- •Глава 15
- •15.1.2. Строение электронной оболочки, валентность, основные типы химических соединений
- •15.1.3. Нахождение в природе, изотопный состав
- •15.1.4. Краткие исторические сведения
- •15.2. Простые вещества
- •15.2.1. Азот
- •15.2.2. Фосфор
- •15.2.3. Мышьяк
- •15.2.4. Сурьма
- •15.2.5. Висмут
- •15.3. Сложные соединения элементов 15-й группы
- •15.3.1. Кислородные соединения
- •15.3.1.1. Оксиды азота
- •15.3.1.2. Кислородсодержащие кислоты азота и их соли
- •15.3.1.3. Оксиды фосфора
- •15.3.1.4. Кислородсодержащие кислоты фосфора и их соли
- •15.3.1.5. Оксиды мышьяка
- •15.3.1.6. Кислородсодержащие кислоты мышьяка и их соли
- •15.3.1.7. Оксиды сурьмы
- •15.3.1.8. Гидраты оксидов сурьмы и их соли
- •15.3.1.9. Кислородные соединения висмута (III)
- •15.3.1.10. Кислородные соединения висмута (V)
- •15.3.2. Галогениды
- •15.3.2.1. Галогениды азота
- •15.3.2.2. Галогениды фосфора
- •15.3.2.3. Галогениды мышьяка
- •15.3.2.4. Галогениды сурьмы
- •15.3.2.5. Галогениды висмута
- •15.3.3. Водородные соединения и их производные
- •15.3.3.1. Водородные соединения азота и их производные
- •15.3.3.2. Водородные соединения фосфора и их производные
- •15.3.3.3. Водородные соединения мышьяка, арсениды
- •15.3.3.4. Гидрид сурьмы, антимониды
- •15.3.3.5. Гидрид висмута
- •15.3.4. Серосодержащие соединения
- •15.3.4.1. Серосодержащие соединения азота
- •15.3.4.2. Сульфиды фосфора
- •15.3.4.3. Сульфиды мышьяка
- •15.3.4.4. Сульфиды сурьмы
- •15.3.4.5. Сульфиды висмута
- •15.4. Комплексные и элементоорганические соединения элементов 15-й группы
- •15.4.1. Комплексные соединения
- •15.4.2. Элементоорганические соединения
- •15.5. Биологическая роль элементов 15-й группы
15.1.4. Краткие исторические сведения
Азот был открыт почти одновременно несколькими исследователями. Англичанин Г. Кавендиш в 1772 г. получил азот из воздуха, пропуская последний через раскаленный уголь, а затем через раствор щелочи для поглощения углекислоты. Кавендиш не дал специального названия новому газу, упоминая о нем как о «мефитическом воздухе» (от латинского «мефитис» - «удушливое» или «вредное испарение земли»). Вскоре английский химик Дж. Пристли установил, что если в воздухе долго горит свеча или находится животное (мышь), то такой воздух становится непригодным для дыхания. В 1775 г. Пристли назвал азот «флогистированным воздухом». Официально открытие азота обычно приписывается ученику шотландского ученого Дж. Блэка - Д. Резерфорду, опубликовавшему в 1772 г. диссертацию «О фиксируемом воздухе, называемым иначе удушливым», где впервые описаны некоторые химические свойства азота. В эти же годы швед К. В. Шееле получил азот из атмосферного воздуха тем же путем, что и Кавендиш. Он назвал новый газ «испорченным воздухом». В 1776 - 1777 гг. французский химик А. Л. Лавуазье установил, что 4/5 объема атмосферного воздуха состоят из «удушливого газа».
До признания в европейских странах новой химической номенклатуры (1787 г.) употребляли разные названия азота. Назвать элемент, основное свойство которого - непригодность для дыхания и жизни, «азотом» предложили, производя это слово от греческой отрицательной приставки «а» и слова «зоэ» - «жизнь». Однако слово «азот» известно с древности и употреблялось философами и алхимиками средневековья для обозначения «первичной материи (основы) металлов», которую они считали альфой и омегой всего сущего. Неудачность названия «азот» была очевидной для многих современников Лавуазье: ведь алхимики употребляли это слово в другом смысле. В 1790 г. Шапталь предложил изменить название «азот» на слово «нитроген» («рождающий селитру», так как «нитр», «нитрум» - это древние названия селитры). Это название и стало в дальнейшем основой международного названия элемента («нитрогениум»).
Обычно датой открытия фосфора считают 1669 г., когда гамбургский алхимик-любитель X. Бранд, выпаривая около тонны мочи до образования сиропообразной жидкости и повторно ее дистиллируя, получил тяжелое «красное «уринное масло», которое после перегонки дало остаток, превращающийся после прокаливания в светящуюся белую пыль - фосфор. С древних времен фосфорами (от греческих слов «фос» - «свет» и «феро» - «несу») называли вещества, способные светиться в темноте.
В 1777 г. Шееле установил наличие фосфора в костях и рогах животных в виде фосфорной кислоты, связанной с известью. Некоторые авторы приписывают это открытие другому шведскому химику - Гану. Однако именно Шееле разработал способ получения фосфора из костей. Элементарным (простым) веществом фосфор был признан Лавуазье на основе его опытов по сжиганию фосфора в кислороде.
Соединения мышьяка известны человечеству давно. В III - II тысячелетии до н. э. уже умели получать сплавы меди с 4 - 5% мышьяка. Неизвестно, когда именно впервые был получен металлический мышьяк. Обычно это открытие приписывается Альберту Великому (XIII в). Окрашивание меди при добавлении мышьяка в белый серебристый цвет алхимики рассматривали как превращение меди в серебро и приписывали такую «трансмутацию» могущественной силе мышьяка, которому, как и сере, приписывали мужские свойства (алхимики считали, что арсеник - сернистое соединение мышьяка - имеет сернистую природу, а сера почиталась «отцом металлов»). В первые столетия нашей эры и в средние века были обнаружены ядовитые свойства мышьяка.
Греческое (и латинское) название мышьяка «арсенихон», относившееся к сульфидам мышьяка, происходит от греческих слов «арсен», или «аррен» «мужской»; слово «арсенихос» означает принадлежность к мужскому роду. Русское название «мышьяк» известно с давних пор. Вероятно, оно заимствовано у тюркских народов. На восточных языках мышьяк называли «маргумут» («мар» - «убить», «мут» - «мышь»). По-видимому, «мышьяк» - это искаженное «мышь-яд».
Сурьма известна человеку издавна и в виде металла, и в виде некоторых соединений. Предметы из металлической сурьмы, найденные в Грузии, датируются I тысячелетием до н. э. В период древнего Вавилонского царства использовалась сурьмяная бронза, которая содержала медь, олово, свинец и значительное количество сурьмы. В Индии, Средней Азии и других азиатских странах для косметических целей применяли порошок из сульфида сурьмы Sb2S3. В древности сурьму, видимо, не считали индивидуальным металлом, ее принимали за свинец.
Для косметических средств в разных странах использовались различные названия: «стимит», «сурьма», «стиби» и др., однако все они обозначали главным образом сульфид свинца PbS. Алхимики называли сурьмяный и свинцовый блеск «антимонием».
Происхождение слова «антимоний» объясняют по-разному. Вероятнее всего оно происходит от греческого «антимонос» - «противник уединения», подчеркивающее, что природная сурьма всегда встречается вместе с другими минералами.
Несмотря на путаницу в названиях именно в алхимический период в Западной Европе сурьма и ее соединения были разграничены со свинцом и его соединениями.
Русское слово «сурьма» имеет тюркское происхождение, первоначальное значение этого слова - «грим», «мазь», «притирание».
История висмута сложна, так как вплоть до XVIII в. этот металл путали со свинцом, оловом и сурьмой. Под различными названиями, как металл и в виде солей, он был известен в Центральной Европе с XV в. В XVI и XVII вв. висмут широко применяли в сплавах, а его соли - в медицине и косметике. Химическая индивидуальность висмута установлена Г. Поттом в 1739 г. Происхождение названия висмута неясно. Наиболее вероятно, что оно произошло от слов «wis» и «mat» (искаженно «weisse masse» и «weisse materia»), т.е. «белая масса», «белая материя».