Бруно Донат - Физика в играх

Мы уже не раз говорили о водороде. В этой главе, специально посвященной химии, поговорим об этом газе подробнее.

Если вы захотите делать химические опыты, запаситесь приборами. Все, что нужно для начала, — это несколько стеклянных трубок, 2–3 резиновые пробки с двумя отверстиями, воронка с трубкой, метр резиновой трубки и, пожалуй, еще стеклянная воронка и бумага для фильтрования. Специальную фильтровальную бумагу можно заменить обычной промокательной.

Запаситесь и некоторыми химическими материалами. Жидкости налейте в бутылки, порошки насыпьте в банки. Не имейте привычки сохранять материалы в картонных коробках. Конечно, каждый сосуд надо снабдить надписью с точным обозначением содержимого.

Добывание водорода.Чтобы добыть водород, бросьте в бутылку горсть цинковых стружек. На стружки налейте столько воды, чтобы они были покрыты ею. В горлышко бутылки вставьте пробку с двумя отверстиями. В одно из них вставьте трубку с воронкой, а в другое — отводную трубку, изогнутую коленом (рис. 139). Трубка с воронкой должна доходить почти до дна бутылки, во всяком случае конец ее должен быть покрыт водой.

Если вы вольете через воронку несколько граммов разбавленной серной кислоты, немедленно на цинковых стружках начнется сильное образование пузырьков водорода. Вытесняя воздух, водород станет наполнять бутылку.

Рис. 139

Только не вздумайте поднести спичку к отверстию отводной трубки. Вспомните, что воздух состоит из азота и кислорода, а смесь водорода с кислородом — это опасный гремучий газ. Взрыв газа немедленно разорвал бы бутылку

Подождите несколько минут, пока весь воздух выйдет из бутылки, но и тогда еще будьте осторожны. С помощью резиновой трубки направьте газ в обыкновенный таз с водой. В таз опустите наполненную водой небольшую склянку горлышком вниз и введите конец резиновой трубки в горлышко этой склянки. Выходящий из трубки газ будет вытеснять воду и наконец заполнит всю бутылочку Тогда заткните ее под водой пальцем, выньте, переверните и быстро приблизьте к отверстию ее горящую спичку Газ вспыхнет и будет гореть голубоватым пламенем, если он чистый. Если вы услышите свист или треск, значит, к водороду все еще примешан воздух, и лучше, покрыв бутылочку картонкой, погасить газ, выпустить его весь и снова набрать чистый.

Когда вы убедитесь, что весь воздух из банки, в которой добывается газ, вышел, можно заменить резиновую трубку прямой заостренной стеклянной трубкой и спокойно зажечь водород прямо у этой трубки.

Водород горит почти бесцветным пламенем, но температура пламени очень высока. Через некоторое время пламя желтеет благодаря выделению натрия из стекла, накаливающегося на конце трубки.

Если у вас есть под рукой кусок старой сетки от ауэровской горелки, подержите его в пламени, и вы увидите ослепительный свет. Заостренный кусок мела тоже нагревается над пламенем добела.

Если подержать вертикально стеклянную длинную трубу большого диаметра, поместив внутрь ее это пламя, то столб воздуха в трубе начнет быстро колебаться, и труба зазвучит.

Если вы хотите, чтобы водород горел ярким пламенем, прибавьте к пламени угля. Маленькие частички его раскалятся и дадут сильный свет. В светильном газе, который проводится в квартиры, также имеется углерод. Углерод вы можете выделить из пламени светильного газа и получить его в виде копоти, подержав холодную тарелку над пламенем. Если материал, взятый вами для получения водорода, не совсем чист, то пламя, смотря по свойству материалов, окрашивается различно. Если вы возьмете цинк, содержащий фосфор или серу, чистую или нечистую серную кислоту, то пламя получит разную окраску — красноватую, голубоватую или желтую.

Если во время добывания водорода образование его в бутылке замедляется, влейте еще немного воды и кислоты, и вокруг цинковых стружек снова забурлят пузырьки. Но если жидкость стала серой и в ней плавают черные хлопья, дальнейшее добавление кислоты уже не поможет: значит, истрачен весь цинк. Нужно потушить пламя, разобрать всю установку, вычистить, вымыть и собрать снова.

Если жидкость уже полностью отработана, профильтруйте ее и слейте в маленький стаканчик. Вы позже получите здесь красивые продолговатые кристаллы, которые осядут на дно сосуда. Это цинковый купорос — соединение цинка с остатками серной кислоты после вытеснения водорода. Он очень ядовит.

Водород — самый легкий из известных нам газов, им чаще всего наполняют воздушные шары.

Интересно, что водород горит прекрасно, но сам горения не поддерживает. Если вы быстро введете в бутылку с водородом зажженный огарок свечи, прикрепленный к проволоке, водород загорится у горлышка, а огарок погаснет. Этот опыт показывает, что водород горит только тогда, когда он соединяется с кислородом. Если вы будете медленно поднимать и опускать огарок, его можно несколько раз зажечь у отверстия и потушить внутри бутылки.

Сохранять сосуды с водородом, даже хорошо закупоренные, нельзя. Уже через некоторое время в них проникает воздух и образует опасный гремучий газ.

Гремучий газ.Гремучий газ состоит из двух частей водорода и одной части кислорода. Опыты с ним нужно проводить очень осторожно.

Но есть один опыт, который производит большой эффект и вместе с тем совершенно безопасен.

Выдуйте мыльный пузырь большого диаметра и затем осторожно введите в него отводную трубку из бутылки, в которой образуется водород. Как вводить трубку в пузырь, чтобы он не разорвался, вы уже знаете по описанию опытов с мыльными пузырями. Когда вы введете достаточно водорода в пузырь, можно поднести к нему спичку, и он с громким треском разорвется.

Правда, в пузыре будет не чистый гремучий газ, а смесь водорода, кислорода, азота и выдыхаемой нами углекислоты, но все же опыт этот всегда хорошо удается.

Кислород.Вы знаете уже, что атмосферный воздух состоит из четырех частей азота и одной части кислорода. Эти два газа по-разному влияют на жизнедеятельность человека и животных. Азот останавливает жизнь, а кислород поддерживает. Но если бы мы вдыхали кислород слишком большими порциями, продолжительность нашей жизни сократилась бы.

Кислород очищает кровь в легких и занимает место выдыхаемого нами углекислого газа.

Добыть кислород можно, накаливая химические соединения, богатые кислородом. Проще всего добыть его, осторожно смешав на кусочке бумаги две части бертолетовой соли с одной частью порошка перекиси марганца. Небольшое количество этой смеси — не более 2 граммов — положите в колбочку и закупорьте ее пробкой с отводной трубкой. Колбочку поставьте на треножник из проволоки или из жести и нагрейте осторожно на спиртовой лампочке (рис. 140). Время от времени испытывайте выходящий газ тлеющей спичкой.