Занимательные опыты по химии. Химическое волшебство.

Волшебная колба

Демонстрацию необходимо выполнять с большой (объемом не менее 1 л) плоскодон­ной колбе с притертой или хорошо подогнанной резиновой пробкой, В колбу заливается раствор следующего состава: 1 л дистиллированной воды, 1 г гидроксида калия (едкого кали КОН), 100 г глюкозы, 1,0 мл 0,1%-ного раствора метиленового синего. Вместо 1 г щелочи удобнее взять ее 10%-йый раствор (9 мл раствора отмерить мерной пробиркой). Краситель метиленовый синий удобно приливать при помощи мерной пипетки на 1,0 мл. Все используемые для демонстрации реакти­вы легко доступны, дешевы и имеются прак­тически в любом кабинете химии. При отсутствии метиленового синего его несложно приобрести в любой аптеке. Продающийся медицинский препарат необходимо разбавить дистиллированной водой до нужной процентной концентрации.

Раствор для демонстрации необходимо готовить в таком количестве, чтобы над слоем раствора в колбе оставался воздух. Колбу закрывают пробкой к оставляют в покое. Через несколько минут наблюдают обесцвечивание раствора, первоначально окрашенного в голубой цвет, только лишь мениск остается слабо окрашенным (с большого расстояния это незаметно). Если содержимое колбы интенсивно перемешать встряхиванием, первоначальная голубая окраска появляется вновь, оставить в покое — снова обесцветится, встряхнуть—опять появится голубая окраска. В наших опытах такая колба «работала» в течение месяца. За это время содержимое колбы «в покое» приобрело желтую окраску, и тогда при встряхивании цвет раствора изменялся на зеленый (желтый и голубой). обесцвечивание красителя происходит долго, необходимо колбу открыть, а затем снова закрыть.

Весь «секрет» опыта достаточно прост. В колбе протекает окислительно-восстановительная реакция с участием красителя, выступающего в качестве индикатора — метиленового синего (иначе метиленового голубого). Химическое название этого вещества — тригидрат хлорида тстраметилтконина. Его молекулярная формула Метиленовый синий является окислительно-восстановительным индикатором, а это значит, что окисленная и восстановленная формы его различно окрашены: окисленная —голубая, восстановленная — бесцветная В проводимой реакции в качестве восстановителя выступает глюкоза C₆H₁₂О₆

Гидроксид калия создает для прохождения реакции щелочную среду. Примечательно в этой реакции то, что окисление глюкозы до глюконовой кислоты происходит не за счет кислорода воздуха, а за счет кислорода воды. Метиленовый синий при этом восстанавливается, раствор обесцвечивается.

Восстановленная метиленовая синь легко способна окислиться кислородом воздуха, при этом происходит обратная реакция. Поэтому мениск раствора и окрашен в голубой цвет (контакт с воздухом), по этой же причине колбу иногда необходимо открывать. При встряхивании раствора воздух растворяется в нем, кислород окисляет бесцветную лейкометиленовую синь в металеновую синь.

Подобные окислительно-восстановительные процессы, только более сложные, имеют место в живой природе.

Аммиачный фонтан

Аммиак - бесцветный газ. Он раздражает дыхательные пути, а в больших концентрациях ядовит. Аммиак легче воздуха, 1 л газа весит 0,7709 г. Он чрезвычайно хорошо растворяется в воде, и в этом мы сейчас убедимся на опыте. Из продажного 25%-ного раствора аммиака (гидрата аммиака) выделим при нагревании аммиак, который соберем в сухую круглодонную колбу. (Ни в коем случае нельзя использовать плоскодонную или эрленмейеровскую колбу! Эти сосуды не выдерживают вакуума и взрываются. Для этого опыта удобно также использовать нижние части склянок для промывания газов.) Затем закроем колбу резиновой пробкой, в отверстие которой вставлена оттянутая на конце стеклянная трубка. Большой химический стакан наполним водой с несколькими каплями фенолфталеина. Многократно погружая горлышко колбы в этот раствор, попытаемся ввести внутрь колбы через трубку несколько капель воды. Благодаря большой растворимости аммиака (в 1 объеме воды при 20 °С растворяется 702 объема аммиака) большая часть газа растворится. В колбе возникнет разрежение, и внешнее давление воздуха выбросит с большой силой воду из химического стакана в колбу. Красная окраска индикатора в колбе указывает на наличие там щелочной среды.

Дым без огня.

Внутреннюю поверхность колбы смачивают концентрированной соляной кислотой, крышку этой же банки смачивают раствором аммиака (можно взять вторую колбу и смочить ее раствором аммиака, затем соединить колбы отверстиями) и закрывают колбу крышкой. Колба заполняется белым дымом.

Цветной фонтан.

Смешивают на бумаге немного (2 -3 см³) хлорида аммония с таким же объемом гидроксида кальция. Смесь насыпают в пробирку до 1\3, закрывают ее пробкой, через которую проходит стеклянная трубка с оттянутым кончиком. На эту же стеклянную трубку надевают пробку большего диаметра, соответственно подогнутую к горлышку колбы Эрленмейера на 250 – 300 мл. установив пробирку со смесью горизонтально, даже немного приподняв ее дно, осторожно нагревают ее. Образующийся аммиак направляют в колбу. Когда колба наполнится аммиаком, снимают пробирку с маленькой пробкой. И теперь уже закрывают горлышко колбы

Золотой дождь.

В одной колбе с кипящей водой растворяют ацетат свинца, а в другой йодид калия. Оба раствора сливают в большую колбу, дают смеси остыть и демонстрируют красивые золотистые чешуйки, плавающие в растворе. Если раствор подогреть золото растворится.

Химическая хирургия и волшебное исцеление

Для этого эффектного опыта вам потребуются 10%-й раствор хлорида железа FeCl₃ и 5%-е растворы тиоцианата аммония NH₄NCS и фторида натрия NaF. И еще нужен будет доброволец из зрителей, который согласится, чтобы на нем провели демонстрацию медицинского чуда. В крайнем случае экспериментатор может показать опыт на себе самом. Лучше всего для этого подойдет участок кожи на руке от локтевого сгиба до ладони или кисть руки.

Сначала смочите ватку "спиртом" (на самом деле это будет раствор тиоцианата аммония). Потом продезинфицируйте скальпель, не жалея "иода" (в роли иода будет выступать раствор хлорида железа). Вместо настоящего скальпеля можно использовать стеклянную или деревянную палочку. Теперь будем делать "надрез".

Хлорид железа взаимодействует с тиоцианатом аммония с образованием ярко окрашенных комплексных соединений состава [Fe(H₂O)₃(NCS)₃], цвет которых очень похож на цвет крови...

А теперь "заживим рану". Для этого возьмем раствор фторида натрия NaF или фторида калия KF (этот раствор будет играть роль "живой воды") и смажем "рану". Кровь исчезнет, а под ней -- здоровая кожа.Фторидные соли при взаимодействии с тиоцианатными комплексами железа дают очень прочные бесцветные фтороферратные комплексные анионы.

Вот и все. Не забудьте хорошо вымыть "прооперированную" руку водой, чтобы не осталось следов использованных реактивов.

Это эффектное превращение, связанное с образованием и разрушением комплексных солей, позволит вам без труда причислить себя к команде чародеев.

Красный осадок белого вещества

Сульфат бария BaSO₄ - тяжелый белый порошок, нерастворимый в воде. Это известно всем химикам, таким он и описан во всех справочниках и книгах по химии. Но вот вы взяли раствор бесцветного сульфата калия K₂SO₄ с добавкой фиолетового перманганата калия KMnO4, добавили к нему раствор хлорида бария и, к своему удивлению, обнаружили, что выпал осадок красного цвета. Промывка красного осадка для удаления примеси перманганата калия не дает никакого результата, осадок остается красным. Осадок красного цвета представляет собой не чистый сульфат бария, а твердый раствор KMnO₄ в BaSO₄, где в кристаллической решетке сульфата бария часть сульфат-ионов замещена перманганат-ионами. Ясно, что такой осадок не обесцветится даже при самой тщательно промывке водой.

Несгораемая нить.

Нитки черного цвета вымачиваются в растворе поваренной соли, сушатся и снова вымачиваются. Затем нить подвешивается и поджигается. Пламя бежит по нитке, а нитка остается висеть. Можно соединить этой нитью свечи и зажигать в темноте.

Кипячение чая с помощью холодной воды.

Закипевший чай в литровой колбе закрывают вниз горлом и закрепляют в штативе. После этого поливают колбу холодной водой. Чай в колбе кипит, так как воздух в колбе насыщен парами воды, которые от холодной воды конденсируются. Давление в колбе снижается, и вода кипит при температуре ниже ста градусов.

Волшебный платок.

1 вариант. В воде растворите хлорид кобальта и смочите им белый платок. Высушите его. Платок будет белым или чуть розовым. Если в вашей комнате тепло и сухо, то платок будет голубым. Белый платок погладить утюгом, он станет голубым. Сбрызнуть его из пульверизатора, платок станет опять белым.

2 вариант. Платок вымочить в силикате натрия и высушить. Затем смочить в спирте и поджечь. Спирт сгорит, а платок нет.

Сухой лед

Несколько кусочков сухого льда положим в полотняный мешочек и измельчим ударами молотка. (Надеть защитные очки!) Полученную массу смешаем в фарфоровой чашке с пропиловым спиртом или денатуратом до образования кашицы. В чашку положим кусок резинового шланга, цветок и небольшой плод. Температура охлаждающей смеси примерно --80 °С. Вытащенный резиновый шланг станет твердым и расколется, если по нему ударить молотком. Цветок и плод замерзнут и при падении на твердую поверхность разлетятся вдребезги.

Колебательная реакция

Поскольку в данном опыте, в домашних условиях, ничего не приготовить (кроме дист. воды :о) то предлагаю попробовать другой вариант. Хотя она и не такая "колебущаяся", как эта, всё таки весьма презабавная. Возьмите толченую таблетку гидроперита (в любой упаковке Лонда их 6 шт ;) а вообще - в любой НОРМАЛЬНОЙ аптеке) и растворите в 3/4 воды в пузырьке от пенициллина; капните несколько капелек настойки иода и еще - крахмального клейстера до сильного "посинения" (готовится кипячением ХОЛОДНОЙ кашки крахмала; пшеничная мука - хуже, но тоже ничего :) Не переборщите с крахмалом - а то "захряснет" !!!). Второй раствор - это ТОЛЧЕНУЮ аскорбинку растворить в воде (концентрацию подберите сами - весело :). brВот и всё !!! В СИНЕНЬКИЙ раствор капаю капельку другого - он становится прозрачным as WATER. И вдруг... опять становится СИНИМ, почти черным. Меняя число капелек аскорбинки, добьётесь разной длительности периодов прозрачности раствора.

Стреляющая» бутылочка

В бутылочку из-под вина (лучше шампанского) кладут несколько кусочков мрамора или мела, приливают разведенной соляной кислоты и закрывают пробкой (не слишком туго). В целях предосторожности бутылочку заворачивают в полотенце. Через несколько минут происходит выстрел, и пробка взлетает почти до потолка. В результате взаимодействия соляной кислоты с мрамором или мелом образуется углекислый газ, который и выталкивает пробку:

СаСО₃+2НСl=CaCl₂+CO₂+H₂O.

Танец «бабочек»

Для опыта заранее делают «бабочки». Крылья вырезают из разноцветной папиросной бумаги и приклеивают к тельцу (обломки спички) для большей устойчивости в полете. Приготовляют широкогорлую банку, герметически закрытую пробкой, в которую вставлена воронка. Диаметр воронки вверху должен быть не больше 10 см. В банку наливают уксусной кислоты CH₃COOH столько, чтобы нижний конец воронки не доставал до поверхности кислоты примерно на 1 см. Затем через воронку в банку с кислотой бросают несколько таблеток гидрокарбоната натрия NaHCO₃, а «бабочек» помещают в воронку. Они начинают «танцевать» в воздухе. «Бабочек» удерживает в воздухе струя углекислого газа, образующегося в результате реакции между гидрокарбонатом натрия и уксусной кислотой:

NaHCO₃+CH₃COOH=CH₃COONa+CO₂+H₂O.

«Фонтан» в банке

Большую толстостенную склянку емкостью в 1 л (тонкостенная может быть раздавлена) заполняют хлороводородом и плотно закрывают пробкой со стеклянной трубкой, один конец которой (внутри склянки) несколько оттянут. На другой конец надевают резиновую трубку с зажимом. Для проведения опыта переворачивают склянку вверх дном, опускают конец трубки до половины в бутыль с водой, подкрашенной синим лакмусом, и убирают зажим. В склянке образуется разреженной пространство, вода с силой врывается в сосуд и бьет из трубки фонтаном. Раствор из синего становится красным.

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.

«Буран» в стакане

В химический стакан (на 500 мл) насыпают несколько ложек бензойной кислоты C₆H₅COOH, кладут веточку ели или сосны, закрывают его чашкой с холодной водой и нагревают над спиртовкой. Кислота сначала плавится, потом испаряется, и стакан заполняется белыми хлопьями «снега», который покрывает веточку. Получается картина зимы с бураном. Вместо бензойной кислоты можно использовать чистый нафталин. Кристаллики нафталина более крупные, но не такие пушистые, как бензойной кислоты, и меньше напоминают снег. (Обращаем внимание на то, что бензойная кислота и нафталин относятся к канцерогенным веществам и работа с ними требует особых мер предосторожности!)

Свинцовая «шуба»

Из тонкой цинковой пластинки вырезают фигуру человека, хорошо ее очищают и опускают в стакан с раствором хлорида олова SnCl₂. Начинается реакция, в результате которой цинк вытесняет из раствора олово:

Zn+SnCl₂=ZnCl₂+Sn.

Цинковая фигурка начинает покрываться блестящими иглами.

Красные призмы.

10 г двухромовокислого калия смешиваем с 40 мл концентрированной соляной кислоты и добавляем 15-20 мл воды. Смесь немного нагреваем, и кристаллы соли перейдут в раствор. После растворения двухромовокислого калия раствор охлаждаем водой. Выпадают очень красивые красные кристаллы в виде призм, представляющие собой калиевую соль хлорхромовокислой кислоты KCrO₃Cl, согласно уравнению реакции:

K₂Cr₂O₇+ 2HCl = 2KCrO₃Cl + H₂O.

Горящий снег.

В железную консервную банку насыпаем снега и слегка уплотняем. Затем делаем в нем углубление (примерно на треть высоты банки), помещаем туда небольшой кусочек карбида кальция и засыпаем сверху снегом. К снегу подносим зажженную спичку – появится пламя, «снег горит». Карбид кальция медленно вступает в реакцию со снегом, в результате чего образуется ацетилен, который при поджигании горит.

CaC₂ + 2H₂O = Ca(OH)₂ + C₂H₂.

2C₂H₂ + 5O₂ = 4CO₂ + 2H₂O + Q.

Несгораемый платок.

Небольшой платочек погружают в раствор силиката натрия (смешивают силикатный клей с водой в отношении 1:10), хорошо смачивают и отжимают. Затем платочек берут за уголок пинцетом, погружают в стакан с ацетоном (можно брать этиловый спирт, денатурат, бензин и другие легко воспламеняющиеся жидкости), вынимают и тут же поджигают над пламенем спиртовки или с помощью лучинки. Ацетон быстро сгорает, а платочек остается невредимым ( дело в том, что ацетон имеет настолько малую теплоту сгорания, что тепла едва хватает на то, чтобы просушить платок, поэтому платочек можно просто слегка смочить водой). После опыта платочек начисто отстирывают в теплой воде и его снова можно использовать по назначению

Tвердофазная реакция

Большинство реакций, применяемых в школьной и лабораторной практике, протекают в растворах. В этой связи интересным будет рассмотрение одной из самых красивых твердофазных реакций. В фарфоровую ступку насыпают по щепотке твердых солей - нитрата кобальта и роданида аммония (NH₄NCS). При растирании смеси пестиком появляется красивая фиолетовая окраска, обусловленная образованием тиоцианата кобальта.

Данную реакцию можно проводить и в растворе и использовать для открытия ионов Co(II).

"Химический огнетушитель"

Опыт прост как ящик и может быть поставлен даже на кухне. Хорошо подходит для иллюстрации некоторых свойств углекислого газа, на которых основано его применение в огнетушителях. Внутри высокого цилиндра или стакана укрeпляют свечу так, чтобы пламя ее было на 3-4см ниже края сосуда. На дно стакана насыпают равномерно столовую ложку соды. Свечу зажигают, и убеждаются, что она горит. Затем на дно стакана выливают столовую ложку уксуса (или любой другой кислоты). Свеча гаснет. Опыт окончен. Человек наблюдательный может извлечь отсюда следующие факты: а)углекислый газ образуется по реакции соды с кислотой; б)он тяжелее воздуха; в) он не поддерживает горения. Для сомневающихся опыт можно усложнить, поместив еще одну свечу в сосуд, ее фитиль должен быть выше стенок. Эта свеча не погаснет никогда

Мгновенная кристаллизация

Для проведения этого опыта готовят насыщенный при 80С раствор английской соли (MgSO₄*7H₂O) и осторожно, не встряхивая, медленно охлаждают его до комнатной температуры.
Затем вносят в раствор несколько крупинок английской соли и наблюдают мгновенное выпадение крупных кристаллов. Этот опыт можно демонстрировать в виде фокуса, предварительно положив затравочные кристаллы на край декоративного флакона с раствором, и затем незаметно смахнув их в раствор "волшебной палочкой" - обычным карандашом

Химические водоросли.

В стакан наливают раствор силиката натрия и на дно бросают кристаллы хлоридов кальция, марганца(II),кобальта(II),никеля(II) и других металлов.Через некоторое время в стакане начинают расти кристаллы соответствующих труднорастворимых силикатов, напоминающие водоросли.