Занимательные опыты по химии

 

2.6 Дым без огня

 

 

             Пословица «нет дыма без огня»  опровергается некоторыми химическими  реакциями.

1. Если смешать в колбе при комнатной температуре два бесцветных газа – аммиак и хлороводород, - то сейчас же появится густой белый дым. Он представляет собой мельчайшие кристаллики хлорида аммония:

NH3+HCl=NH4Cl.

Дым вскоре осядет на стенке сосуда в виде белого налета.                                               

2.  Хлорид кремния (IV) SiCl4 – это жидкость, отличающаяся большой летучестью. Достаточно открыть колбу, в которой он находится, чтобы появился белый дым. Испаряясь, хлорид кремния (IV) реагирует с влагой воздуха:

SiCl4+4H2O=H4SiO4+4HCl.

В результате этой реакции образуется дым, состоящий из твердых частичек кремниевой кислоты H4SiO4.Благодаря этому свойству хлорид кремния (IV) применяют в военном деле в качестве дымообразователя.

 

2.7 Соль из газов

 

Для получения NH3 и HCl берут банки одного объема. Аммиак получают взаимодействием при нагревании хлорида аммония с гашеной известью:

2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O.

Хлороводород получают взаимодействием при нагревании хлорида натрия с серной кислотой:

NaCl+H2SO4=NaHSO4+HCl↑.

Сосуды, заполненные аммиаком и хлороводородом, закрывают стеклянными пластинками и ставят отверстиями один на другой. Затем пластинки убирают. Между газами происходит реакция: образуются клубы густого дыма, который состоит из кристалликов хлорида аммония:

NH3+HCl=NH4Cl. 

 

2.8 Невесомые пузыри. 

 

Для опыта необходим большой стеклянный сосуд (можно взять аквариум) объемом 5-10 л. В сосуд подводят до дна газоотводную трубку, присоединенную к аппарату Киппа, и наполняют до половины (проба горящей лучиной) углекислым газом. Приготовив мыльный раствор (лучше взять шампунь), выдувают трубочкой пузыри и стряхивают их в сосуд. Мыльные пузыри, "плавая " на углекислом газе, кажутся зрителям невесомыми.

 

 

2.9 "Углекислый газ тяжелее воздуха". 

 

Для опыта необходим большой стеклянный стакан емкостью 2-3 л или аквариум. В имеющийся сосуд устанавливают на различных уровнях, начиная со дна, небольшие (2-3 см) тонкие свечки. Установку свечей можно сделать с помощью подставок различной высоты или же сделать ступенчатый каркас из проволоки. Свечи одновременно зажигают и демонстрируют зрителям их горение. Затем опускают на дно сосуда газоотводную трубку от аппарата Киппа, заряженного для получения углекислого газа (мрамор и соляная кислота), и открывают кран. Первой гаснет свеча, установленная на дне сосуда, а за ней все остальные, по мере заполнения емкости углекислым газом. Одну свечу можно установить выше края сосуда. Она останется гореть, свидетельствуя о том, что углекислый газ, заполнив сосуд, переливается через стенки вниз.

 

2.10 Горение металлов. 

 

Горение металлов в кислороде, хлоре широко известно. Менее знакомо горение металлов в парах серы.

В штатив укрепляют вертикально большую пробирку, наполненную на одну треть серой, и нагревают до кипения серы. Затем в пробирку опускают пучок тонкой медной проволоки (можно предварительно нагреть) и наблюдают бурную реакцию.

 

2.11 Взрыв газовых смесей с воздухом. 

 

В стакан объемом 100-150 мл наливают 20-50 мл раствора шампуни (можно взять любой стиральный порошок или мыло). С помощью резиновой груши или интенсивным перемешиванием добиваются образования небольшого количества пены в стакане. Затем через раствор в стакане пропускают горючий газ (водород, метан, этилен, ацетилен) до заполнения стакана пузырями моющего средства и убирают газоотводную трубку. Горящей лучинкой поджигают смесь газов в стакане. Происходит вспышка.

 

2.12 Фараоновы змеи. 

 

Вы поджигаете небольшую палочку, вспыхивает слегка заметный огонёк и из палочки, извиваясь, начинает выползать чёрно-зелёная пористая масса, по форме напоминающая змею.  
   Это одна из разновидностей опыта, известного под названием "Фараоновы змеи". Далее будет описана наиболее безопасная разновидность этого опыта, т. к. существует несколько вариаций, но почти во всех используются высокотоксичные соединения ртути.    Для того, чтобы провести этот опыт вам понадобятся три довольно доступных вещества: нитрат калия, дихромат калия и сахар. Вот состав смеси:

KNO3--------------5гр

K2Cr2O7----------10гр

C12H22O11--------10гр    

Все компоненты смеси тщательно растирают в ступке и смешивают. Далее небольшими порциями (буквально по несколько капель) добавляют воду. После каждой новой порции воды смесь тщательно перемешивают. Увлажнение необходимо прекратить тогда, когда смесь будет иметь консистенцию творога. Теперь у вас довольно легко получится скатать из неё палочки диаметром ~5-8мм и длиной около 5см. 
   Лучше всего проводить этот опыт на керамической плитке или на листе железа.

Примечание1: Этот опыт получится ещё интересней, если из смеси сформировать не палочки, а шарики диаметром ~1-2см. Но поджигать их необходимо с трёх сторон сразу, тогда получится не змея, а настоящий дракон.

Примечание2: Пористая масса, которая составляет "змею", - это большей частью токсичный оксид хрома(III), так что проводите этот опыт очень осторожно и обязательно вымойте руки после его проведения

 

2.13 Аммиачный фонтан

 

Для опыта необходимы две колбы, соединенные следующим образом: на одну из них, широкогорлую, одевается пробка с отверстием для стеклянной трубки и пипетки; другая колба, более узкая соединяется со стеклянной трубкой с помощью подходящей пробки. В узкую колбу наливают воду так, чтобы уровень жидкости доходил до стеклянной трубки. В пипетку набирают несколько капель раствора фенолфталеина, а широкую колбу наполняют аммиаком. После этого прибор собирают, как указано выше, надежно закрепляя колбу с водой внизу. С помощью пипетки несколько капель жидкости добавляют в широкогорлую колбу и наблюдают красивый фонтан жидкости, окрашивающейся в розовый цвет при выходе из трубки.

 

2.14 Выделение и возгорание фосфина.

 

Фосфин (PH3) ядовитый газ, светится в темноте легко воспламеняется.

Оборудование: красный фосфор (можно обводнившийся), пробирка, металлический натрий, спиртовка. На дно пробирки киньте 0,5 гр. влажного красного фосфора (очень хорошо если фосфор обводнившийся). Туда же опустите маленький кубик (0,4 см3) металлического натрия. Начните греть пробирку на спиртовке и вскоре из пробирки вырвется пламя. Это возгорелся фосфин образовавшийся при гидролизе фосфида натрия.

 

2.15 Взятие пробы на алкоголь

 

Юному химику потребуется газовая промывалка, если ее нет, нужно собрать ее аналог, используя подходящие колбу и стеклянные трубки. Выходящую из промывалки трубку с помощью пробки соединяют с трубкой большего диаметра, в которую помещается кристаллический хромат калия. Промывалку наполняют 0.1% раствором этанола в воде и начинают продувать воздух ( можно - ртом, можно - с помощью целлофанового пакета из соображений безопасности). В трубке с хроматом калия наблюдается возникновение зеленой окраски (Cr III), хорошо заметной на желтом фоне. Нетрудно заметить, что глубина и степень распространения окраски пропорциональны концентрации алкоголя. Таким образом, потренировавшись, можно заняться тестированием родных и знакомых...

Примечание: ставить подобные опыты на себе не рекомендуется

 

2.16 Хлопок водорода. 

 

На этот раз попробуем сделать хлопок водорода. Получить водород несложно, это можно осуществить вытеснив его из кислоты каким-нибудь активным металлом (к примеру цинком). Оборудование: спички, концентрированная соляная (HCl) или серная кислота (H2SO4), гранулированный цинк, пробирка.

В пробирку налейте 5 мл серной или соляной кислоты. Киньте в жидкость две – три гранулы цинка. Начинается выделение водорода.

Происходит реакция: 2HCl+Zn=ZnCI2+H2

Заткните горло пробирки пальцем. Дайте скопится водороду, затем резко отпустите и поднесите горящую спичку, происходит резкое воспламенение газа со свистом. Если водород будет выделятся в большом количестве, то можете вставить в горло пробирки пробку с газоотводной трубкой и поднесите горящую спичку к газоотводной трубке. Водород будет равномерно гореть. Получится “самодельный мини-огнемет”. Реакция будет происходить до тех пор пока цинк не растворится или пока вся кислота не превратится в хлорид цинка.

 

 

 

3. ОПЫТЫ С КРИСТАЛЛАМИ И РАСТВОРАМИ

 

 

3.1 Выращивание кристаллов. 

 

Для получения кристаллов лучше всего использовать дихромат калия, буру, сульфаты никеля, меди и железа, алюминиевые и хромовые квасцы и другие соли, хорошо растворимые в воде и увеличивающие растворимость при нагревании.

Вначале готовят 250-300 мл насыщенного (при температуре выше комнатной на 20-30 С) раствора определенной соли. Раствор фильтруют (лучше через стекловату) в химический стакан. Берут тонкую капроновую нить и привязывают одним концом к палочке, которую кладут на стакан так, чтобы свободный конец нити был опущен в раствор почти что до дна стакана. Через 2-3 дня нить вынимают из раствора и снимают с нее кристаллики, оставляя один самый крупный и правильной формы.

Используя исходный раствор, снова готовят насыщенный раствор при повышенной температуре и вновь погружают в него нить с кристаллом. Операцию проводят до получения крупных кристаллов. Выращенные кристаллы лучше хранить в стеклянных боксах с притертыми крышками. 

 

3.2 Рост кристаллов

 

В конической колбочке готовят при нагревании насыщенный раствор сульфата магния MgSO4. Затем его медленно охлаждают (при медленном охлаждении образуются более крупные кристаллы, при быстром – мелкие) и прибавляют несколько капель столярного клея. На следующий день на дне колбочки появляются красивые крупные (до 1 см в поперечнике) длиною до 10 см призмы сульфата магния. Надо поставить охлаждаться несколько колбочек, и наиболее удачно образовавшиеся кристаллы продемонстрировать. Клей повышает вязкость жидкости, что замедляет образование зародышей кристаллов. Берут чистую колбу с пересыщенным раствором сульфата натрия NaSO4 и опускают в нее кристалл сульфата натрия величиной с горошину. В пересыщенном растворе внесенный кристаллик становится центром кристаллизации, которая быстро охватывает весь находящийся в колбе раствор. Образование друзы кристаллов идет при непосредственном участии воды. Состав кристаллов сульфата натрия характеризуется формулой Na2SO4 ∙ 10H2O.  

Если по окончании этого процесса перевернуть колбу, то кажется, что маленький кристаллик «выпил» всю жидкость и превратился в плотный шар, который занял почти всю колбу.

 

3.3 «Зимний пейзаж» в стакане

 

 

             Приготавливают в стакане на 300 мл насыщенный раствор нитрата  свинца Pb(NO3)2 и опускают в него кристалл хлорида аммония NH4Cl. Постепенно в стакане начинают расти кристаллы, напоминающие собой растения, покрытые инеем:

Pb(NO3)2+2NH4Cl=2NH4NO3+PbCl2. 

 

 

 

3.4 "Золотой дождь." 

 

 

   Существует множество веществ с сильной температурной зависимостью растворимости. Именно на этом явлении и основан данный опыт.  Для проведения этого опыта необходимо взвесить равные количества ацетата свинца(II) и йодида калия. Я советую по 0,5г. Далее готовят два раствора. В два химических стакана наливают по 50 мл дистиллированной воды. В один добавляют ~1мл столового уксуса (или ~0,2 мл концентрированной уксусной кислоты) и растворяют ацетат свинца. Кислота добавляется для того, чтобы подавить гидролиз ионов Pb2+. Во втором растворяют KI. Затем оба раствора сливают в колбу из огнеупорного стекла объёмом 150мл. При этом происходит реакция двойного обмена между ацетатом свинца и йодидом калия:

Pb(CH3COO)2 + 2KI => 2KCH3COO + PbI2   

После смешивания растворов выпадает жёлтый осадок йодида свинца(||). Смеси растворов в колбе необходимо дать отстояться, чтобы осадок осел полностью. После этого с осадка осторожно сливают жидкость и вместо неё доливают 100мл дистиллированной воды. Теперь раствор необходимо нагреть до кипения и кипятить в течении 2-3мин. Осадок должен раствориться полностью.

Если всё было сделано правильно, то после охлаждения раствора выпадет множество золотистых кристалликов, которые при встряхивании колбы будут парить в толще воды. Размер кристалликов очень сильно зависит от скорости охлаждения: чем медленнее охлаждать, тем более крупными и красивыми будут кристаллики. Для большей их прочности перед кипячением в раствор добавляют немного глицерина (~0,5мл на 100 мл раствора).

 

3.5 Золотая осень

 

На дно стакана помещают 5-6 кусочков дихромата аммония (NH4)Cr2O7. Затем приготавливают раствор нитрата свинца Pb(NO3)2 из расчета 25 г на 100 мл воды (воду подогревают). После охлаждения этот раствор выливают в стакан с кусочками дихромата аммония.                                                                                                                                                      Через некоторое время в результате реакции между нитратом свинца и дихроматом аммония на кусочках последнего появляются игольчатые кристаллы бихромата свинца. Постепенно разрастаясь, они будут принимать очертания «деревьев» в золотом осеннем уборе. Через несколько дней «лесная чаща» заполнит стакан.

 

3.6 Кристаллический дождик.

 

Оборудование: пробирка, спиртовка, 10% растворы иодида калия (KI) и нитрата свинца II (Pb(NO3)2).

В пробирку налейте 5мл KI (иодида калия) и прилейте 4мл Pb(NO3)2, при их смешивании выпадает желтый осадок иодида свинца (PbI2). Хорошо прогрейте пробирку на спиртовке, затем резко охладите под краном или влажной тряпкой. На солнце или при свете настольной лампы можно наблюдать кристаллический дождик в пробирке

 

 

3.7 Изготовление самоцветов. 

 

Конечно же невозможно в домашних условиях изготовить настоящие рубины или изумруды, но зато вполне реально сделать вещества, очень похожие на драгоценные камни. Для этого вам потребуется натрий тетраборат и соли различных металлов. Также для проведения этого опыта необходима петелька из платины или нихрома. Платиновые петельки - большая редкость, а вот нихромовую можно сделать самому. 
   Кусочек нихромовой проволоки (её можно купить на радио-рынке) длиной около 5см оберните вокруг стержня диаметром ~2,5-3мм и скрутите в тугую спиральку. У вас должно получиться что-то похожее на маленькое колечко с хвостиком, состоящим из двух проволочек. Теперь необходимо крепко зажать "хвостик" пинцетом или закрепить его на конце толстой железной проволоки. Петелька готова. 
   Для проведения этого опыта лучше всего использовать спиртовку. Итак, для начала необходимо прокалить проволоку в пламени спиртовки. Затем расплавьте немного тетрабората натрия в петельке: у вас должна получиться капелька расплавленного вещества. Её необходимо держать в пламени до тех пор, пока не выкипят все пузырьки (~1-2мин.). При этом происходит такая реакция разложения тетрабората натрия: