Химические опыты

Известный навык, требующийся для такого опыта, приобретается после двух-трех упражнений.

Мыльные пузыри

Обратили ли вы внимание, что мыльные пузыри зимой поднимаются вверх, а летом падают вниз? Это происходит оттого, что теплый воздух легче холодного и зимой разница между температурой воздуха в комнате (особенно вблизи окон) и выдыхаемого вами в пузырь достаточна, чтобы преодолеть тяжесть его оболочки. Наполняя мыльные пузыри водородом, можно увидеть их летящими ввысь и в самый жаркий летний день. Как бы тепел и легок ни был летний воздух, он все же тяжелее водорода.

Чтобы получить пузыри величиной в крупное антоновское яблоко, возьмите совершенно чистое, так называемое марсельское мыло, настрогайте его перочинным ножом мелкими стружками и растворите в воде, добавив потом к ней глицерина.

Мыла и глицерина возьмите поровну (например, по 5 граммов), а дистиллированной или мягкой дождевой воды вчетверо больше (20 граммов). Всыпав мыло в пузырек и залив водою, оставьте стоять на сутки, потом долейте глицерином и, хорошо переболтав, дайте смеси постоять еще сутки. Такая смесь будет вам служить долго; для опытов же ее достаточно брать каждый раз по чайной ложке.

Укрепив в отверстии газоотводной трубки прибора для добывания водорода соломинку с расщепленными концами, легко научиться при ее помощи выдувать крупные пузыри. Надо только несколько изменить газоотводную трубку, надев на ее конец отрезок резиновой, а в другой конец последней вставив стеклянную трубку с оттянутым концом. Сжимая резиновую трубку пальцами, можно регулировать быстроту выдувания.

Пузыри поднимаются в комнате до самого потолка, а на открытом воздухе в безветренную погоду улетают так высоко (метров на двести), что скрываются из глаз.

Из желтого в зеленое без прибавления синего

Раз уже у нас идет речь о водороде и под руками имеется кальций, покажу вам еще один опыт. Он не особенно эффектен, но поучителен.

В стакане — красно-желтый раствор хлорного железа. Как превратить его цвет в зеленый, не приливая к нему синей краски? Бросаем в стакан кусочек кальция; выделяется водород, и жидкость постепенно зеленеет.

Это очень важная в химии реакция восстановления, противоположная реакции окисления. Не будем пока на ней останавливаться, но в дальнейшем я еще напомню вам об этом опыте. Он поможет нам отчасти выяснить тайну строения окружающих нас веществ.

Последний перманентный газ

Раньше в химии газы делились на перманентные (постоянные) и сгущаемые в жидкость. Одним из перманентных был и водород. В 1877 г. Кальете и Пикте доказали, что всякий газ должен сгуститься в жидкость, лишь бы удалось охладить его ниже его «критической» температуры, при которой и выше которой он никаким давлением сгущен быть не может. Вслед за ними Врублевский и Ольшевский доказали это положение, обратив в жидкости кислород, азот и окись углерода, а Дюар, сгустив водород.

Но вот в 1895 г. был открыт новый газ — гелий, неизвестный во времена Дюара. Как ни велики были достижения Дюара, давшие возможность получать твердую углекислоту («сухой лед») и кислород из воздуха, путем удаления из жидкого воздуха азота выкипанием при несколько высшей температуре, гелий долгие годы никому не удавалось сгустить.

Неужели были правы ученые прежних лет? Неужели гелий действительно перманентный газ? Даже при −268 °C он оставался газом.

Чуть не 30 лет гелий истощал терпение ученых, не желая подчиниться общему для всех газов закону. Только в 1922 г. удалось, наконец, Камерлингу Онесу, доведшему понижение температуры до — 268,8 °C сгустить этот «последний перманентный газ». Кезанг при –271,9 °C заморозил гелий в твердое, абсолютно прозрачное тело. Это произошло в 1926 г. Камерлингу Онесу не удалось дожить до этого дня, он умер несколькими месяцами раньше.

О гелии, об интересном пути его открытия, нам еще придется сказать в дальнейшем. Это легчайший из газов, за исключением водорода, и идет он на наполнение дирижаблей, так как он не горюч и не взрывает в смеси с воздухом. Им же наполняют газосвечные лампы, сигнализирующие сквозь туман. При прохождении через гелий тока, он светит красным светом.

Газ разнообразного применения

Это уже отчасти знакомый вам хлор. Выйдемте в сад, и я ближе познакомлю вас с этим газом, так как, добывая его в комнате, мы рискуем очутиться в положении одного химика-дилетанта, который своими опытами переполошил всех жильцов многоэтажного дома.

Чтобы самому экспериментатору не стать жертвою газа, лучше, делая опыты, дышать через платок, смоченный раствором гипосульфита натрия. Техники так и зовут его антихлором, применяя для удаления следов хлора из отбеливаемых последним пряжи, тканей и бумажной массы.

Вообще, надо заметить, что хлор задолго до использования в военном деле готовился в больших количествах для различных технических целей, а опыт войны привел к применению хлора в земледелии для отравления вредителей растительности. Им же отравляют разносителей чумных бактерий.

В виде белильной извести и хлорной воды этот газ является испытанным дезинфекционным средством. Сравнительно недавно медики научились дезинфицировать им живой организм человека. Оказывается, что если вдыхание воздуха, содержащего достаточную примесь хлора, вызывает удушье и даже смерть, то воздух с очень ничтожным содержанием хлора вылечивает от гриппа и других болезней дыхательных путей убивая болезнетворных микробов, но не разрушая тканей организма.

Но самое любопытное, что хлор, будучи сам боевым газом, служит средством защиты от действия еще более страшного, чем он, газа иприта (горчичного газа). Иприт — это тоже одно из сложных производных хлора. Не испугайтесь его научного названия: дихлордиэтилсульфид.

Химик, впервые его открывший, писал о нем: «Поразительно, как вещество, с виду такое безобидное, мало летучее, почти нерастворимое в воде, с слабым запахом, с совершенно нейтральной реакцией и с химической структурой, при которой совершенно нельзя предполагать столь опасных свойств, — оказывает такое сильное действие».

А надо отдать справедливость, действие иприта чрезвычайно сильное.

Тяжелые ожоги кожи, трудно заживающие, гноящиеся язвы, гнойное воспаление легких, слепота, бронхит, лихорадка, наконец, смерть — таковы следствия отравления ипритом.

Эта маслянистая бесцветная жидкость, разлитая на каком-либо пространстве, может держаться в почве в течение месяцев, все время делая местность необитаемой.

Средство его обеззараживания — нейтрализация иприта хлором. Как тут не вспомнить пословицу: «клин клином вышибают!»

Попутно скажу, что еще ужаснее иприта другое сложное производное хлора, мышьяка, углерода и водорода — люизит, хотя не испытанный на полях сражения, но практиковавшийся капиталистами для «бескровного» разгона рабочих демонстраций и стачечников. Его называют «смертельной росой». Предполагают, что 50 аэропланов, несущих начиненные люизитом бомбы, могут уничтожить все население Нью-Йорка…

Что одно и то же вещество может являться и ядом, и лекарством, химикам давно известно.

Например, иприт в определенной дозе и смеси уже испытывался в качестве средства для лечения чахотки.

Кто же в наше время не знает, что такие страшные яды, как мышьяк, стрихнин, синильная кислота и прочие с успехом применяются в медицине? Невинные лавровишневые капли содержат синильную кислоту, одна капля которой, если ее взять в чистом виде, способна умертвить лошадь.

Начальник химической службы США сказал, что со времени изобретения пороха ничто не внесло таких изменений в способы ведения войны, как отравляющие вещества. С момента, когда действие этих веществ станет независимо от погоды, методы войны резко изменятся. Одежда бойцов должна стать газонепроницаемой, пища исключительно консервированной в запаянных жестянках, тяга исключительно механической, убежища должны иметь приток кислорода, и пр. и пр.

Страшная вещь ураганный артиллерийский обстрел!.. А знаете, какой незначительный эффект он дает в сравнении с количеством выпущенного металла?

Вот цифры: длительный обстрел 25 000 снарядов дал 2 убитых и 25 раненых, столько же снарядов с отравляющими веществами вывели из строя 300 человек.

Трудно, конечно, сказать, какие именно отравляющие вещества путем газовых атак и «химических» бомб, сбрасываемых с аэропланов, применят империалистические державы в подготавливаемых ими войнах.

Одно несомненно, — что учиться защите от отравления «военным газом» должен каждый из нас. Одна из лучших мер — противогаз, т. е. защитная маска и костюм. Надев их, человек дышит через вещества, связывающие химически отравляющие вещества, следовательно, обезвреживающие их, и тем защищает кожные покровы.

Теперь уже выработаны и универсальные противогазы, позволяющие свыше часа оставаться в атмосфере, в которой моментально гибнет всякое живое существо, не снабженное противогазом.

Итак, аппарат для получения хлора мною уже собран и готов для обозревания.

Он несложен и состоит из колбы с воронкой и газоотводной трубкой, опущенной прямо на дно стеклянного цилиндра для сбора газа.

Цилиндр сверху прикрыт куском картона с отверстием для трубки.

Хлор в два с половиной раза тяжелее воздуха, так что его можно, в особенности на открытом воздухе, собирать таким упрощенным способом.

В воде же он хорошо растворяется, — в холодной лучше, чем в горячей; поэтому, если собирать его под водою, как мы это делали с водородом, то воду надо брать как можно более горячей, хотя при этом трудно избежать лопания сосудов для сбора газа.

В колбе находится тесто из перекиси марганца с соляной кислотой. Колба стоит на треножнике, покрытом проволочной асбестированной сеткой (для равномерного нагревания колбы), под которую я поставил спиртовую лампочку. Нагревать надо слегка.

Зажигаю спирт, и реакция начинается. Замечаете, как желтеет воздух в колбе?

Богатая кислородом перекись марганца отдает его соляной кислоте, отнимая от последней водород. Марганец же в обмене поглощает хлор, обращаясь в хлористый марганец, но так как всего выделяющегося при этом хлора он связать не может, то часть газа остается в свободном состоянии.

Этот зеленовато-желтый газ, постепенно вытесняющий воздух из колбы и цилиндра, и есть хлор. Вы, вероятно, уже чувствуете его запах, так как он наполнил сборный сосуд и начал переливаться через край. У меня под рукой несколько таких цилиндров. Заменяю цилиндр, наполненный хлором, новым, а первый прикрываю куском стекла.

Хлор и Фарадей

Я думаю, что имя Михаила Фарадея вам знакомо? Сын кузнеца, ученик переплетчика, окончивший только начальную школу, он, благодаря выдающемуся уму и любви к знанию, стал основателем всей современной электротехники, открыв «превращение магнетизма в электричество», т. е. возникновение тока в проводнике, движущемся в магнитном поле. Это повело к изобретению динамо-машины, преобразующей механическую энергию в электрический ток высокого напряжения.

Но Фарадей, что не все знают, был не только электриком, но и одним из крупнейших химиков своего времени. В частности, он первый доказал, что хлор может быть сгущен в жидкость.

Фарадею, когда он работал над сгущением хлора, пришлось выслушать нотацию от одного из ученых, зашедших в лабораторию.

— Молодой человек, надо чище мыть химическую посуду, у вас внутри трубки я вижу какие-то жирные капли.

Фарадей промолчал, но на другой день послал своему критику записку: «то, что вы сочли грязью, был жидкий хлор».

А ученый и не подозревал, что хлор может быть сгущен в жидкость.

Хлор, цветы и цвета

Сорвите, пожалуйста, вон ту прекрасную розу и пару-другую каких-либо ярко окрашенных цветов.

Обрызгиваю их из пульверизатора водой (для растворения хлора) и опускаю в сосуд с хлором.

Куда делась их чудная окраска?

Смотрите, как они побледнели, какими стали некрасивыми.

Бросаю в тот же цилиндр несколько ярких тряпочек, тоже увлажнив их предварительно. Они обесцвечиваются.

Во второй цилиндр лью одну за другой жидкости разных цветов, подкрашенные растительными и искусственными органическими красками; туда же вливаю немного чернил из чернильницы и, закрыв отверстие цилиндра стеклом, взбалтываю смесь, пока она не обесцветится. Впрочем, с обесцвечивающей способностью хлора мы с вами уже знакомы: мы пользовались ею в опытах-фокусах, с которых начали нашу беседу. Только тогда мы брали не газообразный хлор, а его раствор в воде — хлорную воду.

Хлорная вода белит не хуже хлора; однако, в заводской практике для беления не всегда можно пользоваться газообразным хлором или его водяным раствором. Чаще для беления, а также для дезинфекции хлор берут в виде хлорной извести. В ней он связан химически, но связь эта непрочна, хлор из нее легко выделяется; оттого-то белильная известь и имеет его запах. Хлорную известь можно достать готовой; поэтому для химических фокусов, основанных на обесцвечивании хлором, вам нет надобности самим ее готовить, как мы это делаем сейчас, а можно заменить ее водой, настоенной на белильной извести.

Кстати, ее белящее действие вдвое сильнее, чем у газообразного хлора. Курьез заключается в том, что хлор не сам белит краски, — их обесцвечивает кислород, выделению которого в свободном состоянии способствует хлор. Сам же хлор является сильным разрушителем волокон пряжи и тканей. Оттого-то на предприятиях отбеленные хлором изделия отмываются раствором антихлора, то есть гипосульфита, как мы уже о том говорили.

Вы заметили, как желтеют листы очень старых газет, какой ломкой становится бумага, на которой они напечатаны?

Это результат отбелки хлором бумажной массы.

Окраска хлором в синий цвет

Хлором можно не только белить, но и красить. При помощи хлора бесцветное можно сделать цветным.

В пробирке, которую я держу в руке, бесцветный жидкий клейстер. Опускаю в пробирку газоотводную трубку от прибора для получения хлора, — газ проходит через раствор, но не поднимается выше его уровня, раствор же, как видите, приобретает красивый фиолетово-синий цвет.

Клейстер был мною сварен из крахмала в растворе йодистого калия. Из этого последнего хлор вытеснил йод, который с крахмалом дает темно-синее окрашивание.

Попутно замечу, что это очень чувствительная реакция на крахмал, и (в упрощенном виде, когда берется прямо готовый йод) служит она для нахождения крахмала в качестве подмеси к творогу, какао, колбасам и пр.

Окраска хлором в красный цвет

Многие, даже красильные мастера, вообще не слыхали, что хлором можно красить, но изучавшие химию знают, что он выделяет йод из соединений последнего и что йод окрашивает крахмал в синий цвет. Но даже и они не все знакомы с фактом, что хлором можно красить и в красный цвет.

Как это делается, сейчас покажу.

Беру один из стеклянных цилиндров с хлором и отливаю из него немного газа в другой, пустой (то есть наполненный воздухом) цилиндр. Прикрываю последний сверху стеклом и несколько раз переворачиваю его вверх и вниз, чтобы хлор хорошенько смешался с воздухом. Обратите внимание, что хлора было взято так мало, что смесь газов осталась бесцветной. Опускаю в цилиндр влажную полоску фильтровальной бумаги и вынимаю ее оттуда окрашенной в розовый цвет. Повторяю опыт, прилив немного больше хлора, — бумажка принимает интенсивно красную окраску.

Бумагу я увлажнял раствором бромистого калия (применяется как лекарство при нервных болезнях), к которому была прибавлена капля щелочного раствора, флуоресцина. Хлор вытесняет из бромистого калия бром, а бром превращает флуоресцин в ярко-красный эозин, органическое вещество, обладающее весьма большой красящей способностью.

Описанным путем в военное время можно обнаружить следы хлора в воздухе ранее, чем он дойдет до окопов, и тем предохранить воюющих от опасности отравления, дав им время надеть предохранительные маски.

Еще окраска хлором