Ацетон быстро разрушает пенопласт
Пенопласт – композиционный материал, который состоит из твердого
органического полимера и пузырьков газа. Большую часть объема материала
занимает газ, поэтому пенопласт фактически представляет собой
затвердевшую пену. Благодаря такому строению пенопласт имеет очень
низкую плотность и отличается хорошими теплоизоляционными,
звукоизоляционными, а также противоударными свойствами. Пенопласт очень
легко обрабатывается, в отличие от древесины он устойчив к действию
бактерий и водорослей. Пенопласт широко используется как утеплитель в
строительстве и в качестве упаковочного материала.
Пенопласты можно получить практически из всех распространенных
полимеров, которые используются для производства пластических масс. В
качестве примера можно привести полиуретановые пенопласты,
поливинилхлоридные пенопласты, фенол-формальдегидные и
карбамид-формальдегидные пенопласты. Однако наибольшее распространение
получил полистирольный пенопласт. В быту под словом “пенопласт” чаще
всего имеют ввиду именно пенополистирол. В частности полистирольный
пенопласт кладут внутрь картонных упаковок с бытовой техникой, чтобы
уберечь изделия от ударов при транспортировке.
Пенополистирол был запатентован в 1920-30 гг и постепенно
получил применение для внешней теплоизоляции зданий. Позднее из
пенополистирола стали делать готовые блоки, в которые заливали бетон.
Кроме неоспоримых преимуществ полистирольный пенопласт имеет и
целый ряд недостатков. Как и большинство распространенных синтетических
полимеров пенополистирол имеет ограниченную долговечность и
пожароопасен. Полистирольный пенопласт может легко загореться даже от
спички, материал сгорает с выделением значительного количества теплоты и
образованием густого черного дыма. Более того: полистирол применяется в
некоторых современных разновидностях напалма. Эти неприятные свойства
пенопласта необходимо учитывать при строительстве.
Другим недостатком пенополистирола является его неустойчивость
к действию многих органических растворителей. Проведем эксперимент.
В предыдущем опыте ()
мы познакомились с тем, как гексан разрушает пенопласт. Теперь проведем
аналогичный опыт с ацетоном. Оказывается, ацетон “разъедает” пенопласт
намного быстрее, чем гексан. Пенопласт начинает разрушаться буквально от
попадания первых капель ацетона. В обоих случаях суть опыта очень
проста: органическая жидкость растворяет полистирол, а содержащийся в
пенопласте газ высвобождается наружу.
Можно также опускать небольшие кусочки пенопласта в стаканчик с
ацетоном. Пенопласт будет быстро растворяться, а жидкость густеть. При
этом активно выделяется газ, который был заключен в пенопласте. Раньше
таким способом рекомендовали изготавливать самодельный клей. Клей,
правда, получался не очень хороший, кроме того, в наше время ацетон
является труднодоступным реактивом.
Не трудно предположить, что действие того или иного растворителя
на пенопласт зависит от его способности растворять полистирол.
Предлагаем читателям самостоятельно поэкспериментировать с другими
органическими и неорганическими растворителями. Отметим также, что
пенопласт разрушается не только органическими растворителями, но и их
парами.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Игорь Белецкий (блогер You Tube) придумал, как показать любопытной публике модель реактора, который напоминает термоядерный реактор. Для его постройки понадобится стеклянная банка, медная проволока толщиной 1-2 миллиметра и немного “термоядерного” топлива. В качестве последнего прекрасно подойдет ацетон. В опыте происходит окисление ацетона.
Опыт с ацетоном и медью
Сначала медную проволоку нужно очистить от лака и аккуратно намотать на какую-нибудь подходящую по размеру трубу виток к витку в один слой. Затем свободные концы закрепить на крышке банки или горлышке, так, чтобы спираль висела в одном сантиметре от дна.
Теперь, чтобы запустить реактор, нужно налить в банку немного ацетона. После этого прокалить медную проволоку на газовой горелке до появления характерного красного свечения. Затем быстро опустить ее в банку.
Если все выполнить правильно, произойдет необычное явление. Запустится каталитическая реакция. Эта красивая реакция происходит в присутствии катализатора, в качестве которого выступает медная спираль. В ходе этого опыта получается беспламенное горение. Это окисление паров ацетона на поверхности медной проволоки. Реакция происходит с выделением тепла, о чем говорит раскаленная поверхность медного катализатора.
Управлять редактором можно, изменяя длину медной проволоки. Чем больше спираль, тем больше тепла она будет выделять. Продукты окисления в этой химической реакции – уксусная кислота и уксусный альдегид. Они получаются в газообразном виде и улетучиваются в виде пара. По этой причине верх банке нужно держать открытым или сделать в крышке отверстие для свободного доступа воздуха и вывода продуктов окисления.
Этот эксперимент желательно проводить в проветриваемом помещении или на улице, чтобы не вдыхать продукты окисления и не увидеть чего лишнего.
Медная спираль должна быть намотана очень плотно, противном случае потери тепла из-за лишнего зазора между витками превысят образование тепла за счет реакций окисления. В итоге ректора становится.
Важное достоинство беспламенного горения в том, что она может длится очень долго, так как топливо расходуется на порядок медленнее, чем при сгорании обычным образом. Такой же принцип работы используют каталитические грелки для рыбаков и любителей зимнего отдыха на природе. Катализатор в них платиновый. Но самое обидное, как отмечает, Игорь Белецкий, не видно всей этой красоты.
Б.Д.СТЕПИН, Л.Ю.АЛИКБЕРОВА
Эффектные опыты по химии
C чего начинается увлечение химией – наукой, полной удивительных загадок, таинственных и непонятных явлений? Очень часто – с химических опытов, которые сопровождаются красочными эффектами, «чудесами». И так было всегда, по крайней мере тому есть множество исторических свидетельств.
В материалах рубрики «Химия в школе и дома» будут описаны простые и интересные опыты. Все они хорошо получаются, если строго соблюдать приведенные рекомендации: ведь на ход реакции часто влияют температура, степень измельчения веществ, концентрация растворов, наличие примесей в исходных веществах, соотношение реагирующих компонентов и даже порядок их прибавления друг к другу.
Любые химические опыты требуют при выполнении осторожности, внимания и аккуратности. Избежать неприятных неожиданностей поможет соблюдение трех простых правил.
Первое: не надо экспериментировать дома с незнакомыми веществами. Не забывайте, что слишком большие количества хорошо известных химикатов в неумелых руках тоже могут стать опасными. Никогда не превышайте количества веществ, указанные в описании опыта.
Второе: прежде чем выполнять любой опыт, надо внимательно прочесть его описание и понять свойства применяемых веществ. Для этого есть учебники, справочники и другая литература.
Третье: надо быть осторожным и предусмотрительным. Если опыты связаны с горением, образованием дыма и вредных газов, следует показывать их там, где это не вызовет неприятных последствий, например в вытяжном шкафу во время занятий химического кружка или под открытым небом. Если во время опыта какие-то вещества разбрасываются или разбрызгиваются, то необходимо обезопасить себя защитными очками либо экраном, а зрителей усадить на безопасном расстоянии. Все опыты с сильными кислотами и щелочами надо проводить, надев очки и резиновые перчатки. Опыты, отмеченные звездочкой (*), могут выполняться только учителем или руководителем химического кружка.
При соблюдении этих правил эксперименты будут успешными. Тогда химические вещества раскроют перед вами чудеса своих превращений.
Елочка в снегу
Для этого опыта надо достать стеклянный колокол, небольшой аквариум, в крайнем случае – пятилитровую стеклянную банку с широким горлом. Нужна также ровная доска или лист фанеры, на которую будут установлены эти сосуды вверх дном. Еще понадобится небольшая пластмассовая игрушечная елочка. Выполняют опыт следующим образом.
Сначала пластмассовую елочку обрызгивают в вытяжном шкафу концентрированной соляной кислотой и тотчас ставят ее под колокол, банку или аквариум (рис. 1). Выдерживают елочку под колоколом 10–15 мин, затем быстро, чуть-чуть приподняв колокол, помещают рядом с елочкой небольшую чашку с концентрированным раствором аммиака. Сразу же в воздухе под колоколом появляется кристаллический «снег», который оседает на елочке, и вскоре вся она покрывается кристаллами, похожими на иней.
Этот эффект вызван реакцией хлороводорода с аммиаком:
НСl + NН 3 = NH 4 Сl,
которая приводит к образованию мельчайших бесцветных кристалликов хлорида аммония, осыпающих елочку.
Искрящиеся кристаллы
Как поверить тому, что вещество при кристаллизации из водного раствора выделяет под водой сноп искр? Но попробуйте смешать 108 г сульфата калия К 2 SO 4 и 100 г декагидрата сульфата натрия Nа 2 SO 4 10Н 2 О (глауберова соль) и добавить порциями при помешивании немного горячей дистиллированной или кипяченой воды, пока все кристаллы не растворятся. Раствор оставьте в темноте, чтобы при охлаждении началась кристаллизация двойной соли состава Nа 2 SO 4 2К 2 SO 4 10Н 2 О. Как только начнут выделяться кристаллы, раствор будет искриться: при 60 °С слабо, а по мере охлаждения все сильнее и сильнее. Когда кристаллов выпадет много, вы увидите целый сноп искр.
Свечение и образование искр вызвано тем, что при кристаллизации двойной соли, которая получается по реакции
2К 2 SO 4 + Na 2 SO 4 + 10Н 2 O = Nа 2 SO 4 2К 2 SO 4 10Н 2 О,
выделяется много энергии, почти полностью превращающейся в световую.
Оранжевый свет
Появление этого удивительного свечения вызвано почти полным превращением энергии химической реакции в световую. Чтобы его наблюдать, к насыщенному водному раствору гидрохинона С 6 Н 4 (ОН) 2 приливают 10–15%-й раствор карбоната калия К 2 СО 3 , формалин – водный раствор формальдегида НСНО и пергидроль – концентрированный раствор пероксида водорода Н 2 О 2 . Свечение жидкости лучше наблюдать в темноте.
Причина выделения света – окислительно-восстановительные реакции превращения гидрохинона С 6 Н 4 (ОН) 2 в хинон С 6 Н 4 О 2 , а формальдегида НСНО – в муравьиную кислоту НСООН:
С 6 Н 4 (ОН) 2 + Н 2 О 2 = С 6 Н 4 О 2 + 2Н 2 О,
НСНО + Н 2 О 2 = НСООН + Н 2 О.
Одновременно протекает реакция нейтрализации муравьиной кислоты карбонатом калия с образованием соли – формиата калия НСООК – и выделением диоксида углерода СО 2 (углекислого газа), поэтому раствор вспенивается:
2НСООН + К 2 СО 3 = 2НСООК + СО 2 + Н 2 О.
Гидрохинон (1,4-гидроксибензол) – бесцветное кристаллическое вещество. Молекула гидрохинона содержит бензольное кольцо, в котором два атома водорода в параположении замещены на две гидроксильные группы.
Гроза в стакане
«Гром» и «молния» в стакане воды? Оказывается, бывает и такое! Сначала взвесьте 5–6 г бромата калия КВrО 3 и 5–6 г дигидрата хлорида бария ВаС 12 2Н 2 О и растворите эти бесцветные кристаллические вещества при нагревании в 100 г дистиллированной воды, а потом смешайте полученные растворы. При охлаждении смеси выпадет осадок малорастворимого на холоду бромата бария Ва(ВrO 3) 2:
2КBrO 3 + ВаСl 2 = Ва(ВrO 3) 2 + 2КСl.
Отфильтруйте выпавший бесцветный осадок кристаллов Ва(ВrO 3) 2 и промойте его 2–3 раза небольшими (5–10 мл) порциями холодной воды. Затем высушите промытый осадок на воздухе. После этого 2 г полученного Ва(ВrO 3) 2 растворите в 50 мл кипящей воды и профильтруйте еще горячий раствор.
Стакан с фильтратом поставьте охлаждаться до 40–45 °С. Это лучше всего сделать на водяной бане, нагретой до такой же температуры. Температуру бани проверяйте термометром и, если она понизится, снова подогрейте воду с помощью электрической плитки.
Закройте окна шторами или выключите свет в комнате, и вы увидите, как в стакане одновременно с появлением кристаллов будут то в одном, то в другом месте возникать голубые искры – «молнии» и раздаваться хлопки «грома». Вот вам и «гроза» в стакане! Световой эффект вызван выделением энергии при кристаллизации, а хлопки – возникновением кристаллов.
Дым из воды
В стакан наливают водопроводную воду и бросают туда кусочек «сухого льда» – твердого диоксида углерода СО 2 . Вода тотчас же забурлит, и из стакана повалит густой белый «дым», образованный охлажденными парами воды, которые увлекает за собой возгоняющийся диоксид углерода. Этот «дым» совершенно безопасен.
Диоксид углерода. Твердый диоксид углерода возгоняется без плавления при низкой температуре, равной –78 °С. В жидком состоянии СО 2 может находиться только под давлением. Газообразный диоксид углерода – бесцветный, негорючий газ со слабым кисловатым вкусом. Вода способна растворять значительное количество газообразного СО 2: 1 л воды при 20 °С и давлении 1 атм поглощает около 0,9 л СО 2 . С водой взаимодействует очень незначительная часть растворенного СО2, при этом образуется угольная кислота Н 2 СО 3 , которая только частично взаимодействует с молекулами воды, образуя ионы оксония Н 3 О + и гидрокарбонатные ионы НСО 3 – :
Н 2 СО 3 + Н 2 О НСО 3 – + Н 3 О + ,
НСО 3 – + Н 2 О СО 3 2– + Н 3 О + .
Таинственное исчезновение
Оксид хрома(III) поможет показать, как вещество бесследно исчезает, исчезает без пламени и дыма. Для этого складывают горкой несколько таблеток «сухого спирта» (твердого горючего на основе уротропина), а сверху насыпают щепотку предварительно разогретого в металлической ложечке оксида хрома(III) Сr 2 O 3 . И что же? Нет пламени, нет дыма, а горка постепенно уменьшается в размерах. Через некоторое время от нее остается только щепотка неизрасходованного зеленого порошка – катализатора Сr 2 О 3 .
Окисление уротропина (СН 2) 6 N 4 (гексаметилентетрамина) – основы твердого спирта – в присутствии катализатора Сr 2 O 3 идет по реакции:
(СН 2) 6 N 4 + 9O 2 = 6СO 2 + 2N 2 + 6Н 2 О,
где все продукты – диоксид углерода СО 2 , азот N 2 и пары воды Н 2 O – газообразны, бесцветны и не имеют запаха. Заметить их исчезновение невозможно.
Ацетон и медная проволока
Можно показать еще один опыт с таинственным исчезновением вещества, который на первый взгляд кажется просто колдовством. Готовят медную проволоку толщиной 0,8–1,0 мм: очищают ее наждачной бумагой и сворачивают в кольцо диаметром 3–4 см. Отгибают отрезок проволоки длиной 10–15 см, который будет служить ручкой, а чтобы держать ее было не горячо, на конец этого отрезка надевают кусок карандаша, из которого заранее удален грифель.
Затем наливают в стакан 10–15 мл ацетона (СН 3) 2 СО (не забывайте: ацетон огнеопасен!).
Вдали от стакана с ацетоном нагревают кольцо из медной проволоки, держа ее за ручку, а потом быстро опускают его в стакан с ацетоном так, чтобы кольцо не касалось поверхности жидкости и находилось от нее в 5–10 мм (рис. 2). Проволока раскалится и будет светиться до тех пор, пока не израсходуется весь ацетон. Но ни пламени, ни дыма не будет! Чтобы опыт был еще эффектнее, в комнате гасят свет.
Статья подготовлена при поддержке компании «Пластика ОКОН». При ремонте квартиры не стоит забывать об остеклении балкона. Компания «Пластика ОКОН» занимается производством пластиковых окон с 2002 года. На сайте, расположенном по адресу plastika-okon.ru , вы сможете, не вставая со своего кресла, заказать остекление балкона или лоджии по выгодной цене. Компания «Пластика ОКОН» имеет развитую логистическую базу, которая позволяет ей, производить доставку и установку в кратчайшие сроки.
 |
Рис. 2.
|
На поверхности меди, которая служит катализатором и ускоряет реакцию, протекает окисление паров ацетона до уксусной кислоты СН 3 СООН и уксусного альдегида СН 3 СНО:
2(СН 3) 2 СО + О 2 = СН 3 СООН + 2СН 3 СНО,
с выделением большого количества теплоты, поэтому проволока раскаляется докрасна. Пары обоих продуктов реакции бесцветны, их выдает только запах.
«Сухая кислота»
Если в колбу положить кусочек «сухого льда» – твердого диоксида углерода – и закрыть ее пробкой с газоотводной трубкой, а конец этой трубки опустить в пробирку с водой, куда заранее добавили синий лакмус, то вскоре произойдет маленькое чудо.
Колбу слегка подогрейте. Очень скоро синий лакмус в пробирке покраснеет. Это значит, что диоксид углерода – кислотный оксид, при его реакции с водой получается угольная кислота, которая подвергается протолизу, и среда становится кислотной:
Н 2 СО 3 + Н 2 О НСО 3 – + Н 3 О + .
Волшебное яйцо
Как очистить куриное яйцо, не разбивая скорлупы? Если опустить его в разбавленную соляную или азотную кислоту, то скорлупа полностью растворится и останутся белок и желток, окруженные тонкой пленкой.
Этот опыт можно продемонстрировать весьма эффектным способом. Надо взять колбу или стеклянную бутылку с широкой горловиной, налить в нее на 3/4 объема разбавленную соляную или азотную кислоту, положить на горловину колбы сырое яйцо, а потом осторожно подогреть содержимое колбы. Когда кислота начнет испаряться, будет происходить растворение скорлупы, и через недолгое время яйцо в эластичной пленке проскользнет внутрь сосуда с кислотой (хотя яйцо больше в сечении, чем горловина колбы).
Химическое растворение скорлупы яйца, главным компонентом которой является карбонат кальция, отвечает уравнению реакции.
Ни один человек, хотя бы мало-мальски знакомый с проблемами современного образования, не станет спорить о преимуществах советской системы. Однако у нее были и определенные недостатки, в частности, в изучении естественнонаучных предметов упор часто делался на обеспечение теоретической составляющей, а практика отодвигалась на второй план. При этом любой преподаватель подтвердит, что лучший способ зародить у ребенка интерес к этим предметам — это показать какой-нибудь эффектный физический или химический опыт. Особенно это важно на начальном этапе изучения таких предметов и даже задолго до этого. Во втором случае хорошим подспорьем для родителей может стать специальный набор для химических опытов, которым можно пользоваться и в домашних условиях. Правда, приобретая такой подарок, папы и мамы должны понимать, что им также придется принять участие в занятиях, так как такая "игрушка" в руках ребенка, оставленного без присмотра, представляет определенную опасность.
Что такое химический опыт
Прежде всего следует разобраться, о чем идет речь. Вообще принято считать, что химический эксперимент — это манипуляции с различными органическими и неорганическими веществами с целью установить их свойства и реакции в различных условиях. Если речь идет об опытах, которые производятся с целью вызвать у ребенка стремление изучить окружающий мир, то они должны быть зрелищными и при этом простыми. Кроме того, не рекомендуется выбирать варианты, требующие обеспечения особых мер безопасности.
С чего начать
Прежде всего можно рассказать ребенку о том, что все, что нас окружает, в том числе его собственное тело, состоит из различных веществ, которые вступают во взаимодействие. В результате чего можно наблюдать различные явления: и те, к которым люди давно привыкли и не обращают на них внимания, и весьма необычные. При этом в качестве примера можно привести ржавчину, которая является следствием окисления металлов, или дым из костра, являющийся газом, выделяемым при горении различных предметов. Далее можно начать показывать простые химические опыты.
"Яйцо-поплавок"
Очень интересный опыт можно показать, используя яйцо и водный раствор соляной кислоты. Для его проведения необходимо взять стеклянный графин или широкий стакан и налить на дно 5-процентный раствор соляной кислоты. Затем в него необходимо опустить яйцо и подождать некоторое время.
Вскоре на поверхности яичной скорлупы, вследствие реакции соляной кислоты и карбоната кальция, содержащегося в скорлупе, появятся пузырьки углекислого газа и поднимут яйцо вверх. Достигнув поверхности, пузырьки газа полопаются, и "груз" опять уйдет на дно посуды. Процесс поднимания и ныряния яйца будет продолжаться до тех пор, пока вся яичная скорлупа не растворится в соляной кислоте.
"Тайные знаки"
Интересные химические опыты можно проделать и с серной кислотой. Например, ватной палочкой, смоченной в 20 % растворе серной кислоты, на бумаге рисуют фигурки или буквы и ждут, когда жидкость высохнет. Затем листок проглаживают горячим утюгом и наблюдают, как начинают появляться черные буквы. Этот опыт будет еще более эффектным, если подержать листок над пламенем свечи, однако делать это необходимо крайне осторожно, стараясь не поджечь бумагу.
"Огненная надпись"
Предыдущий опыт можно сделать и по-другому. Для этого на листе бумаги рисуют карандашом контур какой-либо фигуры или буквы и готовят состав, состоящий из 20 г KNO 3 , растворенных в 15 мл горячей воды. Затем кисточкой пропитывают бумагу вдоль карандашных линий так, чтобы не оставалось промежутков. Как только зрители будут готовы, а лист высохнет, нужно поднести горящую лучинку к надписи только в одной точке. Сразу же появится искра, которая "побежит” по контуру рисунка, пока не достигнет конца линии.
Наверняка маленьким зрителям будет интересно, почему достигается такой эффект. Объясните, что при нагревании нитрат калия превращается в другое вещество — нитрит калия и выделяет кислород, поддерживающий горение.
"Несгораемый платочек"
Детям наверняка будет интересен опыт с "несгораемой" тканью. Чтобы его продемонстрировать, в 100 мл воды растворяют 10 г силикатного клея и смачивают получившейся жидкостью кусок ткани или платочек. Затем его отжимают и с помощью пинцета погружают в емкость с ацетоном или бензином. Сразу же поджигают ткань с помощью лучинки и наблюдают, как пламя "пожирает" платок, однако он остается целым.
"Синий букет"
Простые химические опыты могут быть очень зрелищными. Предлагаем вам удивить зрителя, использовав бумажные цветы, лепестки которых следует промазать клеем из натурального крахмала. Затем букетик нужно поместить в банку, капнуть на дно несколько капелек спиртовой настойки йода и плотно закрыть крышку. Через несколько минут произойдет "чудо": цветы станут синими, поскольку пары йода заставят крахмал поменять свой цвет.
"Елочные украшения"
Оригинальный химический опыт, в результате которого у вас появятся красивые украшения для мини-елочки, получится, если использовать насыщенный раствор (1:12) алюмокалиевых квасцов KAl(SO 4) 2 с добавкой медного купороса CuSO 4 (1:5).
Сначала нужно из проволоки сделать каркас фигурки, обмотать ее белыми шерстяными нитками и опустить их в заранее приготовленную смесь. Через неделю-две на заготовке вырастут кристаллы, которые следует покрыть лаком, чтобы они не рассыпались.
"Вулканы"
Очень эффектный химический опыт получится, если взять тарелку, пластилин, пищевую соду, столовый уксус, краситель красного цвета и жидкость для мытья посуды. Далее нужно поступить следующим образом:
- разделить кусок пластилина на две части;
- одну раскатать в плоский блин, а из второй вылепить полый конус, на вершине которого нужно оставить отверстие;
- конус положить на пластилиновое основание и соединить так, чтобы "вулкан" не пропускал воду;
- поставить конструкцию на поднос;
- залить "лаву", состоящую из 1 ст. л. питьевой соды и нескольких капель жидкого пищевого красителя;
- когда зрители будут готовы, влить в "жерло" уксус и понаблюдать за бурной реакцией, во время которой выделяется углекислый газ, а из вулкана вытекает красная пена.
Как видите, домашние химические опыты могут быть самыми разнообразными, и все они заинтересуют не только детей, но и взрослых.
