"Но в этих реках такая вода,
Что я пью, не дождавшись тоста."
(Б. Гребенщиков)
В народных сказках часто встречаются чудесные предметы и явления: то всесильные колдуны превращают вино в воду или воду в вино, то герои внезапно оказываются в загадочном краю, где текут молочные реки в кисельных берегах... Показать эти чудеса с помощью химических реактивов чрезвычайно просто, а если опыты сопровождаются сказкой, даже давно знакомой, то впечатления у юных зрителей будут неизгладимыми.
Вода превращается в вино
В два стакана на 1/3 их объема наливают воду и добавляют в один 3--4 капли спиртового раствора фенолфталеина, а в другой -- чайную ложку соды (карбоната натрия) Na2CO3. Если теперь соединить содержимое обоих стаканов (вылить раствор из первого стакана во второй), жидкость сразу же станет красно-малиновой из-за того, что индикатор фенолфталеин в щелочной среде окрашивается в яркий цвет. Вот и получилось "вино"! Причина щелочности среды в нашем растворе -- гидролиз карбоната натрия, приводящий к тому, что в растворе появляется щелочная среда.
Не давайте никому пробовать на вкус это "вино": сода относительно безвредна, но фенолфталеин -- сильное слабительное средство...
А теперь давайте превратим вино в воду. Для этого в освободившемся стакане приготовим раствор серной кислоты (1/3 стакана воды плюс 1 чайная ложка 20%-й серной кислоты). Если полученный раствор вылить в "вино", оно должно обесцветиться. Серная кислота взаимодействует с карбонатом натрия c образованием продуктов, не подверженных гидролизу -- сульфата натрия, углекислого газа и воды.
По другому рецепту вино из воды получают, используя реакцию взаимодействия хлорида железа FeCl3 и тиоцианата калия или аммония (KNCS или NH4NCS). Для опыта берут очень разбавленные водные растворы этих веществ. А обесцвечивание "вина" достигается добавлением раствора фторида натрия или калия.
Фруктовый кисель
Чтобы попасть в чудесный край, где реки текут в кисельных берегах, делают следующее. В стакан наливают на 1/5 его объема 10%-й водный раствор хлорида кальция СаCl2 и добавляют к нему 3--4 капли спиртового раствора фенолфталеина. В другой стакан наливают до половины раствор жидкого стекла. Раствор из первого стакана выливают во второй и быстро перемешивают смесь стеклянной палочкой. Содержимое стакана сразу становится красным и густым, как желе, так что стеклянная палочка может стоять вертикально.Своим получением "желе" обязано химической реакции образования силикатов кальция и одновременно идущему гидролизу полисиликата натрия (жидкого стекла) с образованием щелочной среды. А фенолфталеин в щелочной среде приобретает малиновый цвет.
Молочные реки
Где кисельные берега, там и молочные реки. В один стакан насыпают 2 чайные ложки хлорида кальция, а в другой -- столько же соды (карбоната натрия) и наливают в каждый стакан воды примерно на 1/3 их объема. Затем полученные растворы сливают вместе, и жидкость становится белой, как молоко. "Молоко" получается в результате обменной реакции, приводящей к выделению осадка карбоната кальция CaCO3.
Этот опыт надо демонстрировать быстро, так как карбонат кальция выпадает в осадок, и зрители могут заметить, что это вовсе не молоко.
Химический творог
К разбавленному водному раствору хлорида бария BaCl2 или нитрата свинца Pb(NO3)2 добавляют разбавленный водный раствор сульфата калия K2SO4. Сразу же образуется рыхлый белый осадок творожистого вида, состоящий из сульфата бария BaSO4 или свинца PbSO4. Он довольно скоро оседает на дно стакана.
Это "вкусные" опыты, связанные с обменными реакциями, позволят вам прослыть настоящими волшебниками.
Выходки сахара
"И если бы ты была сахар,
Боюсь, я вызвал бы дождь."
(Б. Гребенщиков)
Сахар (сахароза), этот распространенный в быту продукт питания, в умелых руках и с добавкой некоторых реактивов может стать главным героем химической эпопеи, настоящей драмы в трех частях.
Часть первая. "Я вся горю, не пойму отчего"
Сахароза C12H22O11 в обычных условиях не горит: если поднести к куску сахара зажженную спичку, он будет плавиться, частично обугливаться, но не гореть. Если же на кусок сахара насыпать совсем немного пепла от сигареты и снова поднести огонь, сахар загорится синевато-желтым пламенем с небольшим потрескиванием. Попробуйте и убедитесь!
Суть изменений в поведении сахара состоит в том, что зола табака, содержащая карбонаты щелочных металлов, служит катализатором горения этого вещества. Считается, что главную роль здесь играет карбонат лития Li2CO3. Сахар сгорает, превращаясь в углекислый газ и воду.
Часть вторая. "Змея подколодная"
Сладкий сахар может превратиться в "черную гадюку", если насыпать в тарелку 3--4 столовые ложки сухого просеянного речного песка и сделать из него горку с углублением на вершине, пропитать песок этиловым спиртом, а потом заложить в углубление горки хорошо растертую в ступке смесь 1 столовой ложки сахарной пудры и 1 чайной ложки питьевой соды и поджечь эту смесь. Через 2-3 минуты на поверхности смеси появятся черные шарики, а у основания - черная жидкость. Когда почти весь спирт сгорит, смесь чернеет, и из песка медленно выползает извивающаяся толстая черная змея с "воротником" из догорающего спирта. Змея тем длиннее, чем дольше горит спирт. В пламени горящего спирта сахар плавится и обугливается, а выделяющийся из соды углекислый газ вспучивает и двигает горящую массу. Остаток после горения -- карбонат натрия, смешанный с мельчайшими частичками угля.
Часть третья. "Кисло-сладкий дуэт, или почти детективная история"
Концентрированная серная кислота "нападает" на сахар и "отнимает" от него воду, что в переводе на язык детектива означает "и жизнь, и кошелек". Вот как это происходит. Сахарную пудру помещают в высокий стеклянный стакан, чуть-чуть смачивают водой и перемешивают. Потом к влажному сахару приливают 30--40 мл концентрированной серной кислоты (Осторожно! Серная кислота -- едкое и опасное вещество!), быстро перемешивают стеклянной палочкой, которую оставляют в середине стакана, заполненного смесью. Через одну--две минуты сахар начинает чернеть, вспучиваться и в виде объемистой, рыхлой и ноздреватой массы черного цвета подниматься, увлекая стеклянную палочку. Смесь в стакане сильно разогревается и даже немного дымится. Сахар сердится, но против серной кислоты он бессилен. Серная кислота не только отнимает от сахарозы воду, но и частично обугливает (окисляет) ее. Выделяющаяся при реакции вода в основном поглощается серной кислотой с образованием гидратов, отсюда сильное тепловыделение, а углекислый газ, который получается при окислении сахарозы, и сернистый газ, образующийся при восстановлении серной кислоты, вспучивают образующийся уголь и выталкивают его из стакана вместе с палочкой.
Эти "сладкие" опыты, где использованы окислительно-восстановительные реакции, позволят вам выглХимический серпентарий, или фараоновы змеи
"Ты знакома с ветхой притчей
Про коварную змею..."
(Г. Гейне, "Книга песен")
В одном из библейских преданий говорится, как пророк Моисей, исчерпав все иные аргументы в споре с фараоном, совершил чудо, превратив жезл в извивающуюся змею... Фараон был посрамлен и напуган, Моисей получил разрешение покинуть Египет, а мир получил очередную загадку.
Шли века и тысячелетия, алхимия постепенно превращалась в науку химию... Наконец, химикам XIX века удалось придумать нечто похожее на чудо "фараоновой змеи".