Неспалима нитка

Цупку нитку добре змочіть міцним розчином кухонної солі й висушіть. Висушену нитку, просочену сіллю, запаліть. Вона згорає, але не руйнується. Для більшого ефекту до обробленої сіллю нитки мож­на прив'язати, наприклад, перо, і воно висітиме на ній. Чому так відбувається? Нитка згорає, але кристали солі не згорають і зберігають форму нитки.

27. Газ, що підтримує горіння.

Насипте в суху пробірку (шаром 1см) порошок калій перманганату й щільно закрийте її пробкою із зігнутою трубкою. Ручку затискача для пробірки вставте в косий отвір штатива так, щоб пробірка утри­мувалася в похилому положенні, й нагрійте порошок над полум'ям спиртівки. При цьому пробірка має бути зовні абсолютно Сухою, інак­ше вона лусне. Щойно порошок почне чорніти, піднесіть до вільного отвору зігнутої трубки чашку з водою так, щоб кінець трубки злегка опустився у воду. Ви побачите багато бульбашок, які піднімаються у воді від вільного кінця трубки. Якщо до отвору трубки піднести тліючy скіпку, то вона спалахне. Газ, який підтримує горіння, називається киснем.

Не припиняючи горіння, приберіть чашку з водою, інакше воду засмокче в пробірку, і вона лусне від перепаду температур.

28. Чому картопля плаває у воді?

Цей дослід ви можете показати своїм молодшим братам та сестрам. І літрову скляну банку налийте півлітра води (пів банки) й покладіть туди одну картоплину — вона миттю опуститься на дно. Потім налийте в банку насичений розчин кухонної солі (малюкам можете сказати, що це «вода»). Картоплина після цього спливе вгору. Якщо в банку і картоплиною долити звичайної води, картоплина знову почне тону­ли й опуститься на дно банки.

Чим пояснити таке явище? Зазвичай картопля у воді тоне, але в нагаченому розчині кухонної солі, питома вага якої більша, ніж у води, картопля спливає.

29. Неспалимі тканини.

Конторський силікатний клей — не що інше, як рідке скло. Роз­бавте клей водою наполовину, занурте в цей розчин рідкого скла шматочок полотна, потім просушіть його. Просочений матеріал не горить, а лише тліє. Такий самий дослід можна провести з фанерною дощечкою.

Просочені рідким склом театральні завіси з тканини, паперові та матерчаті абажури, сценічна бутафорія й інші предмети не згорають. Гонка плівка висохлого рідкого скла повністю перекриває доступ повітря до матеріалу, що горить, і полум'я гасне. Рідким склом просочують рукавиці та спецодяг працівників гарячих цехів.

30. «Фруктовий кисіль».

Налийте в стакан (1/5 частина об'єму) водний розчин кальцій хлориду СаС1₂ (10г солі в 90мл води) і додайте 3-4 краплі спирт­ного розчину фенолфталеїну. В інший стакан налийте до половини розчин рідкого скла – натрій полісилікату, речовини з умовною формулою Na₂SiО₃. Розчин з першого стакана вилийте в другий і швидко перемішайте скляною паличкою. Вміст стакана стає червоним і густим, як желе або кисіль, в якому скляна паличка може стояти вертикально.

Своєму «народженню» «желе» зобов'язане хімічній реакції утворення кальцій силікатів та одночасному гідролізу натрій полісилікату (рідкого скла) з утворенням лужного середовища й подальшим виділенням «драглів» полікремнієвої кислоти (Н₂SіО₃). Фенолфта­леїн у лужному середовищі набуває малинового кольору. Схематично ці реакції можна записати так:

Na₂SiО₃+СаС1₂®CaSiO₃¯+2NaCl,

Na₂SiО₃+2H₂О®H₂SiО₃¯+2NaOH.

31. «Молочна річка».

Умілець - «чаклун» може створити молочні річки в киселевих берегах. Уявіть себе таким чаклуном і насипте в один стакан 2 чайні ложки кальцій хлориду СаСl₂, а в інший — таку саму кількість на­трій карбонату Na₂CО₃ й налийте в кожен із них води приблизно на 1/4 частину їхнього об'єму. Потім злийте отримані розчини доку­пи — рідина стає білою, як молоко.

Цей дослід потрібно демонструвати швидко, оскільки кальцій карбонат СаСО₃ випадає В осад, і глядачі можуть помітити, що це аж ніяк не молоко. Але якщо ви додасте до суміші надлишок хлороводневої кислоти НСl, то «молоко», закипівши, миттю перетвориться на «газовану воду».

«Молоко» виходить унаслідок реакції:

СаС1₂+Na₂CО₃®CaCО₃¯+2NaCl,

а «газована вода» утворюється під дією кислоти:

СаСО₃+2НСІ®СаС1₂+Н₂О+СО₂­.

Де є «молоко», там вийде й «сир». Якщо до розбавленого водно­го розчину барій хлориду ВаС1₂ або до плюмбум нітрату Pb(NO₃)₂ ви додасте розчин калій сульфату K₂SО₄, то відразу ж утвориться пухкий білий осад сирнистого вигляду, що складається відповідно із барій сульфату BaSО₄ або плюмбум сульфату PbSО₄ за обмінними реакціями:

ВаС1₂+K₂SО₄®BaSО₄¯+2KC1,

Pb(NО₃)₂+K₂SО₄®PbSO₄¯+2KNО₃.

Ці речовини досить швидко осідають на дно стакана.

32. Вода перетворюється на «вино».

Щоб виконати це незвичайне перетворення, налийте у два стакани на 1/4 частину їхнього об'єму води й додайте в один із них 3-4 краплі спиртного розчину фенолфталеїну, а в інший — чайну ложку натрій карбонату Na₂CO₃ (соди).

Якщо після цього ви змішаєте вміст обох стаканів (виллєте розчин з першого стакана в другий), рідина відразу ж стане малиново-червоною, тому що індикатор фенолфталеїн у лужному середовищі забарвлюється в яскравий колір. Ось і вийшло «вино»! От тільки це «вино» не слід куштувати: сода відносно нешкідлива, але фенолфта­леїн — сильний проносний засіб.

Безбарвний спиртовий розчин індикатора фенолфталеїну завжди забарвлюється в малиновий колір у лужному середовищі (при рН близько 8-10). Причиною лужності середовища у вашому розчині є гідроліз натрій карбонату. Спочатку відбувається дисоціація соді на Катіони натрію Na⁺ та карбонат-аніон СO2^-3. Потім карбонат-аніон, який поводиться в розчині як слабка основа, приймає від молекули води протон, перетворюючись на гідрогенкарбонат-аніон НСO₃ і ство­рюючи підвищену концентрацію гідроксид-іонів ОН. Ось звідси й лужне середовище, а значить, і забарвлення індикатора.

А тепер спробуйте перетворити «вино» на воду. Для цього в ста­кані, що звільнився, приготуйте розчин сульфатної кислоти H₂SO₄. У стакан на 1/4 частину його об'єму налийте води й додайте 5 мл 20%-ї сульфатної кислоти. Якщо отриманий розчин вилити у «вино», воно має знебарвитися.

«Сульфатна кислота взаємодіє з натрій карбонатом з утворенням продуктів, не схильних до гідролізу,— натрій сульфату Na₂SO₄, кар­бон діоксиду СO₂ та води:

Na₂CO₃+H₂SO₄®Na₂SO₄+CО₂­+H₂О.

«Вино» з води можна отримати в інакший спосіб, використовую­чи реакцію взаємодії ферум хлориду FeCl₃ й калій тіоціанату KNCS або амонію NH₄NCS. Для досліду беруть надміру розбавлені водні розчини цих речовин. А знебарвлення «вина» досягають додаванням розчину натрій або калій фториду.

33. Алхімічне золото.

Налийте в пробірку розчин плюмбум ацетату й додайте до нього розчин калій йодиду, уникаючи надлишку. При цьому випадає кра­сивий жовтий осад:

Рb(СН₃СОО)₂+КІ^-®РbІ₂¯+СН₃СООК.

Попри те що цей осад нагадує за кольором золото, він іще не є золотом. Для того щоб перетворити його на золото, слід обережно нагріва­ти пробірку майже до кипіння, доки не розчиниться весь (або майже весь) осад. Якщо навіть при кипінні осаду в пробірці залишається ще багато, то в пробірку потрібно додати води й повторити нагріван­ня. Після того як осад розчиниться в гарячій воді, пробірку залиште остигати на повітрі. У міру охолодження з розчину випадатимуть красиві золотисті кусочки плюмбум (ІІ) йодиду, які блищать на сонці. Причому якщо ви будете охолоджувати пробірки з розчином повільно (на повітрі), то кристали плюмбум (ІІ) йодиду вийдуть великі, а якщо швидко (наприклад, у холодній воді з льодом), то кристали будуть дрібні й нагадуватимуть золотий пісок.

34. Сухозлітне золото.

Золото, яке ви отримаєте в цьому досліді — це так зване сухозлітне золото — станум дисульфід SnS₂, який входить, до складу фарб для бронзування дерева та інших матеріалів.

Приготуйте суміш із сірки та амоній хлориду (1:4), перетріть її у порцеляновій ступці, помістіть у човник і накрийте його олов’яною фольгою (дві частини). З гранульованого олова фольгу можна приготувати, розплавивши кілька гранул і обережно впливаючи розплав на холодну поверхню керамічної плитки. Можете також скористатися обгорткою, в яку загортають високоякісні сорти шоколаду. Відріз­нити олов'яну фольгу від алюмінієвої в цьому разі можна за харак­терним хрускотом — чисте олово при згинанні хрустить. Це дещо незвичайний приклад проведення хімічного аналізу на слух. Човник помістіть у заздалегідь нагріту до 200-220°С піч (дослід проводьте у витяжній шафі). За годину остудіть човник і вийміть фольгу, покриту коричневою кіркою, поки що мало схожою на «коштовний метал».

2Sn+2S+6NH₄Cl® SnS₂+(NH₄)₂®SnCl₆­+4NH₃­+2H₂­.

Збовтайте її з водою (олово, що не прореагувала осідає) і злийте жовтий розчин у стакан. Після цього слід нагріти стакан — задля кращого відділення осаду, а потім відфільтрувати осад і висушити. Ви отримаєте золотисто-жовтий станум дисульфід, порошок якого в суміші з оліфою можна використовувати для фарбування різних предметів, Сірка та амоній хлорид утворюються з лишком, оскільки вони можуть частково виділятися при прожарюванні. Збільшуючи час нагрівання, можна підвищити ступінь перетворення олова в ди­сульфід.

35. Фонтан у банці.

Посудину (наприклад, круглодонну колбу) місткістю приблизно 1л заповніть газоподібним хлороводнем або амоніаком. Для цього в пробірку з газовідвідною трубкою помістіть солі твердих амоній хлориду 2,5г з натрій гідроксидом 1,8г й додайте 1-2 краплі води (для отримання амоніаку) або натрій хлорид 2,6г з концентрованою і сульфатною кислотою 2мл.

NH₄Cl+NaOH®NH₃­+NaCl+H₂О

NaCl+H₂SО₄®HCl­+NaHSО₄.

Газовідвідну трубку спрямуйте в заготовлену посудину, щоб зібра­ти газ, який виділяється. При цьому, якщо потрібно збирати амоніак, газовідвідна трубка має бути спрямована вгору (оскільки амоніак легший за повітря), і навпаки, якщо потрібно збирати хлороводень, то газовідвідна трубка має бути спрямована вниз.

Після наповнення посудини газом горло посудини щільно закрий­те пробкою з прямою газовідвідною трубкою і кінець трубки опустіть у банку, наповнену водою. Для більшого ефекту досліду воду в банці можна підфарбувати, капнувши в неї кілька крапель розчину фенол­фталеїну або лакмусу. Унаслідок хорошої розчинності амоніаку та хлороводню у воді в посудину, наповнену газом, упорскується з си­лою вода й через наявність індикатора забарвлюється у відповідний колір.

36. Рідкий хамелеон.

Сполуки мангану мають різне забарвлення. Щоб переконатися в цьому, налийте в пробірку 3мл насиченого розчину калій перман­ганату КМnO₄ та 1мл 10%-го розчину лугу NaOH. До утвореної суміші при перемішуванні додайте 10-18 крапель розбавленого роз­чину натрій сульфіту Na₂SО₄ до отримання зеленого забарвлення. При інтенсивному перемішуванні зелений розчин стає синім, потім фіолетово-малиновим.

Поява зеленого забарвлення свідчить про утворення К₂МnO₄ унаслідок хімічної реакції:

2KMnO₄+2NaOH+Na₂SO₃®2K₂MnO₄+Na₂SO₄+Н₂O

Синє забарвлення властиве малостійкому аніону [МnO₄]^3-, який на повітрі окиснюється знову до фіолетово-малинового перманганату. Слід враховувати те, що при надлишку натрій сульфіту або при неста­чі гідроксиду лугу манганат не утворюється.

37. Хімічний годинник.

І спосіб.

Розчиніть два кремені для запальничок у 12мл розбавленої (1:2) сульфатної або нітратної кислоти (при розбавленні кислоту наливати у воду). При цьому в кислоті розчиниться пірофорний сплав заліза із церієм, з якого виготовляють кремені. В іншому стакані розчиніть 4г лимонної кислоти в 10мл гарячої води й додайте 1,7г калій бро­мату КВrО₃, після чого нагрівайте до повного розчинення речовин.

Перший розчин вилийте в другий і перемішайте. Відразу ж з'явиться світло-жовте забарвлення, яке через 20 секунд зміниться на темно-коричневе, а потім знову стане жовтим. При температурі 45°С таку зміну кольору можна спостерігати 2-3 хвилини, у холодному роз­чині чергування не буде чітким. За якийсь час розчин помутніє (ут­ворюється дибромацетондикарбонова кислота) і почнуть виділятися бульбашки вуглекислого газу.

ІІ спосіб.

Звичайні хімічні реакції протікають дуже швидко й, як правило, починаються відразу ж після змішування реагентів. Проте із цього правила є винятки. Реакційна суміш може залишатися якийсь час безбарвною, а потім миттєво забарвитися. Хочете — через п'ять се­кунд, хочете — через десять; ви самі можете поставити «хімічний годинник» на необхідний час.

Приготуйте два розчини. Склад першого: 3,9г калій йодату КІО₃ на літр води. Склад другого: 1г натрій сульфіту Na₂SО₃, 0,94г концентрованої сульфатної кислоти (обережної) і небагато, кілька мілілітрів, крохмального клейстеру — так само на літр води. Обидва розчини безбарвні й прозорі.

Відміряйте по 100мл обох розчинів і швидко, краще при перемішуванні, налийте другий у перший. Дослід зручніше проводити уд­вох — нехай ваш товариш одразу ж починає відлік часу за секундоміром або за годинником із секундною стрілкою. Через шість-вісім секунд (точний час залежить від температури) рідина миттєво забар­виться в темно-синій, майже чорний, колір.

Тепер відміряйте заново 100мл другого розчину, а 50мл першого розбавте водою рівно вдвічі. Із секундоміром у руках ви переконаєте­ся, що час, який минув з моменту зливання розчинів до їхнього забарвлення, теж збільшиться вдвічі.

Нарешті змішайте 100мл другого розчину з 25мл першого, розбавленого водою вчетверо, тобто до тих же 100мл. «Хімічний годинник» працюватиме в чотири рази довше, ніж у першому досліді.

Цей дослід демонструє один з фундаментальних хімічних за­конів – закон діючих мас, згідно з яким швидкість реакції пропор­ційна концентраціям речовин, що реагують. Але ось у чому питання: чому розчини забарвлюються миттєво після паузи, а не рівномірно й поступово, як цього слід чекати?

Сульфатна кислота в розчині витісняє йодат- і сульфіт-іони з їх­ніх солей. При цьому в розчині утворюється йодоводнева кислота, але живе вона недовго й відразу вступає у взаємодію з йодну ватою кислотою. Як наслідок, виділяється вільний йод, саме він і дає кольорову реакцію з крохмалем.

Якби все відбувалося саме так, то розчин темнів би поступово, у мі­ру виділення йоду. Проте паралельно відбувається ще один процес: сульфітна кислота H₂SО₃ реагує з вільним йодом і знов утворюється йодоводнева кислота. Ця реакція йде швидше, аніж попередня, і йод, не встигнувши забарвити крохмаль, знову відновлюється.

Виходить, що забарвлення не повинне з'явитися зовсім? Зверніть увагу: в ході реакції сульфітна кислота безперервно витрачається, і щойно вона вся перетвориться на сульфатну, йоду вже ніщо не зава­жатиме реагувати з крохмалем. І тоді розчин миттєво забарвиться по всьому об'єму.

Розбавляючи розчин удвічі й учетверо, ви зменшували концен­трацію калій йодату, і швидкість реакції зменшувалася пропор­ційно.

Дата добавления: 2015-05-23