Сайт учителя биологии и географии Лотоцкой Е. Г.

КАМЕННЫЕ УГЛИ класс твердых горючих ископаемых растительного происхождения; разновидность каустобиолитов, занимающая промежуточное положение (по метаморфизму) между бурыми углями и антрацитом. К.у. — неоднородные плотные образования черного, реже серо-черного цвета, в которых по внеш. признакам различают макроингредиенты: блестящие (витрен), полублестящие (кларен), матовые (дюрен), волокнистые (фюзен). Эти составляющие чаще всего располагаются слоями, придавая К. у. полосчатую структуру. Под микроскопом идентифицируют след. петрографические группы мацералов (микрокомпонентов): витринит, семивитринит, инертинит, липтинит. Перечисленные группы образовались из разных частей растительных материалов (лигнина, смол, белков, жиров, углеводов) в результате физ.-хим. и биохимических процессов (диагенез) и под действием геол. факторов — повышенных температур и давлений в земных недрах (метаморфизм). Составные части К. у.: основная — горючая, или органическая, масса угля (ОМУ), влага и минеральные включения, образующие при сжигании золу. Неодинаковые количественные соотношения групп мацералов, элементов ОМУ и минеральных примесей, а также различие степени метаморфизма обусловили все многообразие встречающихся в природе К. у. и их свойств. С возрастанием степени метаморфизма изменяются: элементный состав ОМУ, степень ее термич. неустойчивости, оцениваемая выходом летучих веществ (образуются при нагр. от 840 до 860 °C без доступа воздуха); общая пористость (от 4 до 8% по объему); плотность (от 1,16–1,31 до 1,36–1,47 г/см3 соотв. в группах витринита и инертинита); содержание гигроскопической влаги (от 7–9 до 0,2–0,4% по массе), уд. теплоемкость и теплота сгорания. По степени метаморфизма К. у. классифицируют на марки (см. табл.). Зольность К. у. составляет 5–30% по массе и более и, как правило, не зависит от степени метаморфизма. Для улучшения качества К. у. минер. примеси м. б. отделены от горючей части спец. методами (см. обогащение полезных ископаемых, флотация). Главные составляющие золы: оксиды Si, Fe и Al, редкие и рассеянные элементы (Ge, V, W, Ti и т. д.), а также драгоценные металлы (Au, Ag). Горючая масса содержит C, H, N, O и S, входящую также в состав минер. части. ОМУ — сложная гетерог. смесь разл. высокомол. соединений или полиассоциированных олигомеров с небольшим количеством легко экстрагируемых битумов. Эта смесь имеет сложную относительно устойчивую общую структуру, элементами которой являются молекулярные и надмолекулярные образования. Широкое распространение получили представления о гибридном характере молекулярной структуры, состоящей из пространственных, плоскостных и линейных фрагментов. Последние включают преим. макроалифатич. радикалы и O-, N- и S-содержащие функциональные группы (см. также гидрогенизация угля). К. у. залегают в пластах и линзовидных образованиях разл. мощности (от долей метра до неск. десятков и сотен метров) на разной глубине (от выхода на поверхность до 2500 м и глубже) в отложениях почти всех геол. систем — от девона до неогена и широко распространены в карбоне, перми и юре. Самые крупные зарубежные угольные бассейны: Аппалачский и Пенсильванский (США), Рурский (ФРГ), Верхнесилезский (ПНР), Остравско-Карвинский (ЧССР), Шаньси (КНР), Южно-Уэльский (Великобритания). Геол. запасы К. у. в СССР ок. 3,9 трлн. т (до 45% мировых) условного топлива (1984). Наиб. разведанные запасы сосредоточены в Кузнецком, Донецком, Карагандинском, Южно-Якутском, Минусинском и Буреинском бассейнах; крупные потенциальные ресурсы имеются в Тунгусском, Ленском и Таймырском бассейнах. Общая добыча К. у. в СССР превышает 760 млн. т/год (1987).
Лит.: Аронов С. Г., Нестеренко Л. Л., Химия твердых горючих ископаемых, Хар., 1960; Касаточкин В. И., Ларина Н. К., Строение и свойства природных углей, М., 1975; Грязнов Н. С., Основы теории коксования, М., 1976; Скляр М. Г., Физико-химические основы спекания углей, М., 1984.

КАОЛИН [от назв. местности Каолин (букв. — высокий холм) в Китае, где впервые добывались белые глины] тонкодисперсная глинистая порода, состоящая в осн. из каолинита Al₂Si₂O₅(OH)₄ (Al₂O₃ 39,5; SiO₂ 46,54; H₂O 13,96% по массе). Осн. свойства К. — высокая огнеупорность, низкие пластичность и связующая способность. Прир. К. ограниченно используют для производства полукислого огнеупорного кирпича, строит. керамики, белого цемента; обычно его обогащают, удаляя вредные примеси (гидроксиды и сульфиды Fe и Ti), которые уменьшают белизну и огнеупорность. Обогащенный К. используют как сырье в производстве тонкой, электротехн. керамики; для получения ультрамарина, Al₂(SO₄)₃ и AlCl₃; в качестве наполнителя в производстве бумаги, резины, пластмасс; он входит в состав пестицидов и парфюм. изделий (под назв. "белая глина").
Лит.: Требования промышленности к качеству минерального сырья. Справочник для геологов, в. 54 Потапенко С. В., Вейхер А. А., Глины и каолин, М., 1962; Уоррелл У., Глины и керамическое сырье, пер. с англ., М., 1978; Ткачук Л. Г., Сонкин Л. С., Каолины Глуховецко-Турбовского района Украинского щита и перспективы их использования. К., 1981.

КАПЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ метод микрохим. анализа, в котором аналит. реакцию проводят с использованием капли раствора. Применяют разл. реакции, чаще всего протекающие с образванием окрашенных соед. определяемого компонента с реагентом. Реакции выполняют на фильтров. бумаге (иногда предварительно пропитанной раствором реагента и высушенной), фарфоровой или стеклянной пластинке, реже — в микропробирке или микротигле. Пределы обнаружения веществ −0,1–0,001 мкг в капле объемом 50 мм³. Миним. пределы обнаружения достигаются при выполнении анализа на фильтров. бумаге. Благодаря различиям в адсорбируемости комплексов определяемых компонентов с реагентом, они образуют на бумаге концентрич. окружности и м. б. обнаружены при совместном присутствии по характерно окрашенным кольцам. Для оценки концентрации компонента проводят визуальное колориметрирование капель на пластинке, пятен или колец на фильтров. бумаге. Метод применяют для быстрой идентификации и полуколичеств. контроля разл. веществ, в частности в экспресс-анализе минералов.
Лит.: Тананаев Н. А., Капельный метод, 6 изд., М. Л., 1954; Файгль Ф., Ангер В., Капельный анализ неорганических веществ, пер. с англ., т. 1 2, М., 1976.

КАПРОНОВАЯ КИСЛОТА (гексановая кислота) CH3(CH2)4COOH мол. м. 116,16; бесцветная жидкость; т. пл. от −3,3 до −3,9 °C, Т. заст. от −4,2 до −3,2 °C, т. кип. 205,35 °C, 113 °C/25 мм рт. ст.; d420 0,9274; nD₂₀ 1,4170; C⁰p 259,04 кДж/(моль∙К) (50 °C); ΔH⁰пл 15,20кДж/моль, ΔH⁰исп 62,71 кДж/моль (135 °C), ΔH⁰обр −584 кДж/моль, ΔH⁰сгор −3517,9 кДж/моль; η 3,52 мПа∙с (154:); γ 28,05 мН/м; Ka 1,4∙10−5. В 100 г воды раств. 0,968 (20 °C), 1,171 г (60 °C) К.к.; в 100 г К.к. раств. 4,96 (12,3 °C), 10,74 г (46,3 °C) воды. По химическим свойствам — типичный представитель предельных алифатич. карбоновых кислот. Входит в состав глицеридов молочных жиров (до 7,2% от общей массы кислот), пальмоядрового (1–3,6%) и кокосового (0,2–0,8%) масел. Образуется при маслянокислом брожении (в сивушном масле до 17–25%). Содержится в фракциях C₅-C₆ и C₆-C₉ синтетич. высших жирных кислот, откуда и выделяется ректификацией.

КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗА (целлюлозогликолевая кислота, простой эфир целлюлозы и гликолевой кислоты, тилоза, валоцел, бланоза, эдифас) [C₆H₇O₂(OH)₃_х(OCH₂COOH)_x]n, где х = 0,08–1,5 аморфное бесцветное вещество, слабая кислота (К 5,25∙10−7 — 5,0∙10−5 при х = 0,1–0,8). Пром. применение имеет натриевая соль К. (Na-K.) — аморфное бесцветное вещество; мол. м. (30–25)∙103; т. размягч. 170 °C; плотн. 1,59 г/см³ (25 °C, 50%-ная относит влажность воздуха); насыпная масса 0,3–0,8 г/см³; температура потемнения 227 °C, температура карбонизации 252 °C. Раств. в воде, водных растворах щелочей, NH₃, NaCl и растворителях для целлюлозы, не раств. в органических растворителях, минер. маслах. При растворении в воде Na-K. образует вязкие прозрачные растворы. Для 2%-ного раствора при 25 °C плотн 1,0068 г/см3, η 10-25∙103 мПа∙с, nD25 1,3355, pH 7,5. Растворы характеризуются псевдопластичностью, а некоторых сортов Na-K. тиксотропией. В водных растворах Na-K. слабое ПАВ (для 1%-ного раствора при 25 °C γ 71 мН/м). Хорошо совмещается в водных растворах с др. водорастворимыми эфирами целлюлозы, природными и синтетич. полимерами, а также мн. солями щелочных, щел.-зем. металлов и аммония. Деструктируется в водных растворах минеральных кислот и щелочей в присутствии O₂. Из водных растворов формуются прозрачные пленки, характеризующиеся при 25 °C и 50%-ной относит. влажности воздуха след. показателями (в зависимости от вязкости раствора): плотн. 1,59 г/см³; nD25 1,515; σраст 50–120 МПа, относит. удлинение 8–15%. При обработке их би- или полифункциональными соед. (напр., феноло-формальд. смолами) они становятся нерастворимыми. Пластификаторы для пленок — гликоли, глицерин, их эфиры, этаноламин или др. Под действием солей поливалентных и тяжелых металлов из водных растворов Na-K. осаждается соответствующая нерастворимая в воде соль К., под действием минеральных кислот — сама К. Ее соли щел.-зем. металлов, Cu, Cd, Ni, Zn раств. в водных растворах NH₃, соли Al, Pb, Zn — в водных растворах NaOH. Сухая Na-K. оказывает слабое коррозионное действие. Она биологически неактивна и устойчива к биодеструкции, однако водные растворы ее при длит. хранении на воздухе подвергаются ферментному гидролизу. Консерванты растворов производные салициловой кислоты, бензойная, сорбиновая кислоты и их соли, хлорированные фенолы, формальдегид, иод или др. В промышленности Na-K. получают взаимод. щелочной целлюлозы с монохлоруксусной кислотой или ее Na-солью в присутствии NaOH (отношение реакц. способностей групп OH в элементарном звене целлюлозы у атомов С-2, С-3 и С-6 составляет 2,14 : 1 : 1,58). Технол. схема включает след. стадии: получение щелочной целлюлозы при обработке древесной или хлопковой целлюлозы водным раствором NaOH в присутствии орг. растворителя (низшие спирты) или без него; взаимод. щелочной целлюлозы с монохлоруксусной кислотой (в присут. растворителей при 80–100 °C, без растворителей при 70–80 °C); сушку, измельчение до порошка; упаковку. Техн. продукт содержит 50–70% эфира. Для получения более чистой Na-K. техн. продукт промывают водными растворами низших спиртов. Для препаративного получения Na-K. можно использовать эфиры монохлоруксусной кислоты. Na-K. определяют спектрофотометрически с помощью антрона или осаждением Cu-соли К. из водного раствора Na-K. при pH 4,0–4,1 с послед. иодометрич. определением Cu²⁺. Na-K. загуститель и стабилизатор глинистых суспензий при бурении нефтяных и газовых скважин; ресорбент загрязнений в синтетич. моющих средствах; флотореагент при обогащении медно-никелевых и калийных руд; шлихтующий, аппретирующий и загущающий агент в текстильных производствах; компонент клеевых композиций для обоев и др. Продукт с содержанием Na-K. выше 95% загуститель и пластификатор обмазочных масс сварных электродов, загуститель зубных паст, косметич. средств, пищ. продуктов (напр., соков, муссов). Na-K. с х = 0,08–0,2 используют для получения ионообменных материалов. Аэрозоли Na-K. пожароопасны; т. воспл. 345–355 °C, ниж. КПВ 0,500 кг/м³ ПДК 10 мг/м³ (очищенная Na-K.) и 5 мг/м³ (техн.), в рыбохозяйств. водоемах (продукт с содержанием 98% Na-K.) 20 мг/л. Объем мирового производства Na-K. превышает 150 тыс. т/год (1980). К. впервые синтезирована Б. Янсеном в 1918.
Лит.: Роговин 3. А., Химия целлюлозы, М., 1972, с. 402–04; Целлюлоза и ее производные, пер. с англ., т. 1, М., 1974, с. 430–35, 468–71. т. 2, М., 1974, с. 99–102;Прокофьева М. В. [и др.], "Пластические массы", 1982. №9, с. 13-14

КАРВОН [n-мента-6,8(9)-диен-2-он] мол. м. 150,21, вязкая жидкость с тминным запахом (порог запаха для человека 1,7∙10⁻⁸ г/л); т. кип. 230–231 °C; d₁₅¹⁵ 0,9645-0,9652; n_D²⁰ 1,4988-1,4995; раств. в спирте, не раств. в воде. С минеральными кислотами реагирует очень бурно (иногда со взрывом), давая карвакрол; присоединяет галогены и галогеноводороды.

С H₂S образует кристаллич. продукт, что иногда используется для выделения К. из эфирных масел. С растворами сульфита и гидросульфита Na образует водорастворимые продукты присоединения, что также используется для его выделения из эфирных масел. К. содержится во мн. эфирных маслах: тминном [ок. 60% ( + )-К.], укропном, масле кудрявой мяты [до 70% ( — )-К.] и др., откуда его и выделяют. Используют К. для приготовления пищ. эссенций, ликеров, ароматизации зубных паст и жевательной резинки. ЛД50 1,64 г/кг (крысы, перорально).
Л. А. Хейфиц

ЛАВАНДУЛОЛ (3-гидроксиметил-2,6-диметил-1,5-гептадиен) CH₂=С(CH₃)CH(CH₂OH)CH₂CH=C(CH₃)₂ мол. м. 154,25; бесцв. вязкая жидкость, обладающая запахом розы с травянистым оттенком; т. кип. 203 °C; d₄^l7 0,8785; n_D¹⁷ 1,4683; [α]_D¹⁶-10,2°; раств. в этаноле, не раств. в воде. По свойствам и запаху похож на изомерный гераниол, но не дает двойного соед. с CaCl₂. Ацетат Л. содержится в небольшом количестве в лавандовом и лавандиновом эфирных маслах. Синтетич. методы получения не имеют практич. значения. Л. и его ацетат используют в парфюмерии как душистые вещества.
Л. А. Хейфиц

ЛАДАН (олибанум) (от греч. ladanon) ароматич. смола, добываемая из млечного сока деревьев рода босвеллия (Boswellia), растущих в Вост. Африке (Эфиопия, Сомали), на Аравийском п-ове и в Азии (Иран, Индия). Для получения Л. в стволе дерева весной делают глубокий надрез, из которого постепенно вытекает жидкий млечный сок, на воздухе затвердевающий в округлые зерна от светложелтого до буро-красного цвета, обладающие характерным запахом. При растирании образуется порошок, частично растворимый в воде с образованием мутной слизеподобной эмульсии горького вкуса. Большая часть Л. раств. в этаноле. При нагр. Л. размягчается, распространяя при этом сильный приятный бальзамич. запах, горит сильным коптящим пламенем. Содержит смолы (50–60%), камеди (20–30%), горечи и минер. вещества (6–8%), эфирные масла (3–7%). Применяют Л. для ароматич. курений в религиозных обрядах, как душистое вещество и фиксатор запаха (в виде спиртового настоя) в парфюмерии, а также для получения эфирного ладанного (олибанового) масла.
Л. А. Хейфиц

ЛАЗЕРНАЯ ХИМИЯ изучает хим. процессы, стимулируемые лазерным излучением, в которых решающую роль играют специфич. свойства лазерного излучения. Так, высокая монохроматичность лазерного излучения позволяет селективно возбуждать молекулы одного вида, при этом молекулы др. видов остаются невозбужденными. При этом селективность возбуждения ограничена лишь степенью перекрывания полос в спектре поглощения вещества. Подбирая частоту возбуждения, удается не только осуществлять избират. активацию молекул, но и менять глубину проникновения излучения в зону реакции. Использование импульсов излучения малой длительности позволяет в принципе снять ограничение селективности, связанное с обменом энергией между разл. молекулами или между разл. хим. связями в одной молекуле. Большая интенсивность лазерного излучения дает возможность получать возбужденные молекулы или радикалы в высоких концентрациях. Наконец, возможность фокусировки лазерного излучения позволяет вводить энергию локально, в определенную область объема, занимаемого реагирующей смесью. Лазерное воздействие на хим. реакции м. б. тепловым и фотохимическим. При тепловом воздействии реагирующая смесь только нагревается, энергия распределяется равномерно по всем степеням свободы реагирующих молекул. Преимущество лазерного нагрева — возможность вводить энергию в нужное место реакц. объема и за очень короткое время, а также избегать нежелат. контакта реагентов с нагреваемой поверхностью реактора. Локальный нагрев реагентов при этом может достигать тысяч градусов, что крайне трудно при др. способах нагрева. Хим. реакция часто представляет собой нелинейный процесс, имеющий сложное пространственно-временное поведение и описываемый нелинейными дифференциальными уравнениями с бифуркационными параметрами. Таким параметром м. б. температура или параметр, характеризующий распределение тепла в реагирующем объеме. Воздействие лазерного излучения на реагирующую смесь вблизи точек бифуркации позволяет резко изменять режим теплового хим. процесса при малых затратах лазерной энергии.
Фотохим. воздействие лазерного излучения дает возможность достигать концентраций возбужденных молекул или радикалов, намного превышающих равновесное значение при данной температуре. Из-за большой интенсивности излучения осуществляется многоквантовое возбуждение, при котором в одном элементарном акте возбуждения поглощается одновременно неск. квантов излучения (см. многофотонные процессы). Таким образом, можно получать молекулы в высоковозбужденных состояниях с помощью широко доступных лазеров видимого и ближнего УФ диапазонов и повысить избирательность возбуждения, т. к. в далеком УФ диапазоне полосы поглощения мн. молекул сильно перекрываются. Наиб. специфично фотохим. действие лазерного излучения в ИК области, поскольку создать в этой области длин волн источники некогерентного излучения, сравнимые по мощности с лазерами и позволяющие осуществлять фотолиз, практически невозможно. Под действием лазерного ИК излучения стимулирование хим. процессов в газах происходит путем резонансного возбуждения колебат. степеней свободы молекул. Подбором условий (давление газа, интенсивность и частота лазерного излучения) удается достичь высокой сверхравновесной концентрации колебательно возбужденных молекул и осуществить их диссоциацию (фрагментацию). Достаточно коротким ([107 с) и интенсивным (/1074109 Вт/см²) импульсом излучения при малом давлении (доли мм рт. ст.) оказывается возможным возбудить и фрагментировать молекулы за времена более короткие, чем время межмол. обмена энергией при их столкновениях. Важным является то, что при этом достигается высокая межмол. селективность. Достигаемая селективность активации м. б. использована для лазерного изотопов разделения и получения особо чистых веществ. Предполагается, что с помощью лазерного ИК излучения окажется возможной и внутримолекулярная селективность активации молекул по заранее обусловленной хим. связи (или группе связей). Препятствием на пути к этому является быстрый обмен энергией между разл. типами колебаний, резко ускоряющийся при увеличении колебат. энергии. Фотохим. действие лазерного излучения в видимом и УФ диапазонах менее специфично, чем в ИК области, тем не менее благодаря большой интенсивности излучения оно используется для возбуждения молекул в высоколежащие электронные уровни энергии и ионизации, которая происходит в результате поглощения неск. фотонов в одном элементарном акте реакции. Это позволяет отказаться от использования коротковолнового излучения обычных источников, заменив его сравнительно длинноволновым лазерным излучением. Лазерное излучение используют для стимулирования реакций в твердых телах, в частности при создании больших интегральных схем в микроэлектронике. Соответствующие реакции м. б. и чисто тепловыми, и фотохимическими. Решающий фактор — возможность острой фокусировки лазерного излучения и гибкого управления им. В биохимии лазеры применяют для воздействия на разл. компоненты макромолекул, напр. на остатки аминокислот белков. Лазерное излучение также влияет на ферментативные реакции, коагуляцию крови, иммунную активность антител и др. процессы, в которых существенны процессы изменения конформации белковых макромолекул. Поскольку это требует меньшей энергии, чем энергия хим. связи, такое воздействие возможно при сравнительно малых дозах лазерного облучения. Применение лазерного излучения в химии наиб. эффективно для процессов, связанных с получением дорогостоящих продуктов и изделий (разделение изотопов, создание интегральных схем для микроэлектроники, синтез особо чистых веществ и реактивов, потребляемых в небольших количествах). Использование лазеров в крупнотоннажных производствах, по-видимому, пойдет по пути инициирования технол. процессов, базирующихся на цепных реакциях. При длине цепи v каждый химически активный центр. созданный лазерным излучением, даст v молекул продукта. Тогда энергетич. стоимость продукта оказывается равной Qh−lv−l, где Q — затраты лазерной энергии на создание активной молекулы или радикала, h — кпд лазера. При большой длине цепи (~103—104) стоимость лазерной энергии перестает быть решающим фактором даже для крупнотоннажного производства.
Лит.: Летохов В. С., Селективное действие лазерного излучения на вещество, "Успехи физ. наук", 1978, т. 125, в. 1, с. 57–96; Справочник по лазерам, под ред. A.M. Прохорова, пер. с англ., т. 1–2, М.. 1978.

ЛАКИ (от нем. Lack; первоисточник санскр. laksa) растворы пленкообразователей в органических растворителях или воде. Могут содержать также пластификаторы, отвердители, сиккативы, матирующие вещества, растворимые красители и др. добавки. Различают Л. полуфабрикатные (основа для приготовления эмалей, грунтовок, шпатлевок) и товарные, образующие при нанесении на подложку твердые прозрачные покрытия. Классифицируют Л. по хим. природе пленкообразователя, напр. алкидные лаки (см. алкидные смолы), полиэфирные лаки, эфироцеллюлозные лаки; по областям применения (мебельные, консервные, электроизоляционные и др.). Получают Л. растворением пленкообразователей в растворителях или синтезом из мономеров в среде растворителя, затем вводят необходимые добавки. Осн. показатели Л. — вязкость, содержание нелетучих компонентов, растекаемость по поверхности ("розлив"), скорость высыхания (отверждения). Наносят Л. на поверхность изделия распылением, кистью, наливом, с помощью валковых машин и др. методами (см. лакокрасочные покрытия). Применяют для отделки дерева, металла, пластмассы, бумаги, ткани.
Лит.: Сорокин М.Ф., Шодэ Л. Г., Кочнова З.А., Химия и технология пленкообразующих веществ, М., 1981.