Ложка исчезает, или три опыта с алюминием

      Наконец, мы обнаруживаем в колонке четыре зоны разного цвета. Верхняя, желто-зеленая  зона, содержит хлорофилл b, а синезеленая зона чуть ниже — хлорофилл a. Это две разновидности важного для растений вещества хлорофилла, которое представляет собой комплексное соединение элемента магния, имеющее очень сложное строение. В слое оксида алюминия поглотился желтый краситель — ксантофилл, а под ним оранжевое вещество, краситель моркови — каротин.

      Столбик поглотителей можно вытолкнуть из колонки  стеклянной палочкой, разделить на зоны и извлечь из поглотителей разные вещества.

      Метод, которым мы воспользовались, называется хроматографией. Его изобрел в 1906 г. русский ботаник Михаил Семенович Цвет. Хроматография основана на различной способности порошкообразных веществ-поглотителей (адсорбентов) удерживать вещества, даже если они отличаются по свойствам совсем немного.  

Самый важный газ

      Растения при фотосинтезе поглощают углекислый газ, а выделяют кислород — газ, которым мы дышим. Ученые считают, что весь атмосферный кислород на Земле образовался за счет жизнедеятельности разнообразных растений.

      Получить  кислород дома можно очень простым  способом. Нам потребуются для этого пероксид водорода из аптечки (или пергидроль из хозяйственного магазина) и активированный уголь (опять-таки из аптечки).

      В стеклянную банку наливают слоем 1—2 см пероксид водорода. Сверху высыпают 5—6 таблеток активированного угля, предварительно растертого в порошок.

      Активированный  уголь служит катализатором разложения пероксида водорода. В результате выделяется кислород, и жидкость вспенивается.

      Убедиться, что это действительно кислород, довольно легко: достаточно поднести к горловине банки тлеющую лучинку, и она вспыхнет ярким пламенем.  

Водородные  мыльные пузыри

      В лаборатории получают водород взаимодействием  металлов (например, цинка или железа) с разбавленными кислотами.

      Попробуем проделать простой, но очень эффектный  опыт: получить мыльные пузыри, наполненные водородом. Для этого нам потребуется флакончик, в котором раньше были, например, капли от насморка, пластмассовая трубочка от пакета с пепси-колой и пластилин, а также кусочек железа или цинка и соляная кислота. Ну и конечно, мыло и вода. Цинк и предварительно разбавленную соляную кислоту (Осторожно! Это едкая жидкость!) надо поместить во флакончик, а трубочку плотно «примазать» к его горлышку пластилином. Начинается химическая реакция цинка с соляной кислотой, а в результате образуется хлорид цинка и выделяется водород.

      Водород выходит через трубочку. Теперь самое  время делать мыльные пузыри. Опускаем конец трубочки в мыльный раствор  и... ну, дальше, наверное, все справятся  и сами. Наши мыльные пузыри будут  неудержимо лететь вверх: ведь водород почти в 15 раз легче воздуха!  

Кислород  из марганцовки

      Попробуем получить небольшое количество кислорода  разложением твердого перманганата калия — обычной марганцовки  из домашней аптечки.

      Для этого потребуется железная или  медная пластинка, кусок жести или ненужный черепок от разбитой фарфоровой чашки. Эта пластинка или черепок у нас на кухне будут исполнять роль жаростойкого химического тигля для разложения, и этот тигель должен быть совершенно сухим. Помещаем в него немного кристалликов марганцовки (по объему не больше четверти чайной ложки), кладем на конфорку газовой плиты и зажигаем газ.

      Как только пластинка хорошо нагреется, начнется разложение перманганата калия  КМnO₄ до манганата калия К₂МnО₄ и диоксида марганца МnО₂ с одновременным выделением газообразного кислорода О₂.

      Чтобы убедиться, что в результате реакции  действительно выделяется кислород, к кучке кристаллов на пластинке  надо поднести ел тлеющую деревянную палочку — лучинку. Вблизи кристаллов перманганата калия она должна ярко разгореться: кислород очень хорошо поддерживает горение.

      Минут через пять десять после начала опыта  надо выключить газ: дождаться, пока наш тигель остынет. Затем осторожно, с помощью листа бумаги или  палочкой следует ссыпать остаток  от прокаливания в стакан, куда заранее наливают воду. Раствор окажется зеленым из-за присутствия манганата калия К₂МnО₄, в который превратился перманганат калия КМnО₄, и мутным от частичек нерастворимого диоксида марганца МnО₂. А ведь раствор исходного вещества (марганцовки) был бы розово-фиолетовым!  

Красивые  гвозди

      Если  в доме есть медный купорос (его продают  в хозяйственных магазинах и  на рынках, торгующих строительными  материалами или реактивами для  садоводов и огородников), мы сможем запросто «превратить» железные гвозди в медные. Для этого потребуется прежде всего тщательно очистить гвозди или другие железные предметы, которые мы хотим подвергнуть «чудесному превращению», от ржавчины, а потом обезжирить — т. е. хорошенько вымыть в горячей воде со стиральным порошком или средством для мытья посуды, а напоследок протереть ваткой, смоченной спиртом, бензином или ацетоном.

      Приготовив 5%-ный голубой раствор медного  купороса, погрузим в него железные предметы так, чтобы они полностью  были покрыты жидкостью. При этом можно даже произнести какие-нибудь волшебные заклинания типа: «Превратись, серое железо, в красную медь!»

      Уже через 30—40 минут можно вынуть железные предметы из раствора и убедиться, что  на их поверхности появился слой розово-красного медного покрытия, а раствор купороса приобрел вместо голубой зеленоватую окраску. Причина этого «чуда» — в окислительно-восстановительном процессе, иначе говоря — в реакции замещения меди железом. Кстати сказать, алхимики — предшественники современных химиков всерьез считали, что при такой реакции медь заново «рождается» из раствора!

Подумаем  о безопасности 

      Ибн Сина говорил: «Все есть яд, и все  есть лекарство, и только доза определяет, исцеление будет принесено или  смерть». Любые, даже привычные вещества при неумелом их использовании могут нанести непоправимый вред здоровью. Например, всем известный столовый уксус – это не что иное, как 10-процентный раствор уксусной кислоты. Уксус служит приправой к блюдам, он нужен при приготовлении маринадов и консервов. В небольших количествах он безвреден. Но если вместо столового уксуса воспользоваться эссенцией – 80-процентной уксусной кислотой, то последствия будут весьма печальными: сильнейший кислотный ожог пищевода.

      Чтобы избежать подобных неприятностей, следуйте правилам техники безопасности.

• Внимательно читайте этикетки на упаковках.
• Не пробуйте на вкус вещества, за исключением тех, что предназначены в пищу.
• Для опытов надо иметь специальные емкости. Нельзя проводить опыты в посуде, из которой едят!
• Всю химическую посуду храните отдельно от пищевой и мойте сразу после окончания опыта, поскольку остатки веществ могут исказить результаты следующего эксперимента. Чтобы смыть все, что осело на стенках, используйте специальные ершики либо ватку, намотанную на медную проволоку.
• Ни в коем случае нельзя выливать не смешивающиеся с водой растворители в раковину, так как они могут разъесть пластмассовые трубы. Заведите для них закрывающуюся банку и выносите ее на помойку.
• Старайтесь, чтобы реактивы не попадали на кожу. Особенно берегите глаза. Если вы носите очки, не снимайте их во время опытов.
• Вещества, попавшие на кожу или в глаза, смывайте холодной водой.
• Помните, что многие химические реактивы способны испортить мебель. Во время экспериментов используйте клеенку или металлическую пластину. Подойдет также и отслужившая свое сковорода.

 

 

Как проводить эксперименты

      Для простейших опытов понадобится прозрачная посуда из материала, не реагирующего с веществами, с которыми вы работаете. Идеально подойдут небольшие пузырьки бесцветного стекла из-под лекарств. Они достаточно удобны и выдерживают нагревание в кипящей воде. Для реакций, протекающих с изменением цвета, можно использовать одноразовые пластмассовые стаканчики, прозрачные или матовые. Правда, у них слишком большой объем, к тому же они легко опрокидываются и не выдерживают даже слабого нагревания.

      Хранить растворы лучше всего в пузырьках  с двумя крышками – внутренней пластмассовой, вставляющейся в  горлышко, и внешней, завинчивающейся.

      Нагревают раствор на водяной бане: пузырек  с реакционной смесью помещают в емкость с горячей водой. Для этого сгодится старая кастрюля или консервная банка. Пузырек можно закрепить толстой медной проволокой: один конец зацепить за горлышко, а на другом сделать крючок и подвесить на стенку кастрюли. Кипящая вода не должна попадать в сосуд с реакционной смесью, поэтому его погружают в кастрюлю не более чем наполовину.

      Чтобы отбирать небольшие количества твердых  веществ, из полосок жести делают специальные шпатели. В качестве меры жидкостей или больших объемов  твердых реактивов используют алюминиевые ложки. В чайную ложку обычно вмещается около 5 мл жидкости, а сыпучих веществ – 5 г «без горки» или 10 г «с горкой». В столовую – соответственно 15 мл, 15 г и 30 г. Если одной и той же ложкой или шпателем приходится набирать несколько веществ, каждый раз инструмент следует тщательно вымыть и обтереть насухо.

      Некоторые реактивы необходимо добавлять по каплям. Для этого воспользуйтесь глазной  пипеткой (только не забудьте ее пометить!). После каждого опыта пипетку  нужно мыть.

      В целях экономии реактивов следует  помнить, что для большинства  опытов хватает 5-10 мл растворов и  менее 0,1 г твердых веществ.   

Заглянем  на кухню

      Кое-что  из кухонного арсенала вполне подойдет для первых химических экспериментов. Это, например, питьевая сода, она же двууглекислый натрий, или гидрокарбонат натрия, NaHCO₃. А кроме того, уксус, т. е. раствор уксусной кислоты CH₃COOH, сахар C₁₂H₂₂O₁₁, поваренная соль NaCl, крахмал (C₆H₁₀O₅)_n, лимонная кислота C₃H₅O(COOH)₃. В простейших химических опытах можно использовать также муку, темные соки (краснокочанной капусты, черники, черноплодной рябины и др.), подсолнечное масло, минеральную воду и различные газированные напитки – фанту, пепси-колу, и т. д.

      Для начала проведем опыты с самыми простыми и всем знакомыми веществами – питьевой содой и столовым уксусом. Если растворить соду в воде влить получившийся раствор в уксус, то можно наблюдать выделение пузырьков газа. Их появление объясняется так. Гидрокарбонат натрия – это соль слабой и неустойчивой угольной кислоты. Несколько более сильная кислота вытесняет угольную из ее соли. А образовавшаяся угольная кислота немедленно распадается на углекислый газ и воду:

      CH₃COOH + NaHCO₃ = CH₃COONa + H₂O + CO₂↑

      Углекислый  газ не поддерживает горения. В этом легко убедиться: возьмите лучинку, отщепленную от отслужившей свое деревянной линейки или карандаша, зажгите ее и задуйте. Тлеющий кончик опустите в сосуд, где наблюдалось выделение газа, так, чтобы лучинка не касалась раствора, - она сразу погаснет.

      Точно также с содой реагируют и другие кислоты. Поэтому, используя соду, легко обнаружить присутствие кислоты в любом растворе. Например, для того, чтобы убедиться, что кислоты добавляют во многие газированные напитки (фанту, пепси-колу и др.), аккуратно подогреем небольшое количество любого из этих напитков. Нагревать будем до тех пор, пока не перестанет выделяться углекислый газ. После этого охладим напиток и бросим туда несколько щепоток питьевой соды. Если в нем присутствует кислота, то вновь начнется выделение газа:

      H⁺ + HCO₃^- = H₂O + CO₂↑.

      Кислоты – весьма едкие вещества. Если потемневшую  бронзовую монету (10 или 50 копеек) поместить  на ночь в стакан с фантой или  пепси-колой, то к утру темный налет  оксида меди растворится, и монета будет  блестеть:

      CuO + 2H⁺ = Cu²⁺ + H₂O.

      Точно такое же действие оказывает уксусная кислота.

      Иногда, после того как монета несколько  дней полежит в газировке или  уксусе, она покрывается красным  налетом. Это происходит потому, что  сплав меди с алюминием или  цинком под действием кислоты  теряет этот более активный металл, и на поверхности монеты остается только медь.

      Нагревая  раствор питьевой соды на водяной  бане, можно наблюдать выделение  углекислого газа. Это идет разложение гидрокарбоната натрия на карбонат натрия, углекислый газ и воду: