Занимательные опыты

Почему чернеют фруктовые ножи?!

Если добавить к какому-нибудь фруктовому соку раствор соли железа (раствор соли железа можно легко получить в домашних условиях, если в медный купорос опустить на полчаса, например, гвоздь или несколько кнопок, скрепок), то жидкость сразу потемнеет. Мы получим раствор слабых чернил. Фрукты содержат дубильную кислоту, которая с солью железа образует чернила. Для того чтобы получить раствор соли железа дома, опустите гвоздь в раствор медного купороса и подождите минут десять. Потом слейте зеленоватый раствор. Полученный раствор сульфата железа (FeSO₄) можно использовать в реакциях.

Чай тоже содержит дубильную кислоту. Раствор соли железа, добавленный в слабый раствор чая, изменить окраску чая на чёрную. Именно по этому не рекомендуется заваривать чай в металлическом чайнике!

Химические реакции с поваренной солью

Иногда поваренную соль специально йодируют, т. е. добавляют к ней иодиды натрия или калия. Делается это потому, что йод входит в состав различных ферментов в организме, и при его недостатке ухудшается работа щитовидной железы.

Обнаружить добавку достаточно просто. Нужно сварить крахмальный клейстер: четверть чайной ложки крахмала развести в стакане холодной воды, нагреть до кипения, кипятить пять минут и охладить. Клейстер значительно более чувствителен к йоду, чем сухой крахмал. Далее треть чайной ложки соли растворяют в чайной ложке воды, в полученный раствор добавляют несколько капель уксусной эссенции (или половину чайной ложки уксуса), половину чайной ложки перекиси водорода и через две-три минуты — несколько капель клейстера. Если соль была йодирована, то перекись водорода вытеснит свободный иод:

2I^-+ Н₂О₂+2СН₃СООН→ I₂+2Н₂О+2СН₃СОО^-,

который окрасит крахмал в синий цвет. (Опыт не получится, если для иодирования соли использовали KClO₃ вместо KI). Можно провести опыт с медным купоросом и поваренной солью. Здесь не будет происходить ни одна из вышеперечисленных реакций. Но реакция красивая... При смешивании купороса и соли наблюдайте образование красивого зелёного раствора тетрахлорокупрата натрия Na₂[CuCl₄]

Занимательные опыты с марганцовкой:

Растворите в воде несколько кристалликов перманганата калия и подождите некоторое время. Вы заметите, что малиновая окраска раствора (объясняемая наличием перманганат-ионов в растворе) постепенно станет более бледной, а затем и совсем исчезнет, на стенках же сосуда образуется коричневый налёт оксида марганца (IV):

4КMnО₄+2Н₂О→ 4MnO₂+4КОН+3О₂

Посуду, в которой вы проводили опыт, легко очистить от налёта раствором лимонной или щавелевой кислоты. Эти вещества восстанавливают марганец до степени окисления +2 и переводят его в растворимые в воде комплексные соединения. В тёмных склянках растворы перманганата калия могут сохраняться годами. Многие считают, что перманганат калия хорошо растворим в воде. На самом деле растворимость этой соли при комнатной температуре (20 °С) составляет всего 6,4 г на 100 г воды. Однако раствор имеет настолько интенсивную окраску, что кажется концентрированным.

Если нагреть марганцовку до 200 ⁰C, то перманганат калия превратится в тёмно-зелёный манганат калия (К₂MnO₄). При этом выделяется большое количество чистого кислорода, который можно собрать и использовать для других химических реакций. Особенно быстро раствор марганцовки портится (распадается) в присутствии восстановителей. Например, восстановителем является этиловый спирт C₂H₅OH. Реакция марганцовки со спиртом протекает следующим образом:

2КMnO₄+3C₂H₅OH→ 2KOH+2MnO₂+3CH₃CHO+2H₂O.

Моющее средство из марганцовки:

Для того чтобы получить самодельное «моющее средство», надо смешать марганцовку с кислотой. Конечно, не со всякой. Некоторые кислоты могут сами окисляться; в частности, если взять соляную кислоту, из неё выделится ядовитый хлор:

2КMnO₄+16HCl→ 2MnCl₂+5Cl₂+2KCl+8Н₂О.

Так его часто и получают в лабораторных условиях. Поэтому для наших целей лучше использовать разбавленную (примерно 5-процентную) серную кислоту. В крайнем случае её можно заменить разбавленной уксусной кислотой — столовым уксусом. Возьмём примерно 50 мл (четверть стакана) раствора кислоты, добавим 1—2 г перманганата калия (на кончике ножа) и тщательно перемешаем деревянной палочкой. Затем промоем её под струёй воды и привяжем к концу кусок поролоновой губки. Вот этой «кисточкой» быстро, но аккуратно размажем окислительную смесь по загрязнённому участку раковины. Вскоре жидкость начнёт менять цвет на тёмно-вишнёвый, а затем — на коричневый. Значит, реакция окисления пошла полным ходом. Здесь необходимо сделать несколько замечаний. Работать надо очень осторожно, чтобы смесь не попала на руки и одежду; хорошо бы надеть клеёнчатый фартук. И не следует медлить, так как окислительная смесь очень едкая и со временем «съедает» даже поролон. После использования поролоновую «кисть» нужно погрузить в заранее приготовленную банку с водой, промыть и выбросить. Во время подобной очистки раковины может появиться неприятный запах, издаваемый продуктами неполного окисления органических загрязнений на фаянсе и самой уксусной кислоты, поэтому помещение должно проветриваться. Минут через 15—20 смоем побуревшую смесь струёй воды. И хотя раковина предстанет в ужасном виде — вся в бурых пятнах, волноваться не стоит: продукт восстановления перманганата калия — диоксид марганца MnO₂ легко удалить, восстановив нерастворимый марганец (IV) до хорошо растворимой в воде соли марганца.
А вот когда перманганат калия взаимодействует с концентрированной серной кислотой, образуется оксид марганца (VII) Mn₂О₇ — маслянистая тёмно-зелёная жидкость. Это единственный жидкий при нормальных условиях оксид металла (tпл=5,9°С). Он очень неустойчив и легко взрывается при незначительном нагревании (tразл=55°С) или при сотрясении. Mn₂О₇ является ещё более сильным окислителем, чем КMnO₄. При контакте с ним воспламеняются многие органические вещества, например этиловый спирт. Это, кстати, один из способов зажечь спиртовку, не имея спичек!

Занимательные опыты с перекисью водорода

Пероксид водорода может быть как окислителем (это его свойство широко известно), так и восстановителем! В последнем случае он реагирует с веществами-окислителями:
Н₂О₂-2е→ 2Н⁺+О₂. Диоксид марганца как раз и является таким веществом. Подобные реакции химики называют «восстановительным распадом пероксида водорода». Вместо аптечной перекиси можно использовать таблетки гидроперита — соединения пероксида водорода с мочевиной состава CO(NH₂)₂•Н₂О₂. Это не химическое соединение, поскольку между молекулами мочевины и пероксида водорода нет химических связей; молекулы Н₂О₂ как бы включены в длинные узкие каналы в кристаллах мочевины и не могут выйти оттуда, пока вещество не растворят в воде. Поэтому такие соединения называют канальными соединениями включения. Одна таблетка гидроперита соответствует 15 мл (столовой ложке) 3-процентного раствора Н₂О₂. Для получения 1-процентного раствора Н₂О₂ берут две таблетки гидроперита и 100 мл воды. Используя диоксид марганца в качестве окислителя пероксида водорода, нужно знать одну тонкость. MnO₂ — хороший катализатор реакции разложения Н₂О₂ на воду и кислород:

2Н₂О₂→ 2Н₂О+О₂.

И если просто обработать раковину раствором Н₂О₂, то он мгновенно «вскипит», выделяя кислород, а бурый налёт так и останется, ведь катализатор в ходе реакции и не должен расходоваться. Чтобы избежать каталитического разложения Н₂О₂, нужна кислая среда. Здесь тоже подойдёт уксус. Сильно разбавим водой аптечную перекись, добавим немного уксуса и этой смесью протрём раковину. Произойдёт настоящее чудо: грязно-бурая поверхность засверкает белизной и станет как новая. А чудо случилось в полном соответствии с реакцией

MnO₂+Н₂О₂+2Н⁺→ Mn²⁺+2Н₂О+О₂.

Остаётся только смыть хорошо растворимую соль марганца струёй воды. Таким же способом можно попробовать почистить загрязнённую алюминиевую сковороду: в присутствии сильных окислителей на поверхности этого металла образуется прочная защитная плёнка оксида, которая предохранит его от растворения в кислоте. А вот чистить подобным методом эмалированные изделия (кастрюли, ванны) не стоит: кислая среда медленно разрушает эмаль. Для снятия налёта MnO₂ можно использовать также водные растворы органических кислот: щавелевой, лимонной, винной и др. Причём специально подкислять их не понадобится — кислоты сами создают в водном растворе достаточно кислую среду.

Занимательные опыты

"Золото" в колбе

Конечно, золото - не настоящее, но опыт красивый! Для Химической реакции нам потребуется растворимая соль свинца (подойдёт уксуснокислый синец (CH₃COO)₂Pb- соль образованная растворение свинца в уксусной кислоте) и соль йода (например, йодид калия KI). Уксуснокислый свинец можно получить и в домашних условиях, опустив кусочек свинца в уксусную кислоту. Йодид калия иногда используют для травления электронных плат

Йодид калия и уксуснокислый в свинец - две прозрачные жидкости, по внешнему виду не отличаются от воды.

Начнём реакцию: к раствору йодида калия прилейте раствор уксуснокислого свинца. Соединяя две прозрачные жидкости наблюдаем образование золотисто-жёлтого осадка - йодида свинца PbI₂, - эффектно! Реакция протекает следующим образом:

(CH₃COO)₂Pb+KI→ CH₃COOK+PbI₂

Занимательные опыты с канцелярским клеем

Канцелярский клей - это не что иное, как жидкое с текло или его химическое название "силикат натрия" Na₂SiO₃ Можно сказать также - это соль натрия кремниевой кислоты. Если добавить к силикатному клею раствор уксусной кислоты, в осадок выпадет нерастворимая кремниевая кислота — гидратированный оксид кремния:

Na₂SiO₃+2СН₃СООН→ 2CH₃COONa+H₂SiO₃.

Полученный осадок H₂SiO₃ 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»)

Ещё один красивый занимательный опыт с жидким стеклом. Нам понадобятся медный купорос CuSO₄, сульфат никеля NiS0₄, хлорид железа FeCl₃. Сделаем химический аквариум. В высокую стеклянную банку с силикатным клеем, разбавленным пополам водой, одновременно из двух стаканов выливают разбавленные водные растворы сульфата никеля и хлорида железа. В банке постепенно вырастают силикатные "водоросли" жёлто-зелёного цвета, которые, переплетаясь, опускаются сверху вниз. Теперь добавим в банку по каплям раствор медного купороса, заселим аквариум "морскими звёздами". Рост водорослей - это результат кристаллизации гидроксидов и силикатов железа, меди и никеля, которые образуются в результате обменных реакций.

Занимательные опыты с йодом

Добавим к йодной настойке несколько капель перекиси водорода H₂O₂ и перемешаем. Через некоторое время из раствора выделится чёрный поблёскивающий осадок. Это кристаллический йод — 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 йодной настойки и сильно встряхнуть, то слой масла приобретёт тёмно-коричневую окраску, а слой воды — бледно-жёлтую, т.е. большая часть йода перейдёт в масло.

Йод — весьма едкое вещество. Чтобы убедиться в этом, несколько капель йодной настойки поместим на металлическую поверхность. Через некоторое время жидкость обесцветится, а на поверхности металла останется пятно. Металл прореагировал с иодом с образованием соли — йодида. На этом свойстве иода основан один из способов нанесения надписей на металл.

Цветной занимательный опыт с аммиаком

Под веществом "аммиак" мы подразумеваем водный раствор аммиака (нашатырный спирт). На самом же деле - аммиак - это газ, при растворении в воде который образует новый класс химических соединений - "основания". Именно с основанием мы и будем экспериментировать. Эффектный опыт можно проделать с раствором аммиака (нашатырным спиртом). Аммиак образует с ионами меди окрашенное соединение. Возьмите бронзовую или медную монету с тёмным налётом и залейте её нашатырным спиртом. Сразу или через несколько минут раствор окрасится в синий цвет. Это под действием кислорода воздуха медь образовала комплексное соединение — аммиакат:

2Cu+8NH₃+3Н₂О+О₂→ 2[Cu(NH₃)₄(H₂O)₂](OH)

Занимательные опыты: гашение извести

Гашение извести - это химическая реакция между оксидом кальция (СaO - негашеная известь) и водой. Она протекает следующим образом:

CaO + H₂O→ Ca(OH)₂.

Гидроксид кальция (Ca(OH)₂) ещё называется известковым молоком . Если через раствор гидроксида кальция пропустить углекислый газ (или подышать в трубочку через раствор), то выпадет белый нерастворимый осадок карбоната кальция:

Ca(OH)₂ + CO₂→ CaCO₃ + H₂O.

Эта реакция также является качественной реакцией на ионы кальция Ca⁺ в растворе. Образующееся вещество - карбонат кальция - это всем известный мел (извёстка, цветные мелки)