Химия и Химики № 3 2011. Амальгама аммония

" Уолтер Силс не впервые размышлял о том, что жизнь сурова и безрадостна. Он окинул взглядом свою жалкую лабораторию и зло усмехнулся: торчать в этой грязной дыре, перебиваться случайными анализами руды, едва окупающими самое необходимое химическое оборудование, когда другие, может быть, и вполовину его не стоящие, работают в крупных индустриальных концернах и горя не знают.

Он посмотрел в окно на багровеющий в пламени заката Гудзон и мрачно подумал, что неизвестно еще, принесут ли ему эти последние опыты, наконец, славу и состояние, к которым он так стремился, или все снова лопнет, как мыльный пузырь.

Незапертая дверь скрипнула, открывая взору веселое лицо Юджина Р.Тэйлора. Силс приглашающе махнул рукой, и в лаборатории вслед за головой возник весь Тэйлор.

- Привет, старый пьянчуга! - Это прозвучало громко и беззаботно. - Как дела?

Силс неодобрительно покачал головой.

- Завидую твоему легкому взгляду на жизнь, Джин. Дела, да будет тебе известно, плохи. Мне нужны деньги, а денег нет.

- Ну, а у меня разве есть деньги? - рассмеялся Тэйлор.

- Но стоит ли из-за этого огорчаться? Тебе пятьдесят, и ничего, кроме плеши, огорчения тебе не принесли. Мне тридцать, и я хочу сохранить свои прекрасные каштановые волосы.

Силс растянул в улыбке рот.

- И все-таки деньги у меня будут, Джин. Потерпи, увидишь.

- Твои новые идеи оправдываются?

- Оправдываются? А ты ведь не все еще знаешь? Ладно, иди сюда, я покажу тебе, какого достиг прогресса.

Тэйлор подошел следом за Силсом к столику, на котором стояла подставка с пробирками и в одной из пробирок просвечивало металлическим блеском с полдюйма какого-то вещества.

- Сплав натрия с ртутью, или, как ее называют, амальгама натрия, - пояснил Силс. Он взял пузырек с надписью "Раствор хлористого аммония" и налил немного в пробирку. Амальгама натрия моментально стала рассыпаться в рыхлую, губчатую массу. - Это, - продолжал Силс, - амальгама аммония. NH₄ реагирует здесь, как металл, образуя соединение с ртутью. - Он подождал конца реакции и вылил скопившуюся в пробирке жидкость, сообщив Тэйлору: - Амальгама аммония - очень нестойкое соединение, поэтому действовать надо быстро. - Он схватил колбу со светло-желтым, приятно пахнувшим раствором и наполнил пробирку.

Под действием встряхивания амальгама аммония исчезла; по дну пробирки каталась теперь лишь капля жидкого металла.

Тэйлор уставился на нее, раскрыв рот.

- Что здесь произошло?

- Эта желтая жидкость - сложное производное гидразина, мною открытое и названное аммоналином. Формулу я еще не вывел, но это неважно. Суть в том, что аммоналин обладает свойством выделять аммоний из амальгамы. Теперь на дне пробирки осталась чистая ртуть; аммоний перешел в раствор.

Безучастность Тэйлора привела Силса в возбуждение.

- Неужели тебе непонятно? Я на полпути к получению аммония в чистом виде, что до сих пор считалось невозможным! Решение такой задачи означает славу, признание, Нобелевскую премию и, может быть, многое другое.

- Вот это да! - Взгляд Тэйлора стал почтительнее. - Не думал, что эта желтая штука так важна. - Он потянулся к пробирке, но Силс остановил его.

- Я еще отнюдь не кончил, Джин. Я должен получить его в виде свободного металла, а это пока не выходит. Каждый раз, когда я пытаюсь выпарить аммоналин, аммоний неизменно разлагается на аммиак и водород... Но я его получу, я его получу!

Две недели спустя Тэйлор был срочно вызван в лабораторию и примчался, предвкушая важные новости.

- Ты его получил?

- Получил, и это еще значительнее, чем я думал! Дело сулит миллионы! - Глаза Силса лучились экстазом. - До сих пор я решал задачу не с того конца. Я подогревал раствор, и аммоний разлагался. Теперь я применил охлаждение. Получилось, как с обыкновенным рассолом, который при медленном замораживании дает пресный лед, а соль выкристаллизовывается. К счастью, температура замерзания аммоналина 18 градусов по Цельсию, так что сильного охлаждения не требуется.

Театральным жестом он указал на стоявшую в стеклянном контейнере мензурку с блеклыми иглообразными кристаллами, покрытыми тонкой тускло-желтой пленкой.

- А контейнер зачем? - спросил Тэйлор.

- Пришлось наполнить его аргоном, чтобы аммоний - вот это желтое вещество поверх кристаллов аммоналина - сохранился в свободном виде. Он так активен, что реагирует с чем угодно, кроме инертных газов.

Тэйлор восторженно похлопал своего самодовольно улыбавшегося друга по спине.

- Погоди, Джин, ты еще не видел главного.

Силс повлек друга в дальний конец комнаты и дрожащим пальцем указал на другой контейнер, в котором лежал брусок желтого металла, блестящий, сверкающий, искрящийся.

- Это, друг мой, окись аммония (NH₄)₂O, полученная из свободного металлического аммония с помощью абсолютно сухого воздуха. Она совершенно инертна. Этот запаянный контейнер, в частности, содержит некоторое количество хлора, а реакции не происходит. Стоить окись будет не больше, чем алюминий, пожалуй, даже меньше, а по виду она богаче настоящего золота. Представляешь, какие здесь таятся возможности?

- Еще бы! - воскликнул Тэйлор. - Ты завоюешь всю страну. Ты сможешь создать аммониевые украшения, и аммониевую посуду, и миллион других вещей. А кто знает, сколько применений это найдет в промышленности? Ты разбогател, Уолт, ты разбогател!

- Мы разбогатели, - мягко поправил Силс, идя к телефону. - Надо сообщить в газеты. Я хочу сразу начать делать деньги.

Тэйлор нахмурился.

- Может, лучше держать это пока в тайне, Уолт.

- О, я не стану делиться с ними секретами производства. Я скажу лишь в общих чертах о самой идее. К тому же мы в безопасности: заявка на патент уже находится в Вашингтоне.

Силс ошибался! Ближайшие два дня оказались для обоих друзей весьма опасными. "

Нетрудно догадаться, что, металлический аммоний, как и его окись - только вымысел автора (сюжет рассказа весьма оригинален), однако амальгама аммония может быть получена, правда существует она лишь в течение очень короткого времени.

Вот как описывает этот опыт талантливый популяризатор науки Гастон Тисандье в своей книге Научные развлечения (1885 г) ссылка

" Начнем, например, с описания одного интересного опыта, который обыкновенно демонстрируют на лекциях по химии.

Газ аммиак при соединении с элементами воды становится по свойствам похожим на металлическую окись, с металлическим радикалом аммоний. Заключить о существовании этого сложного гипотетического металла можно из того, что он в соединении с ртутью дает амальгаму.

Берут фарфоровую ступку и, налив туда небольшое количество ртути, кладут в эту последнюю маленькую свежеотрезанную пластинку натрия, причем растирают все это пестиком до тех пор, пока не послышится треск, сопровождаемый пламенем, - признак того, что ртуть и натрий вступили между собой в соединение и составили натриевую амальгаму. Положим теперь полученное соединение в стеклянную трубку, заключающую концентрированный раствор хлорида аммония или нашатыря в воде. Тогда ртуть начинает сильно пучиться и, в виде обильной массы металлического теста, выбрасывается из конца трубки (рис. 157). По сделанному нами предположению, аммоний, радикал аммиачных солей, в данном случае составляет со ртутью амальгаму, заняв место натрия.

Но соединение аммония со ртутью непрочно, и оно не замедлит разложиться на составные газообразные части - аммиак и водород, ртуть же снова примет свой обыкновенный вид. "

Использованная в книге терминология значительно отличается от современной (например, амальгамы теперь называют не соединениями, а сплавами - растворами металлов или аммония в ртути). Однако это ни в коей мере не свидетельствует о недостоверности описания.

Приведем цитату из более поздней книги В.Н. Верховский Техника и методика химического эксперимента в школе ссылка:

" Амальгама аммония

Для опыта нужна амальгама натрия, содержащая на 100 г (около 7.5 мл) ртути 1-2 г натрия. Приготовляется амальгама (до урока или на уроке) в фарфоровой ступке.

В ступку наливают около 7 мл ртути, затем от куска натрия, очищенного от корки, отрезают кубик со сторонами около 1-1.5 см (правила обращения с натрием!)

От приготовленного кубика натрия отрезаются кусочки величиной с горошину или немного больше и погружаются один за другим в налитую в ступку ртуть (при помощи щипцов, со всеми предосторожностями, указанными в т.1).

Полученная амальгама переливается в склянку, которая хорошо закрывается пробкой.

Опыт. Поместить приготовленную амальгаму в бокал или стакан (слоем в 2-3 см) и налить насыщенный раствор нашатыря NH₄Cl, для чего растворить при нагревании около 40 г NH₄Cl в 100 мл воды и дать остыть. Амальгама начинает пузыриться и подниматься до краев сосуда и выше (поэтому лучше поставить сосуд в чашку); затем постепенно снова опадает.

По окончанию урока оставшуюся после опыта ртуть промыть водой, разбавленным раствором азотной или серной кислоты и снова водой.

При лабораторном опыте можно выдать учащимся пробирки с уже готовой амальгамой натрия. "

Аналогичное описание приведено также в книге Ф.П. Платонов Лекционные опыты и демонстрации по общей и неорганической химии ссылка:

После анализа литературы решил повторить этот опыт, но в небольших масштабах. Пропорции уменьшил в 10 раз: не из-за недостатка в ртути и натрии, а по причине некоторых сложностей приготовления амальгамы натрия. Растворение натрия в ртути - бурный процесс, сопровождаемый вспышкой, натрий бросают маленькими кусочками, придавливая его пестиком. Амальгаму натрия я никогда не готовил, поэтому использовал минимальный объем. Для получения 10 г однопроцентной амальгамы нужно всего 0.1 г натрия (кусочек размером с горошину).

Эффектность опыта от этого не пострадала, уменьшились лишь масштабы. Взял 4.0 г хлорида аммония и растворил его в 10 мл теплой воды. Для опыта решил использовать мерный цилиндр на 50 мл. Затем отвесил 10.0 г ртути, налил ее в тигель и стеклянной палочкой придавил кусочек натрия (предварительно обрезанный от корочек и обсушенный бумагой). Через некоторое время произошла вспышка с легким звуком и натрий растворился. Опыт делал на открытом воздухе. Лучше, наверное, было взять ступку, как это рекомендуется в руководствах, но из-за небольших масштабов я использовал высокий фарфоровый тигель. Полученную 1 % амальгаму натрия перелил в бюкс с пришлифованной пробкой. По виду она похожа на ртуть, но в отличие от ртути амальгама натрия немного смачивает стекло и поверхность ее постепенно тускнеет.

Амальгама натрия фото И.Н. Григорьев

Затем в теплый раствор хлорида аммония вылил амальгаму натрия.

Амальгама аммония

Очень быстро образовалась губчатая масса большого объема. Рост ее сопровождался легким шипением. Масса увеличивалась, и возникло опасение, что она вылезет из цилиндра. На случай этого я заранее подготовил стакан.

Амальгама аммония

Однако масса осталась в цилиндре. Когда я вытряхнул амальгаму аммония в стакан, ее размер уменьшался на глазах.

Через 5 минут после начала опыта объем амальгамы был всего в 4-5 раз больше первоначального объема ртути. Залитая горячей водой амальгама медленно выделяла пузырьки газа. Скоро реакция прекратилась, я промыл ртуть водой и поместил ее в исходную склянку.

Ртуть, оставшаяся после разложения амальгамы аммония