Продолжим же знакомиться со свойствами карбонатов.
КАРБОНАТЫ РАЗЛАГАЮТСЯ ПРИ СИЛЬНОМ НАГРЕВАНИИ.
При таком разложении образуется оксид соответствующего металла и углекислый газ. Если это какая-то мудреная соль, содержащая водород, вроде малахита, то выделяется еще и вода.
Температура, при которой начинается разложение, зависит от активности входящего в соль металла. Чем он активнее, тем труднее разложить карбонат вроде соды или поташа. Щелочноземельные металлы - кальций и магний менее активны чем щелочные натрий и калий. Так что разложение мела или известняка люди используют с древних времен. При этом получается углекислый газ и оксид кальция, называемый еще негашеной известью.
Это вещество взаимодействует с водой, выделяя большое количество теплоты, и давая уже гашеную известь.
Во многих местах, в относительно недавние геологические эпохи бывших дном моря, например в Крыму, на небольшой глубине встречаются пласты мела или известняка, куски которых выворачиваются при самых обыденных земляных работах. Так что там вполне возможно будет обеспечить себя известкой для побелки деревьев в саду или приготовления строительных растворов, даже если вашим цифровым рублям будет заблокировано приобретение стройматериалов. Только нужно будет создать немалую температуру около 1000 градусов в закрытом очаге или печи.
Карбонаты не особо активных металлов, вроде железа или меди, разложить куда проще. Вы можете наскоблить малахитового порошка с корродировавшего медного предмета и, насыпав его на полоску металла, нагреть на газовой плите. При этом зеленый порошок превратится в черный оксид меди.
ПРИ ДЕЙСТВИИ КИСЛОТ КАРБОНАТЫ ВЫДЕЛЯЮТ УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ
Итак, мы говорили, что карбонаты - это соли угольной кислоты. Так давайте ее получим! Высадим из соединения с помощью любой кислоты, более сильной. Ведь даже хлороводород, а потом из него и соляную кислоту возможно извлечь из обычной поваренной соли с помощью серной кислоты при ее нагреве.
Увы, ничего не получится. При тех температурах и давлениях, что обычны для нашей планеты, угольная кислота... не может существовать. Она моментально разлагается на воду и углекислый газ. Так что выделение углекислого газа при действии кислоты для химиков является, как они говорят, "качественной реакцией на карбонат-ион". А поскольку угольная кислота очень слабая, то произвести это действие может не только какая-нибудь "серьезная" кислота, вроде серной или соляной, но и многие органические кислоты, вроде уксусной или лимонной или винной.
В магазинах игрушек вы можете найти множество наборов для юных экспериментаторов, в которых что-то само надувается или движется на этом принципе. Особенно интересно получается, если, например, кислота и сода берутся в виде сухих порошков. Даже будучи смешанными, они не реагируют друг с другом. Но стоит их намочить водой, как реакция с выделением газа пойдет достаточно активно.
Почему так? Здесь вас надо познакомить с понятиями о гомогенных и гетерогенных системах. Понятно, какие ассоциации вызовут слова "гомо" и "гетеро" у какого-нибудь депутата. Но у наших читателей иной круг интересов и объем знаний. В общем, гомогенные или, говоря по-простому, однородные системы смешиваются в полном объеме и до единой молекулы. Это системы "газ-газ" или "жидкость-жидкость". Поэтому в них возможны очень быстрые химические реакции. Например, вроде взрыва гремучего газа - смеси водорода с кислородом или воздухом. Да и в жидкостях реакции происходят довольно быстро. Сливая вместе щелочь и раствор индикатора, мы наблюдаем практически мгновенное изменение окраски.
А вот гетерогенные или разнородные системы контактируют только через ограниченную поверхность кусков материала или поверхность жидкости. Лужа нефти никогда не сгорит так мгновенно, как тот же объем гремучего газа. А кусок активнейшего натрия никогда полностью не прореагирует с водой так же быстро, как слитые вместе растворы кислоты и щелочи. Он будет десятки секунд бегать по поверхности воды, стреляя время от времени вспышкам выделяющегося водорода.
Почему бы и нам тоже не поразвлекаться с такой простейшей механикой? Для самых маленьких экспериментаторов можно устроить небольшой извергающий "лаву" вулкан. Вылепить из пластилина модель вулкана с углублением - "кратером" на вершине. Заложить туда смесь порошков кислоты и соды. А потом налить немного воды. Или красных чернил для более правдоподобной имитации насыщенной газами лавы, изливающейся по склонам вулкана.
Более же мастеровитые читатели наверняка задумаются над конструкцией игрушечной подводной лодки, придуманной Джафаром Касумовым из Сумгаита и описанной в старом советском "Юном технике". Она имеет спаянный из жести корпус с загнутой назад трубкой в днище, сообщающейся с забортным пространством. Еще эта игрушка имеет воздушный шарик, в горлышко которого вставлена деревянная бобышка с просверленным вдоль нее каналом. Эта часть вклеивается шариком внутрь в отверстие в корме лодки. И, наконец, внутри в верхней части корпуса есть решетчатое или сетчатое вместилище для смеси порошков соды и винной кислоты. (Автор конструкции прессовал эту смесь в таблетки.)
А дальше предоставляем слово журналу:
"Теперь познакомимся, как работает двигательная установка на этом "топливе". Через отверстие в кормовой бобышке шарик надувается. Отверстие закрывается пальцем. Модель устанавливается на воду. Глубина ее начального погружения - две трети корпуса. Отверстие открывается, воздух пошел через отверстие, и модель поплыла вперед. По мере расхода воздуха объем шарика уменьшается. Это приводит к тому, что внутри центрального отсека давление падает. Через нижнее отверстие в него начинает поступать вода. Чем больше ее поступает внутрь, тем глубже под воду уходит лодка. Наконец, наступает такой момент, когда вода смачивает таблетки. Вещества вступают в реакцию, выделяется углекислый газ. Давление его постепенно возрастает, начинается обратный ток воды через нижнее отверстие. Совместное действие пневматического и химического двигателей приводит к тому, что модель может проплыть под водой несколько десятков метров."
Ну, как, кто-нибудь рискнет разрешить массу технических вопросов и осуществить этот проект?
Мастеровитые люди могут также обеспечить себя и своими газированными напитками, что особенно важно сейчас, когда для промышленной продукции вводят подозрительную их индивидуальную маркировку - один из элементов подготовки к "цифровому концлагерю". Ведь напитки чаще всего газируют именно углекислым газом.
Растворимость газов в воде увеличивается с повышением давления и понижением температуры. Поэтому воду или сок следует предварительно охладить в холодильнике, а все соединения системы сделать так, чтобы они выдерживали некоторое давление газа.
Если использовать для генерации газа комбинацию пищевой соды и лимонной кислоты, то никаких вопросов с безопасностью возникнуть не может. Оба эти вещества, а также продукт их реакции - цитрат натрия, даже если немного попадут во вторую бутылку, не токсичны и давно уже используются, как в продуктах питания, так и в лекарствах. Недаром известная уже более века газированная вода носит название "содовая".
Как видите, знания даже о достаточно заурядных и не особо активных веществах могут оказаться практически полезными в самых разных делах - от игр и до домашнего хозяйства.