Номер 9, страница 119 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 24. Соединения кремния. Глава 1. Неметаллы - номер 9, страница 119.

Условие.

9. Прокомментируйте слова из трактата алхимика Василия Валентина: «Если драгоценные камни кипятся с щелочами, они растворяются; жидкость при обработке кислотой выделяет осадок того же веса, каков был вес растворившегося камня». Приведите примеры драгоценных и поделочных камней, к которым применимы слова алхимика.

Решение.

Решение 2.

Решение

Слова алхимика Василия Валентина с точки зрения современной химии описывают свойства минералов, основу которых составляет диоксид кремния ($SiO_2$), являющийся кислотным оксидом. Большое количество драгоценных и поделочных камней являются разновидностями кремнезёма.

1. «Если драгоценные камни кипятятся с щелочами, они растворяются...»
Этот процесс представляет собой химическую реакцию диоксида кремния с сильной щелочью (например, гидроксидом натрия $NaOH$) при высокой температуре (сплавление или обработка концентрированным горячим раствором). В результате образуется растворимая в воде соль кремниевой кислоты — силикат натрия ($Na_2SiO_3$).

$SiO_2 \text{ (камень)} + 2NaOH \text{ (щелочь)} \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 \text{ (растворимый силикат)} + H_2O$

2. «...жидкость при обработке кислотой выделяет осадок того же веса, каков был вес растворившегося камня.»
Полученный раствор силиката натрия («жидкость») при добавлении сильной кислоты (например, соляной $HCl$) вступает в реакцию обмена. Сильная кислота вытесняет слабую кремниевую кислоту ($H_2SiO_3$) из её соли. Кремниевая кислота нерастворима в воде и выпадает в виде гелеобразного осадка.

$Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow \text{ (осадок)} + 2NaCl$

Утверждение алхимика о равенстве веса является гениальной догадкой и ранней формулировкой закона сохранения массы. Хотя свежевыпавший осадок представляет собой гидрат ($SiO_2 \cdot nH_2O$) и его масса отличается от исходной, после прокаливания (удаления воды) масса оставшегося диоксида кремния ($SiO_2$) будет соответствовать его массе в первоначальном камне.

Примеры драгоценных и поделочных камней, к которым применимы слова алхимика:

Данное описание относится ко всем минералам, которые являются разновидностями диоксида кремния. Среди них:

• Драгоценные и поделочные камни группы кварца ($SiO_2$): горный хрусталь, аметист, цитрин, раухтопаз (дымчатый кварц), розовый кварц.
• Поделочные камни группы халцедона (скрытокристаллический $SiO_2$): агат, оникс, сердолик, хризопраз, яшма (содержит много примесей, но основа — $SiO_2$).
• Драгоценный камень опал (аморфный гидрат диоксида кремния $SiO_2 \cdot nH_2O$): из-за своей аморфной структуры и наличия связанной воды он еще легче, чем кристаллический кварц, вступает в реакцию со щелочами.

Ответ: Слова алхимика описывают химические реакции, характерные для минералов на основе диоксида кремния ($SiO_2$). Растворение в щелочи — это образование растворимого силиката (например, $Na_2SiO_3$), а выделение осадка под действием кислоты — это получение нерастворимой кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$), которая является гидратом исходного оксида. Этот процесс применим к таким драгоценным и поделочным камням, как аметист, цитрин, горный хрусталь, агат, сердолик, яшма и опал.