Чудеса на выбор, или химические опыты для новичков

Глава четвертая. Поучительные чудеса

Я не сразу догадался, как мне назвать чудеса, которые собраны в этой главе. Сам посуди: опыты, которые ты сейчас будешь делать, наглядно показывают, как идут химические процессы, используемые для серьезных дел.

Сначала я решил: пусть чудеса будут наглядными. Но потом засомневался: а разве бывают какие-нибудь другие чудеса? Тогда, может быть, назвать их показательными? И это как-то странно — зачем же делать чудеса, которые ничего не показывают? Наконец, придумал: поучительные! Пусть юный химик, проделывая эти опыты, немного поучится, пусть познакомится на простых примерах со сложными химическими процессами.

Прошлые чудеса мы закончили кристаллами, нынешние кристаллами начнем.

Выращивать кристаллы — не пустая забава. Кристаллизация — очень распространенный в химии процесс, редко какое производство без него обходится. Но, конечно, на заводах выращивают кристаллы не ради красоты. Там задача, сам понимаешь несколько иная. Но если заодно получается красиво — разве это плохо?

А иногда и вправду бывает красиво. Например, когда выращивают искусственные ярко-красные рубины. И не только для украшений. В наручных часах очень твердые рубины играют, к примеру, роль опор для вращающихся деталей. А теперь научились выращивать и синтетические алмазы, самые твердые на свете кристаллы…

Надеюсь, ты не огорчишься, узнав, что ни рубинов, ни алмазов, ни других драгоценных камней мы с тобой вырастить не сможем. Но и то, что нам по плечу, тоже, поверь мне, достаточно красиво.

Все кристаллы мы будем получать из насыщенных растворов, то есть из таких, в которых растворено так много вещества, что больше оно уже не растворяется. Воду будем нагревать, тогда она вместит больше вещества. Ты знаешь, что сахар лучше и быстрее растворяется в горячем чае, чем в холодной воде из-под крана.

Раствор готовь так: в горячую (но не кипящую) воду насыпай порциями вещество и размешивай стеклянной или деревянной палочкой до полного растворения. Как только вещество перестанет растворяться, это значит, что при данной температуре раствор насыщен. Потом, когда он будет охлаждаться, когда вода станет постепенно испаряться из него, «лишнее» вещество выпадет в виде кристалликов.

Советую начать с вещества попроще — с поваренной соли и сахарного песка. В двух тонких стаканах приготовь горячие насыщенные растворы. Сверху положи палочку или карандаш, вокруг которых обмотана нитка. К свободному концу нитки привесь какой-нибудь маленький груз, хотя бы пуговичку, чтобы нить распрямилась и висела в растворе вертикально, не доставая немного до дна. Оставь стакан в покое на два-три дня. Ты увидишь, что нитка обросла кристалликами: в одном сосуде сахарными, в другом — соляными.

Повтори такие опыты с другими веществами: нашатырем, хлоридом кальция, тиосульфатом натрия, стиральной (кальцинированной) содой, бурой из аптеки, горькой солью (сульфатом магния), медным купоросом, селитрой. Внимательно разглядывай каждый раз образовавшиеся кристаллы: многие из них окажутся разной формы. Одни похожи на кубики, другие — на иглы, третьи — на причудливые многогранники. Разглядывать небольшие кристаллы удобнее через лупу.

Теперь немного усложним опыт. Какое-нибудь вещество, о котором ты заведомо знаешь, что оно хорошо образует кристаллы, попробуем кристаллизовать по-разному. Можешь взять любущ соль из приведенного выше списка, а можешь дополнить этот список по результатам собственных наблюдений.

Нагревая воду и добавляя вещество, приготовь, как и прежде, горячий насыщенный раствор. Но нитку в него не опускай. В миску или в кастрюлю налей холодную воду из-под крана (не помешают несколько кубиков льда из морозильника), поставь в нее стакан с раствором. Очень быстро выпадет множество мелких кристаллов. Они настолько мелкие, что по виду похожи на порошок.

Теперь ты знаешь: чтобы получить маленькие кристаллы, надо охлаждать раствор быстро. И можешь предположить, что для крупных кристаллов раствор желательно охлаждать помедленнее. Совершенно верно!

Приготовь новую порцию насыщенного раствора. (Впрочем, если мелким кристаллам нет применения, можешь просто еще раз нагреть их вместе с остывшим раствором — он снова станет насыщенным.) Как бы то ни было, на сей раз не позволяй раствору остывать быстро. Для этого обложи сосуд ватой или закутай в старое полотенце. А еще лучше — налей жидкость в термос, закрой его пробкой и оставь на день-другой. Не забудь только после этого самым тщательным образом, и не один раз, отмыть термос до полного блеска с помощью раствора соды или специальных средств для мытья посуды.

При медленном охлаждении на дно сосуда выпадут значительно более крупные кристаллы. Иногда они получаются аккуратными, иногда соединяются один с другим, образуя причудливые сростки. Если они слишком уж срослись, то приготовь новый раствор, взяв побольше воды или поменьше соли.

Еще одно предупреждение. Вещества, с которыми ты работаешь, могут оказаться не очень чистыми. Если в растворе очутилась грязь, его сразу после нагревания надо профильтровать. Вставь в носик воронки кусочек ваты и перелей через воронку приготовленный тобою раствор в другой сосуд. Воронку советую ополоснуть кипятком, чтобы раствор, соприкасаясь с нею, не остывал. Иначе кристаллизация может начаться прямо в носике…

Выпавшие на дно крупные кристаллы можешь показывать родным и знакомым, а можешь, если хватит терпения, вырастить из них еще более крупные, просто исключительно красивые кристаллы той же поваренной соли, или медного купороса, или селитры. Замечательные кристаллы получаются из квасцов. Их продают иногда в фотомагазинах, бывают они и в аптеках — из квасцов делают кровоостанавливающие карандаши. Есть разные квасцы, это целая группа солей; какие ты сумеешь купить, не имеет значения, а если купишь разные, то это только к лучшему.

Итак, собери кристаллы, осевшие на дно при медленном охлаждении, обсуши их на салфетке или на листе промокательной бумаги и положи во флакончики с плотно закрывающимися пробками. Насыщенные растворы не выливай — в них ты и будешь выращивать красивые большие кристаллы. Чтобы не перепутать растворы, если у тебя их несколько, сделай этикетки и приклей к банкам.

Из кристаллов каждого сорта найди самый привлекательный (необязательно самый ровный), обвяжи его тонкой шелковой или капроновой ниткой, например из старого чулка, и опусти в раствор соответствующей соли. Можешь намотать нитку на карандаш, положенный на края банки, а сверху накрыть бумажной крышкой, чтобы в банку не попадала пыль. В крышке не забудь проколоть несколько дырок, чтобы вода могла испаряться из банки. Если тебе удобнее, то привяжи нитку к спичке, а спичку продень в одну из дырок в бумажной крышке. Тяжесть-то невелика, и спичка выдержит.

Банки, в которых растут кристаллы, держи в каком-нибудь укромном месте, подальше от сквозняков. Скажем, за стеклом серванта или книжного шкафа. Следи за уровнем раствора и, если испарится много воды, подлей порцию свежего насыщенного раствора. Кристалл все время должен целиком находиться в жидкости.

Наберись терпения. Пройдет несколько дней, прежде чем кристаллы заметно увеличатся и закроют обвязывающие их нитки. Возможно, на кристаллах появятся некрасивые наросты. Их можно удалить, поскоблив бритвой и слегка потерев влажной тряпочкой. За две-три недели кристаллы вырастут настолько, что их можно будет демонстрировать. А можно и подождать, если, конечно, хватит терпения. И два месяца подождать, и полгода…

Если у тебя есть квасцы нескольких видов, то интересно будет приготовить насыщенные растворы каждого и поочередно, раз в неделю, переносить нитку с кристаллом из одного раствора в другой. Тогда получится многослойный кристалл.

Ростом кристалла можно управлять, время от времени вынимая его из банки и подправляя. Ненужные выросты снимай; хочешь, чтобы какая-то грань перестала расти, смажь ее вазелином; надо, чтобы она снова начала расти, удали вазелин ваткой, смоченной ацетоном. Если же взять с самого начала сросшиеся или ветвистые кристаллики, то получится кристаллическая гроздь (ее называют друзой).

Но, пожалуйста, прими к сведению: когда ты решишь извлечь друзу или крупный кристалл из раствора, не забудь сразу же покрыть их бесцветным мебельным лаком или лаком для ногтей. Иначе очень скоро, уже через несколько дней, кристаллы начнут выветриваться, и вся твоя работа пойдет насмарку.

Наш заключительный опыт с кристаллами будет и впрямь похож на чудо. Давай вырастим кристаллики меди. Не медного купороса (это ты уже делал), а самой настоящей металлической меди.

Сам того не зная, ты однажды ставил похожий опыт — когда опускал железный гвоздь в раствор купороса. Но красные кристаллики, покрывшие гвоздь, были настолько маленькими, что показались тебе сплошной пленкой. Да и вообще, как ты уже знаешь, вырастить мелкие кристаллы — не фокус. Что ж, вырастим большие. Но для этого надо как-то замедлить реакцию железа с медным купоросом. Мы замедлим ее поваренной солью.

На дно банки положи немного медного купороса и засыпь мелкой поваренной солью, желательно сорта «Экстра». Из промокашки вырежь кружок такого размера, чтобы он касался стенок банки, и закрой им купорос с солью. На бумагу положи железный кружок чуть меньшего размера. Как его выпилить, придумай сам, только не забудь перед опытом протереть наждачной бумагой и хорошенько вымыть. В банку налей насыщенный раствор поваренной соли, пусть он целиком закроет железный кружок. Оставь банку в покое примерно на неделю. Потом сними кружок и посмотри: в банке выросли красные медные кристаллы.

Наверное, ты хотел бы сохранить их? В таком случае вынь, промой водой, переложи в небольшой флакончик и залей аптечной соляной кислотой (или уксусом). Закрой флакончик пробкой, и кристаллы сохранятся надолго.

Работа с кристаллами нетороплива, и пока кристаллы знай себе растут, можно ставить другие поучительные опыты. Например, с желатином.

Желтоватый порошок желатина продают в продовольственных магазинах. Соединяясь с водой, это вещество образует студень, более или менее плотный. По этой причине с помощью желатина готовят разные вкусные вещи — от заливной рыбы до сладкого желе. Между прочим, студень в данном случае — не название блюда, а вполне научное слово, которым обозначают такие застывшие, полужидкие-полутвердые растворы.

Где же, кроме кулинарии, используют желатиновые студни? Да хотя бы в фотопленках. Эмульсия почти всякой фотопленки сделана на основе желатина с добавкой веществ, чувствительных к свету. Студень очень крепко прилипает к пленке, застывает на ней, а сам он прозрачен и пропускает световые лучи.

Можешь проверить, насколько прилипчив желатиновый студень. Неполную столовую ложку желатина (около 10 г) опусти в четверть стакана холодной воды и оставь на час-другой, чтобы порошок успел как следует набухнуть. Перелей смесь в маленькую кастрюльку. Ничего опасного в этом нет, потому что желатин — пищевой продукт. Нагревай смесь на слабом огне, следи, чтобы она ни в коем случае не закипела! Размешивай содержимое кастрюльки до тех пор, пока желатин полностью не растворится. (Еще лучше, хотя и хлопотнее, нагревать на водяной бане, то есть поставить сосуд со смесью в другой, больший сосуд, в который налита вода. Она должна быть горячей, но не обжигающей, примерно 50 °C.)

Когда получится однородный прозрачный раствор, часть его вылей на чистый кусок стекла или на ненужную керамическую плитку. А другую часть — на полиэтиленовую пленку, хотя бы на прозрачный пакет, в котором держат хлеб, чтоб он не черствел. Дай раствору высохнуть. И попробуй оторвать его от стекла или от плитки. Вряд ли тебе это удастся…

Ничего удивительного: желатин сортом похуже, не так тщательно, как для еды, очищенный, называют столярным клеем. Хотя сейчас есть множество более современных клеев, столярный по-прежнему в ходу, и не только у столяров: редко что сравнится с ним по клеящей способности.

Теперь займемся той пленочкой желатина, которая застыла на полиэтиленовом пакете. Так как к полиэтилену она почти не прилипает, то сними аккуратно тонкий листок и, стараясь не порвать, вырежь из него силуэт рыбки. Положи рыбку на промокательную бумагу и осторожно подыши. Рыбка сразу начнет извиваться и свертываться. От твоего дыхания пленочка увлажняется, впитывает немного воды, но только с одной стороны, с наружной. Вот она и изгибается. Чем не фокус?

С густым желатиновым раствором можно проделывать опыты и в пробирках (или в пузырьках), но для этого нужен более жидкий студень. Если у тебя остался желатиновый раствор от прежних опытов, то аккуратно, лучше в горячей воде, подогрей его, разбавь вчетверо водой, размешай хорошенько и прогрей, чтобы раствор стал однородным. Если же будешь готовить раствор заново, то на четверть стакана воды возьми около двух граммов желатина, то есть примерно половину чайной ложки. Помни, что кипятить нельзя!

Горячий раствор перелей в два пузырька. Когда он застынет (для ускорения можешь поставить пузырьки в холодильник), в середину пузырька быстрым и осторожным движением введи пинцет, в который зажат кристаллик марганцовки. Слегка разожми пинцет и так же быстро вынь его, стараясь не порвать студень. В другой пузырек внеси кристаллик медного купороса. Желатин замедляет их растворение, и несколько часов подряд ты сможешь наблюдать очень интересную картину: вокруг кристаллика будет расти окрашенный шар.

Возможно, этот опыт не получится с первого раза. Однако стоит потренироваться, чтобы он в конце концов удался.

Такой же горячий раствор желатина перелей в два других пузырька. Пока он не застыл, в один пузырек добавь чуть-чуть раствора фенолфталеина, в другой — немного раствора стиральной соды. Когда образуется студень, то пинцетом, как и прежде, введи в середину первого пузырька комочек кальцинированной соды, в середину второго — крупинку фенолфталеина. В обоих случаях по загущенному раствору будет медленно распространяться малиновая окраска. Но от крупинки фенолфталеина она будет двигаться медленнее. Объяснение такое: молекулы фенолфталеина намного крупнее молекул соды, и поэтому они движутся медленнее.

Следующий опыт с желатиновым студнем будет чуть посложнее. Для него понадобятся не два, а три вещества: лимонная кислота, бихромат калия и нитрат серебра. С лимонной кислотой все просто. Что же касается двух других веществ, то дихромат калия, он же бихромат калия, бывает в магазинах фототоваров, а нитрат серебра — в аптеке. У этого нитрата есть еще одно, пожалуй, более известное имя-«ляпис». Прими к сведению, что для наших опытов необязательно иметь нитрат серебра в чистом виде. Сгодится и продающийся в аптеке ляписный карандаш (его применяют для прижигания кожи). Наконечник этого карандаша состоит в основном из того же нитрата, а примеси, которые в нем содержатся, нам не помешают.

Вновь, как ты это уже делал, приготовь раствор желатина — из расчета половина чайной ложки на четверть стакана воды. Напомню, что кипятить раствор ни в коем случае нельзя. Пока желатиновый раствор еще горячий, налей в две чистые скляночки примерно по 10 см³ воды (вот когда пригодится мензурка). В первой скляночке раствори около полграмма бихромата калия, во второй — столько же лимонной кислоты. Если у тебя нет весов, возьми этих веществ на кончике ложки: особой точности не требуется.

Теперь добавь в раствор желатина приблизительно десятую часть, то есть около 1 см³, содержимого первой склянки (раствора бихромата калия) и вдвое меньше второго раствора (лимонной кислоты). Пока смесь не остыла, вылей часть ее на чистую стеклянную пластинку и оставь на время, чтобы раствор превратился в студень. А когда это произойдет, капни в самую середку одну, но большую каплю раствора нитрата серебра (ляписа). Этот раствор должен быть достаточно крепким, поэтому не бери для него много воды. Пусть ее будет примерно втрое больше, чем ляписа.

Как и во многих других опытах со студнями, далее придется запастись терпением: ведь в загущенных растворах реакции идут не быстро. Зато, как ты, наверное, ожидаешь, они идут не совсем обычно…

Твои ожидания оправдаются. В студне вокруг капли появится красное кольцо. Некоторое время спустя возникнет следующее окрашенное кольцо, за ним, в некотором отдалении, — третье, четвертое… Каждое кольцо отделено от следующего слоем бесцветного студня. В середине, возле капли, красные окружности располагаются тесно, одно к другому, а чем дальше от центра, тем они реже и бледнее.

Такие кольца в студнях называют кольцами Лизеганга, по имени открывшего их немецкого химика. В нашем случае эти кольца образованы красноватыми кристалликами бихромата серебра — вещества, которое образуется при взаимодействии бихромата калия (в студне) и нитрата серебра (в капле). А лимонная кислота помогла нам немного увеличить скорость такой реакции.

Но если так, то, видимо, лимонная кислота может как-то повлиять на характер образующихся колец? Совершенно верно. Попробуй изменять количество добавляемой в студень лимонной кислоты, и ты обнаружишь, что, когда кислоты больше, кольца располагаются реже, и наоборот.

Надо полагать, раствор желатина у тебя остался, как и раствор бихромата калия. В таком случае соедини их в прежней пропорции, но лимонной кислоты уже не добавляй. Теплым раствором заполни высокий пузырек или пробирку примерно на три четверти и оставь на несколько часов, а лучше всего на сутки. В образовавшийся студень капни несколько капель раствора нитрата серебра, но только разбавленного раза в два-три по сравнению с прошлым опытом. Закрой пузырек пробкой, а под нее, чтобы раствор не испарялся, положи смоченную водой ватку.

Если оставить пробирку на несколько дней в темном месте, то в ней появятся, как и в предыдущем опыте, кольца Лизеганга. Только на сей раз они расположатся по высоте пробирки, причем в верхней части, ближе к капле, кольца будут гуще и краснее.

Обратил ли ты внимание на предупреждение о том, что пробирку лучше держать в темном месте? Пожалуйста, не пренебрегай этим советом: опыты с кольцами Лизеганга лучше удаются, когда их ставят не на ярком свету. И желательно — в прохладном помещении. Во всяком случае температура в комнате, где ты собираешься проделать эти опыты, не должна быть выше 20 °C.

А для некоторых опытов с желатином нужен крепкий мороз. Правильно приготовленный студень позволяет получить ледяные узоры, как зимой на стекле, и не только получить, но и сохранить их в тепле (что с настоящими морозными узорами на стекле, к сожалению, не удается).

На этот раз соотношение желатина и воды таково: 5 г порошка (около чайной ложки) на четверть стакана воды (примерно 50 г). Способ приготовления прежний. Теплый раствор вылей на стеклянную пластинку и сразу поставь в морозильник. Если на дворе зима, то, понятное дело, можешь выставить пластинку на мороз. Два-три дня спустя внеси ее в комнату, и пусть она медленно оттаивает. Лед, как ты понимаешь, исчезнет, а отпечатки морозных узоров останутся.

Но, может быть, тебе интереснее получить отпечатки пальцев, как в детективных историях про сыщиков и преступников? Что ж, не такая уж это сложная проблема. Конечно, у следователей снаряжение получше, отпечатки они обнаруживают самые слабые, едва заметные. Но у них и дело ответственное. А для показа вполне сгодятся и подручные средства: свечка, тарелка да порошок талька из аптеки.

Свечка и тарелка нужны для того, чтобы приготовить сажу. Холодную тарелку подержи над зажженной свечкой. Она покроется копотью. Соскреби черный налет с тарелки на лист вощеной бумаги, пергамента или на полиэтиленовую пленку. Повтори несколько раз. Когда наберется заметное количество сажи — скажем, с четверть чайной ложки, — смешай ее с равным количеством талька.

Теперь оставь отпечаток: подыши на какой-нибудь палец и прижми его к листу белой бумаги. Пока на листе ничего не видно. Присыпь это место черной смесью. Потряси лист бумаги, чтобы смесь хорошо покрыла тот участок, к которому ты прижал палец; можешь очень осторожно провести несколько раз мягкой беличьей кисточкой. Остатки смеси ссыпь обратно на пергамент или полиэтилен. Если все было проделано аккуратно, на бумаге останется четкий отпечаток пальца.

Проверь, похожи ли на него отпечатки других твоих пальцев. Посмотри, как выглядят отпечатки пальцев разных людей (попроси их прижать пальцы к бумаге). Понимаешь теперь, почему отпечатки пальцев на месте преступления изобличают преступника? Среди них нет двух одинаковых, как нет двух совсем одинаковых лиц.

Можешь проверить, годится ли этот способ для обнаружения отпечатков на газетах и журналах, на картонной и пластмассовой коробке, на стекле. В последнем случае воспользуйся каким-нибудь стаканом, желательно не представляющим ценности. Когда будешь готовить смесь сажи и талька, возьми талька побольше, примерно двойное количество. Присыпав поверхность стекла смесью и стряхнув остаток, слегка нагрей стакан над свечкой — отпечатки станут заметнее.

Осталось только объяснить, в чем тут дело. Хотим мы того или нет, но у нас на коже обязательно есть немного жира. Его выделяют подкожные сальные железы. До чего бы мы ни дотронулись, на всем оставляем незаметный след. А смесь, которую ты приготовил, хорошо прилипает к жиру. Благодаря черной саже она делает отпечаток видимым.

Но, пожалуй, еще более удивительно, что след остается и в том случае, если на поверхности никакого жира не было. Совершенно чистых поверхностей в природе, наверное, вовсе не существует. Их можно, разумеется, создать искусственно (если не идеально чистые, то близкие к идеалу), но в естественных условиях на каждом предмете, даже на том, который кажется нам очень чистым, полным-полно грязи.

Откуда же эта грязь? От контакта с другими веществами и предметами. Жир с пальцев — только одно из возможных загрязнений, хотя и очень частое. И если даже предмет, как нам кажется, ни с чем не соприкасался, то все равно — он находится в постоянном контакте с воздухом. А в воздухе есть пылинки, видимые невооруженным глазом, и столь маленькие частицы грязи, что их можно заметить только в микроскоп, и даже такие, что и в микроскоп не разглядеть. И есть крошечные капельки жидкости, которые находятся в воздухе в виде пара и тумана…

Вот почему на поверхность каждого предмета осаждаются тысячи и миллионы частичек различных веществ. Происходит адсорбция (ты, конечно, помнишь уже это слово), и мы легко можем обнаружить ее в очень простом опыте.

Возьми маленькое зеркальце (можно и то, которым пользуются домашние, потому что ничего плохого с ним не случится). Очень тщательно вытри зеркало чистой тряпкой, чтобы на нем не оставалось видимых следов грязи. На зеркальце мы попробуем «перевести» рисунок с какой-нибудь металлической плоской пластинки. Ты можешь процарапать напильником на железной пластинке рисунок попроще или несколько букв; а если неохота возиться, то возьми просто медную монету.

На чистое зеркальце аккуратно положи пластинку с рисунком; прижимать ее не надо, пусть лежит свободно. Минуту спустя очень осторожно, чтобы зеркальце и пластинка не сдвигались друг относительно друга, подними пластинку и погляди на зеркальце. Ничего не видно? Что ж, как и в том случае, когда на поверхности появляются отпечатки пальцев, у нас получилось скрытое изображение, которое надо проявить. Мы ведь точно знаем, что молекулы различных веществ, которые находились на поверхности металла и загрязняли ее, наверняка перешли на зеркальце, и не где-нибудь, а в тех местах, где металл вступил в прямой контакт со стеклом. Но как их обнаружить?

Собственным дыханием. Подыши на зеркальце несколько раз, и ты увидишь отпечаток того рисунка, который был на металлической пластинке. Скорее всего, этот отпечаток окажется слабеньким, но все равно он будет.

В опытах с известковой водой, когда ты дышал в воду через трубочку, ты выяснил, что в выдыхаемом воздухе всегда есть углекислый газ. Теперь пора сказать, что в нем обязательно присутствует и влага. Собственно, каждый ее видел, — на морозе изо рта вырывается пар. Вода, которая находится в том воздухе, что ты выдыхаешь, на морозе мгновенно охлаждается и превращается в крошечные холодные капельки, наподобие тех капелек, из которых состоит туман, а также облака. Так невидимые водяные пары становятся видимыми.

Вот эта влага из твоего дыхания и проявила отпечаток на зеркальце. На чистом стекле и на частицах грязи она осаждается по-разному. Чем чище поверхность, тем легче на ней оседают водяные капельки, а на загрязненных участках влага почти не задерживается. Так невидимая картинка становится видимой. То, что ты успел разглядеть на зеркальце, нарисовано, можно сказать, водой из твоего выдоха.

Поторопись разглядеть рисунок, потому что очень скоро он исчезнет. Что ж, можно подышать на него еще раз, потом еще и еще. Но отчего-то с каждым разом отпечаток становится все более блеклым.

Если бы он находился в открытом космосе или в глубоком вакууме, то есть в пространстве, откуда откачан почти весь воздух, то с поверхностью зеркальца ничего бы не произошло. Но в воздухе на него осаждаются новые и новые частицы, всевозможные посторонние молекулы, которые постепенно замутняют картину и делают ее почти неразличимой.

Если ты хочешь, чтобы картинка с самого начала была более отчетливой, перед опытом протри как следует зеркальце сухой шерстяной или синтетической тканью. И не столько для того, чтобы она стала почище, сколько для электризации.

Еще в древности было замечено, что при трении различных поверхностей на них возникают электрические заряды. Попробуй провести пластмассовой расческой несколько раз по волосам или потереть ею о шерсть или мех, а потом поднеси расческу к бумаге, порванной на мелкие клочки. Бумажные обрывки тотчас прилипнут к такой наэлектризованной расческе. Стекло тоже электризуется, когда его натирают тканью, и скапливающееся на его поверхности электричество, пусть и очень слабое, помогает молекулам загрязняющих веществ быстрее переходить на зеркальце. А потом, когда ты дышишь на зеркальце, те же электрические силы притягивают и удерживают водяные капельки.

В последней главе этой книги есть много опытов с электричеством, но для них будут нужны батарейки или самые простые аккумуляторы. А сейчас, продолжая тему, поставим еще один опыт с наэлектризованными частицами.

Разломай простой карандаш, извлеки из него грифель и мелко истолки его, чтобы получился порошок. К нему добавь немного (буквально каплю-другую) смеси бытового смазочного масла, которым смазывают, скажем, велосипеды и швейные машинки, с равным количеством бензина для зажигалок. Хотя бензина нужно совсем немного, не забывай, что он очень горюч, и следи, чтобы поблизости не было открытого огня.

У тебя получится черная графитно-масляно-бензиновая кашица. Растирай ее несколько минут, потому что при растирании идут сразу два полезных процесса: во-первых, графитовые частички становятся все мельче, а во-вторых, от трения они заряжаются, и в опыте это нам очень пригодится.

Закончив растирать, разведи кашицу новой порцией смеси смазочного масла с бензином, но теперь смеси возьми значительно больше и с еще большим вниманием следи за тем, чтобы поблизости не было огня. Разведи кашицу до такого состояния, чтобы смесь в пузырьке или в пробирке казалась почти прозрачной. Размешай ее еще раз, а потом возьми в руку расческу или стеклянную палочку, линейку из оргстекла и т. п. Потри такой пластмассовый или стеклянный предмет о шерстяную либо синтетическую ткань, чтобы он наэлектризовался. Это произойдет быстрее, если ты чуть-чуть смажешь его любым машинным маслом — можно тем же, из которого ты готовил смесь для разведения графитового порошка.

Палочку или расческу поднеси к сосуду с прозрачной на вид жидкостью. Когда ты это сделаешь, то частички графита, которые тоже наэлектризовались при трении, станут двигаться по направлению к твоей руке. Опять натри палочку или расческу, поднеси к сосуду — и так поступай пять-шесть раз. После этого вылей жидкость. В сосуде, где она была, как раз напротив того места, к которому ты подносил палочку или расческу, остался ясный черный отпечаток на стекле.

Такой опыт хорошо получается не только с графитом, но и с другими веществами, например, с обычной поваренной солью. Ее тоже нужно растереть хорошенько со смесью масла и бензина; потом опыт ставят так же, как с графитовой кашицей. Поскольку поваренная соль белая, то после опыта, само собой разумеется, на стекле останется белый отпечаток.

Мы не раз используем в наших опытах поваренную соль, хлорид натрия. Это одно из самых ходовых в химии веществ, известное людям с древнейших времен.

Может быть, ты знаешь, что в старые времена соль очень высоко ценилась, и в некоторых странах ее использовали взамен денег. Такое почтительное отношение к поваренной соли было вызвано тем, что люди довольствовались обычно самородной солью, которая встречается нечасто, во всяком случае в доступных местах. Между тем есть на свете соляные озера, вода в которых буквально насыщена поваренной солью. И есть моря и океаны, в воде которых растворены миллионы тонн хлорида натрия…

Казалось бы, бери соль из морской воды, ее на Земле более чем достаточно… Так-то оно так, но кроме поваренной соли, хлорида натрия, в морской воде растворены и другие соли, которые нам ни к чему, во всяком случае, когда мы подсаливаем пищу. Вот это мы и проверим на опыте.

Если ты живешь не у моря (а скорее всего, так оно и есть), то можешь поступить двояко. Либо попроси кого-нибудь, кто едет к морю, привезти тебе бутылку морской воды (а если на каникулы ты сам отправляешься к морю, то и просить никого не надо), либо — и это, наверное, проще — купи в аптеке пакет морской соли.

Раствори немного соли в воде так, чтобы раствор по крепости напоминал обычную морскую воду, для чего на литр воды возьми граммов тридцать — пятьдесят морской соли. Точная пропорция не важна, да ее, собственно, и не существует, потому что в разных морях соленость воды различная.

Возможно, морская вода, приготовленная из сухой соли, окажется не очень чистой; в таком случае профильтруй ее через чистую ткань или через бумажный фильтр. А затем возьми глубокую тарелку и большую миску (или кастрюлю), в которую налей обычную воду из-под крана и поставь ее нагреваться. Эта большая миска (или кастрюля) будет служить тебе водяной баней, на которой ты будешь выпаривать морскую воду.

Итак, поставив тарелку с морской водой на водяную баню, следи за тем, что происходит. Первое время, пока морской воды испарилось немного, никаких изменений нет. Но потом, по мере испарения, в осадок начинают выпадать растворенные в воде соли. В каком именно порядке, зависит от состава морской соли, но всегда первым выпадает в осадок сульфат кальция. Это вещество ты, вероятно, знаешь, но под другим названием: сульфат кальция — это гипс. Его очень часто применяют в строительстве, в искусстве и в медицине, потому что гипс имеет замечательную способность твердеть и превращаться в белый камень, соединяясь с водой.

Когда белый осадок гипса появится на дне тарелки, ее надо осторожно вынуть из водяной бани (надеюсь, ты понимаешь, что это надо делать не голыми руками, а взяв плотную тряпку, чтобы не обжечься). Как только жидкость немного остынет, профильтруй ее через чистую ткань или бумажный фильтр и продолжай выпаривать оставшийся прозрачный раствор. Вскоре после этого начнет выпадать в осадок как раз та соль, которую мы и старались добыть, — хлорид натрия.

Вновь осторожно, чтоб не обжечься, извлеки тарелку и профильтруй ее содержимое. Белый влажный осадок, который останется на фильтре, высуши на воздухе, а рассол можешь нагревать дальше. По мере нагревания из него начнут выпадать в осадок другие соли, прежде всего соли магния, которые, как ты, наверное, помнишь, входят в число солей жесткости (как и соли кальция). Именно благодаря им морская вода чрезвычайно жесткая, стирать в ней обычным мылом решительно невозможно, оно даже не пенится.

Та поваренная соль, которую ты получил выпариванием, для еды не годится. Чтобы употреблять такую соль в пищу, требуется дополнительная очистка, которую дома, скорее всего, не сделать. В промышленности же такую соль вместе с примесями вполне можно использовать. Если так, то и ты можешь воспользоваться ею для тех химических опытов, в которых участвует поваренная соль.

Из оставшегося рассола попробуем извлечь какое-нибудь вещество, содержащее магний. Для этого смешаем рассол с известковой водой, и тогда выпадет белый осадок. Он называется гидроксидом магния, это очень полезное для промышленности вещество. А еще из рассола можно извлечь йод, но такой опыт мы даже не будем начинать, потому что нам он не под силу. Чтобы получить всего-навсего один грамм йода, пришлось бы испарить примерно двадцать тонн морской воды…

И еще об одном способе извлечения поваренной соли из морской воды. Как ты думаешь, лед, который плавает зимой в морях, — он пресный или соленый? Скажу сразу: он пресный. Айсберги, даже самые большие, тоже сплошь из чистой пресной воды. Есть даже проекты, как буксировать такие айсберги к берегам Африки и Южной Америки, к пустыням и засушливым степям, там их растапливать и использовать полученную воду для питья и стирки…

Лед в море всегда пресный, то есть когда образуется лед, соли в него не переходят, а остаются в воде. Этим свойством мы и попробуем воспользоваться, чтобы получить поваренную соль.

Немного морской воды поставь в морозильную камеру холодильника; можешь использовать для этого формочку, в которой получают лед. Поскольку ты взял не водопроводную, а морскую воду, вся она в лед не превратится. Аккуратно отдели пресный лед от рассола. Так как лед теперь почти не содержит солей, то рассол, как нетрудно догадаться, содержит эти соли в гораздо большей концентрации, нежели исходная морская вода.

Как и в предыдущем опыте, испаряй рассол на водяной бане. Но так как крепость его намного выше, то соли будут выпадать из него в осадок значительно быстрее и в большем количестве.

Очередное чудо будет тоже из разряда поучительных. Мы с тобой получим натуральный каучук. Тот самый каучук, из которого делают шины, галоши и мячи.

Основу любой резины составляет гибкий, упругий каучук, способный невероятно сильно растягиваться и сжиматься, а потом вновь принимать прежнюю форму. Натуральный каучук получают из сока некоторых растений, главным образом — бразильской гевеи, которую специально для этого выращивают в жарких краях, и не только в Бразилии, но и во многих странах Азии и Африки. Гевея — это вечнозеленое дерево из семейства молочайных. Стоп! Молочайных на свете очень много; так нельзя ли получить каучук из других растений, содержащих белый млечный сок?

Можно, хотя такой каучук будет хуже по своим качествам, чем полученный из гевеи. Но для того чтобы убедиться в такой возможности и получить самостоятельно хоть каплю натурального каучука, мы поставим несложный опыт с каким-либо доступным молочайным растением.

Если ты решил заняться этим опытом в летнее время, то вряд ли найдется более доступное растение, чем одуванчик. Впрочем, вместо него ты можешь взять любое другое растение с млечным соком и испытать его на присутствие веществ, напоминающих каучук. А еще проще будет воспользоваться листьями фикуса — очень распространенного комнатного растения. В этом случае уже не придется ждать лета, потому что фикус, как и гевея бразильская, вечнозеленое растение. Губить его мы не будем, нам вполне хватит двух-трех листьев, а для фикуса это невеликая потеря.

Итак, возьми несколько одуванчиков или листьев фикуса и выжми из них сок, насколько это возможно. Добавь к соку несколько капель раствора хлорида кальция или хлорида аммония. Под действием этих веществ начнет разрушаться оболочка, которой окружены в соке частички каучука. А когда такая оболочка разрушена, то крохотным частичкам, которые плавают в соке, ничто не мешает объединяться, сливаться в более крупные частицы.

Перемешай смесь. Хотя каучуковые частицы в ней уже стали слипаться, это на глаз пока незаметно. Добавь к смеси немного спирта или одеколона. Капельки каучука после этой операции можно будет увидеть невооруженным глазом.

Плавающие в жидкости капельки отдели от раствора, например, процедив их через марлю, а потом раствори в нескольких каплях бензина. У тебя получился раствор натурального каучука.

Конечно, из этого каучука нам не приготовить настоящей резины; честно говоря, даже если это и удалось бы, такая резина вряд ли окажется прочной. Но убедиться в эластичности извлеченного из сока каучука ты сможешь без труда. Капни бензиновый раствор на стекло и подожди, пока растворитель не испарится. На стекле ты увидишь прозрачную, очень тонкую пленку высохшего каучука. Аккуратно отдели ее от стекла и попробуй, как она растягивается и сжимается. После такого испытания уже не остается сомнений — это действительно эластичный каучук.

Прежде каучук из гевеи был, собственно, единственным эластичным материалом, и всю резину готовили из него. Сейчас его заметно потеснили синтетические каучуки, то есть такие, что получены на заводах, синтезированы искусственно из других веществ. Разнообразных синтетических материалов — и не только каучуков — в мире становится все больше. Ведь возможности природы не безграничны. Спору нет, шерсть — замечательный материал, но чтобы одеть все человечество в шерстяные платья, свитера и кофты, понадобилось бы разводить так много овец, что на них могло бы просто не хватить корма. Хлопчатобумажные ткани тоже очень хороши, но нельзя отдавать все земли под хлопок, надо где-то выращивать пшеницу и картофель, яблоки и абрикосы.

Таких примеров можно привести множество. Ну а где же выход? Что касается нашей одежды, то выход, конечно, в том, что наряду с хлопком и шерстью необходимо делать искусственные волокна. Из них удается приготовить пряжу и ткань, которая не хуже той, что сделана из природных материалов. Впрочем, если говорить честно, сегодня синтетические ткани кое в чем уступают все же натуральным. Но совсем немного. И не будем забывать, что люди много тысячелетий выращивают волокнистые растения и разводят овец, а история искусственных волокон насчитывает самое большее несколько десятилетий. Так что у материалов, придуманных химиками, все еще впереди…

Давай поучимся делать искусственное волокно, и не какое-нибудь, а шелковое. Готовить его будем почти так же, как на фабрике, только в несколько меньшем количестве…

Самые известные искусственные волокна, похожие на шелковое, — это вискозное и ацетатное. Но с теми веществами, которые есть у нас под рукой, такие волокна, наверное, не получить. А вот самое первое (и совсем неплохое) волокно такого рода — медноаммиачное волокно — у нас, пожалуй, получится.

Приготовь медноаммиачный раствор. Пять чайных ложек медного купороса раствори в небольшом количестве воды, добавь чайную ложку кальцинированной соды и размешай. В склянке образуется новое вещество — основной карбонат меди (основной — от слова «основание»). Перелей раствор в какую-нибудь чистую жестянку, например в отмытую консервную банку, и нагрей на слабом огне, чтобы испарялась вода. На дно выпадет осадок. Аккуратно вылей из банки остаток воды, остуди осадок и переложи на листок промокашки — пусть подсохнет.

Этот порошок — одна составляющая медноаммиачного раствора. А вторая, как нетрудно догадаться, — аммиак, раствор которого называют нашатырным спиртом. Однако аптечный аммиак для нашей цели слабоват. В хозяйственных магазинах продают более крепкий, 25-процентный раствор аммиака. Имей в виду, что у него сильный запах, после работы (или даже во время работы) проветривай комнату. Или ставь опыт на балконе. Аммиака тебе нужно совсем немного, 20–30 мл. Если у тебя есть мензурка, то отмерь это количество, а если нет, то прими во внимание, что в столовую ложку примерно входит 20 мл жидкости.

В раствор аммиака добавь чайную ложку порошка, полученного из медного купороса, закрой пузырек резиновой или пластмассовой пробкой и взболтай как следует. У тебя получится темно-синяя жидкость. Разлей ее в два пузырька поменьше, подобрав к каждому пробку. В первый пузырек добавляй порциями обычную вату, закрывая пробкой и хорошенько встряхивая. Во второй — точно так же клади мелкие клочки промокательной бумаги. Дождись, чтобы растворы стали густыми, как сироп. Такие растворы называют прядильными, потому что из них можно прясть волокна. Но сначала попробуем получить материал в виде хлопьев.

Налей в стакан немного разбавленного уксуса. Капай в него не торопясь любой из приготовленных тобою прядильных растворов. Сразу же выпадут хлопья. По составу они точь-в-точь как волокно, которое мы хотим приготовить. По составу, но не по виду…

Поступим так: нальем уксус в стакан и добавим каплю прядильного раствора. Капля начнет опускаться на дно, густея на ходу и оставляя за собой след в виде нитки. Попробуй подцепить ее пинцетом или лучинкой. После тренировки это удается; но еще лучше ставить опыт вдвоем, чтобы один капал раствор, а другой тащил нитку.

Совсем хорошую нить, гладкую, ровную и блестящую, можно сделать медицинским шприцем, Или иголкой от шприца, вставленной плотно в резиновую трубку, Набери прядильный раствор в шприц (или в резиновую трубку; свободный конец трубки закрой деревянной заглушкой либо подходящей пробкой). Налей уксус в какую-нибудь плоскую посуду, скажем в старую тарелку, и аккуратно выдавливай жидкость, нажимая на поршень шприца или сдавливая резиновую трубку, Попроси товарища захватить нитку пинцетом и осторожно протянуть ее через уксус в тарелке. Если потренироваться, то удается даже намотать эту нить на катушку.

На фабрике, в принципе, поступают так же: продавливают раствор через очень тонкие отверстия и окунают в ванну, где волокна становятся твердыми, гибкими и глянцевыми, как и положено шелковым волокнам. Пусть и искусственным.

Теперь — поучительный опыт из области фотографии. Возможно, ты знаешь, что в состав светочувствительных эмульсий, которыми покрыта фотопленка и фотобумага, входят соли серебра. Эти соли под действием света распадаются, и при этом образуются кристаллики металлического серебра; в таком виде серебро окрашено в черный цвет, Вот вкратце главный принцип черно-белой фотографии.

С солью серебра ты недавно имел дело: когда ставил опыты со студнями. Только у тебя был ляпис, нитрат серебра, а он для фотодела не годится, Тут нужен, скажем, хлорид серебра. Получить его из нитрата легче легкого — достаточно провести реакцию с обычной поваренной солью, хлоридом натрия.

Приготовь раствор ляписа и раствор поваренной соли. Прежде чем их смешивать, вспомни о том, что у тебя должно образоваться вещество, чувствительное к свету. А если так, то смешивать надо в темноте (не обязательно в полной темноте, но во всяком случае при хорошем затемнении). Как только растворы будут соединены, в осадок выпадет искомый хлорид серебра — белый мелкий порошок, Слей раствор и выложи осадок ровным слоем на листке промокательной бумаги. Сверху прикрой слой хлорида серебра каким-нибудь другим бумажным листиком с вырезанным на нем узором или же калькой, на которой тушью что-нибудь нарисовано либо написано. На несколько секунд вынеси это сооружение на солнечный свет или положи его под яркую лампу. Те участки, которые не были прикрыты, очень быстро потемнеют: это из хлорида серебра выделилось на свету черное металлическое серебро.

Такое изображение будет очень непрочным. Если ты хочешь его сохранить, придется поступить так же, как в настоящей фотографии: сначала проявить в растворе проявителя (и тогда засвеченные места станут еще более темными, отчетливыми), а потом закрепить в растворе закрепителя (и тогда будет удален тот хлорид серебра, который не разложился под действием света). Вот теперь можно выносить изображение хоть на самый яркий свет — ничего с ним не сделается. Как с самой настоящей черно-белой фотографией.

Напоследок — самый короткий опыт из числа поучительных. Короткий, но эффектный.

Набери полстакана воды, раствори примерно половину чайной ложки тиосульфата натрия (гипосульфита), капни пять-шесть капель уксуса и размешай. Ничего не происходит. Не торопись, подожди! Через несколько минут раствор внезапно, сам по себе, помутнеет. Сколько пройдет времени? Это зависит от того, много ли ты насыпал гипосульфита. Но если так, то почему бы не сделать химические часы? Давай сделаем. Приготовь раствор гипосульфита — несколько более крепкий, чем в предыдущем опыте (возьми или больше порошка, или меньше воды). Половину этого раствора перелей в пузырек, а остаток разбавь водой до прежнего объема. Половину перелей во второй пузырек, а то, что осталось, опять долей водой. Половину — в третий пузырек, остаток смешай с водой — и в четвертый пузырек. Все.

Поставь четыре пузырька в ряд и быстро капни в каждый по нескольку капель уксуса. Положи перед собой часы с секундной стрелкой и отметь время. Через равные промежутки времени жидкость в пузырьках будет мгновенно мутнеть.

Но что же поучительного в этом красивом опыте? То, что не все реакции, даже с известными уже веществами, проходят на один манер. И недаром, прежде чем строить цех, в котором будут готовить какое-нибудь важное и нужное вещество, химики долго, иногда годами, тщательно изучают в колбах и пробирках десятки и сотни реакций.

И это, надо тебе сказать, очень интересное занятие.