Олег Ольгин - Опыты без взрывов
Расплавляя кристаллогидрат на водяной бане и охлаждая его, опыт можно проделывать множество раз, в том числе и на глазах изумленной публики, — а кто не изумится, увидев, как вода на глазах застывает без охлаждения? Напротив, стакан даже разогревается — это выделяется теплота кристаллизации. Стакан можно перевернуть, и из него не выльется ни единой капли.
Показывая опыт как фокус, постарайтесь стряхнуть крупинку соли незаметно — скажем, с кончика «волшебной палочки». И обязательно плотно закрывайте стакан между опытами, иначе даже случайная пылинка сможет вызвать незапланированную кристаллизацию.
Реагент для этого опыта — ацетат натрия можно получить из уксусной кислоты и соды. Если вы будете готовить его самостоятельно, то уксусную кислоту разбавьте водой примерно втрое и всыпайте в нее соду небольшими порциями, постепенно, дождавшись, когда прекратится вспенивание от предыдущей порции соды. Без этого реакция пойдет так бурно, что жидкость может выбросить из сосуда.
И еще необычные кристаллы — металлические, Будем выращивать кристаллы меди.
Мелкие медные кристаллы вы уже получали, когда опускали гвоздь в раствор медного купороса. Они настолько малы, что пленка меди на поверхности кажется почти сплошной. А чтобы приготовить крупные кристаллы, надо как-то замедлить реакцию, что-бы выделяющаяся в реакции медь успевала осесть на кристаллы и достраивала их. Медленное охлаждение — возможный способ, но в том случае, когда не идет химическая реакция…
Тормозом для реакции будет служить поваренная соль. Положите на дно сосуда (например, стеклянной банки) немного кристаллов медного купороса и засыпьте их поваренной солью, по возможности мелкой. Прикройте их кругом, вырезанным из промокательной или фильтровальной бумаги; этот круг должен касаться стенок сосуда. Сверху, прямо на бумагу, положите железный кружок несколько меньшего диаметра. Заранее протрите его наждачной бумагой и промойте.
Налейте в банку насыщенный раствор поваренной соли, чтобы он полностью закрыл железный кружок. Дальше все пойдет без вашего участия. Сколько времени придется ждать, точно сказать нельзя — многое зависит от условий опыта. Во всяком случае, не час и не два, а несколько дней.
Итак, спустя несколько дней вы обнаружите в сосуде красивые красные кристаллы меди. Меняя размеры сосуда, размеры кристалликов медного купороса, толщину слоя поваренной соли и температуру опыта, м. ожно получить медные кристаллы разнообразной формы, порой на редкость необычной. А иногда вырастают дендриты — незавершенные в развитии кристаллы, похожие на ветви деревьев.
Если оставить медные кристаллы в том же сосуде, в которым они были получены, то долго они не сохранятся. Извлеките их, промойте водой, перенесите в пробирку с разбавленной серной кислотой и закройте пробкой. Вот теперь с кристаллами ничего не случится.
КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ УЗОРЫ
Есть такие вещества, которые называют изоморфными: они кристаллизуются одинаково, несмотря на разный состав. Кристаллы одного такого вещества способны расти в насыщенном растворе другого: получается как бы «кристалл в кристалле». Если его разрезать, то на срезе окажется геометрический узор.
Самые доступные среди изоморфных веществ — квасцы, кристаллогидраты двойных сульфатов с общей формулой М'М"'(SO4)2*12H2O. Воспользуемся тремя их разновидностями: темно-фиолетовыми хромокалиевыми KCr(SO4)2*12H2O, зелеными железоаммонийными NH4Fe(SO4)2*12H2O и бесцветными алюмокалиевыми КАl(SO4)2* 12Н2О.
В эмалированную или стеклянную посуду налейте воду, насыпьте каких-либо квасцов (одного вида) и нагревайте, размешивая стеклянной или деревянной палочкой, но не до кипения. Когда соль растворится, добавьте еще порцию тех же квасцов и снова нагревайте. Когда раствор станет насыщенным, быстро профильтруйте его через ватный тампон, помещенный в стеклянную или эмалированную воронку, ополоснутую крутым кипятком. Если воронка будет холодной, может начаться преждевременная кристаллизация и кристаллы закупорят воронку.
Банку с раствором квасцов прикройте и оставьте медленно остывать. На дно выпадут небольшие кристаллы. Если они будут срастаться, нагрейте раствор, добавив немного воды, и вновь охладите. Кристаллы извлеките, обсушите, переложите в пробирку и закройте ее пробкой. Так же приготовьте кристаллу других квасцов. Насыщенные растворы сохраняйте! Чтобы не перепутать их, наклейте на банки этикетки.
Отберите по одному кристаллику каждого вида, обвяжите тоненькими нитями (например, от капронового чулка) и опустите каждый в «свой» раствор. Банки держите подальше от сквозняков; накройте их бумажными крышками.
Примерно за неделю кристаллы заметно вырастут. Поменяйте их местами. Если с самого начала подвесить в каждой банке по два кристалла, то будет еще больше чередований цветов. Чтобы не запутаться, к концам нитей прикрепите ярлычки и записывайте в лабораторном журнале, сколько времени и в каком растворе находятся кристаллы.
Правильный кристалл квасцов имеет форму октаэдра, но нам и не нужен идеальный кристалл. Напротив, чем причудливее форма, тем интереснее рисунок на срезе. Одновременно вы можете выращивать кристаллические сростки — друзы, взяв для затравки уже сросшиеся кристаллики. Если они начали ветвиться во время роста, не исправляйте их; более того, вы сами можете управлять ростом граней. Смажьте грань вазелином, и она перестанет расти, смойте вазелин ацетоном — и грань будет расти снова.
Готовый кристалл разрежьте мокрой суровой ниткой; эта работа требует аккуратности и терпения. Поверхность среза подровняйте наждачной бумагой и отполируйте на влажной ватманской бумаге круговыми движениями.
В зависимости or того, как выбрана плоскость разреза, сколько в кристалле слоев и какова их толщина, получатся самые разнообразные геометрические узоры. У друзы вариантов еще больше. Разрезанный кристалл с узором тотчас покройте бесцветным лаком (годятся лак для ногтей), иначе он потускнеет и рассыплется в порошок.
Намного проще в изготовлении узор из кристаллов нашатыря — хлорида аммония. Правда, он бесцветен, зато рисунком так напоминает… Впрочем, не будем забегать вперед.
Всыпая хлорид аммония в теплую воду и тщательно перемешивая, приготовьте насыщенный раствор. Возьмите стеклянную пластинку или зеркальце, вымойте поверхность, кисточкой нанесите на нее приготовленный раствор. Пусть пластинка с раствором медленно охлаждается на воздухе, а чтобы на нее не попадала пыль, можно спрятать ее в шкаф. Спустя несколько часов вода испарится и на стекле образуется узор. Не надо даже всматриваться, чтобы понять, что же он напоминает: морозный узор на зимнем окне.
Такой опыт, конечно, лучше всего ставить под Новый год. Тепло искусственному морозному узору не грозит, но от воды его надо держать подальше…
КЛАД НА ТАРЕЛКЕ
Поиски кладов — занятие хлопотное и, как правило, бесполезное. И все-таки предлагаем вам попытать счастья, гарантируя полный успех. Мы будем искать настоящее золото, причем не в пещере и не в лесу, а на самой обычной тарелке с золотой каемочкой. И даже не на целой, а на разбитой.
Может быть, вас это удивит, но золотая каемка на посуде состоит действительно из золота. Правда. его там совсем мало, потому что слой очень тонкий. Возьмите стакан с золотым ободком и посмотрите на просвет: слой золота кажется прозрачным.
Золото на посуду наносят из раствора. И мы начнем этот опыт с приготовления раствора, содержащего золото.
Запаситесь черепками с позолотой — их вы получите бесплатно в посудном магазине. Для опытов вам достаточно будет примерно 10 см2 позолоты. Из нее мы приготовим около 5 мл разбавленной золотохлороводородной кислоты H[AuCl4]. Для этого растворите золото в смеси концентрированных кислот — 3 мл соляной и 1 мл азотной. Такую смесь принято называть царской водкой. Обращаться с концентрированными кислотами надо крайне осторожно! Работать в резиновых перчатках! Ставить опыт только в химическом кружке!
Перед растворением тщательно вымойте слой позолоты на битой посуде и удалите следы жира, протерев его ватным тампоном, смоченным в ацетоне. В стеклянную пипетку наберите несколько капель царской водки и растворите позолоту. Образовавшийся раствор золотохлороводородной кислоты аккуратно соберите в небольшую пробирку, прорытую дистиллированной водой. Все растворы в этом опыте также надо готовить на дистиллированной воде и в чистой посуде.
Чтобы полнее использовать золото, место, где оно растворилось, промойте небольшим количеством воды (лучше из пипетки) и соберите ее в ту же пробирку. Долейте воду до 5 мл. С этим раствором и будем работать. Мы приготовим очень красивый кассиевый пурпур — коллоидный раствор, содержащий мельчайшие частицы металлического золота. Он образуется, когда в сильно разбавленный раствор золотохлороводородной кислоты добавляют раствор хлорида олова SnCl2.
