Сделай сам или путешествие по квартире
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.
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.
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:
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.
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.
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.
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.
•
•
Copyright © 2005 - 2007 Webmaster
