Удивительная химия - Леенсон Илья Абрамович (книги онлайн бесплатно .TXT) 📗
Хорошие кристаллы получаются из медного купороса — красивого синего порошка. Это вещество хорошо известно садоводам, так как его используют для борьбы с вредителями растений. Купорос — тоже старинное название некоторых солей серной кислоты. Современное название медной соли серной кислоты — сульфат меди. В медном купоросе тоже содержится кристаллизационная вода. Если медный купорос сильно нагреть, он полностью потеряет воду и превратится в невзрачный серый порошок безводного сульфата меди. Но стоит только смочить этот порошок водой или просто оставить на влажном воздухе, как синяя окраска появится снова. Так химики узнали, что своим красивым цветом медный купорос и многие другие соединения меди обязаны совместному присутствию положительно заряженных атомов — ионов меди и молекул воды. Кроме медного бывают железный и цинковый купоросы.
Растворимые соли меди, к которым относится и медный купорос, ядовиты не только для вредителей растений, но и для человека. Поэтому при работе с этим веществом надо быть аккуратным, старайтесь организовать работу так. чтобы полностью исключить возможность попадания крупинок синего порошка на пищевые продукты. Для этого используйте посуду, которая не применяется для пищевых целей. Лучше всего такую посуду пометить, например, наклеить на стенку кусочек пластыря с надписью: «Для опытов». После работы с медным купоросом вымойте руки — это соединение хорошо растворяется в воде и потому легко смывается с кожи, особенно если вымыть руки с мылом.
Очень интересные опыты можно поставить с тиосульфатом натрия. Если. это вещество не содержит воды, оно имеет вид белого порошка. Если же в тиосульфате есть кристаллизационная вода, он образует прозрачные кристаллики, напоминающие сахарный песок. Тиосульфат натрия хорошо знаком всем фотолюбителям. Они часто называют его «гипосульфитом» и используют в качестве фиксажа (закрепителя) при проявлении фотопленок и печатании черно-белых фотографий. Раствор тиосульфата натрия «закрепляет» полученное фотографическое изображение. Раньше существовало еще одно название этого вещества— «антихлор»: растворы тиосульфата натрия очень быстро обезвреживают ядовитый газ хлор. Это свойство использовали солдаты во время Первой мировой войны: при газовой атаке хлором они дышали через марлю, смоченную раствором тиосульфата.
Тиосульфат натрия не ядовит. Его используют в медицине: наружно — для лечения различных кожных заболеваний, в том числе чесотки; внутрь — при отравлении мышьяком, ртутью, свинцом, синильной кислотой и ее солями; вводят внутривенно — при аллергических и некоторых других заболеваниях. Но это не значит, что вы можете разбрасывать тиосульфат где попало. Даже работая с относительно безвредными веществами, надо быть внимательным и аккуратным! Кроме того, кристаллики тиосульфата очень похожи на крупный сахарный песок, поэтому будьте внимательны, чтобы никто не мог случайно перепутать химикат с пищевым продуктом. На воздухе тиосульфат натрия тоже выветривается, при этом на прозрачных кристалликах появляется белый налет.
И медный купорос, и тиосульфат натрия можно приобрести в магазинах: первый — в торгующих удобрениями, второй — фототоварами.
Многие видные ученые, внесшие большой вклад в развитие химии, минералогии, других наук, начинали свои первые школьные опыты именно с выращивания кристаллов. Опыты эти относительно просты, но их результаты могут вызвать удивление и восхищение даже у людей, весьма далеких от химии и никогда прежде не интересовавшихся этой наукой. Мы уже говорили о том, что кристаллы могут расти при охлаждении горячего раствора или при испарении воды в холодном растворе. Мы будем использовать оба метода. Первый метод используем для получения затравки — кристаллика, из которого будет выращен один большой кристалл, а для его роста воспользуемся уже вторым методом. Чтобы в растворе с растущими кристаллами было меньше центров кристаллизации, работайте с хорошо вымытой посудой, чистой кипяченой водой, старайтесь не загрязнять реактивы и растворы посторонними веществами.
Начнем с выращивания кристаллов квасцов. Как получить хороший кристалл для затравки? Если просто растворить в горячей воде как можно больше вещества (до насыщения) и оставить раствор остывать, температура будет понижаться слишком быстро и образуется слишком много мелких кристаллов. А нам хотелось бы получить кристаллы покрупнее. Чтобы замедлить охлаждение, возьмите маленький термос (объемом 1–2 стакана), насыпьте в него несколько столовых ложек вещества, предназначенного для выращивания кристаллов, залейте кипятком, неплотно закройте термос крышкой и осторожно взболтайте для более быстрого растворения вещества. Поставьте термос в безопасное место на ночь. Несмотря на все предосторожности, вряд ли в термосе вырастет один большой кристалл. Как правило, на следующий день в нем окажется много мелких кристаллов, но среди них вам могут попасться и довольно крупные. Очень важно не прилагать никаких механических усилий, чтобы вынуть кристаллы из термоса — разобьете стекло обязательно! Если в нем образовалась сплошная корка кристаллов, приставшая к стенкам и дну, слейте раствор в отдельную посуду, добавьте в термос немного горячей воды и, взбалтывая ее, дождитесь, пока кристаллы не отделятся друг от друга и не выплеснутся вместе с водой. Не расстраивайтесь, если во время этой операции кристаллы частично растворятся — их легко будет потом «исправить».
Если дома маленького термоса не найдется или вам не разрешат использовать его для опытов, не переживайте. Неплохие результаты получатся, если приготовить горячий насыщенный раствор в пробирке (ее может заменить аптечная склянка подходящей формы из-под лекарства), снабдив ее снаружи хорошей теплоизоляцией. Теплоизоляцию можно сделать из ваты, пенопласта, поролона, других веществ. Обвяжите хорошо слой теплоизолирующего материала ниткой или проволокой, вставьте полученное неустойчивое сооружение в кружку или банку, чтобы пробирка стояла вертикально. Аккуратно насыпьте в пробирку примерно на 1/5 ее высоты квасцов, залейте до половины кипятком, закройте пробкой или бумагой, а сверху прикройте ватой или другим теплоизолирующим материалом. Дайте пробирке постоять несколько часов.
Аккуратно вытряхните кристаллы, полученные после охлаждения раствора, на лист чистой бумаги (если они не выпадут из пробирки, опустите ее на короткое время в горячую воду). Образовавшиеся кристаллики, пожалуй, вызовут у вас разочарование: какие-то все они кособокие, некрасивые, да и довольно маленькие. Ничего не поделаешь: кристаллов выросло много, и они мешали друг другу при росте. Но зато из этих кристаллов всегда можно выбрать один покрупнее и желательно не очень уродливый, а уж настоящая красота придет к нему позже. Итак, выберите самый хороший, с вашей точки зрения, кристалл. Остальные вам больше не понадобятся и будут принесены «в жертву» вашему избраннику.
Теперь надо изготовить кристаллизатор, в котором дальнейший рост выбранного кристалла будет происходить по второму способу — путем медленного испарения воды. В качестве кристаллизатора можно использовать стакан, чашку, кружку, стеклянную консервную банку. Еще понадобится банка с пробкой или плотной крышкой — в нее надо пересыпать все остальные кристаллы (остаток неиспользованных квасцов или купороса) и залить все раствором, который у вас остался. В этой банке будет храниться насыщенный раствор квасцов: назовем его запасным раствором. В запасной раствор надо будет периодически подливать чистую холодную кипяченую воду, следя за тем, чтобы на дне всегда оставалось некоторое количество нерастворившихся кристалликов — тогда запасной раствор над ними всегда будет насыщенным, т. е. таким, в котором при данной температуре вещество больше не растворяется.
Займемся теперь самим кристаллизатором, в котором будет расти кристалл. Сделайте к кристаллизатору крышку — картонный кружок с небольшим отверстием в центре. Возьмите выбранный вами кристалл, обвяжите его тонкой белой ниткой (лучше синтетической), свободный конец нитки пропустите снизу вверх через отверстие в крышке и закрепите нитку на крышке с помощью пластилина или спички так, чтобы кристалл повис в центре сосуда-кристаллизатора, не касаясь дна и стенок (рис. 5.2). Аккуратно залейте кристаллизатор насыщенным запасным раствором квасцов из второй банки, чтобы жидкость полностью покрыла висящий кристалл. Внимание: если раствор будет ненасыщенным, висящий кристаллик растворится и опыт придется начинать сначала. Поэтому следует выдержать запасной раствор над кристаллами не менее суток. И еще одно предупреждение: если банку с запасным раствором вы по какой-либо причине перенесете в более теплое место, раствор в ней сразу станет ненасыщенным; его снова надо будет выдержать сутки перед тем, как подливать в кристаллизатор. Вообще банка с запасным раствором и кристаллизатор должны стоять поблизости, при одной температуре.
