Почему нас так привлекают опыты в школьных лабораториях или в роликах на ютуб? Потому, что там мы видим реакции и вещества, недоступные в обычных аптеках, хозяйственных или радиомагазинах. Реакции, идущие строго в определенном направлении, с использованием химически активных веществ, содержащих значительный запас химической энергии. Подобно тому, как некоторые люди устраивают эффектные представления из последовательно падающих стоящих костяшек домино.
Смешивая или нагревая доступные нам в обыденности вещества, не имеющие такого запаса энергии, мы можем получить не так уж много интересных результатов. Это - уже упавшие костяшки домино.
Поэтому нам будет так важна доступная нам сила, позволяющая повернуть в обратную сторону ход многих реакций, создать вещества, накопившие в себе значительный запас энергии. Поднять костяшки домино. Это одна из основных сил природы - электричество. Вот почему мы будем так часто пользоваться ею как в виде электролиза водных растворов, так и в виде разрядов в газовых смесях.
Начнем с элементарнейшего - электролиза воды, позволяющего получать такие активные вещества, как кислород и водород. Но для начала подготовим всё, чтобы когда у нас будут эти вещества, мы могли сразу же заняться их исследованием.
Главным героем наших первых опытов будет водород. Это - газ легче воздуха, поэтому хранить его следует в перевернутых вверх дном сосудах. А "переливать" из сосуда в сосуд надо так, как показано на рисунке.
ВАЖНЫЙ СОВЕТ: перед началом опытов с водородом налепите на свой лабораторный стол небольшую тонкую лепешку пластилина. На нее мы и будем ставить сосуды с водородом. Меньше риск что сосуд у вас опрокинется, да и улетучивание водорода и перемешивание его с воздухом станет меньше.
ДЕМОНСТРАЦИЯ ЛЕГКОСТИ ВОДОРОДА.
Для этого склеим из тонкой легкой бумаги - кальки или конденсаторной, этакий кубик без дна. (Папиросная или микалентная бумага слишком пористая и не годится) Размер стороны квадрата - 5-6 см. Склеивать будем клеем ПВА сплошным слоем клея. В углах у вас наверняка окажутся щели и микроотверстия. Залейте их клеем. ПВА, когда высохнет, образует там тонкую полимерную пленку, препятствующую потере газа. К середине крыши кубика приклейте с помощью небольшого кусочка бумаги нитку.
Затем найдите по возможности тонкую деревянную рейку или, лучше, соломинку длиной в 15-20 см и подвесьте ее где-нибудь за середину. Удобно также использовать бамбуковые "шпажки", продающиеся кое-где в продовольственных магазинах. К одному концу подвесьте наш бумажный кубик. Он у нас станет своеобразной моделью аэростата. Уравновесьте рейку, налепливая на другой конец пластилин. Но делать это надо только после высыхания клея. Иначе, высыхая и теряя воду, он будет облегчаться и установленное равновесие - нарушаться. Вот почему мы сначала описываем подготовку к опытам прежде получения веществ для них.
Подъемная сила одного куб. см ничтожна - чуть больше миллиграмма. Но, "вылив" в наш воздушный шар около сотни кубов, мы получим ее облегчение уже на 0,12 грамма, что уже будет заметно - бумажная коробочка поднимется.
ДЕМОНСТРАЦИЯ ГОРЮЧЕСТИ ВОДОРОДА.
Конечно, каждый юный химик захочет убедиться, что водород может гореть и взрываться. Безопаснее всего это сделать так: погрузить сосуд с водородом в тазик или кастрюлю с обычной водой и "выбулькивать" водород понемногу, держа над этим местом зажжённую спичку (для зажигания спички одной рукой удобно держать рядом зажжённую свечу в устойчивом подсвечнике). Вы услышите отчетливые хлопки.
Кстати, вполне возможно, что первые пузырьки не дадут никакого эффекта. Ведь сначала будет выходить газ из нижней части сосуда, а там может оказаться обычный воздух, более тяжелый, чем водород. Так вы еще раз убедитесь в легкости водорода. Обратите также внимание, что никаких вспышек - желтых, красных, голубых, вы не заметите. Всё потому, что водородное пламя практически бесцветно и почти невидимо.
Пощупав своими руками это свойство водорода, вы станете лучше чувствовать границы безопасности, которые не стоит переходить.
ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ВОДОРОДА.
Многие из читателей наверняка используют паяльник. Бывают современные модели, имеющие жало с покрытием тускло серебристого цвета. Но есть и простенькие паяльники с жалом из красной меди. Их обладатели и без всяких опытов уже знают, что медь при нагреве окисляется кислородом воздуха и превращается в оксид меди черного цвета. Но этот процесс можно обратить. Для этого мы сделаем себе еще одну "пробирку" из бумаги. Малый вес нам сейчас не важен, лучше пусть она будет менее проницаемой. Так что прихватите детали клеем, а потом пропитайте ее парафином, тщательно заливая все щели.
Укрепите пробирку вверх дном так, чтобы вам было удобно подбираться к ней снизу. Теперь нагрейте свой паяльник. Перелейте в пробирку водород, выключите паяльник из сети и введите его снизу в пробирку. Вы увидите, что на черном конце его жала появится красный оттенок восстановившейся металлической меди. Слабость эффекта объясняется тем, что водород имеет очень малую плотность. Масса газа, вступившего в реакцию ничтожна, так что и восстанавливает меди он совсем немного.
Опасаться взрыва не следует, так как паяльники небольшой мощности обычно не нагреваются выше 300 градусов, а для воспламенения водорода надо где-то на 100 градусов больше. Да и то это возможно только там, где он достаточно смешан с воздухом. В самом крайнем случае бумажная пробирка намного безопаснее стеклянной. Да и количество водорода в ней невелико.
Теперь, когда вы ясно представляете себе, что можно будет делать с получившимся водородом, можно заняться созданием простой, но достаточно удобной установки для его получения. Чтобы всё получилось удобно и культурно, у вас должен быть штатив. Например, самодельный, который мы описывали в этой статье. А также зажимная лапка к нему, изготовление которой описано здесь.