Таинственные превращения веществ

Итак, человек встречается с химией на каждом шагу. Наша жизнь, здоровье, настроение тесно связаны с бесчисленными химическими веществами и процессами вокруг нас и в нас самих. Развитие человеческого общества сопровождается применением новых материалов и новых химических процессов во всех сферах деятельности человека. Это химия удобряет наши поля, убивает вредителей съедобных растений, помогает нам строить и украшать наш быт, создавая такие прекрасные заменители искусственных материалов, которые сразу и не отличишь от настоящих.

Но может ли химическая реакция быть интересной, яркой и привлекательной?

Предлагаем вашему вниманию несколько интересных и эффектных опытов, проделанных нами самостоятельно. Попробуйте и вы. Да, не забудьте расставить коэффициенты в уравнениях реакций!

Пероксид зажигает кислоту

Оборудование: фарфоровая чашка, пероксид натрия, безводная уксусная кислота, пипетка.

В фарфоровую чашку помещают холмиком пероксид натрия, в центре холмика делают углубление. В глазную пипетку набирают безводную уксусную кислоту и капают ее на пероксид натрия. При каждой капле появляется вспышка:

Na₂O₂ + CH₃COOH + = CO₂ + H₂O + CH₃COONa

Реакция сопровождается большим выделением теплоты.

Чёрная змея

Оборудование: эмалированная тарелка, промытый и прокаленный речной песок, твердый гидрокарбонат натрия, сахарная пудра, спирт.

В тарелке смешайте песок со спиртом, формуя их конической мензуркой. В центре конуса сделайте углубление, в котором поместите смесь из 10 г гидрокарбоната натрия и 65 г сахарной пудры. Подожгите спирт. Из сахарной массы “выползает” черная извивающаяся змея.

Огненная метель

Оборудование: раствор аммиака, оксид хрома(3), ложечка для сжигания вещества, горелка.

В бутыль налейте водный раствор аммиака, смочите ее стенки и закройте ее крышкой (пробкой). В ложечку для сжигания веществ поместите оксид хрома(3) и накалите над пламенем горелки, а затем внесите в бутыль с газообразным аммиаком и сбросьте его. Образуется целый сноп искр, которые кружатся внутри бутыли, как в метель, в темноте зрительный эффект повышается:

NH₃ + O₂  = NO + H₂O

NO + O₂ = NO₂

Самовоспламеняющаяся жидкость

Оборудование: пипетка, цилиндр или демонстрационная пробирка, воронка с длинной стеклянной трубкой, глицерин, концентрированная серная кислота, перманганат калия.

В фарфоровой чашке поместите 0,5 г слегка растертых в ступке кристаллов перманганата калия, а затем из пипетки на них нанесите 3-4 капли глицерина. Через некоторое время глицерин воспламеняется:

KМО₄ + С₃Н₅(ОН)₃ = МnO₂ + CO₂ + H₂O + KOH 

Вулкан Бёттгера

В 1843 г. Рудольф Бёттгер получил дихромат аммония оранжево-красное кристаллическое вещество. Он решил испытать это вещество на способность взрываться от удара и воспламеняться от горя­щей лучины. Удар молотом на чугунной плите всего лишь превратил кристаллы дихромата аммония в порошок. Затем, насыпав на тарелку горку кристаллов, Бёттгер поднес к ней горящую лучинку. Кристаллы не вспыхнули, но вокруг конца горящей лучинки что-то закипело, нача­ли стремительно вылетать раскаленные частицы. Горка стала увеличи­ваться и скоро приняла внушительные размеры (рис. 38). Изменился и ее цвет: вместо оранжевого он стал зеленым.

Позднее было установлено, что дихромат аммония самопроизвольно разлагается не только от зажженной лучинки или спички, но и от нагре­той стеклянной палочки. При этом выделяется  газообразный азот N2,пары воды, твердые частички раскаленного оксида хрома Cr203 и большое количество теплоты.

Идет внутримолекулярная окислитель - восстановительная реакция:    (NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 +H2O

Вулкан Шееле   

В 1779 г. шведский аптекарь-химик Карл Шееле впервые получил глицерин и назвал полученную жидкость «сладкое масло». Изучая свойства глицерина, он однажды смешал его с кристаллическим перманганатом калия. Неожиданно произошла вспышка смеси.

Теперь этот эффектный опыт с выбросом огня осуществляют следующим образом. В фарфоровую чашку или на керамическую плитку насыпают в виде горки тщательно растертый в ступке перманганат ка­лия КМпО₄. В вершине горки делают небольшое углубление, вносят тут несколько капель глицерина С₃Н₅(ОН)₃, не содержащего примеси воды, и сразу же отходят в сторону: сейчас «вулкан» проснется! Через 1-2 минуты происходит вспышка фиолетового цвета из-за разбрызги­вания небольшой части КМпО₄; глицерин при этом воспламеняется.

KMnO4   +C3H5(OH)3 = K2CO3 + MnO2 +H2O + CO2

Фиолетовый джинн

Иод реагирует с химически активными металлами (магнием и алю­минием) с эффектной вспышкой. При этом выделяются фиолетовые па­ры, и вся картина напоминает явление джинна из запечатанного сосуда или из лампы Ал ад дина.

Чтобы показать этот фокус, надо приготовить стеклянный колокол или пятилитровую стеклянную банку либо выполнять опыт на свежем воздухе. В небольшой фарфоровой чашке смешивают половину чайной ложки алюминиевой пудры и чайную ложку предварительно растертого в ступке сухого иода. Учтите, что с порошкообразным алюминием этот опыт не получается! Смесь собирают горкой и в вершине ее делают уг­лубление, в которое приливают из пипетки 2—3 капли дистиллирован­ной воды. Сразу же накрывают чашку со смесью стеклянным колоколом или банкой.

Через несколько секунд над горкой появляется маленькое фиолето­вое облачко, а это означает, что джинн проснулся. Потом происходит внезапная вспышка с образованием фиолетового пламени и весь коло­кол наполняется фиолетовым дымом.

В результате реакции образуется иодид алюминия  , а фиолето­вая окраска пламени и дыма вызвана частичной возгонкой иода.

Аl +I2- Аll₃

<!--[if !msEquation]-->

Свеча и волшебная палочка

Зажечь свечу без спичек можно вполне безобидным способом, но то­же под контролем преподавателя или руководителя химического круж­ка. Для этого потребуется сначала имитировать настоящую свечу -тонкую стеклянную пробирку облить снаружи расплавленным парафи­ном или стеарином (можно даже просто накапать парафин с горящей свечи, держа ее наклонно). В пробирку наливают на 1/2 ее объема эта­нол С₂Н₅ОН (этиловый спирт) и надевают на нее металлический колпа­чок с отверстием, через которое пропущен фитиль из 5—10 ниток бу­мажной пряжи. Колпачок тоже надо облить расплавленным парафином, но при этом постараться не задеть фитиль. Наружу из такой «свеч­ки» должен выглядывать только конец фитиля, пропитанный спиртом, Наконец, готовят «запал». Несколько кристаллов перманганатака­лия КМпО₄ смешивают с 5—б каплями концентрированной серной кис­лоты Н₂SО₄, чтобы получилась кашица. Окунают в эту кашицу конец длинной стеклянной палочки и касаются ею фитиля. «Свеча» сразу же вспыхивает и горит бледно-голубым пламенем. Причиной воспламене­ния «свечи» является окисление спирта оксидом марганца(VII) Мп₂0₇,

который образуется при действии на перманганат калия концентриро­ванной серной кислоты:

KMnO4 + H2SO4 =Mn2O7 + K2SO4 + H2O

C2H5OH + 2Mn2O7 = 4MnO2 + 2CO2 + 3H2O

<!--[endif]-->

"Таинственные превращения веществ» Так ли проста химическая реакция?