je združen tudi plamenček. Prižgan pokalni plin zgori v trenutku s precej močno eksplozijo. Sl. 27. Kippov aparat, ki slu¬ ži za pridobivanje vodika Sn drugih plinov. V B se nahaja cink, iz C se dviguje razredče¬ na kislina. 20 Sl. 29. Pridobivanje pokalnega pli¬ na potom elektrolize. Sl. 30. Z redukcijo segretega ba¬ krovega oksida nastaja voda. Če prižgemo vodik in držimo nad njegovim plamenom večjo čašo, se 1)0 zameglila, ker nastane pri gorenju vodika voda, ki se zgosti (kondenzira) na notranji strani posode. Vodik se pri gorenju spaja s kisikom iz zraka v vodo. Redukcija. V stekleno cev, ki je v sredi razširjena, damo črn bakrov oksid, čez njega pa napeljemo suh vodik. Bakrov oksid bo kmalu postal rdečkast, na koncu cevi pa vjamemo vodne kapljice (sl. 30). Iz bakrovega oksida in vodika dobimo baker in vodo, kar zapišemo takole: bakrov oksid -j- vodik = baker -f- voda. Vodik je odvzel bakrenemu oksidu kisik ter se z njim spo¬ jil v vodo. Od bakrovega oksida je po odvzetju kisika ostal čist baker. Pojav, pri katerem odvzamemo ok¬ sidom kisik, se imenuje redukcija. Ko je bakrov oksid oddal kisik, ga je vodik sprejel ter se z njim spojil v vodo. Bakrov oksid se je reduciral, a vodik oksidiral. Lastnosti. Vodik je plin brez barve, okusa in vonja. Prižgan gori s slabim, to¬ da zelo toplim plamenom. V njem ugasne¬ jo goreče snovi, ker ne pospešuje gorenja. Vodik je najlažja snov, 14y 2 krat je lažji od zraka in .16 krat lažji od kisika. Uporaba. Vodik se uporablja za to¬ varniško pridobivanje amonijaka. Radi male gostote služi za polnjenje balonov, Sl. 31. Jeklena plinska uporablja se za redukcije, a z njegovim posodah .so n pi!ni V (kSi!! Pomenom dosežemo visoke temperature, vodik, ogljikov dioksid v trgovini ga dobimo v jeklenih posodah in dr.) pod velikim pri- pod visokim pritiskom (sl. 31). tiskom. VPRAŠANJA 1. Kaj je voda po svojem kemijskem sestavu? 2. Kako lahko razkrojiš vodo v niene sestavine? 3. Kaj nastane, če zgori vodik? 21 4. Kaj pomeni, če prižgan vodik eksplodira? 5. Zakaj ostane vodik samo v navzdol obrnjenih posodah? 6. Kako polnimo posode s plini, ki so lažji od zraka? 7. Kako dokažemo ,da vodik gori, a gorenja ne pospešuje? 8. Zakaj se z vodikom napolnjen balonček čez nekaj časa, težje dvi¬ guje? (Odgovor: vodik je zelo fina snov ter uhaja skozi luknjice, a zrak pronica v baloni. 9. Kaj bi dobil, če bi namesto bakrovega oksida vzel živosrebrni oksid ? 10. Kako se imenuje odvzemanje kisika oksidom? 11. Zakaj se uporablja vodik? VAJE 1. Drži v brezbarvnem vodikovem plamenu najprej nekoliko kuhinj¬ ske soli, nato pa košček natrija! Kaj opaziš? 2. V navzdol obrnjeno epruveto, ki si jo napolnil samo do polovice z vodo, napelji vodik ter epruveto približaj plamenu! Zakaj poči vodik? 3. Valj (ali epruveto), napolnjeno z vodikom, postavi obrnjeno nav¬ zdol na drug prazen valj z enako odprtino. Dokaži, da se vodik sedaj na¬ haja v drugem valju! 4. V epruveti razvijaj vodik iz kisline in železa! (Sl. 15.) 5. Polij v epruveti košček cinka s par kapljicami solne kisline! Kako bi dokazal, da je plin, ki se razvija, vodik? 6. če vtakneš vodikov plamen v široko stekleno cev, nastane zračno treslanje, ki povzroča zvok (kemijska harmonika). Kuhinjska sol V naravi se nahaja kuhinjska sol v velikih skladih pod ime¬ nom kamena sol. Najvažnejša nahajališča so pri Vielički in Eohniji na Poljskem, ponekod v Avstriji, pri Stassfurtu v Nem¬ čiji ter v Romuniji. Poleg tega se nahaja kuhinjska sol raztop¬ ljena tudi v morski vodi ter v mnogih slanih izvorih in jezerih. V morski vodi so raztopljene še druge soli, skupaj okoli 3—4%, od česar odpade okoli % na kuhinjsko sol. Množina ku¬ hinjske soli v poedinih morjih zavisi od sladke vode, ki priteka v morje. V zaprtih morjih in jezerih, kjer izhlapi več vode kot je pritiče, je odstotek soli znatno večji. V Mrtvem morju jo je okoli 27 % . V Karabugasu (zaliv Kaspiškega morja) je voda tako nasičena s soljo, da jo stalno odlaga. Če doseže voda, ki pronica skozi zemeljsko skorjo, sklad ka¬ mene soh, ga topi ter se nato pojavi kot slan izvor (slanica). Pri nas so taki izvori pri Tuzli, Konjiču in Slankamenu. Pridobivanje. Kuhinjska sol se pridobiva na več načinov. V rudnikih kamene soli jo kopljejo (lomijo) ter jo, če je dovolj čista, takoj pošiljajo v promet. Če je sol pomešana z raznimi primesmi, jo najprej v vodi raztope, nato pa čisto raztopino iz¬ parijo, da dobe čisto sol. Mnogo soli pridobimo iz morja in slanih jezer. Na ravnih, nizkih obalah izkopljejo plitve jame, solne grede, v katere nape¬ ljejo morsko vodo. V toplih poletnih dneh voda naglo hlapi in raztopina postane nasičena. Pri tem se najprej izloči sadra in 22 Sl. 33. Solovarska krada. Sl. 32. Solne grede na Pagu. druge težko topljive soli. Nato napeljejo preostalo tekočino v sosedno gredo, kjer kuhinjska sol izkristalizira. V precedkih, ki ostanejo pri kristalizaciji kuhinjske soli, je nekoliko spojin bro¬ ma in joda, ki jih lahko posebej pridobivajo. Pri nas pridobivajo morsko sol na Pagu (sl. 32), v Stonu na Pelješcu in Ulcinju. V hladnih severnih pokrajinah napeljejo morsko vodo tudi v plitve jame. V teh večina vode zmrzne, a na dnu ostane gosta solna raztopina, iz katere nato vodo izparijo. Iz slanic pridobivajo sol tako, da puste slano vodo kapljati po skladu vejevja (solovarska krada, sl. 33). Del vode pri tem 23 izhlapi, a preostalo, s soljo nasičeno vodo segrevajo, da na ta način sol izkristalizira (varjena sol). Z izhlapevanjem slanice pridobivajo pri nas sol v Kreki (Drinska banovina). Z vrtanjem prodro do slanice. Iz rovov, ki jih je 16, črpajo vodo ter jo po ceveh napeljejo v solovarniee, kjer jo na to izparijo v plitvih širokih kotlih, pod katerimi se kuri. Tam, kjer so skladi kamene soli globoko pod zemljo, zvr¬ tajo do njih navpične rove, ki jih napolnijo z vodo, ki sol topi. Nasičeno raztopino soli črpajo iz rovov ter pridobivajo iz nje sol na isti način kot iz naravnih slanic. Lastnosti. Kuhinjska sol je navadno bela, kamena sol pa je često po primeseh obarvana. Sol je dvakrat težja od vode. Topi se skoraj v enaki meri tako v topli kot hladni vodi. S počasnim izhlapevanjem vode se izloča sol v obliki večjih ali manjših kock (kristali). Kuhinjska sol vsebuje male količine primesi (magnezijev klorid), ki postanejo na zraku vlažne, ker so hi- groskopne (pritegnejo vase vlago iz zraka). Uporaba. Kuhinjska sol je zelo važna za človeški in žival¬ ski organizem. Z njo solimo hrano. Sol služi prebavi s tem, da povzroča močnejše izločevanje želodčnih sokov ter omogoča tvo¬ ritev solne kisline, ki se nahaja v želodčnem soku. Sol vrši v te¬ lesu še druige naloge. Nahaja se tudi v krvi. Človek porabi dnev¬ no 10—20 g soli. Sol uporabljamo tudi za soljenje mesa, ki ga hočemo očuvati pred gnitjem. V trgovini je na razpolago kame¬ na in morska sol. Dobro očiščena sol se uporablja kot začimba, manj čista pa služi v industrijske svrhe ter za živino. V mnogih državah, pa tudi pri nas, je pridobivanje soli v državni upravi. Kuhinjska sol je obdavčena, a sol, ki služi v industrijske svrhe je davka prosta in se zaradi tega denaturira, to je, primešajo se ji take snovi, ki jo napravijo neužitno. Klor, C1 = 35,46 Pridobivanje. Čistega klora ni v naravi. Najbolj razširjena njegova spojina je kuhinjska sol. Klor se pridobiva iz kuhinjske soli, če ji primešamo rja¬ vega manganovca in žveplene kisline ter zmes počasi segreva¬ mo (sl. 34). Za poizkuse lahko dobimo klor tudi, če pustimo počasi kap¬ ljati koncentrirano solno kislino na suh kalijev permanganat (sl. 35). Radi enostavnosti lahko vzamemo steklenico s širokim gr¬ lom, kakršno se rabi pri vkuhavanju. V steklenico damo neko¬ liko kalijevega permanganata, ki ga polijemo s koncentrirano solno kislino. Množina kemikalij naj bo tolika, da se steklenica napolni s klorom prav do vrha. Z nizom takih steklenic izvrši¬ mo poizkuse. 24 Sl. 34. Priprava za pridobivanje klora in drugih plinov s segreva¬ njem. Sl. 35. Razvijanje klora iz kalije¬ vega permanganata in solne ki¬ sline- Lastnosti. Klor je plin zelenkastorumene barve in je 2y 2 krat težji od zraka. Vdihan sili h kašlju, je zelo strupen, ker izjeda dihalne organe ter povzroča bruhanje krvi. Radi tega moramo poizkuse s klorom vršiti zelo previdno in na močnem prepihu. Klor se spaja z mnogimi prvinami, često ob pojavu svetlobe in toplote. Če napeljemo suhi klor preko segretega natrija, zgori na¬ trij z rumenim plamenom v bel prah slanega okusa, v kuhinjsko sol, kar zapišemo: natrij -j- klor = kuhinjska sol. Enaka prostorninska dela vodika in klora se pri sončni svetlobi spojita, pri čemer nastane eksplozija. Prižgan vodik gori, če ga vtaknemo v klor še dalje in se pri tem razvija vo¬ dikov klorid. Sl. 36. Poizkusi s klorom. V posodi I. zgori v kloru natrij pri čemu na¬ stane kuhinjska sol. V posodi II. zgori vodik v kloru v klorovodik. V po¬ sodi IH. se spoji antimonov prah s klorom. V posodi IV. se spajata baker in klor, v posodi V. zgori papir namočen v terpentinovo olie. 25 Papir za precejanje, namočen v sveže destilirano terpenti- novo olje, se v kloru vžge ob velikem razvijanju saj. Klor od¬ vzame terpentinovemu olju vodik, radi tega se razvija toplota, ki vžge papir. Klor se zelo rad spaja z nekaterimi drugimi elementi. Anti¬ monov prah se spoji s klorom ob pojavu žarenja. Neprava zlata pena, sestoječa iz bakra in cinka, se v kloru vname, a kovini se spojita s klorom (sl. 36). Spojine, ki nastanejo pri spajanju klora z drugimi prvinama, se imenujejo kloridi. Rdeča roža v kloru pobledi, ker klor uničuje rastlinske bar¬ ve. V vodi se klor topi, raztopina se imenuje k! orna voda. Klor uporabljajo za beljenje bombaževih in lanenih tkanin, lesne celu¬ loze in služi kot sredstvo za uničevanje bakterij (desinfekcija). Klor se prodaja v železnih posodah, pa tudi kot klorovo apno. Klorovo apno dobijo z uvajanjem klora v gašeno apno. Delovanje klora pri beljenju celuloze in sploh pri vsakem beljenju je osnovano na oksidaciji. Klor odvzame vodi vodik, na kar postane kisik prost. Sproščen kisik je zelo aktiven in pod njegovim vplivom izgube pobarvane snovi naglo svojo barvo: Cia + H 2 0 = 2 HC1 + O Klcrovodik, HC1. Ta spoj klora in vodika lahko dobimo z ne¬ posrednim spajanjem obeh prvin (sl. 3611). V naravi ga je nekoliko v vulkanskih plinih in v vodni raztopini želodčnega soka. Sl. 37. S segrevanjem zme¬ si kuhinjske soli in žveple¬ ne kisline se razvija kloro¬ vodik. Voda topi ta plin in tako nastane klorovodikova ali solna kislina. Ko nehaš razvijati plin, odmaši naj¬ prej steklenico, da ne bi vodna raztopina brizgnila skozi cev v steklenico! Naveliko se klorovodik pridobiva z opreznim segrevanjem žveplene kisline in kuhinjske soli (sl. 37). Plin, ki se pri tem razvija, je brezbarven, dušljiv 4 in se na vlažnem zraku kadi. V vodi se klorovodik topi. Raztopina je kislega okusa ter se imenuje klorovodikova ali solna kislina. Solna kislina, ki je v prometu, vsebuje 32—38% klorovodika. Pokusiš li kapljico razredčene solne kisline, opaziš, da je kislega okusa, moder lakmus v njej pordeči. Vse snovi, ki imajo tak učinek, imenujemo v kemiji kisi im e. Fluor, brom in jod. Kloru sorodni elementi so fluor, brom in jed. V naravi jih ni v čistem stanju. Te prvine se kakor Iklor neposredno' spajajo z mnogimi prvinami. Tako nastanejo fl-uoridi, bromidi in jodidi- :2e Njihove vodikove spojine raztopljene v vodi dajo kisline: fluorovodikovo, bromvodiikovo itn jodvoidikavo kislino. Sorodne prvine klor, brom, jod in fluor imajo skutpno ime halogeni ali solotvorni elementi. Njihove spo¬ jine z vodikom imenujemo halogenvodike. Dočim čist fluor nima praktične vrednosti, se njegova kislina upo¬ rablja za pisanje in risanje na steklo. Fluorvodikova kislina razjeda steklo, pa jo moramo radi tega shranjevati v posodi iz gutaperče ali ce- rezina. Brom je temnorjava tekočina, njegove spojine uporabljajo v zdravilstvu. Čist jod je trden. Če ga segrevamo v suhi epruveti ali skodelici, preide v vijoličaste pare, ki se na hladnem mestu zopet zgoste v trden jod (sl. 38). Pravimo, da jod sublimira t. j. da preide iz trdnega stanja takoj v plinsko stanje in obratno. Raztopina joda v alkoholu je jodova tinktura. Uporablja se v medicini. Natrij, Na = 23 Pridobivanje. Natrij se nahaja v prirodi samo v spojinah, od katerih je najvažnejša kuhinjska sol. Natrij pridobivajo elektrclitično iz nekaterih njegovih spo¬ jin (sl. 39). Lastnosti. Natrij je kovina specifično lažja od vode (0.97), kot vosek mehka, tako da ga lahko z nožem režemo. Na pre¬ rezu ima kovinski sijaj, ki pa kmalu izgine. Na zraku hitro oksi¬ dira. Radi velike sorodnosti s kisikom, ga shranjujemo v teko¬ činah, ki ne vsebujejo kisika (petrolej). Prižgan zgori z rumenim plamenom. Sl- 38. Sublimiranje joda. Jod se¬ grevamo v skodelici. Vijoličaste jodne pare sublimirajo na hladnih stranicah lijaka. (Poizkus lahko izvršiš tudi v epruveti). Sl. 39. Pridobivanje natrija z elek¬ trolizo raztopljenega natrijevega hidroksida. Natrij se izloča na ne¬ gativni elektrodi ali katodi'. Popol¬ noma ločen od zraka odteka po stranski cevi ter se zajame pod petrolejem. 27 Natrijev hidroksid, NaOII (natron). Če deluje natrij na vodo, nastane vodna raztopina natrijevega hidroksida: natrij -|- voda = natrijev hidroksid -j- vodik. Natrijev hidroksid je bela, trdna snov, ki se na zraku hitro ovlaži, ker je zelo higroskopen, V vodi se rad topi, pri čemur se raztopina segreje. Topi se tudi v alkoholu; tako ga lahko lo¬ čimo od primesi, ki se v alkoholu ne tope. Natrijev hidroksid razjeda kožo, razkraja volno, masti in še mnoge druge snovi. Uporablja se pri izdelovanju mila. V premetu ga imamo v palčicah (čistega), nečistega pa v večjih komadih pod imenom kamena soda. Natrijev karbonat, Na 2 CO.„ soda. V naravi se najde soda raztopljena v vodi mnogih jezer (natronska jezera), ponekod pa tudi na zemeljski površini. Prej so sodo pridobivali iz pepela morskih rastlin. Ker pa je bila uporaba sode vedno večja, so iskali cenejši in priklad- nejši način pridobivanja. Danes poznamo dva postopka za pri¬ dobivanje sode, starejši postopek po Le Blancu (izg. Leblanu) in novejši po Solvay-ju (Solvey). Pri nas je tovarna za izdelavo sode po Solvay-ju v Lukavcu pri Tuzli. Čista soda kristalizira ter veže pri tem 10 molekul vode (Na 2 C0 3 -J- 10 H 2 0). Če jo segrevamo do 100° C, odda kristal¬ no vodo ter preide v brezvodno (anhidrirano) ali kalcinirano sodo. Kristalna soda se v vodi topi. Uporablja se za pranje, a mnogo jo uporabijo tudi pri izdelovanju stekla in mila. Natrijev bikarbonat ali soda bikarboma, NaHC0 3 , se izloča, če napeljemo ogljikov dvokis v hladno raztopino sode. Natrijev bikarbonat se nahaja raztopljen v mnogih kislinah. Če ga segre¬ vamo, odpušča ogljikov dvokis ter preide v navadno sodo. VPRAŠANJA IN VAJE 1. Vrzi košček kristalne sode na vročo ploščo! Soda se kmalu raztopi, iz raztopine pa kmalu izhlapi voda. Tako odstranimo iz sode kristalno vodo ter dolbimo bel prah brezvodne sode. 2. Za koliko mora biti kristalna soda cenejša od kalcindrane? 3. Poišči razliko med sodo in sodo bikarbono! Kalij, K = 39,1 Kalij je prvima, ki je ipo svojih lastnostih podobna natriju. Košček kalija vržen v vodo, jo razkraja. Tako nastane vodna raztopina kalije¬ vega hidroksida (K O H). Kalijev hidroksid (K O H) služi za izdelavo mehkega (mazalnega) mila. V trgovini ga kupimo v palčicah in večjih komadih. Kalijev karbonat ali pepelika, K 2 CO, je glavna sestavina pepela suhozemmih rastlin. P.rej so papeliiko pridobivali iz pepela, danes pa jo izdelujejo v tovarnah iz minerala silvina (KC1). Vodna raztopina pe- pelike je lugastega okusa. Uporabljajo jo pri izdelovanju nekaterih vrst mila in stekla. 28 Kalijev klorat, KC10 S lahko odpušča kisik in se radi tega upora¬ blja v pirotehniki (umetni ogenj), ipri izdelovanju švedskih vžigalic, služi pa tudi v medicini za izpiranje ustne dupline in grla. Kalijev nitrat, KN0 3 ali soliter nastane v prirodi tam, kjer razpa¬ dajo dušične organske snovi v prisotnosti kalijevih spojin. Pri segreva¬ nju oddaja soliter kisik, ki deluje oksidacijsko. Če segrevamo v skodelici nekoliko solitra ter mu dodamo nekoliko žvepla ali oglja, bo zgorel z močnim plamenom. Na osnovi te oksidacijske posebnosti se soliter upo¬ rablja za izdelavo črnega smodnika ter v pirotehniki. VPRAŠANJA IN VAJE 1. Daj v kozarec nekoliko pepela ter ga polij z razredčeno solno kislino! Ob šumenju se razvija plin ogljikov dioksid. To nam dokazuje, da je v pepelu pepeliika. 2. Izluži z vodo nekoliko lesnega pepela ter poizkusi z rdečim lakmusom, kako reakcijo pokaže raztopina! 3. Primerjaj lastnosti sorodnih prvin natrija in kalija! 4. Zmešaj 6 delov solitra, 1 del žvepla in 1 del lesnega oglja ter mešanico prižgi! V trenutku bo zgorela (smodnik je zmes teh sestavin). Izdelovanje smodnika. Navadni smodnik je zmes 75% solitra, 13% oglja in 12% žvepla. Zdrobljene sestavine se z vodo zamesijo v testo. Testo se s posebnimi pripravami zdrobi v drobno zrnje. Tako prido¬ bljeni smodnik se v zračni struji posuši in končno posiplje z grafitom. Učinek smodnika je osnovan na tem, da nastane pri trenutnem zgaretju majhne količine smodnika velika količina plinov, ki imajo pri visoki temperaturi (do 2000° C) velik pritisk. Radi hitrega širjenja (ve¬ like ekspanzije) teh plinov, izvrši lahko njihova sila mehanično delo (razstreljevanje skal, streljanje iz puške, topa itd.). Molekuli in atomi. Afiniteta Vse snovi so deljive: sestavljene so iz velikega števila ma¬ lih delcev. Najmanjši delci snovi, ki se z mehanskimi sredstvi ne dajo dalje deliti, so molekuli. Molekuli so tako mali, da jih niti z najboljšim mikroskopom ni mogoče videti. Vsi mole¬ kuli iste snovi so med seboj enaki; so enako veliki in enako težki. Vsak molekul ima lastnosti večiih kosov iste snovi. Mo¬ lekul vode lahko kemijskim potom razstavimo v vodik in kisik, a molekul živosrebrnega oksida na živo srebro in kisik. Iz na¬ vedenega sledi, da so molekuli sestavljeni še iz manjših delcev, ki jim pravimo atomi. Atomi se združujejo in tvorijo molekule. Dva ali več ato¬ mov kake prvine tvori molekul dotične prvine, a iz atomov ne¬ enakih prvin so zgrajeni molekuli spojin. Molekul vode je se¬ stavljen iz 1 atoma kisika in 2- atomov vodika, a molekul žele¬ zovega sulfida sestavlja 1 atom železa in 1 atom žvepla. Pri kemijski sintezi se spajajo atomi različnih prvin po določenem številu in na določen način ter vstvarjajo tako molekule novo nastalih spojin. Atomi so nedeljivi. Vsi atomi istega elementa so med seboj enaki, a razlikujejo se od atomov drugih ele¬ mentov. 29 Sila, ki veže atome se imenuje afiniteta. Pri kemijskih spre¬ membah (procesih) sprejemajo ali odpuščajo molekuli poedine atome ali skupine atomov, a ti se lahko takoj vežejo v nove mo¬ lekule iz raznovrstnih atomov. V molekule se spajajo dotični atomi, med katerimi obstoja večja afiniteta. Brzina kemijskih sprememb je odvisna tudi od temperature, zato moramo zmes železnega in žveplenega prahu segrevati, da pospešimo kemij¬ sko spajanje. Tudi električna energija lahko povzroči kemijske spremem¬ be; galvanska struja razkraja vodo v njene elemente. Če pre¬ skoči električna iskra skozi zmes vodika in kisika, se spojita v vodo. Vodik in kisik se spojita v vodo tudi pri navadni tem¬ peraturi in brez električne iskre, če denemo^ v njuno zmes neko¬ liko gobaste platine. Take snovi, ,ki pospešujejo kemijske procese (platina) in se same pri tem ne izpremene, imenujemo katalizatorje. Afiniteta deluje med atomi različnih molekul le takrat, če se nahajajo molekuli v najožji bližini. Trdne snovi mehansko težko popolnoma zdrobimo v molekule. V taki zmesi se molekuli ne dotikajo, pa zato potekajo tudi kemijske spremembe (re¬ akcije) zelo počasi. V vodni raztopini so snovi razdeljene v mo¬ lekule, dostikrat pa še na tudi manjše delce (jone), radi tega potekajo kemijske spremembe v vodnih raztopinah mnogo hi¬ treje. Ker ise molekuli neprestano pomikajo, zadevajo drug ob drugega, pa je možnost kemijskega delovanja zelo ugodna. Če stiskamo plinsko zmes, se gostota poveča, a razdalja med mo¬ lekuli znatno zmanjša. Tako lahko povečamo hitrost kemijskih reakcij. Osnovni kemijski zakoni Za pridobivanje železovega sulfida moramo vzeti 7 gr že¬ leza in 4 gr žvepla, ker se je pokazalo, da se ta dva elementa popolnoma spojita samo takrat, če je njuno utežno razmerje 7 : 4. Taka zakonitost velja tudi za spajanje drugih prvin. Do¬ gnano je, da se 8 gr kisika spoji z 1 gr vodika v 9 gr vode. Kisik in vodik se spajata, v stalnem utežnem razmerju 8 : 1. Vzamemo li preveliko količimo elementa, ki se kemijsko spaja, preostane višek nespojen. To velja za vse elementarne snovi, tako da lahko izrazimo zakon: prvine se spajajo v kemij¬ ske spoje le v točno določenih utežnih razmerjih. S poizkusi je dognano, da se plinasti elementi ne spajajo le v stalnih utežnih razmerjih, temveč tudi po nekih določenih prostorninah, ki so med seboj v enostavnem številčnem raz¬ merju. Vodik in klor se spojita v klorovodik v prostorninskem raz¬ merju 1 : 1, t. j. 1 liter vodika in 1 liter klora se spojita v 2 litra klorovodika. 30 Kratko izrazimo: 2 molekula vodika -|- molekul kisika = 2 molekula vodne pare. 2 prostorninska dela vodika -|- 1 prostorninski del kisika = = 2 prostorninska dela vodne pare. Vodik in kisik se spajata v vodo v točnih prostorninskili razmerjih 2 : 1, t. j. 2 litra vodika in 1 liter kisika se spojita v 2 litra vodne pare. Sl. 40. Avogadro (1776—1856). Po spojitvi 2 prostorninskih delov vodika in 1 prostornin- skega dela kisika dobimo torej samo 2 prostorninska dela vodne pare. Tudi število molekul se po spojitvi zmanjša v istem raz¬ merju. To se ujema z Avojgadrovim (sl. 40) zakonom, ki pravi, da vsebujejo enake prostornine različnih plinov enako število molekul. Z ozirom na navedeno velja pravilo, da se prostornina plin¬ ske zmesi zmanjša, če se radi spajanja število molekul v novo nastali spojini zmanjša. Če označimo vodik z H a kisik z O, si lahko spajanje vodika in kisika ter zmanjšanje prostornine nastale spojine (vodne pare) predočimo grafično takole: 2 prostorninska dela vodika -f 1 prostorninski del kisika = 2 prostor¬ ninska dela vodne pare. Zakon o ohranitvi snovi. S tehtanjem lahko dokažemo, da 7 gr železa in 4 gr žvepla daje 11 gr železovega sulfida. Iz 8 gr 31 ' kisika in 1 gr vodika nastane točno 9 gr vode. Zato pravimo: teža kemijske spojine je enaka vsoti teže onih prvin, ki slo se spojile v spojino. Če reduciramo bakrov oksid z vodikom, je skupna teža nastale vode in bakra enaka teži bakrovega oksida in uporabljenega vodika. Če segrevamo živosrebrni oksid, raz¬ pade v živo srebro in kisik. Živo srebro in kisik tehtata prav to¬ liko, kot je tehtala spojina (živosrebrni oksid). Pravimo: skup¬ na teža sestavin, v katere razpade kemijska spojina, je enaka! teži prvotne spojine. Pri vseh kemijskih spremembah velja za¬ kon o ohranitvi in večnosti snovi, ki se glasi: pri vseh kemij¬ skih spremembah se na skupni snovi niti ne pridobi niti ne izgubi. To zakonitost je prvi opazil in s tehtnico dokazal veliki franco¬ ski kemik Lavoisier. Atomske in molekularne teže. Atomi in molekuli so tako majhni, da jih ne moremo videti niti pod mikroskopom, pa za¬ radi tega tudi ne moremo s tehtanjem določiti njihove absolut¬ ne teže. Znano nam je, da se spajajo enaki prostorninski deli vodika in klora v klorovodik, tako da vsebuje molekul klorovodika 1 atom vodika in 1 atom klora. Teže enakih prostorninskih delov vodika in klora so v razmerju 1 : 35,5. Ker je po Avogadrovem zakonu v enakih prostorninskih delih vseh plinov enako število molekul, sklepamo, da so tudi teže vodikovega in klorovega ato¬ ma v razmerju 1 : 35,5 (ker je vsak molekul vodika in klora sestavljen iz 2 atomov). V kemiji govorimo radi tega samo o relativnih atomskih in molekularnih težah. Relativna atomska, teža nam samo pove, v kakih razmerjih so teže atomov različ¬ nih elementov, dočim absolutne teže atomov in molekul radi njihove neznatnosti ne moremo s tehtnico določiti niti številčno izraziti. Atom klora tehta toliko kot 35,5 atomov vodika. Kemikom je uspelo s primernimi postopki vsporediti teže atomov vseh prvin s težo vodikovega atoma. Prvotno so rabili za enoto (I) težo vodikovega atoma. Današnje atomske teže so primerjane s kisikom, ki ima atomsko težo 16, a atomska teža vodika je 1,008. Zato velja (približno) pravilo: atomske teže elementov so ona števna, ki povedo, kolikokrat je 1 atom vsakega elementa težji od 1 atoma vodika . Atomska teža klora je 35,5, kisika 16, dušika 14 itd. (Glej razpredelnico elementov na strani 34). S seštevanjem atomskih tež vseh atomov, ki se nahajajo v molekulu, dobimo molekularno težo. Tudi molekularne teže so relativna števila, ki nam povedo, kolikokrat je molekul kakega elementa ali spojine težji od 1 atoma vodika. VPRAŠANJA IN VAJE 1. V kaj razpadejo koščki sladkorja v vodi? 2. Kaj nastane z molekuli pri elektrolizi vode? (Odgovor: raz- 32 padejo na atome vodika in kisika, a ti atomi se zopet združujejo v mole¬ kule vodika in kisika). 3. Iz katerih atomov so sestavljeni molekuli vodika in kisika, a iz katerih molekuli vode in živosrebrnega oksida? 4. Kapljico vode, ki si jo s fuksinom rdeče obarva, kani v 1 liter čiste vode! Vsa voda postane rdečkasta, ker je bilo v kapljici toliko fuk- sinovih molekul, da so z mešanjem prišli na vsako imesto v 1 litru vode. 5. Kolika je molekularna teža kisika? (Odgovor: atomska teža kisika je 16, a molekul kisika vsebuje 2 atoma, torej, je molekularna teža kisika 2 x 16 = 32). 6. Kolika je molekulama teža vode? Spojine* kemijske formule in enačbe Spojine. S poizkusi smo dokazali, da razpade rdeči preci- pitat (živosrebrni oksid) s segrevanjem v živo srebro in kisik, a vodo smo razstavili z elektrolizo v vodik in kisik. Snovi, ki jih lahko razstavimo v enostavnejše snovi (elemente), imenujemo kemijske spojine. Omenili smo že, da označujemo kemijske prvine s poseb¬ nimi znaki (simboli). Reči moramo nadalje, da kemijski znak ne označi samo prvino kot tako, temveč pomeni tudi 1 atom do- tične prvine z njeno atomsko težo. Kemijske formule so pismeni znaki, ki ponazorujejo sestav molekul različnih snovi. Formula za vodik je H 2 , za kisik 0 2 . Te formule povedo, da je vodikov molekul sestavljen iz 2 ato¬ mov vodika, a kisikov prav tako iz 2 atomov kisika. Formula za vodo je H 2 0. V njej je izraženo, da je molekul vode sestav¬ ljen iz 2 atomov vodika in 1 atoma kisika. Če je potrebno na- značiti več molekul kake spojine, pišemo tako: 5 H 2 0 t. j. 5 molekul vode. Razločevati pa moramo 2 H in H 2 . Prvi znak predstavlja 2 atoma vodika (svobodna), a drugi 1 molekul vo¬ dika (sestavljen iz 2 atomov). V formulah raznih spojin z vodikom opazimo, da se atomi raznih prvin spajajo z različnim številom vodikovih atomov, n ' Pr ' : HC1, H 2 0, NH 3i CH 4 . Z ozirom na število vodikovih atomov, ki so spojeni v mole¬ kule, pravimo, da je klor (Cl) enovalenten, kisik (O) dvovalen- ten, dušik (N) trovalenten, a ogljik (C) štirivalenten. Število, ki pove koliko vodikovih atomov se spoji z 1 atomom kakega drugega elementa, je njegova valenca ali spojnost. Način, kako so poethni atomi v molekulu povezani, označu¬ jemo s strukturnimi formulami, a enostavno pisane formule (glej zgoraj) so empirijske. V strukturnih formulah so valence označene s črticami: H x H - Cl H H' O H \ H^N W H H H '>C klorovodik voda amonijak metan 33 Pri pisanju formul moramo pomisliti na valentnost atomov poedinih prvin ter se ozirati na dejstvo, da pri nekaterih prvi¬ nah valenca ni stalna (glej razpredelnico na str. 34). Kemijske enačbe. Ker je voda spojina vodika (H) in ki¬ sika (O), označimo vodo s formulo H,0, a kemijski razkroj vode s pomočjo elektrolize bi napisali takole: h 2 o = h 2 + o voda = vodik -f- kisik. Rdeči precipitat (živosrebrni oksid) označimo kratko z HgO, ker vemo, da je sestavljen iz živega srebra (Hg) in kisika (O). Razpad rdečega precipitata s segrevanjem napišemo takole: HgO = Hg + 0 živosrebrni oksid = živo srebro -p kisik. Take kratke izraze, ki nam kažejo kemijske spremembe (procese), imenujemo kemijske enačbe. Spajanje železa in žvepla v železov sulfid nam ponazori enačba: Fe -f S = FeS železo -f- žveplo = železov sulfid. Spajanje vodika in kisika v vodo napišemo tako: 2 H 2 + 0 2 = 2 H 2 0 vodik -f- kisik = voda. Gorenje žvepla v kisiku nakažemo z enačbo: S -j- 0 2 = S0 2 . Z enačajem razstavimo vsako kemijsko enačbo na levo in desno stran. Leva stran enačbe mam označi, kar smo imeli pred kemij¬ skim procesom, a desna stran vse omio, kar je po procesu na¬ stalo. Pri pravilno napisani kemijski enačbi je skupno število ato¬ mov na levi strani enako številu atomov na desni strani. Pri pisanju enačb nam števila v formulah na desni strani simbolov spodaj (1 ne pišemo!) označujejo zakone o utežnih razmerjih, a števila pred formulo (tudi tukaj 1 ne pišemo!) označujejo pri plinih zakon o stalnih prostorninskih razmerjih. Enačaj nam označuje zakon o ohranitvi snovi. VPRAŠANJA IN VAJE 1) Napiši enačbo za oksidacijo oglja in železa. 2) Izračunaj, koliko utežnih delov kisika in koliko vodika dobiš potom elektrolize iz vode? (Odgovor: Molekularna teža vode H z O je 2 + 16 = 18. Torej: Na 18 utežnih delov vode prideta 2 utežna dela vodika,.a 16 jih pripada kisiku). 3 34 Pregled simbolov, atomskih tež in valentnosti najvažnješih nekovin (metaloidov) Dušik, N = 14,01 Pridobivanje. Dušik se nahaja čist v zraku, a vezanega je v mnogih spojinah. Iz zraka smo pridobili dušik tako, da smo kisik spojili s fosforjem pod poveznikom. Kakor se z oksidacijo spaja kisik iz zraka s fosforjem, prav tako bi se lahko spajal z nekaterimi drugimi elementi. Če napeljemo zračno strujo skozi cev, v kateri žarimo bakrene opilke, se baker spoji s kisikom, a dušik uhaja na nasprotnem koncu cevi. V tehnične svrhe pridobivajo dušik z destilacijo tekočega zraka. Lastnosti, čist dušik je plin brez barve, vonja in okusa. Je nekoliko lažji od zraka, a štirinajstkrat težji od vodika. Atom¬ ska teža dušika je 14, a molekularna 28, ker je molekul sestav¬ ljen iz dveh atomov. Dušik ine gori ter ne pospešuje gorenja niti dihanja. Amonijak, NU, V hlevih in na krajih, kjer gnijo organske snovi, ki vsebujejo dušik, se razvija plin ostrega duha, ki pov¬ zroča solzenje. Ta plin se imenuje amonijak. Molekul amo- nijaka je sestavljen iz 1 atoma dušika in 3 atomov vodika: NH 3 . Če mešaš v torilcu zmes salmijakovca in gašenega apna, se razvijejo pare amonijaka, ki ga spoznaš po ostrem duhu. Tudi v laboratoriju se na isti način pridobiva amonijak (sl. 34). V novejšem času se pridobiva amonijak iz čistega dušika in vodi¬ ka tako, da izpeljemo zmes pod visokim pritiskom in pri visoki 35 temperaturi skozi takšne snovi, ki reakcijo pospešujejo (kata¬ lizator) : N 2 — 3 H 2 — 2 NH 3 . Amonijak je plin brez barve, ostrega vonja, povzroča sol- zenje ter je lažji od zraka. Napolnimo steklenico z amonijakom, ki smo ga predhodno posušili tako, da smo ga napeljali skozi živo apno (sl. 41), ter jo zamašimo z zamaškom, skozi katerega je vtaknjena stekle¬ na cev. Sl. 41. Priprava za sušenje amoni- si. 42. Poizkus, ki nam pokaže iz- jaka. Iz zmesi salmijaka in gaše- redno topljivost amonijaka v vodi. nega apna dobljeni amonijak se osuši v živem apnu ter se zajame v obrnjeni steklenici. Če steklenico obrnemo in vtaknemo cev v vodo, ki je obar¬ vana z rdečo lakmusovo tinkturo, brizgne voda naglo skozi cev v steklenico ter pomodri vodo (sl. 42). Voda vpija amonijak (1 liter mrzle vode vpije okoli 1.100 1 amonijaka). Vodna raz¬ topina amonijaka se imenuje amonijakova voda. Voda se je spojila z amonijakom v amonijev hidroksid: NHa + H 2 0 = NH,OH. Vodna raztopina amonijaka obarva rdeč lakmusov papir - modro. Če amonijakovo vodo segrevamo, uhaja amonijak počasi iz nje. Na stekleno ploščico nalij nekoliko etra ter pihaj vanj skozi stekleno cevko! Eter naglo izpareva, na spodnji strani ploščice pa se vodna para iz zraka kondenzira ter zmrzne. Pod velikim pritiskom in istočasnim ohlajevanjem se amo¬ nijak zgosti (tudi drugi plini) v tekočino. Pri izparevanju potre¬ buje tekoči amonijak mnogo toplote, ki jo odvzame svoji okolici. Če postavimo posodo, v kateri izpareva amonijak v vodo, se vo¬ da ohladi in zmrzne. Radi tega služi amonijak za pridobivanje 36 umetnega ledu. Njegova razredčena vodna raztopina služi za čiščenje oblek. Postaviš li čašo, v kateri se nahaja solna kislina k drugi, v kateri je koncentrirana vodna raztopina amonijaka, nastane bel dim (sl. 43). Spajanje se vrši po sledeči enačbi: NH 3 + HC1 = NH 4 C1. Nastali spoj — amonijev klorid, NH 4 C1, imenujemo salmijak. S salmijakom očistimo dele kovin, ki jih nameravamo variti (lotati). Salmijak odstranjuje s površine segretih kovin njihove okside in jih pre¬ tvarja v hlapljive kloride. Le tako očiščeni deli kovin se medseboj trdno sprimejo. j ;.. m 1 ; Sl. 43. V eni čaši je amonijakova vo¬ da v drugi pa solna kislina. Iz klo- rovodika in amonijaka nastane be¬ la megla amonijevega klorida. Sl. 44. Dobivanje dušikove kisline s pomočjo obločnega plamena. Sko¬ zi cev na vrhu prihaja zrak, ki se v obločnem plamenu spremeni v dušikov oksid, a ta pomešan z vo¬ do tvori dušikovo kislino. Dušikova (solitma) kislina. HNO ; . Če preskoči električna iskra skozi zrak, nastane nekoliko dušikovega oksida, NO, ki po nadaljni oksidaciji preide v NO z . Ta daje z vodo dušikovo kislino. Na podlagi navedenega lahko proizvajamo dušikovo kislino na veliko tako, da napeljemo zračno' strujo skozi obločni pla¬ men (sl. 44). Pri visoki temperaturi obločnega plamena nastane najprej dušikov oksid, ki daje, napeljan v vodo, dušikovo kisli¬ no. Dušikova kislina se pridobiva na veliko tudi z učinkovanjem žveplene kisline na čilski soliter (sl. 45.). Poleg tega pridobivajo danes velike množine solitrne kisli¬ ne z oksidacijo amonijaka. Dušikova kislina je brezbarvna tekočina, dušljivega vonja, ki se na vlažnem zraku kadi. Vre pri 86° C in se pri tem delno razkraja. Razkraja se tudi pod vplivom sončnih žarkov. Pri raz¬ kroju oddaja kisik ter je radi tega močno oksidacijsko sredstvo. Najvažnejša uporaba dušikove kisline sloni na lahkem od¬ dajanju kisika. Radi tega služi le-ta in mnogo njenih spojin pri 37 Sl- 45. Dobivanje dušekove kisline s segrevanjem čil¬ skega solitra in žveplene kisline. Nastajajoče pare se v hladni steklenici zgoščujejo. i Sl. 46. žareče oglje gori v -kadeči se dušikovi kislini. Za gorenje potreben kisik oddaj ! a kisli¬ na. kemijskih procesih kot oksidacijsko sredstvo. Po njej porume- ne nohti, koža, volna in perje. Dušikova kislina lahko oksidira klorovodikovo kislino, pri čemer postane klor prost: HN0 3 + 3 HO = 2 H z O + NO + 3 O. Zmes dušikove in klorovodikove kisline se imenuje kraljeva voda ali zlatotopka. Radi delovanja klora, ki v tej zmesi nastane, se v zlatotopki topi zlato in platina. Dušikova kislina, ki vsebuje N0 2 , se imenuje kadeča se dušikova kislina. Njeno oksidacijsko delovanje je to¬ likšno, da prične žareče oglje goreti, če ga vtaknemo v to kislino (sl. 46). Če nekatere spojine (glicerin, celuloza) predelamo s kon¬ centrirano dušikovo kislino, se pretvorijo v eksplozivne snovi. Razredčena dušikova kislina topi razen zlata in platine vse kovine. Z njo ločimo zlato iz njegovih zlitin.* Dušikova kislina se uporablja tudi za napise in risbe na kovinskih ploščah. Bakrena plošča se prevleče z voskom, nakar se na njo piše. Nato se plošča polije z dušikovo kislino, ki raz¬ jeda odkrita mesta na plošči. Ko se vosek s plošče odstrani, ostane zdolbljena risba. S topljenjem kovin v dušikovi kislini nastanejo spojine, ki se imenujejo nitrati. Pri segrevanju oddajajo nitrati del vezanega kisika. Zelo važen je natrijev nitrat, NaN0 3 , ki se dobiva v velikih množinah v Chile pod imenom čilski soliter. Uporabljamo ga kot umetno gnojilo radi dušika, ki je potreben rastlinam. V malih množinah se dodaja tudi pri soljenju mesa. Rastline sprejemajo iz zemlje nitrate ter oblikujejo iz njih različne dušične organske spojine, posebno beljakovine, ki se na¬ birajo predvsem v semenih in plodovih. * Staljene kovine se druga v drugi popolnoma raztope. Dobljena me¬ šanica kovin v obliki trde raztopine se imenuje zlitina ali legura. 38 Sl. 47. Kroženje dušika in njegovih spojin v prirodi. VPRAŠANJA IN VAJE. 1. V čem topimo zlato in platino? 2. Primerjaj formule natrijevega in amonijevega hidroksida! Kako reagirata ta diva m lakmus? 3. Naštej uporabo poznanih dušikovih spojin! 4. Poizkusi napisati strukturne formule amonijaka in amonijeve¬ ga hidroksida! Koliko valenten je dušik v teh spojinah? 5. Po kamnu liditu potegni črte z bakrenim, srebrnim in zlatim predmetom ter s predmetom iz zlate zlitine ter vse črte polij z dušikovo kislino! (Sled bakrene in srebrne črte se zgubi, sled legure postane ne¬ jasna, a črta, potegnjena z zlatom, ostane jasna. Pri teh poizkusih je dušikova kislina raztopila tudi baker in srebro v zlati zlitini. Na ta način spoznajo zlatarji zlate predmete ter določajo odstotek zlata'v zlitini). 6. Pri poizkusu (sl. 43) drži vlažen lakmusov papir nad steklenico z am oni jakom, drugega daj v pare HC1, a tretjega v dim (amonijev klo¬ rid), ki nastane pri njihovem spajanju! Kake spremembe opaziš na pa¬ pirju ? KROŽENJE DUŠIKA V PRIRODI IN VAŽNOST NJEGOVIH SPOJIN ZA RASTLINE (Za šole poljedelske smeri.) Dušikove spojine so potrebne za rast živalskih in rastlinskih teles. Rastline sprejemajo te spojine s koreninami iz zemlje, človek in žival pa »e preskrbita s potrebnimi dušikovimi spojinami v obliki rastlinske hra¬ ne. Posebno dosti dušika vsebujejo one sestavine v živalskem in rastlin¬ skem telesu, ki jih imenujemo beljakovine. Beljakovine so v večji meri v mesu, jajčjem beljaku, semenih stročnic i- t. d. Ko rastline in živali dorastejo in odmro, prično gniti ter se raz¬ krajati. Med razkrojenimi produkti odmrlih organizmov in v hlevskem gnoju, se nahaja dušik v obliki amonijaka. Dež ga vpija in v vodi raz- 39 topljen pronica v zemljo. Tu ga neke posebne bakterije (t. zv. nitrobak- terije) pretvorijo v dušikovo kislino, ki tvori z rudninami nitrate. V vodi raztopljene nitrate, ki služijo rastlini za hrano, vpijajo rastline s koreni¬ nicami. Z vsako žetvijo odvzamemo zemlji večje količine dušikovih spojin, ki se nahajajo kot beljakovine v semenju in plodovih. To izgubo dušičnih spojev nadomesti poljedelec s hlevskim ali umetnim gnojem. Umetni du¬ šični gnoj je čilski soliter, amonijev sulfat in kalcijev cijanamid (duši¬ kovo apno). Dušikovo apno izdelujejo za domače potrebe v Rušah, Du- gom Batu pri Omišu in v Šibeniku. Peščeni zemlji dovajamo dušikove spojine s setvijo metuljnic (de¬ telja, grahorica, soja i. t. d.). Le-te rastline lahko s pomočjo nekih bak¬ terij,* ki žive na njihovih koreninah prisvajajo dušik iz zraka ter ga končno pretvorijo v beljakovine. Metuljnioe torej ne vporabijajo kakor ostale rastline dušikovih spojin, ki se nahajajo v zemlji. Po dateljni koš¬ nji ostanejo v njihovih koreninah dušikove spojine, s katerimi se zemlja obogati. Radi tega žitaricam ni potrebno gnojiti z umetnim dušikovim gnojem, če je pred njimi na isti njivi rasla detelja, še bolj obogati zemlja na dušikovih spojinah, če metuljnioe v cvetju podorjemo. To je t. zv. zeleno gnojenje, s katerim se zemlja obogati v veliki množini na dušiku in humusu. Primerjaj sliko 47, ki prikazuje kroženje dušika v prirodi! Kisline, baze, soli Halogenovodiki, raztopljeni v vodi, so tekočine kislega okusa. To so že znane halogenovodikove kisline: klorovodikova, bromvodikova in jodvodikova kislina. Tudi oksidi fosforja, žvepla in druigih nekovin, ki nastanejo pri gorenju v kisiku (ali na zraku), raztopljeni v vodi, dado kisline. Vsaka kislina ima v svojem molekulu po en ali več vodikovih atomov. Nekatere kovine, tako n. pr. železo, cink i. t. d. lahko izpodrinejo v kislini vodik, a s preostalim delom molekula se spoje v soli. Oksidi natrija, kalija in kalcija raztopljeni v vodi, dado te¬ kočine lugastega okusa, to so baze. Amonijev hidroksid je tudi baza. Vse baze spoznaš po tem, ker imajo v svojem molekulu hidroksilno skupino (OH) spojeno z atomi nekaterih kovin ali z amonijevo skupino (NH 4 ). V raztopino amonijevega hidroksida, ki smo jo prej z lakmusom rdeče obarvali, prilij počasi solne kisline ter mešaj! Dokler je baza v premoči, je raztopina modra. V gotovem trenutku preide modra barva v vijoličasto. V raztopini ni več baze pa tudi ne kisline. Tekočina je nev¬ tralna. Že kapljica kisline zadostuje, da postane tekočina rdeča, ali pa kapljica baze, da zopet pomodri. Med bazo in kislino se je izvršila kemijska reakcija, pri kateri so se spojili vodikovi atomi kisline s hidroksilno skupimo baze v vodo: NH, OH H i C1 = NH.Cl H,O. * Azotobakterija je vrsta bakterije, ki sprejema dušik neposredno iz zraka. Nabrekline na koreninah stročnic so sedež posebne vrste bakte¬ rije — imenovane bacilus radicicola. Te bakterije žive zadružno s stroč¬ nicami, od njih sprejemajo sladkor, ki jim je potreben za hrano, vračajo jim pa dušikove spojine. 40 Ta proces se imenuje nevtralizacija. Pri nevtralizaciji (tudi dru¬ gih baz in kislin) nastanejo poleg vode nove spojine, ki jih imenujemo soli. Soli se ne dobe samo z nevtralizacijo baz s kislinami, temveč tudi po učinkovanju kovin na kisline. Če vržeš v solno kislino košček natrija, se naglo spoji s klorom in po kemični reakciji izgine. Plin, ki se pri tem razvija, lahko zajameš ter doženeš, da je vodik. Izpariš M ostanek, ki ostane kot oborina, dobiš prah slanega okusa, t. j. kuhinjska sol. Natrij je iz solne kisline izpodrinil vodik, a s preostalim klorom se je spojil v kuhinjsko sol ali natrijev klorid: HC1 + Na = NaCl + H solna kislina + natrij = kuhinjska sol + vodik Sličen proces nastane, če vržeš v solno ali 'kako drugo kislino ko- madič železa ali cinka. VPRAŠANJA IN VAJE. 1. Kako se imenujejo soli, ki nastanejo z nevtralizacijo dušikove kisline ? 2. Kaj imajo skupnega vse kisline? 3. Kaj imajo skupnega vse 'baze? 4. Koliko različnih soli dotbiš, če nevtraliziraš baze NH 4 OH ter NaOH s HC1 ter HNO s ? 5. Pokaži s kemijskimi enačbami nevtralizacijo HNO, s NH 4 OH ter NaOH! 6. Napiši enačbo za pridobivanje cinkovega klorida iz cinka in solne kisline! (Cink je dvovalenten, njegov simbol je Zn). Pregled osnovnih kemijskih pojmov in zakonov Elementi so snovi, ki jih kemijskim potom ne moremo raz¬ staviti še na enostavnejše. Spojine so snovi, ki jih kemijskim potom lahko razstavimo na enostavnejše snovi. Zmes je mešanica dveh ali več snovi, ki jo lahko z meha¬ ničnimi postopki ločimo. Analiza je kemijska razčlemba spojin v njihove sestavne dele. Sinteza je kemijsko spajanje dveh ali več prvin v kemijsko spojino. Oksidacija je spajanje s kisikom. Gorenje je spajanje s kisikom, pri katerem se pojavi toplota in svetloba. Redukcija je pojav, pri katerem se odvzame neki snovi kisik. Sublimacija je neposreden prehod plina ali pare v trdno snov. Molekuli so najmanjši delci snovi, ki imajo še vse iste last¬ nosti kot večji deli iste snovi. Atomi so delci, iz katerih so sestavljeni molekuli. Atomska teža je število, ki pove, kolikokrat težji je atom neke prvine od enega atoma vodika. Molekulama teža je število, ki pove, kolikokrat je molekul snovi težji od enega atoma vodika. Molekularno težo spojine dobimo, če atomske teže elementov, ki molekul sestavljajo, se¬ štejemo. Afiniteta je sila, ki veže atome v molekule. Valenca je sposobnost atomov poedinih elementov, da. lahko vežejo ali v kislini zastopajo določeno število vodikovih atomov. Simboli elementov so njihove kratke označbe. Kemijske formule so pismeni znaki, ki predstavljajo sestav molekul različnih snovi. So lahko empirijske in strukturne. Kemijske eniačbe nam ponazore kemijske spremembe. Kisline so spoji z vodikom, v katerih se lahko vodik nado¬ mesti s kovino. Kisline so kislega okusa ter obarvajo moder lakmus rdeče. Baze so spoji kovin (natrija, kalija) ali amonijeve skupine - s hidroksilno skupino. Baze so lugastega okusa ter obarvajo; rdeč lakmus modro. Soli so kemijske spojine, ki nastanejo po nevtralizaciji kislin in baz ter po nadomestitvi (substituciji) vodikovih atomov v kislinah. Solotvorni (halogeni) elementi se spajajo s kovinami neposredno v soh. Kemijski zakoni. Prvine se spajajo v kemijske spojine samo v točno določenih utežnih in prostorninskih razmerjih. Pri vseh kemijskih procesih (pri analizah in sintezah) se na tvarini (ce¬ lotni) niti ne pridobi niti ne izgubi. Fosfor, P = 31,02 PRIDOBIVANJE FOSFORJA (Za šole obrtno-industrijske smeri.) Ker je afiniteta fosforja naprarn drugim prvinam zelo velika, ga v naravi ne najdemo čistega. Pridobivajo ga iz prirodnih spojin, ki vse¬ bujejo fosfor. Te spojine so apatit in fosforiti, Fosfor dobivajo tako, da rude zdrobe ter jih s primesjo peska in oglja ali koksa žare (sl. 48j).j Izločeni fosfor preide v pare, ki jih napeljejo pod vodo, kjer se zgoste. Končno vUvajo fosfor v pallčaste kose. Takega dobimo tudi v trgovini. Tako dobljeni fosfor je brezbarven, pravimo mu beli fosfor. če segrevamo beli fosfor do 250—300» C brez pristopa zraka, preide v rdeči fosfor, ki ni strupen in se ne vname tako hitro kot beli fosfor (sl. 49). Ti dve vrsti fosforja se razlikujeta po fizikalnih in kemijskih lastnostih. Pravimo, da ima fosfor dve alotropski modifikaciji. če fosfor zgori, nastane gost, bel dim, ki se v vojni uporablja za zameglitev (umetna megla). Na ta način skrivajo pred sovražnikom važne položaje in skladišča, posebno ob zračnih napadih. Lastnosti. Fosfor je po valenci sličen dušiku. Ti dve prvini sta v spojinah tro in pet valentni. Beli fosfor na svetlem najprej porumeni, pozneje pa po¬ rdeči. Na zraku oksidira ter se vname že pri 60° C. Je mehak ter ga lahko režemo kot vosek. Radi vnetljivosti in ker je zelo strupen, ga hranimo pod vodo. Pri poizkusih s fosforjem mo¬ ramo biti zelo previdni, ker se opekline, ki jih povzroča goreči fosfor, težko celijo. 42 Sl. 48. Dobivanje fosforja v električni peči. Na vrhu se vsiplje zdrobljena fosforjeva ruda, pomešana z ogljem in kremenom. To¬ plota obločnega plamena izloča fosfor. Skozi gornjo cevko uhajajo fosforjeve pare v zgoščevalec, troska se izpušča spodaj (T). Sl. 49. Vnetljivost belega fosforja. Na enem koncu tanke kovinske ploščice je koščeg belega, na drugem pa rdečega fosforja. Plošči¬ co v sredini segrevamo. Be¬ li fosfor se kmalu vname, rdeči, pa 'šele, če se mu s plamenom popolnoma pri¬ bližamo. Fosfor na zraku svetlika, kar se posebno lepo opaža v mra¬ ku. Ta pojav se imenuje fosforescenca. Fabrikaeija vžigalic. Radi lahke vnetljivosti uporabljajo fosfor za izdelovanje vžigalic. Lesene šibice namočijo najprej v raztopljeni parafin, nato pa njih konce vtaknejo v gosto, lahko vnetljivo zmes, ki se po sušenju strdi v glavico vžigalice. Zmes je sestavljena iz kalijevega klorata, ki lahko oddaja kisik ter iz antimonovega sulfida in lepila. Glavica vžigalice se vname s trenjem ob stranici škatljice, ki je prevlečena z zmesjo zdrob¬ ljenega stekla in rdečega fosforja. S trenjem nastane toplota, ki osvobodi kisik iz kalijevega klorata, a ta vžge fosfor na stra¬ nici škatljice, od koder preide plamen na glavico. Antimonov sulfid v glavici gori s pomočjo kisika iz kalijevega klorata, le¬ pilo pa dodajo zato, da se vse lepo sprime. Parafin služi za lepše in enakomernejše gorenje. Pri nas so tovarne vžigalic v Osijeku, Novem Vrbasu, Vrbovškem in Dolcu pri Travniku. Fosforjeve spojine. Fosfor zgori na zraku ali v čistem ki¬ siku v bel prah. To je fosforjev p e n t o k s i d, P 2 0 5 , ki tvori z vodo fosforno kislino H 3 P0 4 . Soli fosforne kisline so fosfati. VAŽNOST FOSFORJEVIH SPOJIN ZA RASTLINSTVO (Za šole poljedelske smeri.) Rudnine apatit in fosforiti so kalcijevi fosfati. S preperevanjem teh rudnin dospejo fosforjeve spojine v zemljo, kjer silužijo rastlinam za hra¬ no. Pod vplivom humusnih kislin ter kislin, ki jih izločajo koreninice, raz¬ padejo fosforjeve spojine ter postanejo topljive v vodi. V tej obliki šele lahko služijo rastlini za hrano. Fosfor (in žveplo) je potreben rastlinam v prvi vrsti za tvorbo beljakovin. Fosforjeve spojine najdemo v večji 43 meri v semenju žitaric in stročnic. Z uživanjem teh semen dobita človek in živali fosfor, ki jima služi z,a tvorbo beljakovin, kosti in-možganov. Z žetvijo odstranjen fosfor nadomesti preperevanje navedenih rud¬ nin. V polni meri pa osiguramo setev z zadostno količino fosforja v obliki umetnih gnojil. Tako umetno gnojilo se pridobiva iz apatita, če ga obde¬ lujejo z žvepleno kislino. Pri tem nastane v vodi topljiv kalcijev fosfat, Ca(H PO^lj, ki se prodaja pod imenom superf osfat. Pri nas imamo tovarne superfosfata v Hrastniku, Subotici in Koprivnici. Fosforni umetni gnojili sta tudi Thomasova žlindra in kostna moka. Iz Južne Amerike izvažajo kostni pepel, ki se tudi uporablja kot umetno gnojilo. Živalske kosti služijo za kurivo pri izdelovanju t. zv. Laebigovega mesne¬ ga ekstrakta. Vrednost fosforjevega gnojila se ocenjuje po količini top¬ ljive fosforjeve kisline. Superfosfat je siv prah ter vsebuje okoli 16% fosforjeve kisliine. Zadostne količine fosforjeve kisline v zemlji ne povečajo samo žetve, temveč vplivajo tudi na kakovost sadežev. Tako se n. pr. poveča kaljivost semena in teža sladkorja v sladkorni pesi ter količina škroba v krom¬ pirju, ce dodamo zemlji dovolj v vedi topljivih fosfatov. VPRAŠANJA IN VAJE. 1. Zakaj hranimo fosfor ,pod vodo? 2. Naštej fosforjeva umetna gnojila! 3. Fosfor za poizkuse razreži pod vodo v male koščke, ki jih pri¬ jemaj s kleščami ter dobro osuši s pivnikom. Vse poizkuse s fosforjem izvedi oprezno, ker se fosfor rad vname in prši potem na vse strani, a dobljene opekline se težko celijo. 4. Košček fosforja v epruveti polij z vodo ter ga oprezno segrevaj! Pri poizkusu imej toplomer v vodi. Opazil boš da se fosfor tali pri 44°C. 5. Košček fosforja položi na železno pločevino ter se ga dotakni z žarečo žico. Nad parami fosforjevega pentoksiida P 2 0 5 , fci pri tem na¬ stane, drži suh steklen lijak. Prah, ki se nabira na straneh lijaka, se hitro ovlaži (je higroskopičen). Prepričaj se z modrim lakmusovim pa¬ pirjem o kislem svojstvu nastale raztopine! Kako se imenuje kislina, ki je nastala? 6. Raztopi košček fosforja v epruveti z ogljikovim hisulfidom ter raztopino polij na pivnik, ki ga držiš s kleščami, dokler bisulfid ne iz¬ hlapi. Fino porazdeljen fosfor se kmalu vname. 7. Kostnemuj pepelu, ki ga dobili, če žgeš kosti, dodaj za % celotne prostornine magnezijevega prahu. Dobro premešaj ter zmes segrevaj v epruveti, dokler ne zažari. Nato epruveto zamaši ter počakaj, da se ohladi! Ko odmašiš epruveto, boš v temni sobi opazil fosforescenco. 8. Napiši strukturne formule fosforjevega pentoksida in fosforjeve kisline! Koliko valenten je fosfor v teh spojinah? Žveplo, S = 32,06 Nahajališča. Žveplo je v prirodi zelo razširjeno, najdemo ga samorodneiga ali v raznih spojinah. Samorodno žveplo se nahaja v bližini delujočih in ugaslih ognjenikov. Tu ga najdemo čistega ali pa pomešanega z zemljo, apnencem ter sadro. Najvažnejše evropsko nahajališče žvepla je na Siciliji. Pri nas so ga v prejš¬ njih časih kopali v bližini Radoboja. V naravi je mnogo- spojin, v katerih je žveplo glavni se¬ stavni del. Tudi nekatere organske snovi, iz katerih so zgrajena živalska in rastlinska telesa, vsebujejo žveplo. 44 PRIDOBIVANJE ŽVEPLA (Za šole obrtno-industrijske smeri.) Za boljše razumevanje pridobivanja žvepla na veliko je potrebno napraviti sledeči poizkus, če segrevamo žveplo v poševno nagnjeni epru¬ veti, opazimo, da se tali. Pri nadaljem segrevanju postane gosto in končno pri 448» C zavre ter se pretvarja v pare. žveplene pare se na hlad¬ nih mestih epruvete zgoste v droben rumen prah, žvepleni cvet. Pravimo, da žveplo sublimira. Prirodno žveplo, ki je onečiščeno z mineralnimi, primesmi, talimo in tako dobimo sirovo žveplo (sl. 50). Sirovo žveplo nadalje očistimo z destilacijo v železnih retortah. žveplene pare napeljemo v velike zidane hrame, v katerih pare v Začetku sublimirajo, a potem, ko se hrami segrejejo, se pare zgoste v tekoče žveplo, ki se zliva v palličaste kalupe (sl. 51). žveplo lahko pridobivamo tudi iz pirita (FeS 2 ), če ga segrevamo brez pristopa zraka. Pirit je zelo razširjena rudnina, v kateri je 1 atom železa spojen z dvema atomoma žvepla. Pri nas so bogata ležišča pirita pri Bakovičih v Bosni, pri Majdanpeku, Boru in Trepči. Sl. 50. Taljenje onečiščenega žve- Sl. 51. Peč za čiščenje žvepla, žve¬ pla. Potrebna toplota nastaja z plene pare, ki pridejo iz retorte gorenjem enega dela žvepla. kondenzirajo, deloma pa sublimi- rajo v zidanih hramih. Lastnosti, če staljeno žveplo izlijemo v hladno vodo, na¬ stane gnetno plastično žveplo (sl. 52). Staljeno žveplo pustimo v porcelanskem lončku toliko časa, da se na površini strdi. Nato prederemo skorjo ter izlijemo tekoči del žvepla. V lončku ostanejo svetle iglice kristaliziranega žvepla. To je monoklinsko žveplo (sl. 53). V prirodi se nahaja tudi kri¬ stalizirano žveplo v oblikah rombskega sistema (sl. 54). Ker žveplo kristalizira v dveh kristalnih sistemih, pravimo, da je dimorfna rudnina. Žveplo je pri navadni temperaturi rumene barve, je trdo kot kamena sol ter je krhko. Če ga držimo v topli roki, prasketa. Z mnogimi kovinami se žveplo spaja v spojine, ki se imenujejo sulfidi. Uporaba. Žveplo uporabljamo za izdelavo smodnika in za mnoge žveplene spojine. Z njim vulkanizirajo kavčuk in škrope vinsko trto, da jo obvarujejo pred plesnijo oidium (žveplanje vinske trte). 45 Sl. 52. Plastič- Sl. 53. Mono- no žveplo. klinsko žveplo. VPRAŠANJA IN VAJE. 1. Zakaj nima žveplo niti okusa niti vonja? Odgovor: samo one snovi, ki se v vodi (slini) tope, okušamo, a one, ki izparevajo pri navadni temperaturi, lahko vonjamo. 2. Upogibaj paličasto žveplo im tolči po koščkih s kladivom! Žve¬ plo se zlomi im razpade v drobne koščke. 3. Poizkusi raztopiti žveplo najprej v vodi, potem pa v ogljikovem žveplecu! 4. Segrevaj v epruveti košček žvepla in opazuj spremembe! (Kaj se zgodi z žveplenimi parami na hladnih mestih epruvete?) 5. Segrevaj v epruveti nekoliko žvepla in bakrenih opilkov! Po končani reakciji lahko komaidiče, ki so nastali s spajanjem bakra in žvepla, v torilcu zdrobiš. Kako se imenuje ta spojina? V svetlo, srebrno žlico položi košček žvepla! Naslednji dan opaziš okoli mesta, kjer je le¬ žalo žveplo, rjav madež. Zakaj? Žveplov dioksid, SO ž . Če zgori žveplo na zraku, nastane ostro dišeč plin: S -f- 0 2 = S0 2 . Ta plin se imenuje žveplov dioksid. Lahko ga tudi dobimo, če pražimo pirit na zraku. Če pokrijemo rdeč cvet vrtnice ali kake druge cvetlice s po- veznikom, pod katerim smo zažgali košček žvepla, cvet pobledi (sl. 55). Če damo pod isti poveznik gorečo svečo, bo ugasnila. Žveplov dioksid je ostro dišeč plin, ki ne gori in ne pospe¬ šuje gorenja. Z njim gasijo ogenj v dimnikih, z njim belijo sla¬ mo, volno, svilo i. t. d. Žveplov dioksid uničuje plesni ter deluje razkuževalno, z njim žveplamo vinske sode in konzerviramo hmelj. Vdihan zdravju škoduje. Z njim belijo tudi sok slad¬ korne pese in čistijo madeže na sadju. Mnogo žveplenega dioksi¬ da uporabijo pri fabrikaciji žveplene kisline. Vtekočinjen žveplov dioksid uporabljajo za izdelavo umetnega ledu. Modra lakmusova tinktura pordeči, če jo vlijemo v kozarec, v katerem je zgorel košček žvepla. Žveplov dioksid tvori z vodo žveplasto kislino, H 2 S0 3 . S0 2 + H 2 0 = H 2 S0 3 . Soli žveplaste kisline so sulfiti. Sl. 54. Rombsko žveplo. 46 Sl. 55. V parah SO, oblede mnoge rastlinske barve. Sl. 56. Z uvajanjem S0 2 in kisika čez platiniran azbest, nastane žve¬ plov trioksid. VPRAŠANJA IN VAJE. 1. Zakaj žvepla vinogradnik vinske sode pred polnjenjem? 2. Zalkaj še uporabljamo žveplov dioksid? 3. Koliko valentmo je žveplo v SO a ? 4. Zažigi žveplo z žarečo žico! Kaj vidiš in kaj vonjaš? 5. Pod veliko čašo ali steklenico izbeli rdeč cvet s pomočjo žveplo¬ vega dioksida! 6. Moker modri lakmusov papir drži nad gorečim žveplam! Kako* reagira S0 2 ? 7. Napiši enačbo za gorenje žvepla ter strukturno formulo S0 2 ! Žveplena kislina, H*S0 4 . Žvepleno kislino pridobivamo na veliko z oksidacijo žveplovega dioksida. Nastali žveplov tri¬ oksid tvori končno z vodo žvepleno kislino: so 2 + o = so„ so 3 + h 2 o = h 2 so 4 . Oksidacija žveplovoga dioksida se vrši tovarniško na dva. načina: po kontaktnem načinu (sl. 56.), ali s pomočjo svinčenih izb (sl. 57.). Pri kontaktnem postopku napeljejo zmes S0 2 in zraka v cevi, ki so obložene s platiniranim azbestom. Platina samo pospešuje oksidacijo žveplovega dioksida, a sama ostane neizpremenjena (katalizator). Fabrikacija žveplene kisline s po¬ močjo svinčenih izb prične s praženjem pirita (FeS 2 ) pri zadost¬ nem pristopu zraka. Na ta način nastane S0 2 , ki se najprej v posebnih izbicah očisti, nato se pa z drugimi plini napelje čez dušikovo kislino. Pod vplivom toplote vročih plinov razpade du¬ šikova kislina v plinaste dušikove okside, ki gredo z ostalimi plini skozi Gloverjev stolp v prostorne, svinčene izbe, kjer se vrši reakcija. Žveplov dioksid preide v navzočnosti dušikovih oksi¬ dov v žveplov trioksid (S0 3 ), a ta se z vodo, ki v izbah prši v obliki megle, spoji v žvepleno kislino. Na sliki označeni stolpi imajo v glavnem namen, da se v njih ohranijo potrebni dušikovi oksidi, ki se povračajo nazaj v reakcijo. Lastnosti. Čista žveplena kislina je brezbarvna, oljnata te¬ kočina, spec. teže 1,84, ki vre pri 338° C. Če prilijemo vodi ne- 47 / Gloverova- Sl. 57. Fabrikacija žveplene kisline v svinčenih izbah. koliko žveplene kisline, se zmes zelo segreje. Žveplene kisline? ne smemo razredčevati s prilivanjem vode v kislino, temveč obratno. Les ali sladkor, namočena v koncentrirano žvepleno- kislino, poogljenita, ker jima, kakor tudi mnogim drugim organ¬ skim snovem, odvzame kislina vodik in kisik v obliki vode, a ogljik ostane. Žveplena kislina je zelo higroskopna. Z njo lahko sušimo snovi, če jih imamo v zaprtih posodah (eksikatorji) nad žvep¬ leno kislino (sl. 58.). Žveplena kislina topi večje množine SO s . Na ta način do¬ bimo kadečo se žvepleno kislino, ki se na zraku kadi. Navadne kovine izpodrinejo iz žveplene kisline vodik, a z ostankom se spajajo v spojine (soli), ki jih imenujemo sul¬ fate. h 2 so 4 žveplena kislina H 2 S0 4 žveplena kislina ■ f Fe — FeS0 4 -j- železo — železov sulfat + Zn — ZnS0 4 -j- cink = cinkov sulfat + H 2 -j- vodik -f H 2 -j- vodik Žvepleno kislino težko izparimo. Z njeno pomočjo lahko dobimo vse ostale kisline, če njihovim solem dodajemo žvepleno kislino. Koncentracijo žveplene kisline (tudi drugih kislin) izražamo v praksi z Baumejo-vimi (izg. Bomeovimi) stopinjami. Te dobimo na ta na¬ čin, da potopimo areometer v čisto vodo ter višino, do koder sega voda, označimo z 0° Be, a v 10% raztopini kulinjiske soli pokaže areometer 10° Be. Te stopinje se nadaljujejo. Žveplena kislina s 66° Be vsebuje 96% h 2 so 4 . Uporaba. Žveplena kislina je najvažnejši kemijski produkt, njena uporaba je zelo velika in raznovrstna. Uporabljajo jo za pridobivanje solne in dušikove kisline, superfosfata, za polnje¬ nje akumulatorjev, rafiniranje mineralnih olj ter v mnogih in¬ dustrijskih obratih. •48 'Sl. 58. Eksikator, priprava za su¬ šenje. V spodnjem delu posode je 'žveplena kislina. Na porcelanast ■ stolček, ki je nad kislino, potoži¬ mo snov, ki jo hočemo sušiti. Sl. 59. Priprava za dobivanje žve¬ plovega vodika. Iz gornje posode teče razredčena kislina v spodnjo v kateri je železov sulfid- VPRAŠANJA IN VAJE. 1. Napiši strukturno formulo za S0 2 in SO s ! 2. Nakaži z enačbami vse kemijiske procese, ki vodijo od žvepla • do žveplene kisline. 3. Nalij v skodelico ali čašo nekoliko koncentrirane žveplene kis¬ line ter vse skupaj stehtaj! Odprto posodo s kislino pusti čez noč na zraku ter naslednji dan ponovno sitehtaj! Zakaj je kislina sedaj težja? 4. Sladkor ali košček lesa polij z nekaj kapljicami žveplene kis¬ line ! Kaj opaziš ? 5. Vzemi volneno in bombaževo tkanino ter vsako polij s par kapljicami koncentrirane žveplene kisline! Nato tkanini izperi ter do¬ loči, katero vlakno je odpornejše! žveplov vodik, H 2 S nastane v prirodi pri razkroju kovinskih sulfi¬ dov ali pri gnitju takih snovi živalskega porekla, ki vsebujejo žveplo. Če polijemo železov sulfid z razredčeno žvepleno ali solno kislino, • se razvija plin, M ima duh po gnilih jajcih: FeS + H 2 S0 4 = FeS0 4 + H 2 5. Za poizkuse v laboratoriju pridobivamo žveplov vodik v Kippovem aparatu (sl. 27), v manjši meri pa v epruveti (sl. 15). Če prižgemo H 2 S na koncu odvodne cevke, zgori v H 2 0 in SO,. Žveplov vodik proizvajamo tudi z ‘aparatom, ki ga vidimo na sliki 59. Če napeljemo žveplov vodik v razto¬ pino modre galice, se izloči črna oborina. Iz vodne raztopine te soli iz¬ loča H,S bakreni sulfid CuS. Tudi nekatere druge kovine lahko žveplov vodik izloči iz raztopin njihovih soli v obliki sulfidov različnih barv. Radi žveplovega vodika potemni svinčevo belilo ter srebrni pred¬ meti, Iker se svinec in srebro spajata z žveplom v črne sulfide. Sulfidi nastanejo torej na dva načina: z neposrednim spajanjem žvepla in kovi¬ ne ali z izločanjem s pomočjo žveplovega vodika iz vodnih raztopin nji¬ hovih soli. Če napeljemo žveplov vodik v vodo, ga vpija. Nastala raztopina se imenuje žveplovodikova kislina. Žveplov vodik ima lastnosti ikislin, radi tega se lahko smatrajo sulfidi za njegove soli. Vdihan žveplov vodik deluje na organizem strupeno. VPRAŠANJA in vaje. 1. Zakaj potemni sčasoma svinčevo belilo? 2. Koliko valentno je žveplo v H 2 S ? 49 3. Epruveto, v kateri razvijaš H 2 S tako, da poliješ železov sulfid z žvepleno kislino, zamaši tako, da na vrhu odvodne cevi lahko prižgeš H,S (sl. 15)! Pazi na vonj pred gorenjem in pri gorenju H,S! 4. Nad plamenom drži hladno stekleno ploščo! (Izloča se žveplo). 5. Nad epruveto, v kateri se razvija H 2 S, drži vlažen moder lak¬ musov papir! Kaj opaziš? 6. Napiši enačbo za gorenje H 2 S. KROŽENJE ŽVEPLA V PRIRODI IN VAŽNOST NJEGOVIH SPOJIN ZA RASTLINE (Za Sole poljedelske smeri.) Od žveplovih spojin so v zemlji najpogostejši sulfidi in sulfati. Sul¬ fati so važnejši, ker se lažje razkrajajo kot sulfidi. Rastline dobe iz vod¬ nih raztopin v zemlji žveplo, ki je potrebno za tvoritev beljakovin. Potom rastlin prijemata žveplo tudi človek in žival. Pri gnitju rastlinskih in živalskih organov nastane poleg drugega tudi žveplov vodik. Ta plin, raztopljen v vodi, pride v zemljo, kjer se z njim hranijo tzv. žveplene bakterije. V njihovem organizmu H 2 S oksi¬ dira, pri tem pa nastane voda in žveplo. (H 2 S + O = H 2 0 + S). žveplo postopoma oksidira (S + O, = S0 2 ; S0 2 + O = SO,). Nastali SO, tvori končno z vodo žvepleno kislino (SO s + H 2 0 H,S0 4 ). žvep¬ lena kislina deluje na sestavine zemlje, posebno na povsod razširjeni kal¬ cijev karbonat, ki ga pretvarja v sulfat (sadra). Sadra je v vodi topljiva; njena raztopina služi rastlinam za hrano. Tako kroži žveplo v naravi. Zračni kisik oksidira žveplo v pirit. Nastali oksidi tvorijo z vodo žvepleno kislino. Le-ta deluje na minerale ter jih pretvarja v sulfate. Kroženje žvepla v naravi nam ponazoruje slika 60. Sl. 60- Kroženje žvepla in njegovih spojin v naravi. 4 50 Ogljik, C = 12,00 Ogljik se nahaja v prirodi čist in v spojinah. Čist ali ele¬ mentaren ogljik je diamant, grafit in amorfni ogljik. Ogljikove spojine v prirodi so zelo razširjene in sicer kot ogljikov dioksid, karbonati, ogljikovodiki v nafti ter kot različne vrste premoga. Vsa rastlinska in živalska telesa se sestoje v glavnem iz ogljikovih spojin. Mnogo njegovih spojin dobimo na umeten način (sintetično). Diamant je zelo redek mineral. Največ ga je najti tam, ka¬ mor ga je nanesla voda. Važna njegova najdišča so v Indiji, Braziliji, Južni Afriki, na Borneu, v Kaliforniji, Mehiki in Av¬ straliji. Diamante tehtamo s karati: 1 karat = 0,20 mig. Velik dia¬ mant se našli 1. 1.902 v Južni Afriki, imenovali so ga Cullinan (Kalinan). Tehtal je 3025 karatov. Med večje poznane diamante štejejo ruski diamant Orlov s 194 karati ter posebno lep fran¬ coski briljant, Pit ali Regent (izg. Rezan) s 136 karati. Dostikrat najdejo diamante kristalizirane v obliki zrnc, ki se dado izredno klati, kar zelo olajša brušenje diamantov. Dia¬ mant je običajno brezbarven ter prozoren kot voda, a primesi ga različno obarvajo. Najdejo se tudi popolnoma črni diamanti, nazvani karbonados. Po količini primesi se specifična teža dia¬ manta menja (3,49—3,55). Od vseh mineralov je diamant naj¬ trši. Radi tega razimo z njim lahko vse ostale minerale. Svet¬ lobni žarki se v njem izredno lomijo in razpršujejo. Na bruše¬ nem diamantu vidimo živahno igro mavričnih barv. Brusijo ga z lastnim prahom, najpogosteje v obliki briljanta in rozete (sl. 61 in 62). Diamanti v temi svetlikajo, če so bili pred tem izpostavljeni sončni svetlobi. Zagret v struji kisika ali zraka, se diamant vna¬ me in popolnoma zgori v ogljikov dioksid, 00 2 . Ker nastane ta plin tudi pri gorenju oglja, smatramo diamant za najčistejši ogljik. Odporen je nap-ram vsem kislinam. Radi svojega izred¬ nega sijaja in velike trdote, je diamant najdražji žlahtni kamen. Cena diamanta raste s kvadratom števila karatov, t. j. diamant, težak 2 karata stane 4 krat več, diamant težak 3 karate 9 krat več, a diamant težak 4 karate 16 krat več kot diamant težak 1 karat. Manjše in nečiste diamante uporabljajo za rezanje stekla Sl. 61. Diamant brušen v obliki Sl. 62. Diamant brušen v obliki briljanta. rozete. 51 ter vrtanje skal. Svedri za vrtanje so na vrhu obloženi z malimi diamanti. Če je treba skalo razrušiti, vlože v zvrtane luknje eks¬ plozivno snov. Grafit najdemo v prirodi v luskastih in listastih kristalih. V naši državi ga je nekoliko v Psunju, pri Kraljevu, Sv. Ož¬ boltu na Pohorju in drugod. Cenjena so njegova nahajališča na Čehoslovaškem, švedskem in Grenlandiji. V novejšem času pro¬ izvajajo tudi umetni grafit. Grafit je temnosive barve. Če ga tipamo, se nam zdi masten. Grafit spada med najmehkejše minerale, njegova trdota je 1. Z njim lahko pišemo, njegova sled je kovinskega sijaja. Na¬ sprotno diamantu je grafit dober provodnik toplote in elektrike, a specifična teža mu je med 2,1 in 2,3. Grafit pomešan z glino uporabljajo za izdelovanje talilnih loncev, ki služijo za taljenje kovin. Mnogo grafita uporabijo za izdelovanje svinčnikov, elektrod ter v galvanoplastiki. Z njim namažejo železne predmete (peči), da ne rjave. Ker je zelo me¬ hak, se prime na vsako snov, pa radi tega mažejo z njim stroj¬ ne dele. Diamant in grafit sta ista snov, oba sta elementarna oglji¬ ka, a vendar imata različne fizikalne lastnosti. Izdelovanje svinčnikov. Prah grafita in gline zamesijo z vodo v gosto testo, ki se stiska v tanke palčice. Palčice posuše in žgejo, a nato jih vlagajo v les. Če vsebuje zmes več grafita, je svinčnik mehkejši. Amorfni ogljik je skupno ime za vse vrste oglja, ki nastane iz različnih ogljik vsebujočih snovi, če jih žarimo brez pristopa zraka. Ta način obdelave se imenuje suha destilacija. Tako dob¬ ljeno oglje vsebuje še mehanične primesi (mineralne snovi) ter kemično prispojene elemente (vodik, kisik i. t. d.). Če držimo v plamenu sveče hladno porcelansko ploščico, bo od izločenega ogljika počrnela. Snovi, ki so bogate na ogljiku (olje, smola, in dr.), gore pri nezadostnem pristopu zraka s sa¬ jastim plamenom. Amorfno oglje, ki se izloča pri nepopolnem gorenju organskih snovi, imenujemo saje. PRIDOBIVANJE LESNEGA OGLJA (Za šole industrijske smeri.) Lesno oglje dobivamo s poogljenitvijo lesa (suha destilacija). V gozdovih delajo (»žgejo«) ogljarji lesno oglje na ta način, da nasekan les zlože v kopo okoli otlega stožca, a kopo pokrijejo z zemljo (sl. 63). Skozi odprtino v sredini les zažgo. Stranske rupe prepuščajo nekoliko zraka. Pri tem manjši del lesa zgori ter daje potrebno toploto za suho destilacijo preostalega dela lesa. Ko je po nekoliko dneh poogljenitev dovršena, ugasnejo ogenj tako, da stranske rupe zamažejo z blatom. Končno ohlajeno kopo (ogljenico) razdro in poberejo oglje. Velike mno¬ žine lesnoga oglja proizvajajo pri nas tovarne v Tesliču (Bosna) in v Be¬ lišču pri Osijeku. Saje se tehnično pridobivajo z nepopolnim gorenjem ka¬ transkih in mineralnih olj. Saje uporabljajo za izdelovanje tis¬ karskega črnila in tuša. 52 SI. 63- Ogljenica Na zraku zgori košček lesa s plamenom brez dima, a če spustimo (goreč les počasi v epruveto, se začne kaditi ter se pretvarja v črno snov, lesno oglje. Lesno oglje je porozno ter lahko vpija pline tako, da jih zgosti na svojem površju. Lesno oglje uporabljamo za prece¬ janje nečistih tekočin, ker zadržuje barve in vonje. Mnogo les¬ nega oglja se porabi v kovačnicah ter za redukcijo rud. Ker se na oglju ne morejo razvijati bakterije, ki povzročajo gnitje in trohnenje, se stebri, predno jih zabijemo v zemljo, ožgejo. Na ladjah imajo pitno vodo spravljeno v sodčkih, ki so znotraj poogljeni. Lesno oglje breze in jelše se rabi za izdelovanje smod¬ nika. Voda, ki vsebuje škodljive snovi, postane pitna, če jo fil¬ triramo skozi lesno oglje. Na poseben način pridobivajo aktivno oglje, ki ima sposobnost, da v veliki meri vpija razne snovi (barve, vonje, bojne pline i. t. d.). Aktivno oglje izdelujejo iz lesa, lusk kokosovega oreha ali breskvinih koščic tako, da te snovi najprej namakajo v raztopini cinkovega klorida, a nato pri 700° C poogljene. Kostno oglje ali spodij dobimo s suho destilacijo kosti, ka¬ terim poprej odvzamemo mast. Če pomešamo rdeče vino s prahom spodija, zmes segreje¬ mo in precedimo, dobimo brezbarvno vino. Kostno oglje je zelo porozno in bolje pridržuje barve nego lesno oglje. V tovarnah za sladkor odvzamejo sladkornemu so¬ ku barvo s precejanjem skozi kostno oglje. Anšmalno oglje do¬ bimo s poogljenitvijo krvi in mesa. Koks je trden ostanek, ki zaostane pri suhi destilaciji čr¬ nega premoga. Koks je sive barve, je luknjičav, se sveti ter je zelo trd. Uporablja se pri pridobivanju železa iz železnih rud. Pri suhi destilaciji črnega premoga se izloči del oglja na stenah retorte. To oglje se imenuje ret«rt no oglje, uporablja se v elek¬ trotehniki. 53 Premogi so nastali iz odmrlih suhozemnih rastlin, ki so po- ogljenele tekom velikega števila let v notranjščini zemlje. Rastli¬ ne so sestavljene iz različnih spojin, v katerih so v pretežni večini zastopani ogljik, vodik in kisik. Rastlinske snovi v zemeljski globini poogljene na ta način, da oddajo vodik in kisik v obliki raznih plinov. Trden ostanek v zemlji spremeni svojo obliko ter postaja vedno bogatejši ‘na ogljiku. Proces prirodne ogljenitve se je pri nekaterih vrstah premoga izvršil v davnini, a vrši se še danes. Vrsta premoga in njegova kakovost je odvisna od tra¬ janja ogljenitve. Proces ogljenitve pospešujeta pritisk in tem¬ peratura, ki sta v zemeljski globini večja. Zato so stari premogi, ki so globlje v zemlji, pod večjim pritiskom in višjo tempera¬ turo tudi boljše poogljeneli, pravimo, da so zrelejši, da imajo več ogljika in večjo kalorično vrednost.* Premogi vsebujejo tudi mineralne primesi, ki pri gorenju ostanejo kot pepel. Opi¬ sali bodemo nakratko razne vrste premoga. Antracit vsebuje preko 90% ogljika. Pri njem je prirodna poogljenitev skoraj popolna. Kilogram antracita razvije pri go- renju okoli 8.500 kalorij** ter pušča zelo malo pepela. Črni premog vsebuje 75—90% ogljika ter razvije (kilo¬ gram) od 6.000—7.500 kalorij. Je smolnatega ali mastnega si¬ jaja, se ravno ali školjkask) lomi. Če segrevamo črni premog v epruveti, se razvije dim, ki pomodri rdeč lakmus. Pri nas je nekoliko črnega premoga v vzhodni Srbiji. Rjavi premog ima 55—75% ogljika. Njegova kalorična vrednost je od 3000—5500 kalorij. Vname se rajši od črnega premoga in daje več pepela. V nekih vrstah rjavega premoga se pozna struktura lesa, iz katerega je nastal. Take vrste rjavi premog se imenuje lignit. Nahajališča rjavega premoga so razširjena po vsem svetu. Pri nas ga je dosti, a najvažnejši rudniki (premogovniki) so v Trbovljah, Hrastniku, Zagorju, Senovem, Velenju (lignit) ter Senju, Zenici, Kreki, Kaknju i. t. d. Šota ima okoli 50—60% ogljika in je sestavljena iz pre¬ pletenih rastlinskih ostankov. Najdemo jo po močvirjih in bar¬ jih, kjer je nastala iz odmrlih močvirnih rastlin, posebno ma¬ hov, ki pod vodo ogljenijo. Šoto uporabljajo kot kurivo in za steljo. Njena kalorična vrednost je manjša od premoga. Naj¬ večja nahajališča šote so na Pruskem, a pri nas je na Ljubljan¬ skem barju. Vse vrste premoga uporabljamo kot kurivo v industriji in gospodinjstvu. Pri suhi destilaciji črnega premoga dobimo koks, svetilni plin, katran in amonijakovo vodo, a v novejšem času se kemijsko obdeluje še na druge načine. * Kalorična vrednost je izražena s številom kalorij, ki jih razvije 1 kg goriva pri popolnem zgoretju. ** Kalorija je ona množina toplote, ki je potrebna za zvišanje tem¬ perature 1 kg vode od 15°do 16° C. 54 PREMOGOVNIKI (Za šole obrtno-industrijske smeri.) Kraji, kjer se pridobiva premog na rudarski način, se imenujejo pre¬ mogovniki. Prva dela obstojajo v vrtanju terena, da se določi položaj in globina njegovih slojev. Nato izkopljejo navpične rove (jaške) do prvih premogovih slojev, a od tu odkopljejo stranske hodnike v smeri ležišč premogovih slojev. Glavni navpični rov obzidajo, a stranske hodnike očvrstijo z lesenimi hlodi. Premog ponavadi kopljejo ročno. Podzemeljski hodniki so razsvetljeni električno ali pa z Dawyjevo svetilko (sl. 86). Premog nalagajo v železne vozičke (vagonete), ki jih po tračnicah vo¬ zijo do odprtine glavnega rova. Od tu dvignejo premog na površino v po¬ sebnih železnih vagoričkih, ki vise na močnih vrveh, če se nahaja premog v bližini zemeljske površine, napravijo poševne rove, po katerih se premog vlači v istih vagonetih, v katere je bil naložen. Ko je ves sloj odkopan, se prazen hodnik zapolni z zemljo, ko so pa izčrpani vsi sloji v isti dose¬ gljivi višini (horizontu), poglobijo glavni rov do novih slojev (novega ho¬ rizonta). Tu prično znova kopati stranske hodnike. Med delom se stalno zračijo vsi hodniki in rovi, tako da črpajo nečisti zrak iz premogovnika s pomočjo sesaljk ali ventilatorjev, a od zunaj potiskajo svež zrak v glo¬ bino. Količina premoga je odločilne važnosti za gospodarstvo vsake dr¬ žave. VPRAŠANJA IN VAJE. 1. Kaj sta diamant in grafit? Zakaj se uporabljata? 2. Kateri elementi se nahajajo v trdnih kurivih? 3. Kako se ocenjuje vrednost kakega kuriva? 4. Kaj je suha destilacija? 5. Nad svečnim plamenom drži pločevinasto ploščico! Zakaj se izloča ogljik (saje) ? 6. V suhi epruveti segrevaj nekoliko žagovine, sladkorja ali moke! Kake produkte opaziš? 7. Rdečemu vinu ali vodi, ki si jo pobarval, dodaj nekoliko zdro¬ bljenega lesnega oglja ali spodi ja, skuha j. in precedi! (Zakaj dobiš 'čisto tekočino ?) 8. Zmes bakrovega oksida in oglja segrevaj v suhi epruveti! Na nekaterih mestih epruvete opaziš rdečo barvo bakra. Zakaj? 9. V dve skodelici položi po komadič belega fosforja, a enega od teh posiplji s suhim, dobro zdrobljenim ogljem, ki si ga poprej žarel in ohladil. Fosfor se pod ogljenim prahom vname, ker vsrkava oglje iz zraka kisik ter ga oddaja fosforju. Ogljikov dioksid C0 2 . Ako zažgemo koščeg oglja v stekle¬ nici, ki smo jo prej napolnili s kisikom, se razvija plin, ki skali čisto apneno vodo, če ga napeljemo v njo. Pri gorenju nastane iz kisika in oglja spojina, ki se imenuje ogljikov dioksid. C + 0 2 = C0 2 . Ogljikov dvokis nastane vedno pri gorenju lesa, slame, oglja in drugih snovi, ki vsebujejo ogljik. Tudi pri dihanju, vretju in gnitju se razvije C0 2 . V vulkanskih krajih uhaja oglji¬ kov dioksid iz zemeljskih razpok. (N. pr. Pasja jama pri Nea- polju.) Ogljikov dioksid (dvokis) je brezbarven plin, ki je v vodni raztopini kislega okusa. Je 1,5 krat težji od zraka, radi tega ga 55 lahko »pretočimo« iz ene posode v drugo. Sveča v njem ugasne, a človek in žival se v njem zadušita. Če napeljemo ogljikov diok¬ sid v stekleni valj, ugasnejo svečice, ki stoje v različnih višinah zaporedoma od spodaj navzgor (sl. 64). V naravi se nahajajo vode kislega okusa, ki vsebujejo večje količine ogljikovega dioksida. To so prirodne kisle vode (sla¬ tine). Taka voda je n. pr. rogaška slatina. Umetno pripravljena raztopina CQ 2 v vodi’ je sodavica (sifon), ki jo napravimo tako, da pod zvišanim pritiskom stiskamo C0 2 v vodo, ki se nahaja v močnih steklenicah. Pri navadni temperaturi in pod pritiskom 1 atm. vpije voda 1 1 C0 2 , a pod 2 krat večjim pritiskom 2 litra. Če vlijemo sodavico v kozarec, uhaja C0 2 , ker je sedaj pod manjšim pritiskom. Topljenje plinov v tekočinah se imenuje vpijanje ali absorbcija. Pri nižji temperaturi in pri povečanem pritisku topijo tekočine večje množine plinov. Radi tega odpušča voda, če jo segrevamo, v njej razto¬ pljen zrak. Sl. 64. Skozi cev, ki sega Sl. 65- Dobivanje trdne ogljikove do dna, polnimo valj z oglji- kisline, kovim dioksidom. Svečke ugasnejo po redu od spodaj navzgor. V hladni in tekoči vodi je vedno nekoliko raztopljenega zraka, ki ga uporabljajo ribe in druge vodne živali za dihanje. V postani ali prekuhani vodi, iz katere je izšel ves absorbirani zrak, riba pogine. Ogljikov dioksid je absorbiran v pivu, šampanjcu in drugih pe¬ nečih se pijačah. Ta plin daje pijačam svežost ter pospešuje prebavo. Go¬ stilničarji dvigajo in točijo pivo s pomočjo C0 2 . IZDELOVANJE SODAVICE IN SUHEGA LEDU (Z'i šole obrtno-indastrijske smeri.) Pri izdelovanju sodavice (sifona) spuščajo ogljikov dioksid iz je¬ klenih posod pod pritiskom 2—3 atmosfer v čisto vodo v sifonskih ste¬ klenicah. Na ta način se voda nasiti z ogljikovim dioksidom, ki ji daje svež, rezek in kislast okus. Če ohladimo C0 2 do 0° C, preide pod pritiskom 35 atmosfer v te¬ koče stanje. V prodajo pošiljajo ogljikov dioksid v železnih posodah pod pritiskom 70 atmosfer. V teh posodah je CO, v tekočem stanju, če je tem¬ peratura nižja od 31,3». Če na odprtino take posode privežemo platneno vrečico, posodo nagnemo (sl. 65), a glavni ventil naglo odpremo, dobimo 56 v vrečici trdno ogljikovo kislino, ki sliči snegu. Pri odtoku tekoče oglji¬ kove. kisline, del te izpari, a pri tem odvzame ostalemu delu toliko to¬ plote, da pade njena temperatura do —78,5°C ter preide v trdno stanje. Tako dobljeni sneg ogljikove kisline stiskajo ter prodajajo pod imenom s u h i 1 e d. Ogljikov dioksid uporabljajo za izdelovanje sodavice in drugih šumečih pijač, pri fabrikaciji sode in pri čiščenju sladkornega soka v tvornicah sladkorja. Ogljikov monoksid, CO. Ogljikov monoksid nastane pri suhi destilaciji lesa in črnega premoga. Če gori večji sloj oglja na rešetki brez zadostnega pristopa zraka, nastane poleg C0 2 tudi CO. Ko pride ogljikov dioksid v dotiko z žarečim ogljem, izgubi 1 atom kisika ter preide v ogljikov monoksid: C0 2 + C = 2 CO. Ogljikov monoksid je plin brez barve, okusa in vonja. Pri¬ žgan gori z modrikastim plamenom ter preide v ogljikov diok¬ sid: CO -f 0 = C0 2 . Nad žerjavico na ognjiščih in v plamenu sveče opazimo modrikast plamenček. Ta se pojavi vedno, če gori CO. Kovinskim oksidom (rudam) lahko pri višji temperaturi odvzame ogljikov monoksid kisik. To se izkorišča ter se s po¬ močjo ogljikovega dioksida reducirajo železne in druge rude, da tako pridobe čiste kovine. Ogljikov monoksid je zelo strupen. Vdihan povzroči naj¬ prej glavobol, nato nezavest, a končno smrt. Zastrupitev z oglji¬ kovim monoksidom nastopi, če nima v pečeh, kurjenih s premo¬ gom, zrak zadostnega pristopa. Ker se običajno ogljikov mo¬ noksid nahaja tudi v svetilnem plinu, so kaj pogoste tudi zastru¬ pitve s tem plinom. Vdihan ogljikov monoksid se spaja s hemoglobinom rdečih krvnih telesc, ki zgube na ta način sposobnost sprejemanja ki¬ sika iz zraka, radi česar nastopi smrt. VPRAŠANJA IN VAJE. 1. Zakaj se peni sodavica? 2. Kdaj nastaja v peči ogljikov monoksid? 3. Zakaj je svetilni plin strupen? 4. Katera reakcija je skupna ogljikovemu dioksidu in dušiku ? (Goreča vžigalica v teh plinih ugasne). 5. Kako se prepričaš o prisotnosti C0 2 , predno se spustiš v vodnjak ali v globoke kadi, v katerih je vrel sladki mošt (sveča!)? 6. Kako bi rešil človeka,, ki se je zastrupil z ogljikovim monoksi¬ dom (sveži zrak!)? 7. V čašo daj košček marmorja 1 ali apnenca ter ga polij z razred¬ čeno solno kislino! Plin, ki se razvija, je ogljikov dioksid. Plin ostane v čaši, ker je težji od zraka. 8. Ugasni plamen sveče tako, da »naliješ« na njega C0 2 iz čaše, v kateri si ga razvil! (S tem dokažeš, da je C0 2 težji od zraka ter da ne pospešuje gorenja). 9. V steklenici, ki si jo napolnil s C0 2 (razviješ ga v Kippovem aparatu iz marmorja in solne kisline), nalij do polovice hladne vode, 57 s prstom zamaši odprtino ter dobro pretresi! Zunanji zračni tlak kaže, da je voda absorbirala del CO a . 10. Prižgi na zraku magnezijevo žico ter jo naglo vtakni v široko čašo, v kateri je CO z ! Magnezij gori daljie na račun kisika iz C0 2 . 11. Ogljik, ki se je z redukcijo izločil iz CO,, loči s filtriranjem od magnezijevega oksida, ki si ga raztopil v razredčeni solni kislini! 12. Izračunaj koliko % kisika je v CO in v C0 2 ! 13. Ce odpreš obrnjeno sifonsko steklenico, uhaja C0 2 . Z njim na¬ polniš podstavljen kozarec, ter napraviš katerega od navedenih poiz¬ kusov. Ogljikova kislina, H 2 €0 3 . Ogljikov dioksid, raztopljen v vodi, pobarva moder lakmusov papir rdeče, ker se spaja z vodo v ogljikovo kislino: co 2 + h 2 o = h 2 co 3 . Ogljikova kislina je nestalna, ker lahko razpade v C0 2 in H 2 Q. (H 2 C0 3 = C0 2 H 2 0), zaradi tega je v čistem stanju ne poznamo. Njene soli se imenujejo karbonati. Ogljikova kislina tvori dve vrsti soli: normalne bar- b o n a t e- v katerih sta oba vodikova atoma nadomeščena s kovino (Na 2 C0 3 ), ter bikarbonate, v katerih je samo 1 vo¬ dikov atom nadomeščen (NaHC0 3 ). V naravi so karbonati zelo razširjeni. Ogljikova kislina je zelo slaba kislina; če polijemo njene soli (karbonate) z drugimi močnejšimi kislinami, se ogljikova kislina osvobodi. Ker je nestalna, razpade takoj v vodo in oglji¬ kov dioksid. Če apnenec polijemo s solno kislino, dobimo čist ogljikov dioksid: Ca00 3 -f 2 HC1 = H,C0 3 + CaCl, H 2 C0 3 = H 2 0 + 00 2 . Tudi z žarenjem oddajajo karbonati ogljikov dioksid ter preidejo v okside. Kalcijev oksid se pri navadni temperaturi ta¬ koj zopet spoji z ogljikovim dioksidom. Vzami nekoliko gaše¬ nega apna, ga pomešaj z vodo ter pusti, da se obodna vleže na Sl. ©6. Ogljikov dioksid, ki ga iz¬ dihamo zamoti apneno vodo. Sl. 67. Pri asimilaciji ogljikovega; dioksida se sprosti kisik. 58 dno. Čisto tekočino oprezno prelij in precedi v drugo posodo. Tako si dobil apneno vodo. V njej je nekoliko raztopljenega gašenega apna Ca(OH) 2 . Če napelješ v apneno vodo C0 2 , na¬ stane kalcijev karbonat, ki se v vodi ne topi, a voda postane radi tega motna (sl. 66) : Ca(OH) 2 + C0 2 = CaC0 3 + H 2 0. Z gašenim apnom lahko odstranimo v kleteh ogljikov diok¬ sid, ki nastane pri alkoholnem vretju. V ta namen razprostremo po tleh slamo, namočeno v apneno mleko. Apno vpija ter se spaja s C0 2 . VAŽNOST OGLJIKOVEGA DIOKSIDA ZA RASTLINSTVO. (Za šole poljedelske smeri.) V zraku se nahaja C0 2 približno v stalni količini (na 10.000 pro- storninskih delov zraka pridejo 3—4 prostorninski deli CO Q ). Pri gorenju in z dihanjem ogljikov dioksid vedno nastaja, a pri nekaterih prirodnih procesih se tudi stalno uporablja. Zelene rastline dobivajo C0 2 iz zraka ter ustvarjajo iz njega in vode škrob (asimilacija), pri čemur se del ki¬ sika osvobodi ter se vrača v zrak (sl. 67). Ogljikov dioksid nastane tudi pri gnitju in trohnenju organskih snovi. Del tako nastalega C0 2 se pomeša z zrakom, a drugi del pride v vodi raztopljen v zemljo. Voda, ki vsebuje C0 2 , topi lahko različne rud¬ nine. Rastline vsrkajo raztopljene rudnine kot hrano. VPRAŠANJA IN VAJE. 1. Kaj nastane iz C0 2 in vode? Kak oksid je C0 2 . 2. V katerih pijačah se nahaja CO a ? 3. Opiši kroženje ogljikovega dioksida v prirodi! 4. Kaj stalno uporablja ogljikov dioksid? Po kakem procesu se C0 2 stalno vrača v atmosfero? Kalcij, Ca = 40,08 Kalcij je v prirodi zelo razširjen, a samo v spojih, od ka¬ terih so najvažnejši apnenec, sadra in apatit. Kalcij je srebrno- bela kovina, ki zgori na zraku s plamenom pomarančaste barve v CaO. V vseh svojih spojinah je kalcij dvovalenten. Kalcijev karbonat, CaC0 3 , apnenec ali kalcit je najrazširje- nejša spojina kalcija, saj tvori cela gorovja. Apnenec se nahaja tudi v živalskih kosteh. Iz njega so zgrajene jajčne lupine, hi¬ šice polžev, oklepi školjk in drugih malih živalic. Ponekod se nahajajo v skalnih razpokah prozorni kristali čistega kalcita, po svojem nahajališču na Islandu nazvani is¬ landski dvolomci (sl. 68). Predmet, gledan skozi tak kristal vi¬ dimo dvojno, ker se žarki, ki pridejo od predmeta v kristalu razcepijo. Dobro zrnat apnenec se imenuje marmor. Marmorji so beli ali različno obarvani. Lahko jih brusimo in gladimo. Med najlepše marmorje spada kararski marmor (Karara v Italiji) 59 in marmor iz otoka Parosa (Grčija). Tudi ponekod pri nas se nahaja marmor različne barve. Na glasu so beli drobno zrnati marmorji s Pohorja, iz Ven- čaca v bližini Arandjelovca, marmor iz okolice Prilepa ter marmor iz Hvara in Prosar- Planine v Bosni. Marmor je nastal iz ap¬ nenca pri visoki temperaturi in pod pritiskom v zemeljski globini. Pod temi pogoji se je apnenec lahko raztalil in izkrista¬ liziral. V prahu krede*, ki je amorfen apnenec, vidimo pod mikro¬ skopom neštevilno drobnih luskinic izumrlih živali — foramini- fera (sl. 69). Apnenec, ki ima precej primešane gline, se imenuje lapor. Kalcit lahko z nožem razimo in po tem ga razlikujemo od kremena, kateremu je dostikrat zelo sličen. V čisti vodi se apnenec ne topi, pač pa v vodi, ki vsebuje C0 2 , ker se pod njegovim vplivom pretvori v kalcijev bikar¬ bonat, ki je v vodi topljiv: CaC0 3 + H 2 G + CO, = Ca(HC0 3 ) 2 . 100 litrov vode raztopi samo 1 g CaC0 3 , a 90 g Ca(HC0 3 ) 2 . Če kuhamo navadno pitno vodo, postane motna in na dnu poso¬ de se izloči bela oborina. Če segrevamo trdo vodo, se polovica vezanega CO, iz kalcijevega bikarbonata osvobodi. Kalcijev bi¬ karbonat preide v netopljiv normalni karbonat: Ca(HCO s ) 2 = CaC0 3 + H,0 + C0 2 . Tudi v naravi se odigravajo take spremembe. Če kaplja voda, ki vsebuje raztopljen kalcijev bikarbonat po skalah, od¬ pušča del C0 2 , ki je vezan v bikarbonatu, a izloča se netopljiv apnenec. Tako nastanejo s časom po pečinah tanjše in debelejše prevleke, ki jim pravimo siga (sl. 70). Če kaplja voda s stropa, nastanejo stalaktiti — s stropa viseči kapniki, s tal pa rastejo stalagmiti. Lepe sige in kapniki so v Postojnski jami, Županovi jami, in v jami Vjetrenici v Hercegovini. Okoli izvirkov trdih vod je zemlja večkrat pokrita s skorjo apnenca, ki se je izločil iz bikarbonata. Tako izločanje ogljiko¬ vega dioksida povzročajo tudi vodne rastline (alge) s tem, da odvzamejo raztopljenemu bikarbonatu CO,, a navadni netop- ljivi apnenec se nabira okoli njih, tvoreč apnenčevo prevleko (apneni maček ali lehnjak). * Boljše vrste kreda navadno ni kalcijev karbonat, temveč vsebuje kalcijev sulfat. Sl. 68. Islandski dvolomec. 60 Vodne živali in rastline (ko¬ rale, spužve, alge, školjke itd.) uporabljajo raztopljeni apnenec za zgradbo svojih oklepov. Z od¬ miranjem omenjenih živih bitij se nalagajo njihovi oklepi na morskem dnu, tvorec sčasoma debele apnene sloje. Reke, ki izvirajo v apnenih planinah, odlagajo v svojih stru¬ gah gobaste sloje apnenčevih usedlin. Večji sloji takih usedlin se nahajajo pri vodopadih, kjer oddaja pršeča voda del vezane¬ ga ogljikovega dioksida. Navadni apnenec uporablja¬ jo za zgradbe, iz njega »žgo« apno. Islandski kalcit uporabljajo za optične aparate, marmor v stavbarstvu in kiparstvu, lapor pa za izdelavo cementa. Apnenec služi tudi kot primes pri taljenju nekaterih rud. Kalcijev oksid, CaO, (žgano ali živo apno) pridobivajo s tem, da apnenec žarijo. Pri žarenju razpade apnenec v kalcijev oksid in ogljikov dioksid: CaC0 3 = CaO + C0 2 . Ogljikov dioksid se razvije tudi, če apnenec polijemo s sol¬ no kislino. Na ta način pridobivamo C0 2 v laboratorijih. Apnenec žare na veliko (žgejo apno) v apnenicah. Kalci¬ jev oksid je bela, amorfna snov. Na zraku vpija vodo (je higro- skopen), ter preide v bel prah, kalcijev hidroksid (ga¬ šeno apno) Ca (OH) 2 : CaO + HoO = Ca ( OH) 2 . Gašeno apno dobimo, če žgano apno polijemo z vodo. Pri tem temperatura poraste. Če gašenemu apnu dodamo še vode/ dobimo apneno mleko, ki služi za beljenje. S precejanjem apnenega mleka dobimo či¬ sto tekočino, apneno vodo ali a p n i c o, ki je lugastega okusa. Trdota vode zavisi v glavnem od raztopljenih kalcijevih soli. Kal¬ cijevega bikarbonata Ca(HC0 3 ) 2 je po navadi v trdi vodi največ. Če trdo vodo kuhamo, se izloči normalni karbonat (Ca00 3 ). Raztopljen bikarbonat tvori tkz. prehodno trdoto vode. Stalno trdoto vode povzročajo soli, ki se pri kuhanju ne izločijo (na pr. sadra). Iz trde vode, s katero polnimo kotle, odstranimo bikarbonat z dodatkom gaše¬ nega apna: Ca(HC0 3 ) 2 + Ca (OH), = 2 Ca CO s + 2H z O. Primesi, ki povzročajo stalno trdoto, odstranimo"z dodatkom sode: CaSO, + Na 2 CO, = CaCO :! + Na 2 S0 4 . V obeh slučajih izločimo raztopljene kalcijeve soli v obliki težko topljivega normalnega kalcijevega karbonata. Sl. 69. V zdrobljeni kredi vidimo pod mikroskopom polževe hišice in apnene oklepe izumrlih živalic (foraminifera). 61 ŽGANJE IN GAŠENJE APNA (Za šole obrtno-industrijske smeri.) žgano apno uporabljajo kot stavbni materijal za pripravo malte, kot gnojilo itd. Apno žgejo na poseben način v zidanih pečeh iz samotne, ognjastalne opeke*. Peč polnijo od zgoraj izmenoma s plastjo koksa in plastjo apnenca. Skozi stransko odprtino zažgejo koks, ki daje potrebno toploto (okoli 900° C). Pri tej toploti odpušča apnenec ogljikov dioksid, ki uhaja z drugimi plini. Ta proces apnenčevega razpadanja potrebuje mnogo toplote: 1 kg že segretega CO a potrebuje še 425 kalorij, da raz¬ pade v žgano apno in. ogljikov dioksid. Pri gorenju koksa se razvije potrebna toplota, ki pretvori plast apnenca v žgano apno. Za 100 kg apnenca je potrebno navadno 18 kg dobrega koksa. Mnogo toplote odneso seboj zgoreli plini, a mnogo se je izgubi tudi z žarenjem peči. Nastalo žgano apno na primeren način odstranijo, a preostale plasti koksa in apnenca lezejo vedno globlje. V industrijskih apnenicah lahko žgejo apno neprenehoma, v obrtnih manjših pečeh pa žgejo apnenec le v presledkih (sl. 70.). Žgano apno gasimo v jamah na kraju uporabe. Vode do¬ damo več kot je potrebno, da se CaO spremeni v Ca(OH) 2 . Dobro je, da se gašeno apno pred uporabo vleži. Kalcijev sulfat, OaS0 4 + 2 H,0, se nahaja v prirodi kot mavec ali sadra v ploščastih kristalih, še več pa v gostih zrna- , tih in vlaknatih gručah. Gručavi sadri je običajno primešana glina. Sadro najdemo pri nas na Hrušici, ob spodnjem toku Sa¬ vinje in na Pohorju, v Samoborski gori, v dolini Zrmanje, pri Bosanskem Novem in drugod. Velike brezbarvne kristale, ki so raz- kolni, imenujemo Ma ri ji ino steklo, a beli sadri pravim^alabaster. V naravi se nahaja tudi kalcijev sulfat brez vode, imenovan a n h i d r i t. Sadra se v vodi težko topi (1 : 500), to je 1 del sadre se raztopi v 500 delih vo¬ de. Sadra je mehka, lahko jo razimo z noh¬ tom. S počasnim segrevanjem do 120° C postane kristalizirana prozorna sadra mot¬ na. Pri tem odda % svoje kristalne vode ter razpade v prah, žgano sadro. Če Sl. 7o. Apnenica. zmleto žgano sadro mešamo z vodo, dobi¬ mo testo, ki se hitro strdi. Z gretjem do 200° C odda sadra vso kristalno vodo te preide v mrtvo sa¬ dro, ki ne more več sprejeti vode. VAŽNOST KALCIJEVIH SPOJIN ZA RASTLINSTVO (Za šole poljedelske smeri.) Plodna zemlja mora poleg drugih mineralnih snovi vsebovati tudi kalcijeve spojine, ki so važne za popolno prehrano rastlin. Težka zemlja postane plodnejša in rahlejša, če ji dodamo apna. Poleg tega razpadejo pod * Ognjastalna opeka lahko zdrži visoko temperaturo. 62 vplivom apna nekatere rudnine ter se tako poveča množina, v vodi toplji¬ vih rudninskih snovi. Z dodatkom apna se nevtralizirajo v zemlji kisline. Samo v nev¬ tralni zemlji lahko vrše bakterije oksidacijsko preosnovo humusa. Apno tudi pospešuje delovanje bakterij na koreninah stročnic ter tako pomaga pri prisvajanju zračnega dušika. Rastline, ki rasto v zemlji, bogati na kal¬ cijevih spojinah, so odpornejše proti raznim boleznim, so močnejše, njih plodovi so boljši. SADRA, MALTA IN CEMENT KOT VEZIVA (Za šole trgovske smeri.) Po žarenju do 120°C zmeljejo sadro v bel prah. Tako žgano sadro mešajo z vodo v kašasto testo, ki se kmalu strdi. Pri tem se poveča tudi telesnina otrpne mase. Na tem svojstvu je osnovana njena uporaba. S po¬ močjo sadre pritrjujemo v zidovih železne nosilce in kljuke. Znana je uporaba sadrenih obvez pri prelomn kosti in njena vsestranska uporaba za odtiske in odlivke. Malta je zmes gašenega apna, peska in vode. Z malto vežejo ka¬ menje in opeko v zidovih. Pesek dodajo radi tega, da se malta pri sušenju preveč ne poleže, in da se gašeno apno pod pritiskom stavbnega mate- rijala preveč ne iztisne. Strjevanje malte se vrši postopoma. Kalcijev dioksid se spaja z ogljikovim dioksidom iz zraka ter preide v kalcijev karbonat: Ca(OH) 2 + CO, = CaCO, + H,0. Nastali kalcijev karbonat veže peščena zrnca. Strjevanje malte po¬ spešimo tako, da v novih, zgradbah kurimo v železnih košarah s koksom. Na ta način se razvijejo večje množine ogljikovega dioksida. Cement je rudninski prah, ki se z vodo pomešan hitro strdi v trdo gmoto. Prirodni cement dobivajo pri Neapolju (Pucuolan). Ta se mora mešati z apnom, da se v vodi strdi. Umetne vrste cementa so: ro¬ man in portiand cement. Roman cement dobijo z žganjem laporja, ki vsebuje nekoliko gline, železovega oksida ter okol^’1'0% kalcijevega karbonata. Portland cement dobimo z močnejšim segrevanjem laporja, ali pa s segrevanjem laporja in gline. Tako dobljeno in ohlajeno snov zmeljejo v prah. Z vodo pomešan cement se hitro strdi brez sodelovanja ogljikovega dioksida. če mešamo cement s peskom, gramozom in vodo, dobimo beton, če pri zidanju vložimo v beton železne palice, se trdnost zelo poveča. Temu pravimo armirani beton. Iz zmesi cementa in azbesta se izdeluje e t e r n i t, ki služi za kritje streh. Pri nas so cementarne v Trbovljah, Splitu, Podsusedu, Beočinu itd. VPRAŠANJA IN VAJE. 1. Zakaj postane trda voda motna, če jo kuhamo? 2. Zakaj se nabira v kotlih in ceveh kotlovec? Kaj je glavna se¬ stavina te skorje? 3. Kako bi odstranili kotlovec? V čem se kotlovec topi? 4. Kaj nastane, če vliješ nekoliko kapljic kake kisline (HC1, H 2 S0 4 ali HN0 3 ) na marmor ali apnenec? 5. Zakaj se na površini apnene vode napravi skorja? 6. Radi česa postane apnena voda motna, če v njo pihaš? 7. Kako bi dobil čisto apneno vodo iz apnenega mleka? 8. Zakaj se malti dodaje pesek? 9. Ali ostaneta CaO in Ca(OH) 2 na zraku neizpremenjena ? 10. Kaj preostane od apnenca v slučajih, če ga polijemo po vrsti z HC1, H 2 S0 4 in HNO s . 63 11. Kos apnenca žari v vročem plamenu ter nato polij z vodo! V apneno vodo pomdči rdeč lakmusov papir in pazi na reakcijo! 12. Vzemi enaki prostornini apnenca in apna ter primerjaj njuni teži! Katera snov je težja in zakaj? 13. Izračunaj, koliko izgubi na teži 100 kg apnenca po žganju! 14. Napiši kemijske enačbe, ki kažejo sledeče procese: a) žganje apna, b) gašenje apna, c) strjevanje gašenega apna v zidu. 15. Zdrobljeno kristalovano sadro segrevaj v suhi epruveti! Epru¬ veta se bo hitro orosila. Zakaj? 16. Žgano sadro pomešaj z vodo ter v nastalo kašo potisni novec! Ko se sadra strdi, novec odstrani. V sadri je njegov odtis (uporaba sadre). 17. Zmešaj nekoliko gašenega apna s peskom. Iz testa napravi krogljice ali kocke. Eri slabem segrevanju se krogljice posuše in strde, ker odvišna voda izhlapi. Daš li sedaj krogljice v kozarec ter vanj uvajaš C0 2 , se bo kozarec orosil, ker C0 2 vpliva na gašeno apno: Ca(OH) 2 + C0 2 = CaC0 3 + H 2 0. Sedaj razumeš, zakaj so novi zidovi vlažni. 18. Zajami čiste vode v apneni jami ali pa si jo pripravi tako, da precediš apneno mleko. Skozi slamo pihaj v to vodo! Tako dokažeš, da izdihavaš C0 2 , ter da se ta plin spaja z raztopljenim Ca(OH) 2 , pri če¬ mer nastane težko topljiv kalcijev karbonat. 19. V apnenem mleku kuhaj volnena vlakna! Kaj opaziš? Kalcijev hidroksid je baza, ki razkraja volno. Magnezij, Mg = 24,32 Kalciju zelo soroden je magnezij, ki ga je dobiti samo v spojinah. Kupimo ga v obliki trakov ali prahu. Prižgan zgori z močno svetlobo v magnezijev dioksid. Ta svetloba je bogata na ultravioletnih žarkih. Magnezij uporabljamo pri fotografi¬ ranju v temnih prostorih. Magnezijeve spojine. Rudnina magnezit, MgC0 3 , se upo¬ rablja za izdelavo ognjastalne opeke. Dolomit ali grintavec, MgC0 3 .CaC0 3 je hribina, ki tvori velik del kraških planin. Z žarenjem magnezita dobimo magnezijev oksid, MgO, ali žgano magnezijo. Magnezijev oksid, pomešan z žagovino daje ksilolit, kar pomeni kamen iz lesa. Ksilolit se hitro strdi. Služi v stav¬ barstvu. Če mesto žagovine vzamemo azbest, nastane azbestolit. Magnezijev sulfat, MgSO ; -)- 7 H.O. Kot grenka sol je magnezijev sulfat raztopljen v zravilnih grenčicah. V medicini se uporablja za odvajanje. Med magnezijeve spojine spadata tudi minerala lojevec in serpentin. Lojevec je bele do sivkaste barve. Če ga potipamo, se nam zdi masten. Radi male trdote (trdota = 1) ga lahko z nohtom razimo. Njegov prah — znani smukec — je spolzek. Rabimo ga za posipanje rokavic in čevljev pa tudi za izdelavo pudrov in zobnih praškov. Iz jedrnatega lojevca (steatit ali salovec) izdelujejo krojaško kredo. 64 Serpentin sliči po svoji zunajnosti kačji koži. Drobnovlak- nati serpentin —- serpentinov azbest — je zelen. Pri nas ga naj¬ demo v okolici Trepče v Juž. Srbiji in pri Travniku v Bosni. Iz njega izdelujejo nezgorljive tkanine in oblože železne mrežice, ki jih imamo v kem. laboratorijih; z njim polnijo tudi stene že¬ leznih blagajn. Lojevec in serpentin sta magnezijeva silikata. Baker, Cu = 63,57 Baker najdemo v naravi samoroden in v raznih njegovih spojinah. Samorodnega bakra je mnogo okoli Gornjega jezera v Sev. Ameriki, na Uralu in v Španiji. Mnogo več bakra se nahaja v rudah, od katerih so najvažnejše: halkopirit, kovelin, halkozin, malahit in azurit. Znamenita najdišča teh rud so Bor, Majdan- pek in Kučajna v Srbiji ter pri Sinjakovu, Fojnici in Kreševu v Bosni. Nekatere bakrene rude se nahajajo tudi v Samoborski gori ter v hribovju med Škofjo Loko in Cerknem. Baker je v svojih spojinah enovalenten (kupro-spojine) ter dvovalenten (kupri-spojine). Halkopirit, Cr(FeS 2 , kristalizira v piramidah, a pogostokrat se razvija v kopučah. Je rumene -barve kot medenina. Ker ga moremo z nožem raziti, ga lahko razlikujemo od pirita. Če de¬ lujeta nanj kisik in ogljikov dioksid, preide v druge bakrene spojine. Za pridobivanje bakra je halkopirit najvažnejša ruda. Pri nas se nahaja pri Boru v Srbiji. Halkozin, Cu 2 S, se redko razvije v popolne kristale. Tudi ta preide lahko v druge bakrene rude. Najdemo ga večinoma poleg halkopirita. Kovelin, CuS, je bakrena ruda, ki je je pri nas v večji mno¬ žini v Boru. Malahit, CuCO s .Cu(OH) 2 , je bazičen bakrov karbonat. Kristalizira v podolžnih kristalih, največkrat pa ga najdemo v grozdastih in ledvičastih posnemkih. Malahit nastane po pre- perevanju drugih bakrenih rud. Odlikuje se po lepi zeleni ali temnozeleni barvi in steklenem sijaju. Uporabljajo ga tudi za izdelavo okrasnih predmetov. Azurit, Cu(OH) 2 .2 CuC0 3 , je redkejši od malahita ter je lepe modre barve. Rdeči bakrenec, Cu 2 0, je rdeča bakrena ruda, nazvana tudi kuprit. Najdemo ga v Zagrebški in Samoborski gori. Rdeči prah tega oksida obarva steklo rdeče. Kuprioksid, CuO, se pojavlja kot temna prevleka na bakre¬ nih predmetih, če jih na zraku močno segrevamo. A tudi v na¬ ravi ga najdemo. Dobimo ga, če na zraku žarimo baker, ba¬ kreni hidroksid ali bakreni nitrat. Kuprioksid obarva steklo zeleno. 65 Pridobivanje bakra. Baker pridobivajo iz rud na različne načine, kakršna je pač ruda. Borsko rudo, ki vsebuje 2—8% bakra, pomešajo z apnencem in koksom ter pražijo v posebnih pečeh. Do 80% žvepla, ki se nahaja v rudi, zgori, a ostale snovi, ki onečiščajo rudo, se spoje ter tvorijo trosko, ki plava vrh raz¬ topljene mase. Trosko ali žlindro oddele, a staljena masa tvori tzv. bakreni kamen, ki vsebuje še žveplo in železo. Bakreni ka¬ men se ponovno praži v posebnih pečeh, imenovanih — fcon- v e r t o r, s primesjo kremena. Peostalo žveplo v konvertorju zgori, a železo in kremen tvorita trosko>, ki splava nad staljeni baker. Po odstranitvi troske vlivajo tzv. črni baker v prizma¬ tične kose. Čisti baker dobijo, če črni baker elektrolitično oči¬ stijo. •Lastnosti. Baker je kovina rdeče barve, kovinskega sijaja, specifične teže 8,9 ter se topi pri 1083° C. Lahko ga kujemo in raztezamo v tanke žice ter pločevino. V suhem zraku se ne izpre- meni, na vlažnem pa se sčasoma prevleče s tanko prevleko bakrovega karbonata, ki ji pravimo patina. Strehe, pokrite z bakreno pločevino, poželene. Pri visoki temperaturi baker oksi¬ dira ter preide v črni bakrov oksid. Baker je zelo dober provod- nik toplote in elektrike, katero prevaja sedemkrat boljše od že¬ leza. Topi se v dušikovi ter vroči žvepleni kislini. Ob dostopu zraka ga tope tudi organske kisline (n. pr. ocetna kislina). Radi tega ne smemo kuhati okisanih jedi v bakrenih posodah. Uporaba. Iz bakra izdelujejo kotle in destilacijske aparate, z bakreno pločevino pokrivajo strehe, uporabljajo ga za različ¬ ne zlitine, največ bakra pa uporabijo v elektrotehniki za žice. Bakrov sulfat, CuSO ; -f 5 H ž O, je najbolj znana sol dvo- valentnega bakra. To je kuprisulfat ali modra galica. V naravi nastaja modra galica v rovih bakrenih rudnikov, kjer nastaja z oksidacijo bakrenih rud. Iz nasičene vroče raz¬ topine kristalizira pri počasnem ohlajevanju v lepo razvitih kri¬ stalih. Iz obrazca je razvidno, da vsak molekul modre galice veže 5 molekulov vode. To je tzv. kristalna voda, ki jo lahko odstranimo, če segrevamo modro galico do 200° C. Pri tem raz¬ pade modra galica v bel prah, ki pa zopet pomodri, če mu do¬ damo vode. Na ta način lahko dokažemo prisotnost vode v al¬ koholu. Če v raztopino modre galice vtaknemo kak železen pred¬ met, se na njem nabere tanka prevleka čistega bakra (cementni baker). V naravi izvirajo vode, v katerih je raztopljena modra galica. Iz teh lahko dobimo baker s pomočjo železa. Modra ga¬ lica, kakor tudi druge bakrene soli, so strupene. V y 2 % razto¬ pini modre galice namakamo žito (pšenico) pred setvijo, da s tem uničimo snetne* klice. Z raztopino 4 kg modre galice in 4 kg gašenega apna v 100 1 vode škropimo vinsko trto, da uničimo trtno plesen — peronosporo.** Modra galica se uporablja tudi za * Snet je glivica, ki živi na žitnem zrnu ter ga uničuje. -** Peronospora je plesen, ki napada vinsko trto. 5 66 konzerviranje (impregniranje) lesa proti gnilobi, nadalje v bar- varstvu, v zdravilstvu itd. IZDELOVANJE MODRE GALICE (Za šole obrtno industrijske in poljedelske smeri.) Če kaplja razredčena žveplena kislina na bakrene odrezke pri isto¬ časni stalni protismerni zračni struji, nastane modra galica. Ta postopek uporabljajo pri izdelovanju galice. Proces nam kaže sledeča enačba: Cu + O + H 2 S0 4 = CuSO^ + h,o. Pri topljenju bakra v žvepleni kislini se razvija tudi toplota. Topljenje se pospeši, če se dotikajoča površina bakra, kisline in zraka (kisika) poveča. To pri izdelavi dosežejo na ta način, da bakren* odpadke najprej tope v posebnih pečeh, a žareč tekoči baker vlivajo v hladno vodo. Pri tem se baker strdi v gobasta zrna (granulirani baker). S takim bakrom napolnijo stolpe, v katerih ga tope. Iz tople koncentrirane raztopine, ki se nahaja v velikih lesenih po¬ sodah, izkristalizira modra galica, ki jo pred prodajo še osuše. Pri nas izdelajo modro galico v Celju, Subotici, Koprivnici in Kraševcu. VAJE IN VPRAŠANJA. 1. Na katerem kemijskem procesu je osnovano čiščenje bakrenih in medenih predmetov s pomočjo peska in razredčene žveplene kisline? (Odg. Kovinski oksidi se v kislinah tope, a nastale soli se tope v vodi). 2. Zakaj uporabljamo modro galico? 3. Kako pridobivamo baker iz njegovih rud in kako se izdeluje modra galica? 4. Drži svetlo bakreno ploščo v vročem plamenu! Plošča bo počr¬ nela, ker se je pokrila z bakrovim oksidom, CuO. 5. Dodaj razredčeni žvepleni kislini bakrovega oksida ter se¬ grevaj! Dobil boš modro raztopino, iz katere se po izparevanju izločijo- kristali modre galice. 6. V suhi epruveti segrevaj kristal modre galice! Na stenah epru¬ vete boš opazil vodo, a na dnu bel prah bakrenega sulfata. 7. V raztopino modre galice vtakni košček čistega cinka ali že¬ leza! Kovini se prevlečeta s tanko plastjo čistega bakra. Karakteristična svojstva organskih spojin Zrak, voda, vsi minerali in hribine tvorijo del prirode — mrtvo prirodo. Na navedenih snoveh se neprestano vrše raz¬ lične spremembe. Do sedaj smo se bavili s takimi kemijskimi spremembami, ki se vrše v neživi — anorganski prirodi. Del kemije, ki te spremembe proučava, je anorganska ke¬ mija. Jajčni beljak, sladkor, mast in vse druge spojine, ki se¬ stavljajo živalske in rastlinske organe, imajo skupno lastnost: vse vsebujejo ogljik. Del kemije, ki proučava te ogljikove spo¬ jine je organska kemija. Vse organske spojine na zraku lahko zgore, a močno se- grevane brez zračnega pristopa poogljene (suha destilacija). Če segrevaš v epruveti košček sladkorja ali lesa, opaziš razvi- 67 janje plinov in tekočin, na dnu pa zaostane črna snov, bogata na ogljiku. Ogljik je bistveni del vsake organske spojine. Spojine, ki ne vsebujejo ogljika, ne spadajo v sku¬ pino organskih snovi. Poleg ogljika so v organskih spojinah najbolji pogosti tudi vodik, k i s i k in dušik, a samo v ne¬ katerih spojinah se nahajajo tudi žveplo, fosfor in ha¬ logeni elementi. Zelo redke so organske spojine, ki bi vsebovale še kako drugo prvino. V vseh organskih spojinah je ogljik četverovalenten. Radi tega se lahko spoje z 1 ogljikovim atomom 4 atomi kake eno- valentne prvine, n. pr. vodika ali klora. Nepregledna je mno¬ žina prirodnih in umetnih spojin, ki jih tvori ogljik z razme¬ roma malim številom drugih prvin. Le to si pojasnimo tako, da se lahko ogljikovi atomi tudi medsebojno spajajo, ter tako na¬ stajajo molekuli z 2, 3 in več ogljikovimi atomi. V vsakem slu¬ čaju ostane še več prostih valenc za ostale prvine. Tako nasta¬ jajo vedno novi nizi ogljikovih spojin; do sedaj jih poznajo že nad 300.000. Ogljikovodiki Od vseh organskih spojin so ogljikovodiki najenostavnejši; sestavljeni so samo iz ogljika in vodika. V eni izmed skupin ogljikovodikov so C-atomi vezani eden z drugim v obliki odprte verige. Z ozirom na šte¬ vilo valenc, ki jih veže 1 ogljikov atom v molekulu, delimo ogljikovo¬ dike na nasičene in nenasičene. V na¬ sičenih ogljikovodikih so atomi oglji¬ ka v molekulu vezani samo z eno va¬ lenco, a ostale valence zavzemajo ato¬ mi vodika. Nasičeni ogljikovodiki vse¬ bujejo največje mogoče število vodi¬ kovih atomov. Nenasičeni ogljikovodiki so rela¬ tivno siromašnejši na vodiku, v nji¬ hovih molekulah je med C-atomi vsaj enikrat dvakratna vezava: to so o 1 e- f i n i. Če je med posameznimi oglji¬ kovimi atomi trikratna vezava, ime¬ nujemo te snovi acetilene. Nasičeni ogljikovodiki Metan, CH,. V molekulu metana je samo 1 ogljikov atom, vse 4 nje¬ gove valence so nasičene z vodikom. Metan nastaja v močvirjih, kjer trohni pod vodo listje in drugi rastlinski ostanki. Pravimo mu tudi močvirni plin (sl. 71.). Sl. 71. Zajetje močvirnega plina. 68 Na mnogih krajih uhaja iz zemlje metan kot zemeljski plin. V premogokopih se dostikrat nabere toliko tega plina, da povzroča pomešan z zrakom ekspolzije. Poznani so nam tudi drugi ogljikovodiki, ki imajo v molekulu, po 2, 3 ali več medse¬ bojno vezanih ogljikovih atomov. Po številu C-atomov se ime¬ nujejo nasičeni ogljikovodiki: metan (CH 4 ), etan (C 2 H 6 ), pro¬ pan (C 3 H s ), butan (C 4 H, 0 ) i. t. d. Način vezave vodikovih ato¬ mov nam kažejo sledeče strukturne formule: Prvi štirje nasičeni ogljikovodiki so pri navadni tempera¬ turi plini. Peti do petnajsti so tekočine, a ogljikovodiki z več kot petnajst C-atomi so trdni. Skupna lastnost vseh nasičenih ogljikovodikov je, da v njih ni prostora za druge elemente, ker so vse proste valence zavzeli atomi vodika. Nasičeni ogljikovodiki so odporni proti vsem najaktivnejšim elementom in najmočnejšim kislinam in bazam. Nenasičeni ogljikovodiki Ogljikovodiki, v katerih so ogljikovi atomi med seboj po¬ vezani z dvema ali tremi valencami, se imenujejo nenasičeni. Etilen, C 2 H 4 ali ILC = CIP, je prvi člen iz vrste nenasi¬ čenih ogljikovodikov. Dobimo ga, če segrevamo zmes navad¬ nega alkohola in žveplene kisline. Etilen se lahko spaja z atomi nekaterih prvin, posebno z atomi broma. V tem slučaju govorimo o vezavi broma na dvoj¬ ne vez. To je splošna lastnost nenasičenih ogljikovodikov. V dotiku s katerimkoli nenasičenim ogljikovodikom izgubi brom svojo rjavo barvo, ker se spaja z ogljikovodikom na me¬ stih, kjer je dvojna vezava. Radi tega služi brom za dokazovanje nenasičenih ogljikovodikov. N. pr. C C / \ / \ -j- Br 2 — / H C^H x Br /Br C\ H 'H Pri tej reakciji smatramo, da se ena od dvojne vezave raz¬ trga, a brom se naveže na proste valence. Ogljikovodiki, ki imajo v molekulu samo eno dvojno vezavo, se imenujejo olefini. Nastanejo pri suhi destilaciji mnogih organskih spojin. 69 Acetilen, C.H. ali HC = CH, spada k ogljikovodikom, ki imajo v svojem molekulu trojno vezavo. Acetilen lahko dobimo sintetično, če pustimo, da preskakuje električna iskra med dve¬ ma ogljenima poloma v struji vodika: 2 C H, == C 2 H 2 . Pri nastanku acetilena se porabi mnogo toplote. Kemijski procesi, pri katerih se uporablja toplota za nastanek novih spo¬ jin, se imenujejo endotermijski procesi. Tehnično se pridobiva acetilen z delovanjem vode na kal¬ cijev karbid: Ca C 2 + 2H!OH =C 2 H 2 + Ca (OH) o. Acetilen gori z zelo svetlim plamenom, uporabljamo ga za razsvetljavo (sl. 72). Če ga napeljemo v amonijakovo razto¬ pino bakrovih ali srebrovih soli, nastanejo spojine, ki so zelo eksplozivne (C 2 Cu 2 in C 2 Ag 2 ). Acetilen, pomešan z zrakom, hitro zgori z eksplozijo. V acetonu raztopljen acetilen se prodaja pod imenom dissous - plin (izg. disu) v jeklenih posodah, kjer je pod pritiskom 15 atmosfer. Če gori acetilen v kisiku, se doseže tempera¬ tura čez 3.000° C. Tak plamen upo¬ rabljamo za avtogeno varenje železa. S pomočjo vročega acetilenovega pla¬ mena lahko tudi režemo debele kose železa. Železo se v acetilenovem pla¬ menu najprej segreje, nato pa se poveča dotok kisika, ki oksi¬ dira železo ter ga tako na žarečem mestu oddeli. Sl. 72. Acetilenska svetilka S in gorilnik ž. Voda V pride skozi odprtino O' v posodo napolnjeno z karbi¬ dom. Nafta Najdišče. Na mnogih krajih naše Zemlje izpolnjuje nafta zemeljske votline. Najstarejša poznana .nahajališča nafte so v Ameriki, na Kavkazu, na Poljskem in v Romuniji. Pri nas so z vrtanjem naleteli samo na slabejše naftine izvire pri Sel¬ nici, Bujavici, v Majevici in drugod. Na nekaterih mestih je prodrla nafta sama iz zemlje, a večino bogatih nahajališč so odkrili z vrtanjem. Nastanek. Englerju je uspelo na umeten način pridobiti s segrevanjem ribjega olja in z močnim pritiskom destilat sli¬ čen nafti. Ta smatra, da je nastala nafta v naravi iz maščob poginulih živali, ki so se pred davnimi časi nagrmadile na poe- dinih mestih, kjer so se nanje sesule zemeljske plasti. Pod vpli¬ vom visoke temperature in pritiska v globinah, so se tolšče pre¬ tvorile tekom mnogih let v ogljikovodike. 70 PREDELAVA (FABRIKACIJA) NAFTE (Za šole trgovske smeri.) Da bi se vse sestavine nafte čim bolj izkoristile, jo morajo pri¬ merno predelati. Z destilacijo razdelijo nafto na več frakcij, katere vsako posebej ponovno čistijo ali rafinirajo, da tako odstranijo nenasičene ogljikovodike in nekatere druge snovi,, ki kvarno vplivajo na poedine frakcije. Destilacija nafte se vrši v velikih kotlih. Pare lažjih in težjih ogljikovodikov po vrsti odločijo (po izparljivosti) ter jih odvajajo skozi hladilnike, kjer kondenzirajo. Končno prestrežejo posamezne frakcije v tekočem stanju v podstavljenih posodah. Vsi ogljikovodiki, ki imajo vrelišče do 150° €, se zajamejo v prvi frakciji kot sirovi bencin, nato se odloči destilat, ki vre med 150° do 300° C. To je petrolej, ki služi za razsvetljavo (kerozin). Ostanke z vreliščem nad 350° C predelujejo za mazalna olja. Z nadaljnim čišče¬ njem poedinih frakcij dobijo končne proizvode nafte, ki so prikladni za uporabo. V naših rafinerijah v Bosanskem Brodu (sl. 73), Capragu in Osijeku predelujejo sirovo nafto uvoženo iz Romunije. Nafta je gosta tekočina, temne barve ter posebnega vonja. Sestoji v glavnem iz tekočih ogljikovodikov, v katerih so često raztopljeni trdi in plinasti ogljikovodiki. V nafti so običajno Sl. 73. Ureditev tovarne za obdelavo nafte v Bos. Brodu. tudi večje ali manjše količine nenasičenih ogljikovodikov, ki na zraku oksidirajo ter se po daljšem stanju pretvorijo v smolo. Poedine frakcije nafte, dobljene z destilacijo sirove nafte, imajo posebna svojstva ter služijo za različno uporabo. Benčini. Sirovi bencin, kot prva frakcija nafte, se redko rafinira, običajno ga s ponovno frakcijonirano destilacijo ločijo v petrolejski eter (gazolin), lahke in težke ben- cine ter ligroin (sl. 74). 71 Gazolin je lahko vnetljiv, rabimo ga za razsvetljavo (ga- zolinske svetilke). Lahko hlapljivi bencini dado z zrakom zmesi, ki naglo zgore ter eksplodirajo. Uporabljajo jih za pogon mo¬ torjev. V bencinih se tope masti, smole ter kavčuk. Rabimo jih tudi za pridobivanje olj iz raznih oljnih semen (ekstrakcija) in masti iz kosti. Z bencinom snažimo tudi mastne madeže. Liigroin uporabljajo za izdelavo lakov. Sl. 74. Aparat s kolono za frak- cionirano destilacijo. V kotlu (A) se segreva zmes tekočin, ki ima¬ jo različna vrelišča. Segrevanje se vrši s pomočjo pregrete vodne pare, ki kroži po ceveh (C) na dnu kotla, (a = dovod pare, b = odvod pare). Na delih (p) ko¬ lone (K) se zgoste pare težjih se¬ stavin ter se vračajo po cevi (s), dočim se pare lahko hlapljivih se¬ stavim odvajajo v vračalni hladil¬ nik (deflegmator) (D). Imenova¬ ni hladilnik spopolnjuje delovanje kolone na ta način, da se v njem s počasnim ohlajevanjem (v = do¬ vod, o = odvod vode) zgoste ostanki težjih frakcij, ki se po cevi (m) vračajo v kolono. Pare najlažje hlapljivih sestavin pride¬ jo končno v hladilnik (kondenza¬ tor) (H), kjer se zgoste v tekoči¬ no, ki odteče pri t. Opisana naprava lahko služi za frakcionirano destilacijo siro¬ vega bencina, pri čemer dobimo po vrsti: petrolejski eter, lahke in težke bencine ter ligroin. Gorilni petrolej. To frakcijo rabijo za razsvetljavo, toda šele po rafiniranju z močno žvepleno kislino in razredčeno raz¬ topino natrijeve baze. V tej frakciji ne smejo biti lahko hlap¬ ljivi ogljikovodiki, ker bi prenaglo izparevali, a pare, pomešane z zrakom, bi lahko povzročile eksplozijo. Mazalna olja. Ostanek nafte, ki vre nad 350° C, destilirajo v posebnih kotlih s pomočjo pregrete vodne pare pri zmanjša¬ nem pritisku (destilacija v vakuumu). Na ta način dobijo lažje in težje destilate — mazalna olja. Po čiščenju (rafiniranju) ra¬ bijo ta olja za mazanje osi, da tako zmanjšajo trenje. Parafin in vazelin. Iz zadnjih destilatov amerikanske in poljske nafte izločijo z ohlajevanjem trden parafin, ki ga rabi¬ mo za izdelavo sveč. V raztaljeni parafin namakajo les za vži- 72 galice, da boljše gori. Vazelin pridobivajo iz gostega zaostanka, ki ni predestiliral. Čistijo ga z žvepleno kislino, belijo pa s pre¬ cejanjem skozi kostno oglje. Vazelin ie sličen masti, rabi se za mazanje zobatih koles in za izdelavo zdravilnih mazil. Pri destilaciji mazalnih olj zaostane v kotlu črna vlečna snov, ki se z ohlajevanjem strdi. To je umetni petrolejski asfalt. Priredili asfalt je nastal iz nekaterih vrst sirove nafte, iz katere so lažji ogljikovodiki izhlapeli, a zgoščeni ostanek je oksidiral ter se spremenil v smolo. Asfalt se razlikuje od para¬ fina v tem, ker vsebuje poleg ogljika in vodika tudi nekoliko kisika, žvepla in dušika. Najbogatejša ležišča asfalta so na otoku Trinidadu, po¬ sebno čiste vrste asfalta pa se nahajajo v Siriji. V Dalmaciji se najde apnenec, ki je prepojen z asfaltom. S tem asfaltirajo ceste. Halogenski derivati* metana Iz ogljikovodikov lahko dobimo nove spojine, če vodikove atome nadomestimo z atomi drugih prvin. Tako lahko dobimo iz metana, če nanj deluje klor, niz novih spojev: CH 3 C1, CHC1 3 in CC1 4 . Kloroform, CHC1 3 , je triklomi metan. Dobimo ga z desti¬ lacijo zmesi klornega apna in razredčenega alkohola. Je brez¬ barvna tekočina, osladnega okusa in vonja, ki je težja od vode. Deluje uspavalno (narkotično), rabijo ga za narkoze pri opera¬ cijah. Jodoform, CIIJ ; , se izloča kot rumena oborina, če alkoholni raztopini joda dodamo kalijevega hidroksida. Ima močan vonj ter ubija bakterije (deluje antiseptično). Rabimo ga za desin- fekcijo. Tetraklor-metan, CC1 ( , je dokončno kloriran metan. V njem se topijo masti. Rabimo ga za čiščenje madežev. Ni vnet¬ ljiv, z njim celo gasijo ogenj. Gorenje Kuriva. Kemijski proces, pri katerem se pojavi svetloba in toplota, imenujemo gorenje. Pri gorenju v navadnem smislu besede sodeluje vedno kisik iz zraka. Pravimo, da kisik gorenje pospešuje, a snovi, ki se z njim spajajo, gorijo. To so kuriva. Kuriva so različne trdne, (oglje, les, koks), tekoče (pe¬ trolej) in plinaste (metan, svetilni plin) snovi. Dostikrat * Izpeljane spojine imenujemo derivate.. 73 pustimo navedene snovi zgoreti samo za¬ to, da izkoristimo toploto in svetlobo, ki pri procesu gorenja nastaja. Žareči proiz¬ vodi, ki nastanejo pri gorenju, se imenu¬ jejo ogenj. Nekatere snovi pri gorenju samo žarijo (železo), druge pa gorijo s plamenom (les, acetilen, bencin). S plame¬ nom gore samo ona trdna kuriva (les, pre¬ mog) , ki segreta oddajajo pline, kar se pri gorenju koksa ne zgodi. Pogoji gorenja. Snovi prično goreti šele tedaj, če so primerno segrete, t. j. pri vnetišču. Temperatura vnetišča je za beli fosfor 60" C, za žveplo 350° C, a les prične goreti šele med 400° do 500" C. Gorenje lahko pospešujemo, če kurivu do¬ vajamo zadosti zraka, še bolje pa čistega kisika. Radi tega podpihujemo ogenj na kovaškem ognjišču, a v tovarnah »se¬ sajo« zrak visoki dimniki. V slučaju potrebe (požar) lahko ogenj pogasimo, če gorečo snov ohladimo izpod vnetišča, ali če preprečimo dostop zraka. Goreč les polivamo z vodo, a na go¬ rečo mast in petrolej trosimo pesek ali pepel. V slučaju požara se poslužujemo tudi ročnih priprav s pomočjo katerih dovaja¬ mo v ogenj C0 2 ali CC1 4 . V takih napravah se razvija ogljikov dioksid, če deluje žveplena kislina na sodo. Priprave za gašenje (sl. 75). Primi za ročico K, obrni aparat m udari ob zemljo! Pri tem potisne in razbije kovinska palčica stekleno posodico, napolnjeno z žvepleno kislino. Ta razvije z raztopljeno sodo velike množine C0 2 . Ogljikov dioksid, ki pri reakciji neprestano nastaja, iztiska pri odprtini O tekočo zmes. Svrha gorenja je, da z izbranimi kurivi dosežemo čim višjo temperaturo. Vrednost poedinih kuriv ocenjujemo po številu ka¬ lorij, ki se razvijejo pri zgorenju 1 kg dotičnega kuriva. Kalo¬ rična vrednost lesa je okoli 4000 kal., a en kg različnih vrst premoga lahko razvije 5000 do 8000 kal. Mineralna in katran¬ ska olja, ki jih uporabljamo kot kuriva dado 9500 do 10.000 kal., 1 m 3 svetilnega plina daje 4500 kal., a ista količina aceti- lena 14.000 kalorij. Sl. 75. Priprava za gašenje Suha destilacija Les in razne vrste premoga ne uporabljajo samo za ku¬ rivo, temveč tudi za suho destilacijo. Rekli smo, da nastane lesno oglje z ogljenitvijo lesa v takozvanih kopah. Na veliko se les suho destilira v železnih retortah ali v nalašč zato graje¬ nih pečeh. Na ta način izkoristijo vse snovi, ki nastanejo pri suhi destilaciji, torej poleg oglja pridobijo tudi ocetno kislino, katran ter gorilni plin. V naši državi se na tak način vrši oglje- 74 nitev lesa v Tesliču v Vrbaski banovini (sl. 76.) in v Belišču v Savski banovini. Velike važnosti za industrijo je suha destilacija črnega pre¬ moga. Radi tega snujejo po vseh državah podjetja, ki se s tem bavijo. Suha destilacija se vrši v navpičnih retortah iz šamotne opeke. Iz premoga se s segrevanjem (1000° — 1300° C) razvijejo plini in katranske pare, a v retortah ostane koks. Očiščen plin se nabira v velikih plinohramih (gasometrih) ter se uporablja kot svetilni in gorilni plin. Take naprave imenujemo pli¬ narne. Svetilni plin je mešanica, sestavljena približno iz teh le prostorninskih delov: 50% vodika, 25% metana, 16% ogljiko¬ vega monoksida, 2% težkih ogljikovodikov (etilen, benzol), 2% ogljikovega dioksida in 5% dušika. Vodik, metan in oglji¬ kov monoksid gore z nesvetlim plamenom, a etilen in benzol gore s svetlim palmenom radi izločenega ogljika. Sl. 76. Tovarniške naprave za suho destilacijo lesa. (D. d. Teslič, Bosna) Katran in amonijakova voda so tekoči proizvodi suhe de¬ stilacije (sl. 77.). Amoni jakovo vodo, ki se oddeli od katrana, predelajo v amonijev sulfat, ki služi kot umetno gnojilo. V ka¬ tranu se nahajajo zelo važne spojine. S posebnimi postopki jih ločijo ter kemijsko predelajo v katranske barve, zdravila in ne¬ katera eksplozivna sredstva. 75 Koks je trden preostanek su¬ he destilacije črnega premoga. Uporabljajo ga pri pridobivanju železa in drugih kovin in njiho¬ vih rud. Radi velike uporabe koksa so posebna podjetja, ki z destilacijo pridobivajo koks kot glavni proizvod. Taki obrati se imenujejo koksarne. V teh proizvajajo koks potom su¬ he destilacije v velikih komorah zidanih iz samotne opeke. SVETILNI PLIN IN PREGLED VAŽNEJŠIH TEHNIČNIH PROCESOV PRI NJEGOVEM PRIDOBIVANJU (Za šole obrtno-industrijske in trgovske smeri.) Napravo za pridobivanje svetilnega plina (plinarno) nam kaže slika 78. Plini in pare, ki pridejo iz retorte A, se napeljejo skozi cev B v »hidravlik« C. Tu kondenzira in zaostane večina katrana in amonija- kove vode. Iz hidravlika odvajajo plin v hladilnik D. Tu se zgoste lažje katranske pare, ki niso zaostale v hidraviiku. Od tod se odvaja plin v pralnik (skruber) E, ki je napolnjen s koksom, p 0 katerem prši hladna voda. Tu s pranjem odstranijo v glavnem amonijak in ogljikov dioksid. Plin nadalje potiskajo s pomočjo sesaljke (ekshaustor) F v čistilnik G, v katerem je na rešetkastih policah glinena železna ruda. V čistilniku zao¬ stanejo žveplove in cijanove spojine. Očiščeni plin dospe končno v velike plinohrame (gasometre), od koder se odvaja na kraj uporabe. KATRAN IN NJEGOVI DESTILATI (Za šole obrtno-industrijske smeri.) Katran je gosta, črna tekočina značilnega vonja. Z destilacijo v ve¬ likih retortah odvajajo iz katrana vse hlapljive proizvode, a v retorti za¬ ostane črna snov, ki ji pravimo katranska smola. Pri destilaciji se hlapljivi del katrana oddeli v te-le štiri frakcije: 1- S segrevanjem katrana do 170° C destilira lahko olje. S čiščenjem in ponovno destilacijo te frakcije dobe posebno čiste ogljiko¬ vodike: benzol in toluoi. 2. Srednje olje se odloči med 170° in 230° C. Iz njega dobijo v glavnem fenol in naftalin. Sl. 77. Suha destilacija premoga (šolski poizkus). Sl. 78. Plinarna (prerez). 76 3. Težko olje zajamejo pri destilaciji med 230° in 270° C. T» vsebuje še nekoliko naftalina in drugih, večinoma oljnih spojin. 4. Antracensko olje je poslednja frakcija. Dobijo ga med 270° in 350° C. Iz tega destilata izločijo z ohlajevanjem trdne snovi, od katerih je najvažnejši antracen. Oljni del oddele s stiskanjem. Rabijo ga za impregniranje lesa, posebno železniških pragov in telegrafskih drogov. Katransko smolo rabijo za izdelovanje briketov, za izolacije sten in za prevleko železa (lak za železo), da ga obvarujejo pred rjave¬ njem. Z njo je prepojena tudi krovna lepenka. Vsaka snov, segreta do visoke temperature, izžareva svet¬ lobne žarke. Prvotno je uporabljal človek za razsvetljavo go¬ reč les, pozneje pa olje, v katerem je bil namočen stenj. Kmalu so poznali sveče, prvotno lojenke in voščenke, v novejšem času pa stearinske in parafinske sveče. V novejši dobi so začeli upo¬ rabljati svetilni plin, petrolej, acetilen in končno električno luč. Pri goreči sveči se najprej stali snov, s katero je pre¬ pojen stenj, nato pa radi visoke temperature razpade v pline* ki se vnamejo s svetlim plamenom. Na plamenu sveče (sl. 79.) ločimo tri sloje. V sredini je temno jedro, okoli tega jedra je svetli del plamena, ki je ovit s komaj vidnim plaščem. V jedru plini še ne gore, ,goreti prično šele v svetlem delu, a tudi tukaj še ne zgore popolnoma. Tu se izloči del čistega ogljika, ki zažari in daje plamenu svetlobo. Šele v zunanjem delu plamena snovi popolnoma zgore, zato je tukaj temperatura najvišja. Plamen petrolejke ali svetilnega plina je prav tako sestavljen. Razsvetljava Sl. 79- Plamen sveče. Sl. 80. čaša postane rosna, če jo držiš nad plamenom sveče. 77 Sl. 81. Daniellov gorilnik. Sl. 82. Bunsenov gorilnik. Parafin in stearin — snovi iz katerih so sveče — vsebu¬ jeta vodik in ogljik. Končne snovi pri zgoretju sveče sta oglji¬ kov dioksid in voda. Če držimo nad plamenom sveče kozarec, postane rosen (sl. 80). Sredi prejšnjega stoletja je izumil Bunsen gorilnik, v ka¬ terem se plin, predno se vname, pomeša z zrakom. Uvajanje pli¬ na in zraka v gorilnik ter njihovo mešanje pred vnetjem lahko opazujemo v Daniellovem gorilniku (sl. 81). Zrak prihaja v Bunsenov gorilnik pri spodnjih odprtinah (sl. 82), katere lahko bolj ali manj odpremo ter tako spreminjamo jakost plamena. Pri dovoljnem dostopu zraka je gorenje popolno; s takim pla¬ menom dosežemo najvišjo temperaturo. Tak plamen ne sveti, Sl. 82 a Sl. 82 b u> ►'j* • 07** Slike, ki se pojavijo na belem kartonu, če ga za trenotek držimo v Bun- senovom plamenu a) v navpični legi, b) v vodoravni legli. 78 Sl. 83 Sl. 84 Poizkusi s plamenom in mrežico. sestavljen je samo iz dveh stožčastih slojev. Notranji sloj od¬ govarja temnemu delu svečneiga plamena, a zunanji zunanjemu nevidnemu plašču. Notranji del plamena je hladen. Tu ne gori. Če v Bunsenov plamen, ali v plamen sveče hitro vtaknemo kos belega kartona v navpični in vodoravni legi, bo različno počr¬ nel, v notranjem delu pa ostane bel (sl. 82a in 82b). Če držimo v vodoravnem položaju nad plamenom žično mrežico, plamen precej časa ne prodre skozi njo (sl. 83), če pa držimo mrežico nad gorilnikom ter prižgemo plin nad mrežico, bo ostal plamen dalj časa samo nad mrežico (sl. 84). V obeh slučajih odvzame mrežica plamenu toliko toplote, da plin na nasprotni strani ne more goreti. Na tem pojavu je osnovano delovanje Davyjeve (Devijeve) varnostne svetilke, s katero si svetijo rudarji v premogokopih (sl. 85). Če se v premogov¬ niku nahaja metan, se na notranji strani mrežice vname, a pla¬ men se na kovinski mrežici tako ohladi, da se plini na zunanji strani mrežice ne morejo vneti. Tako preprečijo nesreče v ro¬ vih, ki bi sicer nastale, kajti metan, pomešan z zrakom, povzro¬ ča lahko silne eksplozije. Svetilnost Bunsenovega plamena se izredno poveča s po¬ močjo A u e r j e v e mrežice. Mrežica je spletena iz umetne svile ter prepojena z zmesjo torijevega in Cerovega nitrata. Mrežica je tako velika, da točno zajame plamen. Ko se mrežica, prvič prižge, zgori organska snov, nitrati razpadejo, ostane pa ogrodje iz 99% torijevega in 1 % cerovega oksida. Ti oksidi za- žare v nesvetlem delu plamena, ter močno svetijo (sl. 86). Da se svetilnost čim bolj izkoristi, uporabljamo večkrat viseče mre¬ žice (sl. 87) (invertna svetloba). Močno (intenzivno) svetlobo dosežemo tudi ,z drugimi plini, če gorijo v Auerjevi mrežici. Za razsvetljavo naših železniških 19 > Sl. 85. Davyjeva svetilka. pično Auerjevo mrežico. jeva mrežica za in- vertno svetlobo. vagonov uporabljajo med drugim tudi metan iz Bujavice. Za razsvetljavo služi tudi segreta zmes petroleja in zraka, ki gori v posebnih petrolejkah opremljenih z Auerjevo mrežico (»petro- plin«), VPRAŠANJA IN VAJE. 1. Katera prvina se nahaja v vsaki organski spojini? 2. Katere prvine vsebuje sladkor in katere volna? Kako bi dokazal, da je sladkor sestavljen iz ogljika, vodika in ki¬ sika? Glej vajo 13! 3. Kako se lahko dokaže, da vsebuje kaka organska snov dušik ali žveplo? Glej vajo 14 in 15! 4. Katere nasičene in nenasičene ogljikovodike poznaš? V čem se razlikujejo in kako bi jih ločil? 5. Katere snovi se dobe z obdelavo nafte in kako? 6. Kaj nastane pri suhi destilaciji lesa, kaj pri destilaciji premoga? Kako se dobiva svetilni plin ? 7. Ali se lahko uporabi svetilni plin za polnjenje balonov — zakaj ne? 8. Od česa ima Bunsenov plamen svojo svetlobo? 9. Kako se pospeši gorenje, kako gasimo požar? 10. Kako se ocenjuje vrednost kuriva? Naštej kalorično vrednost najvažnejših kuriv! 11. Naštej halogenske metanove derivate in povdari njihovo upo¬ rabo! 12. Za kaj se upotrebljata metan in acetilen? Katere snovi nasta¬ nejo, če ti dve spojini zgorita? •80 13. V eno epruveto daj nekoliko sladkorja, v drugo pa volne ter obe nad plamenom segrevaj! Snovi se razkrojita tako, da postane ogljik viden, a na hladnih mestih epruvete opaziš vodne kapljice. Tako dokažeš, -da vsebujeta sladkor in volna ogljiku prispojeni prvini vode: vodik in kisik. 14. Napravi poizkus z istima snovima, tako, da vliješ v vsako epruveto nekoliko natrijevega hidroksida. Vlažen rdeč lakmusov papir bo pomodril radi NH S , ki se razvija v epruveti, v kateri se kuha vol¬ na. Tako dokažeš, da vsebuje volna tudi dušik. 15. Če zagrevaš volno v epruveti in če si dodal poleg NaOH tudi kako svinčevo sol (acetat), se vsebina rjavo pobarva. S tem poizkusom dokažeš prisotnost žvepla v organski snovi, ker svinec daje z žveplom rdečerjavo oborimo (PbS). 16. V eno skodelico nalij nekoliko cm’ bencina, v drugo pa bencola ter oboje prižgi! Bencin gori s svetlim, bencol pa s sajastim plamenom. Zakaj? (V bencinu so nasičeni ogljikovodiki, bogati na vodiku, v bencolu je relativno več ogljika, pa se zato kadi.) 17. V ozko steklenico ali epruveto nalij nekoliko cm’ bromove vode in v njo napelji svetilni plin! Brom kmalu izgine (barva!), ker se spaja z etilenom, ki se nahaja v svetilnem plinu. Če mešaš bromovo vodo z bencinom, ne izgubi barve, ker so v bencinu v glavnem nasičeni ogljiko¬ vodiki, ki se z bromom ne spajajo. 18. V eno posodico nalij nekoliko petroleja, v drugo pa bencina ter se obojega dotakni z gorečo treščico! Bencin se vname, a v petroleju treščica ugasne. (Z bencinom bodi oprezen!) 19. V epruveto vlij 1 cm 3 alkohola! Temu dodaj 10 cm 3 vodne raz¬ topine joda z nekoliko kalijevega jodida, nato pa dodavaj po kapljicah KOH, dokler ne izgine rjava jodova barva. Dobil si oborino jodoforma v obliki rumenih kristalčkov. 20. Daj v epruveto nekoliko suhe žagovine ter jo zamaši z za¬ maškom, skozi katerega je vtaknjena cev ter jo segrevaj! Nastali bodo produkti suhe destilacije, med njimi tudi ocetna kislina, ki pordeči moder lakmusov papir, če ga držiš nad odprtino cevi. Nastale pline lahko nad odprtino prižgeš. 21. Napravi coizkus, kot je opisan v prejšnji nalogi! Mesto žago¬ vine vzami zdrobljenega črnega premoga! Pare, ki se razvijajo, imajo bazično reakcijo — od njih pomodri rdeč lakmusov papir. 22. Napravi poizkuse s katranom nad plamenom sveče! Bojni strupi Bojni strupi so snovi, ki dražijo in delujejo uničujoče na organe človeškega in živalskega telesa. Z ozirom na vrsto in količino lahko povzročijo solzen je, kašelj, dušenje pa tudi smrt. Posluževali so se jih v svetovni vojni, a verjetno jih bodo upo¬ rabljali še v večji meri v bodočih vojnah. Bojne strupe delimo po njihovem škodljivem delovanju na dušljivce, solzave e, kihavce in kožavce ali m e- hurjevce. Med dušljivce spadata klor in fosgen, a najne¬ varnejši mehurjevec je iperit. Od kihavcev omenimo adamsit (izgovori edemzit) a od solzavcev kloracetofenon. Z ozirom na kemičen sestav vsebuje večina bojnih strupov spojine klora ali broma, kihavci pa vsebujejo spojine arzena, pa jih tudi imenu¬ jemo ar si ne. Nekateri izmed njih so pri navadni temperaturi plini (fosgen), nekateri so tekočine (iperit), a drugi so trdne 81 snovi (adamsit, kloracetofenon). Ogljikov monoksid je krvni strup, a cianvodik je močan živčni strup. Četudi omenjena stru¬ pa delujeta hitro in smrtonosno, vseeno ne zavzemata radi ve¬ like izparljivosti in male gostote posebne važnosti med bojnimi strupi. Omenili bomo svojstva najvažnejših bojnih strupov. Fosgen, COCl 2 , je najnevarnejši strup. Na veliko ga pri¬ dobivajo tako, da zmes 00 -f- Cl, napeljejo preko drobnega lesnega ali kostnega oglja pri 200° C. Fosgen je dušljiv plin, ki Sl. 88- Civilna plinska maska. deluje zelo strupeno, v večjih količinah vdihan pa tudi smrtno. Ima duh po gnilem senu ali gnilem sadju. Iperit, nazvan tudi kralj bojnih strupov, je najstrašnejše kemijsko orožje. Prvi so ga uporabljali Nemci v svetovni vojni pri Ypres-u (izgovori Ipru) leta 1917. Iperit je tekoč, sladke¬ ga vonja ter vre pri 217° C. Nemci so z njim polnili granate označene z rumenim križem (Gelbkreuz). Granata je pri eks¬ ploziji raspršila strup na vse strani. Iperit povzroča na člo¬ veškem telesu strašne poškodbe. Učinek se javi šele čez nekoliko ur v obliki velikih mehurjev. Mehurji se zgnoje ter povzročijo rane, ki izredno težko ceiijo. Potom njih nastopijo tudi dosti¬ krat različne infekcije. Strup prodre tudi skozi obleko in obu¬ valo. Zaščitno deluje samo obleka, prepojena s firnežem ali gu¬ mijem. Tako obleko pa ne moremo nositi dalj časa, ker prepre¬ čuje kožno dihanje. Adamsit je arsin, ki se uporablja v nečisti (tehnični) obliki kot bojni strup. Je trdna snov, ki se topi pri 195° C, a vre pri 6