Елена Качур - Увлекательная химия
Закон сохранения массы: при проведении химической реакции общий вес веществ не меняется.
– Вот как бывает. Дядя Кузя, в лабораторию вошёл человек. Это и есть знаменитый химик Лавуазье?
– Да, это он.
– На нём шёлковая белая рубашка, разноцветная жилетка и штаны до колен, на ногах ботинки с золотыми пряжками.
– Великий химик одет по моде своего времени. Но хоть он и следит за модой, гораздо больше его интересует любимая химия. Сейчас он как раз занялся взвешиванием веществ, которые получились после одной химической реакции.
Учёный положил на правое блюдце весов пробирку с серым порошком, а на левое – маленькие гирьки и что-то записал в толстую тетрадь.
– Дядя Кузя, смотри! Он выглядит очень довольным и счастливым.
– Ещё бы! Весы подтвердили его догадку. Он сжёг в плотно закрытой пробирке металл, который называется оловом. Получилось новое вещество, оно похоже на пепел и тяжелее, чем кусочек металла, который был вначале. Вес увеличился, а значит, к олову что-то присоединилось.
– Что же к нему могло присоединиться, если пробирка была хорошо закрыта?
– А про воздух в пробирке забыл? В нём есть кислород. Вот он-то и соединился с оловом! О газе, который помогает гореть, было известно и раньше, но Лавуазье понял, что этот газ не только помогает горению. Он умеет соединяться с другими веществами. Учёный дал ему имя: оксиген, или в переводе на русский – кислород. Такое же название носит химический элемент, из которого состоит этот необыкновенно важный для нас газ.
– А почему он важный? Потому что мы им дышим?
– Точно! А ещё кислород – самый распространённый элемент на Земле. Больше половины атомов нашей планеты – это атомы кислорода.
– Что-то я не понял. Разве Земля не твёрдая? Где в ней столько газа прячется?
– Кислород встречается не только в виде газа. Этот элемент есть во многих твёрдых и жидких веществах. Его можно найти в океанах и горах, в растениях и животных – везде. Так получается потому, что кислород очень любит вступать во всякие химические реакции. Присоединение кислорода к разным веществам или элементам называется окислением. Если окисление идёт быстро, мы называем его горением.
Кислород – самый распространённый элемент на Земле.
– Дядя Кузя, получается, когда в печке горят дрова, они соединяются с кислородом?
– Совершенно верно! В печке происходит быстрое окисление – соединяются элементы кислород и углерод, которого много в древесине.
– Надо запомнить! Представляешь, пойдём мы как-нибудь в лес, устанем, замёрзнем, до дома далеко, тут я и скажу: «Дядя Кузя, а не устроить ли нам быстрое окисление щепок и веток?»
Быстрое окисление называют горением.
– Любишь ты пошутить, Чевостик! Но я тебя пойму правильно. Только ничего жечь в лесу мы всё равно не будем.
– Я знаю. Лес надо беречь от огня. А у меня вопрос появился: окисление бывает медленным?
– Конечно. Пример – появление ржавчины. Когда железная вещь заржавела, это значит, что элемент железо соединился с кислородом и железо окислилось. Вещества, которые получаются после присоединения кислорода, называются оксидами. С одним из оксидов ты очень хорошо знаком.
– Быть этого не может. Я и слово-то такое слышу первый раз в жизни.
– Верю, что это новое для тебя название. Обычно мы зовём это вещество по-другому – вода.
– Ну и ну! Оказывается, прозрачная вкусная вода, которую я так люблю пить и в которой так весело купаться, – это оксид!
– Точнее, оксид водорода. Хотя химики тоже предпочитают называть воду водой, а не оксидом водорода. Кстати, название «водород» означает, что из него может получиться, или, как раньше говорили, «родиться» вода.
– Дядя Кузя, но если вода состоит из кислорода и водорода, значит, её можно поделить на эти две части?
– Чевостик, ты делаешь успехи в химии! Воду действительно можно разделить на два этих газа.
– Жидкую воду на два газа?! Что-то мне не верится…
– Хочешь убедиться, что так и происходит? Тогда продолжаем путешествие. Времяскок, за работу! Мы отправляемся в Англию начала девятнадцатого века. Город Лондон, лаборатория Королевского института.
ЗаданиеВозьми яблоко и разрежь его на две половинки. Одну половинку надкуси и отложи в сторону, а из другой попроси родителей выжать несколько капель яблочного сока.
Возьми кисточку и на листе бумаги нарисуй яблочным соком несколько полосок или весёлых рожиц. Какого цвета они получились? Теперь прогладь лист горячим утюгом. А теперь какого цвета рисунки? Они стали светло-коричневыми, потому что при высокой температуре произошло быстрое окисление железа, которое содержится в яблочном соке.
Часа через два посмотри на вторую половинку яблока. Какого она стала цвета? С ней произошло такое же окисление, только гораздо медленнее.
В лаборатории Гемфри Дэви
Разложение воды
Ещё одна лаборатория. В ней уже знакомые нам колбы, пробирки, весы. Но молодой учёный занят не ими, а странной штуковиной. Снизу – деревянная подставка, сверху – крышка из дерева, а между ними – столб из круглых плоских кусков металла, которые лежат один на другом, как высоченная стопка блинчиков. К верху и низу этой стопки приделаны длинные верёвки, или провода. Надо узнать, что это такое.
– Дядя Кузя, что это за сооружение?
– Далёкий предок современных батареек, на которых в наши дни работают фонарики, будильники, сотовые телефоны и другие нужные и полезные вещи. Наши батарейки просто малютки по сравнению со старинными, но и те и другие делают одно и то же – дают электрический ток.
– Ого! А как этот прадедушка батареек называется?
– Вольтов столб. В честь придумавшего его итальянского учёного Алессандро Вольта.
– Интересно, что с этим столбом будет делать химик, который здесь работает? Подключит к нему какую-нибудь огромную лампочку?
– До изобретения лампочек ещё очень далеко. Мы находимся во времени, когда электричество только-только открыли и пока не придумали, как его использовать в обычном доме. Но, несмотря на это, электричество уже приносит людям пользу. Оказалось, что с его помощью можно изучать вещества. И даже открывать новые элементы, как это сделал химик, которого мы видим перед собой. Его зовут Гемфри Дэви.
– А какие элементы он открыл?
– Об этом я расскажу чуть позже. А сейчас нужно быть внимательными. Учёный готовится повторить один опыт. Его уже делали другие химики, но Дэви хочет сам разложить воду на два газа.
– Кислород и водород!
Учёный взял стеклянную банку с водой. Опустил в неё один из проводов, которые отходят от огромной батарейки. Пока ничего не происходит. Теперь он опустил в воду второй провод, и сразу всё изменилось! У концов проводов вода бурлит, в ней появились пузырьки газа.
– Дядя Кузя, вода закипела?
– Тогда пар снова бы превратился в воду. Но это не так. Газы, которые выделяются на концах двух проводов, можно собрать в разные пробирки, а потом изучить. Тогда станет ясно, что один из них – кислород. Его легко узнать. Если внести в этот газ еле тлеющую, почти потухшую щепку, она сразу вспыхнет ярким пламенем.
– Потому что кислород – лучший друг горения!
– А если поджечь второй газ, то он сам будет гореть голубым пламенем. Это водород. Ты уже знаешь, что кислород – самый распространённый элемент на нашей планете Земля. А вот водород – чемпион во всей Вселенной: атомов водорода в ней намного больше, чем атомов других элементов. Можно сказать, что из водорода сделаны звёзды, да и между звёздами тоже можно найти этот элемент.
Какие все элементы разные!
У каждого – свой характер
– Вот это да! Далёкие звёзды сделаны из водорода! Наверное, он самый удивительный элемент на свете!
– Каждый элемент по-своему удивителен. Например, элементы, которые открыл Гемфри Дэви. Сделать это открытие ему помогло электричество. Учёный подумал, что с помощью Вольтова столба можно разделить на составные части не только воду. Он не ошибся. Действуя электричеством на вещества, которые называются щёлочами, химик получил два новых элемента – металлы калий и натрий.
– А что в них такого удивительного?
– Оба этих металла – мягкие, их можно легко резать ножом. И они такие лёгкие, что не тонут в воде.
– Неужели они на ней плавают, как кусочки дерева?
– Не только плавают. Между ними и водой сразу же начинается реакция. Вообще и натрий, и калий очень любят вступать во всякие химические реакции. Когда они реагируют с водой, из неё выделяется водород. Пузырьки этого газа толкают кусочек натрия, и кажется, что он с шипением бегает по воде! Ну а калий устраивает ещё более яркое представление: когда он вступает в реакцию с водой, он так нагревается, что выделяющийся при этом водород начинает гореть ярко-фиолетовым огнём!
