Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2015 № 07

пересеченной местности… до 70 км/ч

Экипаж… 3 чел.

Профессор Поль Деповер из Университета Лувена (Брюссель), книгу которого «О, Химия!» перевело и опубликовало московское издательство «Техносфера», продолжает знакомить нас с некоторыми тайнами химии. На сей раз речь пойдет о так называемых реактивных смесях.

Реакции такого типа известны многим с раннего детства. Если, например, добавить в воду немного лимонной кислоты, а потом сахара и соды, получится «шипучка-газировка».

Выражаясь научным языком, при этом в результате химической реакции между лимонной кислотой (которую, кстати, можно заменить столовым уксусом) и содой возникает энергия активации, которая приводит к переходу вещества из одного состояния в другое. В данном случае — из жидкого в газообразное.

«Море» пены вы можете также получить, если добавить в раствор хлорки стакан кока-колы.

Аналогичную бурную реакцию вы можете наблюдать в школьном кабинете химии, если проведете такой эксперимент. В колбе смешиваем раствор перекиси водорода и жидкое мыло. Отдельно аммиак смешиваем с медным купоросом, получая сульфат аммония. Доливаем полученный раствор в колбу и наблюдаем бурную реакцию ценообразования.

Если вы при этом полагаете, что в колбе идут многочисленные реакции, которые можно описать лишь длинными строчками уравнений, то ошибаетесь. Перед вами лишь наглядная демонстрация способности перекиси водорода самопроизвольно разлагаться на воду и кислород из-за слабой связи между атомами кислорода.

2Н 2О 2= 2Н 2О + О 2

При разложении одной части 6 %-ного раствора перекиси водорода выделяется 20 частей газообразного кислорода. Он-то и вспенивает жидкое мыло.

Скорость разложения, как обычно, зависит от температуры, концентрации, наличия примесей. Под действием катализаторов (каталитическое разложение) оно происходит быстрее. В этой роли выступают ионы переходных металлов (медь, железо, кобальт и др.), а также некоторые ферменты.

Когда в раствор медного купороса мы добавили аммиак, то получили аммиакат меди, который и стал катализатором в нашей реакции разложения.

CuSО 4+ 6NH 3+ 2Н 2О = [Cu(NH 3)4](OH)2 + (NH 4)2SО 4

Реакция разложения запущена. А мыльный раствор не дает кислороду сразу улетучиться. Пузырьки выделившегося кислорода обволакиваются слоем молекул мыла и поднимаются на поверхность. Соприкасаясь друг с другом, они образуют ячеистую структуру — пену. Она получается плотной и долго не оседает из-за низкого содержания воды. Для пущей зрелищности можно добавить красители перед началом реакции.

И наконец, еще один рецепт, который можно оформить в виде своеобразного химического фокуса.

В бутылку налейте 50 мл 15–20 %-ной перекиси водорода Н 2О 2, купленной в аптеке. Аккуратно заткните бутылку пробкой и продемонстрируйте окружающим. Жидкость в бутылке ведет себя вполне миролюбиво.

А теперь резко встряхните бутылку. И все увидят, что в бутылке словно проснулся джинн — вся жидкость как будто вскипает…

А вся хитрость в том, что в корковой пробке вы снизу сделали небольшое отверстие, куда затолкали ватку с кристаллами оксида марганца, то есть марганцовки. Как только перекись водорода соприкоснулась с оксидом, она начала бурно разлагаться на кислород и воду. Вот вам и весь фокус!

ПОЛУЧЕНИЕ ЙОДА

Всем известный препарат, который находится в виде настойки в каждой аптечке, йод, говорят, появился благодаря… обыкновенному коту. Правда, у него был необыкновенный хозяин.

Парижский химик Бернар Куртуа занимался производством селитры и для некоторых опытов использовал золу морских водорослей. Однажды в 1811 году, пока хозяин размышлял над очередным опытом, кот рассудил по-своему. Он прыгнул на стол и, опрокинув колбу, залил концентрированной соляной кислотой золу водорослей.

В результате произошла бурная реакция, все помещение наполнилось сине-фиолетовым паром, который, оседая повсюду, вскоре превратился в такого же цвета кристаллы. Из этих кристаллов позднее и догадались делать ту настойку, которой мы ныне замазываем мелкие царапины и ссадины.

Более 500 лет назад польский астроном Николай Коперник впервые доказал, что Земля вращается. Однако наглядно показать это трудно. Хотя окружная скорость земной поверхности и достигает на экваторе огромной цифры — 465 м/с, мы не замечаем ее, так как сами вращаемся вместе с Землей. Доказательство этого факта было дано спустя три столетия после открытия Коперника, когда Жан Фуко в 1851 году подвесил свой маятник под куполом парижского Пантеона.

Вообще-то поначалу Фуко экспериментировал в погребе своего дома в Париже с маятником длиной 2 м. Эксперимент вызвал повышенный интерес и вскоре был повторен публично. Под куполом Пантеона на стальной проволоке длиной в 67 м был подвешен 28-кг груз с острием. Вокруг маятника оградили круг, по периметру которого насыпали песок. Качаясь, маятник постепенно смещался, очерчивая на песке траекторию своего вращения. С помощью этого эксперимента было наглядно продемонстрировано суточное вращение Земли.

К слову, в Московском планетарии, где тоже установлен маятник Фуко (длина нити 16 м, масса шара — 50 кг), проводят более зрелищный эксперимент. У края траектории движения маятника ставят какой-нибудь предмет. Маятник в ходе эксперимента постепенно изменяет плоскость вращения и в какой-то момент, наконец, этот предмет сбивает.

В апреле 1931 года маятник Фуко был установлен в Исаакиевском соборе Ленинграда. Около 7 тыс. зрителей стали свидетелями научного триумфа, когда бронзовый шар, подвешенный к куполу, был приведен в действие для наглядной демонстрации вращения Земли. Маятник сняли в 1986 году.

Еще один 25-метровый маятник Фуко есть в портовом японском городе Нагасаки на острове Кюсю, а самым подходящим, пожалуй, местом для демонстрации маятника Фуко стал итальянский «город наук» Болонья, где был основан старейший университет Европы (1088 год). В Кафедральном соборе города, под сводом высотой 45 м, тоже подвешен маятник. Наконец, еще один есть в Вильнюсском государственном университете, в местном музее науки.

Каким же образом изменения плоскости вращения маятника доказывали вращение Земли? На самом деле все просто. Маятник в действительности не вращается — по законам физики, маятники не меняют плоскости своего раскачивания. А изменение плоскости вращения в ходе эксперимента наблюдается потому, что наблюдатели вращаются вместе с поверхностью Земли в ходе ее суточного кругового движения.

А чтобы опыт получился как можно более зрелищным, металлический шар надо подвешивать на возможно более длинной нити. Неплохо было бы, например, подвесить на прочном шнуре, один конец которого закреплен под потолком спортзала, а к другому привязана массивная гиря.