Ложка исчезает, или три опыта с алюминием

n="center">      2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑.

      Данным  свойством питьевой соды пользуются кулинары, добавляя ее в тесто для  разрыхления. Раствор, который получится  в ходе опыта, употреблять в пищу не следует, ведь карбонат натрия гораздо  более едкое вещество, чем гидрокарбонат, и в больших концентрациях может вызвать щелочной ожог пищевода.

      Если  нагреть минеральную воду, особенно гидрокарбонатно-кальциевую или гидрокарбонатно-магниевую (например, нарзан), то наряду с выделением углекислого газа можно наблюдать  появление осадка. Это присутствующий в минеральной воде гидрокарбонат кальция, в отличие от карбоната натрия, нерастворим в воде и выпадает осадок:

      Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃↓ + H₂O + CO₂↑.

      Если  добавить питьевую соду к соку черноплодной рябины, то он изменит цвет с фиолетового на голубой или синий. Фиолетовую окраску сокам придают так называемые антоциановые красители, которые обладают свойствами индикаторов. В присутствии кислот они фиолетовые, а в нейтральной или щелочной среде – синие. Сода нейтрализует кислоты, содержащиеся в соке, и цвет красителя меняется. Если несколько капель сока черноплодной рябины растворить в стакане водопроводной воды, она, скорее всего, тоже приобретет синюю окраску, которую можно превратить в фиолетовую, добавив немного уксуса или лимонной кислоты. Изменение цвета сока указывает на то, что водопроводная вода имеет нейтральную или слабощелочную реакцию среды.  

Заглянем  в аптечку

      Для проведения дальнейших опытов изучим содержимое аптечки, из которой нам  могут пригодиться иодная настойка, фенолфталеин, нашатырный спирт (раствор аммиака NH₃), перекись водорода H₂O₂.

      Эксперименты  начнем с иода. Добавим к иодной настойке несколько капель перекиси водорода и перемешаем. Через некоторое  время из раствора выделится черный поблескивающий осадок. Это кристаллический иод – плохо растворимое в воде вещество. Иод выпадает быстрее, если раствор немного подогреть горячей водой.

      Перекись  нужна для того, чтобы окислить содержащийся в настойке иодид калия  KI (его добавляют, с целью увеличить растворимость иода).

      С плохой растворимостью иода в воде связана и другая его способность – экстрагироваться из воды жидкостями, состоящими из неполярных молекул (маслом, бензином и т. д.). В чайную ложку воды добавим несколько капель подсолнечного масла. Перемешаем и увидим, что масло с водой не смешивается. Если теперь туда капнуть две-три капли иодной настойки и сильно встряхнуть, то слой масла приобретет темно-коричневую окраску, а слой воды – бледно-желтую, т. е. большая часть иода перейдет в масло.

      Иод – весьма едкое вещество. Чтобы убедиться в этом, несколько капель иодной настойки поместим на металлическую поверхность. Через некоторое время жидкость обесцветится, а на поверхности металла останется пятно. Металл прореагировал с иодом с образованием соли – иодида. На этом свойстве иода основан один из способов нанесения надписей на металл.

      При попадании капли иода на крахмал  на его поверхности образуется темно-синее  пятно. Так с помощью иода можно  обнаружить крахмал на срезе картофеля. Если чайную ложку муки засыпать в  мешочек, сложенный из двух слоев марли, и прополоскать его в воде, а после этого капнуть на него иод, вода окрасится в синий цвет, что говорит о присутствии в муке крахмала. 

      Эффектный опыт можно проделать с раствором  аммиака (нашатырным спиртом). Аммиак образует с ионами меди окрашенное соединение. Возьмите бронзовую или медную монету с темным налетом и залейте ее нашатырным спиртом. Сразу или через несколько минут раствор окрасится в синий цвет. Это под действием кислорода воздуха медь образовала комплексное соединение – аммиакат:

      2Cu + 8NH₃ + 3H₂O + O₂ = 2[Cu(NH₃)₄(H₂O)₂](OH)₂.  

      

  

Заглянем  в ванную 

      Для опытов подойдут мыло, лучше всего  хозяйственное, стиральная сода и стиральные порошки.

      Простейшее  хозяйственное мыло – это натриевая  соль стеариновой кислоты C₁₇H₃₅COONa, содержащая длинный углеводородный «хвост». Для исследования свойств мыла растворим небольшой его кусочек, размером со спичечную головку, в столовой ложке воды. Получится пенистый раствор. Если к нему добавить концентрированную лимонную кислоту или уксусную эссенцию, пена опадет, а жидкость заметно помутнеет. Произошла реакция

      C₁₇H₃₅COO^- + Н⁺ = C₁₇H₃₅COOН,

      Продуктом которой является слабая стеариновая кислота – твердое вещество, не растворимое в воде и не способное образовывать мыльную пену. Подобный результат говорит о том, что раствор мыла имеет щелочную реакцию среды: недаром он щиплет глаза. Кстати, это главный его недостаток. Человеческая кожа содержит кислоты, и нейтрализация их мылом может привести к ее огрублению и даже растрескиванию. Наиболее качественные мыла и моющие средства не содержат оснований.   

Заглянем  в школьный портфель 

      Даже  в школьном портфеле можно найти  вещества для проведения опытов. Например, силикатный клей (раствор силиката натрия Na₂SiO₃), фломастеры и мел.

      Многие  красители, используемые во фломастерах, способны изменять цвет под действием  кислот и щелочей. Пронаблюдайте  это, проведя на бумаге несколько  линий разными фломастерами и капнув на них уксусом или содой. Только учтите, что этого нельзя делать одновременно, так как уксус нейтрализует соду.

      Школьный  мел состоит в основном из карбоната  кальция. Как любой карбонат, он реагирует  с уксусом с выделением газа: 

      CaCO₃ + 2CH₃COOH = Ca(CH₃COO)₂ + H₂O + CO₂↑.

      Однако  полностью растворить мел в кислоте  не удастся, поскольку гипс CaSO₄∙2H₂O, добавляемый в мел, чтобы он не крошился, плохо растворяется в воде и не реагирует с уксусом.

      Интересны опыты с силикатным клеем. Используя  фенолфталеин, нетрудно убедиться, что содержащийся в клее силикат натрия создает щелочную среду. Действительно, если добавить к силикатному клею раствор уксусной кислоты, в осадок выпадет кремниевая кислота – гидратированный оксид кремния:

      Na₂SiO₃ + 2CH₃COOH = 2CH₃COONa + H₂SiO₃↓.

      Полученный  осадок можно высушить в духовке  и развести разбавленным раствором  водорастворимых чернил. В результате чернила осядут на поверхности оксида кремния, и смыть их не удастся.

      Такое явление называется адсорбцией (от лат. Ad – «на» и sorbeo – «поглощаю»), а оксид кремния – хороший адсорбент.

      А знаете ли вы... 

      Чем надут теннисный  мячь? 

      Знаете  ли вы, что теннисные  мячи не надувают, а  вводят в них специальные  вещества — «вздуватели»? 

      «Вздуватели»  — это вещества, которые при  нагревании разлагаются с образованием газообразных продуктов. В теннисные мячи (заготовки которых в виде двух полусфер изготовлены предварительно и смазаны клеем) кладут таблетки, содержащие смесь нитрита натрия NaNO₂ и хлорида аммония NH₄C1. Склеенные половинки мяча помещают в форму для вулканизации и нагревают. Происходит химическая реакция 

      NaNO₂ + NH₄C1 = NaCl + 2H₂O + N₂↑. 

      Выделившийся  азот создает в мяче повышенное давление.   

      Зачем при пайке металлов используют нашатырь и канифоль? 

      Нашатырь  — это хлорид аммония NH₄CI, его используют для травления — очистки поверхности паяльника и спаиваемого изделия от оксидов металлов. Применение его основано на том, что при повышенной температуре хлорид аммония подвергается термическому разложению на аммиак NH₃ и хлороводород HCl:

      NH₄C1 = NH₃ + HC1.

      Образующиеся  аммиак и НСl реагируют с оксидом меди на горячей поверхности медного паяльника: 

      3CuO + 2 NH₃ = 3Cu + N₂↑ + 3H₂O↑, 

      CuO + 2HCl = CuCl₂ + H₂O↑. 

      В результате обнажается чистая поверхность  металла, которая может «смачиваться» расплавленным оловом или сплавом — припоем.

      Канифоль  представляет собой сложную смесь  органических кислот и ненасыщенных углеводородов, ее получают после отгонки  скипидара из смолы хвойных растений. Взаимодействие компонентов канифоли с оксидами металлов при высокой температуре ведет к восстановлению этих оксидов до металла. Кроме того, расплав канифоли защищает поверхность «жала» паяльника и спаиваемое изделие от контакта с воздухом, а значит, и от окисления.   

      Какую болезнь называют «оловянной чумой»? 

      «Оловянная  чума» — это не болезнь, а своеобразное явление, связанное с существованием двух аллотропных модификаций олова. У «серого олова» (α-модификация) кристаллическая структура сходна со структурой алмаза и устойчива ниже 13,2° С. «Белое олово» (β-модификация) имеет тетрагональную структуру. С этим оловом мы обычно имеем дело. При температуре 13,2⁰С обе модификации находятся в равновесии, а на сильном морозе β-модификация переходит в α-модификацию. Поскольку плотность и кристаллическая структура модификаций разные, оловянные изделия разрушаются. Остановить начавшийся процесс невозможно, поэтому его и назвали «оловянной чумой». Правда, этот процесс на слабом морозе идет медленно. Он быстро нарастает только при температуре ниже —25°С и достигает максимальной скорости при —48°С.   

      Зачем в оптические приборы  помещают мешочки  с синими гранулами?

      Для обнаружения и поглощения примеси  влаги из воздуха используют силикагель (гранулированный пористый диоксид кремния SiO₂), пропитанный хлоридом кобальта СоС1₂ и тщательно высушенный. Когда хлорид кобальта безводный — гранулы силикагеля синие или голубые, при поглощении влаги образуется аквакомплекс [Со(Н₂О)_б]С1₂, и цвет гранул меняется на розовый.  

      Какой спирт называют сухим? 

      «Сухой  спирт» — это смесь уротропина [гексаметилентетрамина (CH₂)₆N₄] с небольшим количеством парафина. Уротропин называют еще гексамином, уризолом или метенамином. Его получают выпариванием в вакууме смеси формальдегида НСНО и аммиака NH₃: 

      6НСНО + 4NH₃ = (CH₂)₆N₄ + 6Н₂О.

      Впервые это вещество синтезировал Бутлеров еще в 1860 г. Это белое кристаллическое  вещество со сладковатым вкусом, при  горении дает желтовато-голубое  пламя (как этиловый спирт), причем золы после сгорания не остается: все  продукты горения газообразны: 

      (CH₂)₆N4 + 9O₂ = 6CO₂↑ + 2N₂↑ + 6H₂O↑. 

      К настоящим спиртам уротропин  не имеет никакого отношения. Как  горючее сухой спирт очень  удобен: легко воспламеняется, легко  гаснет, если закрыть его металлическим  колпачком или тиглем. Поэтому  его применяют в лабораториях, в турпоходах (в том числе для разжигания костра). При хранении надо беречь его от влаги.  

      Существуют  ли ионы, несущие  одновременно и положительный, и отрицательный  заряд? 

      Такие ионы называют биполярными, или цвиттер-ионами. В частности, простейшая из аминокислот, α-аминоуксусная кислота, H₂NCH₂COOH при рН = 5,97 превращается в биполярный ион H₃N⁺CH₂COO^- за счет переноса протона к атому азота. В кислом растворе (рН<7) такой ион становится основанием, акцептором протонов: 

      H₃N⁺CH₂COO^- + H₃O⁺ = H₃N⁺CH₂COOH + H₂O. 

      В щелочной среде (рН>7) биполярный ион  оказывается кислотой, выделяя протон:  

      H₃N⁺CH₂COO^- + OH^- = NH₂CH₂COO^- + H₂O.