Ложка исчезает, или три опыта с алюминием

     Химическая  реакция горения кислоты не отличается особой сложностью: ее продукты — гидроксид натрия NaOH и монооксид углерода СО: 

     2Na₂O₂ + CH₃COOH = 4NaOH + 2СО↑ 

     Пероксид  натрия впервые получил французский  химик Жозеф Гей-Люссак в 1811 г. Он же наблюдал вспышки концентрированной  уксусной кислоты при контакте с  Na₂O₂. 

Огненный  дождь... взаперти

     На  дно большой бутыли (емкостью 3 — 5 л) насыпают слой сухого речного песка толщиной 2—3 см и затем наполняют ее хлором. Хлор, как известно, можно получить действием концентрированной соляной кислоты на диоксид марганца или перманганат калия. Для этого в круглодонную колбу насыпают на 1/4 ее объема Мп0₂ или КМnO₄ и вставляют резиновую пробку с капельной воронкой и отводной стеклянной трубкой. Колбу закрепляют в штативе и помещают в вытяжной шкаф. Затем наливают в капельную воронку соляную кислоту и начинают по каплям добавлять ее в круглодонную колбу. Начинается реакция: 

     МnO₂ + 4НСl = МnСl₂ 

     (или  2KMnO₄ + 16НС1 = 2КС1 + 2МnСl₂ + 5C1₂↑ + 8H₂O) 

     Длинную газоотводную трубку погружают в  большую бутыль до самого ее дна. Хлор тяжелее воздуха и будет постепенно вытеснять его. Чтобы узнать, наполнена  ли бутыль хлором, подносят к ее горловине фильтровальную бумажку, смоченную водным раствором иодида калия. В результате реакции: 

     2KI + С1₂ = 2КС1 + I₂ 

     выделяется  иод I₂ и бумажка чернеет. Бутыль, наполненную хлором, закрывают пробкой. Выполнив эти операции, растирают в фарфоровой ступке сурьму Sb до порошкообразного состояния и наполняют этим порошком небольшую пробирку на 1/4 ее объема. Вынув пробку, осторожно постукивая по пробирке пальцем, небольшими порциями высыпают порошок сурьмы в бутыль с хлором. Сурьма тотчас же воспламеняется и сгорает, образуя «огненный дождь» и разбрасывая во все стороны искры. Склянка наполняется белым дымом продуктов взаимодействия сурьмы и хлора: 

     2Sb + 3Cl₂ = 2SbCl₃

     2Sb + 5C1₂ = 2SbCl₅  

Железо  горит!

     Горят, конечно, не крупные изделия из металла, а тончайшие его порошки, приготовление которых требует известного искусства. Первым, кто обнаружил это свойство порошкообразного железа, был немецкий химик Генрих Густав Магнус в 1825 г. Сейчас уже трудно установить, зачем он стал нагревать оксалат железа(II) FeC₂O₄∙2H₂0, но его явно заинтересовал черный продукт термического разложения, который он принял за оксид железа FeO. Высыпав его еще теплым из сосуда, где шло разложение, в фарфоровую чашку, изумленный Магнус увидел сноп искр. И он сам, и его коллеги-химики повторяли много раз этот опыт и пришли к выводу, что «из оксида железа оставшееся тепло выходит в виде света». Только позднее было установлено, что воспламеняются мельчайшие частички металла.

     Для получения самовоспламеняющихся («пирофорных») порошков Железа применяется термическое разложение соли щавелевой кислоты Н₂С₂O₄ — оксалата железа(П) FeC₂O₄∙2Н₂О. Эту соль надо заранее получить, сливая растворы сульфата железа(П) FeSO₄ и оксалата аммония (NH₄)₂C₂O₄. Выпадает лимонно-желтый осадок: 

     FeSO₄ + (NH₄)₂C₂O₄ + 2Н₂O = FeC₂O₄∙2H₂O↓ + (NH₄)₂SO₄

     Осадок  отфильтровывают и высушивают между  листами фильтровальной бумаги. Сухой  порошок FeC₂O₄∙2Н₂0 засыпают в пробирку на 1/4 ее объема и прокаливают, держа ее в пламени газовой горелки с небольшим наклоном в сторону отверстия. Прокаливание ведут при умеренной температуре (150—200 °С). Разложение FeC₂O₄∙2H₂O отвечает уравнению: 

     FeC₂O₄ · 2Н₂O = Fe + 2СО₂↑ + 2H₂O↑ 

     Капли воды снимают со стенок пробирки трубочкой, свернутой ид фильтровальной бумаги. Как только лимонно-желтый порошок почернеет, нагревание прекращают, а пробирку закрывают пробкой, Еще теплое содержимое пробирки высыпают порциями в трубку высотой 1 м в шириной 3—4 см, установленную на асбестовом или металлическом листе. Черный порошок железа, высыпаясь из пробирки, самовоспламеняется и сгорает, образуя красивый сноп искр: 

     3Fе + 2O₂ = (Fe^IIFe₂^III)O₄ 

     Продукт реакции – тетраоксид дижелеза(III)-железа(II). Средний размер частиц порошкообразного железа около 5·10^-3 мм. Их огромная поверхность соприкосновения с воздухом резко повышает скорость окисления железа. При этом выделяется так много теплоты, что порошок воспламеняется.  

И с помощью лимонной кислоты...

     Пирофорный  порошок железа получается и из цитрата  железа. Чтобы получить цитрат железа(II) Fe₃(C₆H₃O₇)₂, в водный раствор лимонной кислоты Н₃{С₆Н₅О₇) вносят небольшими порциями мелкие железные опилки, а смесь нагревают. При этом железо химически растворяется, выделяя водород: 

     3Fe + 2Н₃(С₆Н₅O₇) = Fe₃(C₆H₅O₇)₂ + 3H₂↑ 

     Раствор цитрата железа(II) упаривают до начала кристаллизации соли, охлаждают, затем отфильтровывают и сушат выпавшие кристаллы. Реакция термического разложения Fe₃(C₆H₅O₇)₂∙Н₂О сопровождается выделением монооксида углерода СО и углерода: 

     Fe₃(C₆H₅O₇)₂∙Н₂O = 3Fe + 9СО↑ + 3С + 6Н₂О↑  

Пламя — и сноп искр

     Красивый  сноп искр можно получить, высыпая  в пламя горящей спиртовки  порошки таких металлов, как алюминий, титан, цирконий или магний. Порошок  сбрасывают с фарфоровой ложечки  или со шпателя небольшими порциями. При горении порошков металлов образуются оксиды А1₂O₃, TiO₂, ZrO₂ и MgO. В опыте не следует использовать тончайшие порошки (пыль или пудру) этих металлов: в пламени они могут взорваться. Пудра циркония может взорваться уже при комнатной температуре.  

Горящий снег

     Возьмите  жестяную консервную банку, наполните ее на 3/4 объема снегом и положите в середину 3—4 гранулы карбида кальция. Сверху засыпьте гранулы СаС₂ снегом и поднесите к банке горящую спичку. Снег вспыхивает и горит коптящим пламенем.

     Суть  этого опыта в том, что при реакции СаС₂ с водой (взятой в виде снега) выделяется ацетилен. Именно ацетилен горит коптящим пламенем, создавая иллюзию горения снега.  

Зеленое пламя

     В фарфоровой чашке смешайте 10 мл этилового  спирта С₂Н₅ОН, 10 мл концентрированной серной кислоты и 2 г буры Na₂B₄O₇∙10Н₂О. Теперь подожгите смесь. Она будет гореть красивым зеленым пламенем.

     При взаимодействии С₂Н₅ОН, H₂SO₄ и Na₂B₄O₇∙10Н₂O получается борно-этиловый эфир состава В(ОС₂Н₅)₃: 

     12С₂Н₅ОН + H₂SO₄ + Na₂B₄O₇ = 4В(ОС₂Н₅)₃ + Na₂SO₄ + 7Н₂O, 

который горит, образуя пламя зеленого цвета 

     2В(ОС₂Н₅)₃ + 18O₂ = В₂O₃ + 12СО₂ + 15Н₂O 

     !!!Факел из эфира

     Очень эффектный опыт – горение борно-этилового  эфира на выходе простой установки, состоящей из конической колбы, пробки и газоотводной трубки. Для опыта  следует подготовить 5—10 г борной кислоты — гидроксида бора В(ОН)₃, 50 мл этилового спирта С₂Н₅ОН и 50 мл концентрированной серной кислоты H₂SO₄. Смешивают в колбе гидроксид бора со спиртом, вносят туда же серную кислоту, закрывают пробкой с трубкой и ставят нагревать на электрическую плитку. Как только в жидкости начнут появляться пузырьки газа, содержимое колбы перемешивают, вращая ее, и после этого подносят горящую лучинку к выходному отверстию газоотводной трубки. Появляется зеленое пламя, которое лучше всего наблюдать, выключив свет в помещении. 

Фейерверк над тиглем

     Смешайте  на сухой бумаге одинаковые объемы (не больше чем по одной ложечке) порошков перманганата калия, древесного угля и порошка железа. Смесь насыпьте в пробирку из тугоплавкого стекла или железный тигель, поместите в кольцо или в лапку штатива (пробирку — выходным отверстием вверх) и нагревайте пламенем спиртовки или газовой горелки.

     Вскоре  из смеси начинает вылетать поток  ярко светящихся частиц! настоящий  «звездный дождь». Уголь и железо окисляются кислородом, выделяющимся при термическом разложении перманганата калия. 

Огни  в жидкости

     В небольшой стеклянный цилиндр на высоту 10—12 см налейте концентрированную серную кислоту. Сверху осторожно налейте этиловый спирт С₂Н₅ОН, наполнив цилиндр почти до верха. Затем в цилиндр всыпьте предварительно измельченные кристаллы перманганата калия.

     Падающие  крупинки КМnО₄ достигают границы, разделяющей спирт и серную кислоту, и вызывают вспышки огней, так что в течение нескольких минут можно наблюдать в жидкости настоящий фейерверк!

     Огни  в жидкости возникают, когда этанол мгновенно  воспламеняется при  контакте с оксидом марганца(VII), который образуется при реакции КМnO₄ и H₂SO₄. 

Небесный огонь

     Химик-«факир»  может одним движением руки зажечь костер без спичек. Конечно, подобного рода спектакль должен быть тщательно подготовлен.

     На  железный лист или на кирпичи кладут несколько кристаллов перманганата калия и смачивают их концентрированной  серной кислотой. Вокруг раскладывают древесные щепки, устраивая «костер». Важно, чтобы щепки не касались кристаллов КМпO₄. «Факир» смачивает этиловым спиртом небольшой клочок ваты и незаметно зажимает его между пальцами. В момент, когда нужно зажечь «костер», вполне достаточно выдавить капли спирта из ватного тампона — так, чтобы они попали на смесь перманганата калия с серной кислотой, где в соответствии с уравнением реакции, приведенным ранее, образуется оксид марганца(VII) — сильнейший окислитель, поджигающий этанол.

     «Костер»  мгновенно загорается. Надо иметь в виду, что «факир» должен сразу же убрать руку с ватным тампоном, иначе тампон тоже может загореться.  

Натрий-колдун

     В кучку деревянных палочек, которая  будет изображать костер, за пять минут  до демонстрации опыта помещают гранулу  натрия размером с горошину, а затем поливают ее водой, но не очень обильно (чтобы палочки не намокли и могли гореть). Этого будет достаточно, чтобы прошла реакция с выделением водорода и образованием большого количества теплоты: 

     2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑ 

     Все это приводит к возгоранию «костра».   

Хромовая зажигалка

     Чтобы зажечь костер без спичек, можно  использовать красные кристаллы  оксида хрома(VI) CrO₃. Надо только очень тщательно просушить это вещество. Чтобы «костер» загорелся, нужно полить СгO₃ небольшим количеством этилового спирта. При соприкосновении с сильным окислителем спирт вспыхивает, а пламя мгновенно охватывает костер: 

     4СгО₃ + С₂Н₅ОН  = 3Н₂O + 2СO₂ + 2Сг₂О₃  

Волшебное пламя

     Сожгите немного (10—15 мл) этилового  спирта в фарфоровой чашке. Обратите внимание: спирт горит почти бесцветным пламенем. Когда горение закончится, в ту же чашку налейте еще 10 мл спирта и 1 мл насыщенного раствора гидроксида бора В(ОН)₃. Подожгите смесь, и вы тут же обнаружите: пламя стало ярко-зеленым! Зеленое пламя, получаемое при горении борно-этилового эфира, — отличная качественная реакция на присутствие соединений бора в пробе сжигаемого вещества.  

Пробирка-факел

     Налейте в пробирку 1 мл концентрированной  уксусной кислоты. Пробирку надо закрыть  пробкой с газоотводной трубкой  и закрепить в лапке штатива в наклонном положении, а потом осторожно нагреть. После того как уксусная кислота закипит и пары ее начнут выходить из отверстия пробирки, подожгите их лучинкой. Появятся длинные языки слабо светящего пламени, похожие на огненный веер.

     Горение уксусной кислоты отвечает уравнению  реакции: 

     СН₃СООН + 2O₂ = 2С0₂↑ + 2Н₂O 

     С прекращением образования паров  уксусной кислоты горение заканчивается и огонь гаснет.  

Самовозгорание?