Аннотация: Коллекция интересных химических экспериментов из обычных материалов - что-то вроде маленькой "занимательной химии".
При проведении химических экспериментов следует особое внимание уделить правилам безопасности. Игорь Юрьевич Денисюк рекомендовал к просмотру следующее видео:Безопасность при проведении химических экспериментов
Часть экспериментов имеет практическую пользу, а часть просто интересны. Некоторые из них можно показывать детям, чтобы вызвать у них интерес к наукам. Но не все.
1. Шипучка - сода, лимонная кислота, сахар
Классический кухонный химический эксперимент. В детстве мне очень нравился.
Что вам понадобится:
* Лимонная кислота
* Пищевая сода
* Сахар
* Вода
Для приговотления стакана шипучки нужно смешать:
- половину чайной ложки лимонной кислоты,
- от четверти до половины чайной ложки питьевой соды,
В реакции образуется цитрат натрия, углекислый газ и вода.
Цитрат натрия (Na3C6H5O7) применяется как вкусовая добавка в составе газированных напитков, а также при переливании крови.
Приём цитрата натрия в количестве примерно 0.5г/кг веса, растворенного в литре воды улучшает результат в забеге на 5 километров на 30 секунд
2. Огнетушитель - уксус, вода и сода
Как сделать самодельный огнетушитель.
Что вам понадобится:
* Поллитровая бутылка из-под воды
* Уксус
* Пищевая сода
* Жидкое моющее средство для посуды
* Туалетная бумага
* Вода
Последовательность шагов:
- в пробке бутылки просверлите дырку размером в полсантиметра (или проделайте ножом)
- заполните бутылку на треть уксусом, и на треть водой (бутылка теперь заполнена на две трети)
- добавьте немножко жидкого мыла для посуды
- оторвите два листочка туалетной бумаги (одним куском). Посередине, вдоль куска насыпьте две столовые ложки пищевой соды, аккуратно скрутите бумагу в тонкий рулон и сложите вдвое
- свободные концы рулона просуньте в отверстие пробки снизу
- придерживая торчащие над пробкой концы рулона, аккуратно просуньте мешочек с содой в бутылку (он будет висеть под пробкой) и закрутите пробку
Чтобы активировать огнетушитель, протолкните торчащие концы рулона внутрь бутылки (сода упадёт в уксус), хорошенько потрясите бутылкой и направьте её на огонь.
Примечания: эта модель огнетушителя не предназначена для длительного хранения.
Пищевая сода: гидрокарбонат натрия NaHCO3
Уксусная кислота: CH3COOH
Химическое уравнение CH3COOH + NaHCO = CH3COONa + H2O + CO2 В реакции образуется ацетат натрия, углекислый газ и вода.
Ацетат натрия (CH3COONa) используется в химических грелках.
3. Химический огонь - марганцовка и глицерин (или марганцовка и антифриз)
Химический способ добывания огня.
Что вам понадобится:
* Перманганат калия (марганцовка)
* Глицерин (или антифриз)
* Вода
Что делать:
- насыпать небольшую горку марганцовки
- сделать в ней углубление и налить туда немного глицерина
- если огня нет, капнуть туда одну-две капли воды
Примечания: марганцовка со временем 'выдыхается' и реакция идёт хуже. Хранить марганцовку нужно в герметичном, непрозрачном контейнере
Самодельное топливо для горелки. Аналог сухого топлива - "горючее желе".
Что вам понадобится:
* яичная скорлупа или антацид (лекарство) с содержанием не менее 1000 мг карбоната кальция на таблетку. Можно также использовать мел из карбоната кальция.
* уксус
* спирт 95% или выше (этиловый или изопропиловый)
Что делать:
- раскрошить 5 грамм скорлупы (скорлупа от одного яйца) или 5 таблеток антацида
- добавлять уксус, помешивая, пока шипение не прекратится (примерно 50 мл)
- позволить смеси постоять около дня, чтобы она упарилась вдвое
- налить 50 мл спирта в другой контейнер
- понемногу добавлять смесь в спирт, помешивая, пока не получится желе. Не перестарайтесь, т.к. если добавить слишком много смеси, получится жидкость, а не желе.
- готово! зачерпните немного желе, положите на горелку, и поджигайте
Примечания: Желе можно хранить в герметичных контейнерах, например в пластиковых пакетах на молнии (zip-loc)
Карбонат кальция: CaCO3
Уксусная кислота: CH3COOH
Химическое уравнение CaCO3 + 2 CH3COOH = Ca(CH3COO)2 + H2O + CO2 В реакции образуется ацетат кальция, углекислый газ и вода. Ацетат кальция превращает спирт в желе.
5. Литий (из батарейки "Energizer") реагирует с водой с выделением водорода
Многие, наверное, помнят школьный химический эксперимент, когда кусочек натрия бросают в воду, где он бегает по поверхности и загорается. Похожий, но несколько более безопасный эксперимент можно провести с другим щелочным металлом литием, так как он реагирует с водой активно, но без взрыва и возгорания. Добыть металл литий можно из батарейки Energizer Ultimate Lithium.
Что вам понадобится:
* Батарейка Energizer Ultimate Lithium
* Плоскогубцы с тонким носиком (острогубцы)
* Маленький герметичный контейнер для хранения металла
* Вода
Открывать батарейку лучше на улице, так как при открытии выделяется неприятно пахнущий газ. Также рекомендую надеть на руки хозяйственные перчатки.
Что делать:
- снять пластиковую этикетку со стального корпуса батарейки
- плоскогубцами крепко захватить и вырвать центральный (положительный) контакт и окружающую его пластиковую крышечку, стараясь не закоротить его о корпус (отрицательный контакт). Если батарейка начнет разогреваться, значит вы всё-таки закоротили контакты и нужно её выбросить, прежде чем из неё начнут выходить неприятные газы.
- вверху, сильно разогнуть наружу загнутые внутрь концы металлического корпуса, опять же стараясь не закоротить батарейку
- начав сверху, оторвать плоскогубцами около половины (по высоте) стального корпуса батарейки
- когда сможете хорошо ухватиться за белый центр батарейки, вытянуть его из корпуса
- снять прозрачную пластиковую обёртку
- раскрутить рулон
- выбросить чёрную полоску сульфата железа - очень вонючего (спрячьте его в пластиковый пакет)
- снять полоску разделителя, под которым скрывается литиевая фольга
- сложить фольгу в несколько раз и спрятать в герметический контейнер, так как на воздухе литий выстро тускнеет, окисляясь и реагируя с азотом
- оторвите небольшой кусочек литиевой фольги и бросьте в воду - металл начнёт активно реагировать с выделением водорода
- если проводить реакцию в стеклянной бутылке, то сверху можно надеть шарик и он наполнится водородом. Завяжите шарик, он будет легче воздуха - можно отправить его пастись к потолку комнаты или запустить в небо!
Химическое уравнение:
2Li + 2H2O = 2LiOH + H2
6. Алюминий растворяется в соляной кислоте с выделением водорода
Способность кислот растворять металлы иллюстрируется на примере взаимодействия алюминиевой фольги и соляной кислоты.
Что вам понадобится:
* Соляная кислота - её можно купить в хозмаге в отделе растворителей, она используется для очистки железа от ржавчины
* Алюминиевая фольга
* Стеклянная бутылка
Что делать:
- налейте в бутылку немного (1см по высоте достаточно) соляной кислоты. Делать это лучше в резиновых перчатках. Дышать парами соляной кислоты не рекомендуется.
- бросьте туда небольшой шарик алюминиевой фольги.
Первые секунд двадцать ничего интересного происходить не будет, так как алюминий всегда покрыт защитной плёнкой оксида. Затем вы увидите, как начнётся реакция с выделением газа. Газ - это водород, и его можно поджечь у горлышка бутылки. Реакция идёт с выделением тепла, через некоторое время кислота нагревается и вместе с водородом начинает выделяться неприятно пахнущий газ хлороводород. Для того, чтобы этого не происходило, можно бутылку с кислотой с самого начала поставить в кастрюлю со льдом и холодной водой. Не бросайте слишком много алюминиевой фольги, иначе при бурной реакции всё вспенится и перельётся через край. Опыт рекомендую проводить на открытом воздухе.
Химическое уравнение: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
В реакции образуется хлорид алюминия и водород.
7. Мел (карбонат кальция - сульфат не подходит) при обжиге превращается в негашеную известь
Это химическое преобразование известно с древности, так как известняк очень широко распространен. Обжиг известняка производится в специальных печах, а получающаяся в результате негашеная известь используется в строительстве для приготовления вяжущих растворов (известкового цемента).
Что вам понадобится:
* Кусочек старомодного мела (карбонат кальция) или известняка
* Железный пинцет или плоскогубцы с тонким носиком
* Газовая горелка или плита
Что делать:
- Зажгите конфорку на газовой плите
- Нагревайте мел над пламенем как можно ближе к отверстиям конфорки (там горячее) в течение 2-3 минут пока мел не накалится и не станет ярко-красным
При нагревании происходит термическое разложение известняка на оксид кальция и углекислый газ. Для того, чтобы реакция проходила быстро, необходима темпереатура около 1000C. Не все газовые печи дают такую температуру, иногда требуется нагревать мел около часа, чтобы завершить реакцию.
Химическое уравнение: CaCO3 = CaO + CO2
Цилиндры из негашеной извести использовались в 19м веке для сценического освещения в театрах. При нагревании до белого каления они начинали ярко светиться (т.н. "свет рампы")
8. Негашеная известь с водой разогревает кофе или бассейн ;)
При гашении извести выделяется много тепла, что можно изпользовать в коммерческих целях для разогревания продуктов. В Японии продается само-разогревающееся саке, в Штатах была компания, продающая само-разогревающиеся стаканы кофе.
Ученый Теодор Грэй, автор книги "Сумасшедшая наука" (Theodore Gray, Mad science) как-то в шутку про помощи 200кг негашеной извести разогрел себе зимой бассейн.
Мы проведём эксперимент по разогреванию чашки кофе при помощи негашеной извести.
Что вам понадобится:
* Чашка холодного кофе
* Пробирка
* Немного негашеной извести
Что делать:
- Насыпьте в пробирку немного негашеной извести (около четверти по высоте)
- Добавьте в пробирку воды и опустите ее в чашку с кофе
- Минуты через три-четыре кофе должно стать горячим
В результате реакции оксида кальция с водой получается гидроксид кальция Ca(OH)2 и выделяется тепло
Химическое уравнение: CaO + H2O = Ca(OH)2 + 63.7кДж/моль
9. Гашеная известь с песком и водой склеивает кирпичи
Приготовим вариант строительного кладочного раствора на основе извести и песка. Современные растворы, как правило, содержат цемент, а мы используем один из рецептов древних строителей.
Что вам понадобится:
* Негашеная или гашеная известь ("пушонка")
* Мелкозернистый песок
* Контейнер для смешивания - например старая кастрюля
* Два кирпича
* Вода
Что делать с негашеной известью:
- Опыт лучше проводить на улице в марлевой повязке
- К одной части негашеной извести медленно, тщательно помешивая, добавьте три части воды (100г извести, 300мл воды). Смесь сильно разогреется.
- К полученной смеси добавьте 3 части песка и тщательно размешайте (300г песка)
- Равномерно нанесите смесь на кирпич и положите сверху второй кирпич
- Подождите 2-3 суток до полного затвердения смеси
Что делать с гашеной известью ("пушонкой"):
- К одной части гашеной извести добавьте две части песка и тщательно размешайте (100г извести, 200г песка)
- К полученной смеси, помешивая, добавляйте воду до консистенции густого теста
- Равномерно нанесите смесь на кирпич и положите сверху второй кирпич
- Подождите 2-3 суток до полного затвердения смеси
В результате реакции гидроксида кальция (гашеной извести) с углекислым газом из воздуха получается карбонат кальция CaCO3 и вода, а также выделяется тепло
Химическое уравнение: Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
10. Охлаждающий пакет - аммиачная селитра и вода
Пример охлаждающей (эндотермической) химической реакции.
- Откройте охлаждающий пакет - там вы найдёте белые кристаллы аммиачной селитры (другие названия: нитрат аммония, азотнокислый аммоний)
- Высыпьте аммиачную селитру в стеклянный стакан и залейте водой - через минуту стакан станет холодным
Принцип действия охлаждающего пакета прост: если раздавить ампулу с водой внутри пакета, вода вступает в химическую реакцию с аммиачной селитрой, поглощая энергию из окружающей среды, т.е. охлаждая её.
Примечание: аммиачная селитра - это очень популярное азотное удобрение. Нам она ещё понадобится для другого опыта.
11. Соляная кислота и сода превращаются в поваренную соль
Если в магазине кончилась соль, не расстраивайтесь - её можно синтезировать из соды и соляной кислоты. ;)
На самом деле, я выбрал этот опыт по двум причинам - сода и соль обычно присутствуют на кухне, а мне особенно интересны эксперименты с обычными веществами. С другой стороны, эта реакция постоянно происходит в нашем теле. Желудочный сок содержит в себе соляную кислоту, а сок поджелудочной железы содержит соду. Когда они встречаются в двенадцатиперстной кишке происходит химическая реакция, нейтрализующая излишек соляной кислоты, которая могла бы нарушить работу кишечника.
Что вам понадобится:
* Одноразовый пластиковый стакан и две пластиковых чайных ложки одного размера
* Пищевая сода
* Соляная кислота
* Маленькая кастрюля
Что делать:
- Налейте немного воды в пластиковый стакан (четверть стакана)
- Добавьте туда чайную ложку концентрированной соляной кислоты (37%), размешайте, ложку оставьте в стакане
- В другую чайную ложку наберите соды и понемногу подсыпайте её в стакан, тщательно размешивая. Будет идти активная реакция с выделением углекислого газа. Когда соды в ложке останется мало, выделение газа прекратится.
- После того, как газ перестанет выделяться от добавления соды, в стакане останется лишь солёная вода. Добавьте ещё чуть-чуть соды для страховки, и перелейте воду в кастрюльку.
- Поставьте кастрюлю на плиту. Когда вода закипит, на слабом огне выпарите воду - на дне кастрюли осядет соль.
- Соль можно попробовать на вкус - даже если в воде и присутствовало ничтожное количество соляной кислоты, она выпарилась, так как эта кислота очень летуча.