Опыты с сухим горючим. Исследование "Фараоновы змеи" в химии проект по химии (9 класс) на тему. Необходимые меры предосторожности

В каждом доме полно веществ, которые можно использовать в качестве реактивов для проведения опытов. Сложные химические опыты в домашних условиях осуществить, конечно, получится далеко не у каждого, однако провести несколько интересных реакций под силу даже начинающему химику.

Фараоновы змеи

Фараоновы змеи — это не рептилии, как можно было бы подумать, а группа химических реакций , в ходе которых из совсем небольшого объема реактива образуется пористая масса, похожая на змею. Некоторые из таких процессов осуществимы только в лаборатории в силу токсичности реагентов или отсутствия их в свободной продаже. Однако несколько разновидностей «змей» можно получить и дома.

Самый доступный вариант этого опыта — змея из пищевой соды и сахара. Для ее получения нам понадобятся:

• речной песок;
• чайная ложка сахара, измельченного в пудру;
• четверть такой же ложки пищевой соды;
• немного этилового спирта (96% будет достаточно);
• тарелка;
• спички или зажигалка.

Речной песок насыпьте горкой на тарелку и пропитайте ее спиртом. В вершине насыпи сделайте углубление. В него поместите смесь из сахара и соды. Подожгите горку. Спирт, которым она пропитана, загорится. Спустя несколько минут, когда он почти догорит, из песчаного конуса поползет черная, извивающаяся масса, очень напоминающая гадюку.

Опыт имеет простое обоснование. Сахар и спирт сгорают, а сода при нагревании разлагается. Все эти процессы сопровождаются выделением углекислого газа и паров воды. Они-то и придают пористость горящей массе. Сама «змея» состоит из смеси карбоната натрия, образующегося при разложении соды, с углем, полученными при сгорании сахарной пудры:

Ещё одну «рептилию» можно получить из сухого горючего и глюконата кальция. Последний представляет собой таблетки, которые продаются в любой аптеке без рецепта и стоят совсем недорого.

На таблетку сухого горючего поместите глюконат кальция, подожгите. Из таблетки поползет серая змея. В этом опыте можно обойтись и без горючего. Достаточно поднести таблетку глюконата кальция к пламени.

При нагревании лекарство разлагается на углекислый газ, воду, оксид кальция, уголь. Последние два вещества и образуют основу змеи, а углекислый газ и парообразная вода делают ее пористой и заставляют ползти:

Вулкан

Вулканы — еще одна разновидность эффектных реакций. На уроках химии вы, возможно, видели вулкан из дихромата аммония. Однако такой же химический опыт можно повторить и в домашних условиях.

Вам понадобятся:

• тарелка;
• пластилин или глина;
• уксусная кислота (уксус);
• жидкость для мытья посуды;
• пищевой краситель, фукорцин из аптечки или сок свеклы.

Из пластилина вылепите конус вулкана, полый внутри, но имеющий снизу плотное дно, не пропускающее воду. «Зарядите» свой вулкан. Для этого в его жерло насыпьте столовую ложку соды, влейте столько же жидкости для мытья посуды и добавьте несколько капель красителя. Затем залейте туда же четверть чашки уксуса.

Из жерла вулкана будет выползать ярко окрашенная пена, состоящая из углекислого газа и остатков соды:

Как видите, даже на основе таких доступных веществ, как сода и уксус, можно проводить интересные химические опыты в домашних условиях.

Из горки сахара и соды вырастает большая чёрная змея

Сложность:

Опасность:

Сделайте этот эксперимент дома

Реагенты

Безопасность

Перед началом опыта наденьте защитные очки.

Проводите эксперимент на подносе.

При проведении опыта держите поблизости ёмкость с водой.

Поместите горелку на пробковую подставку. Не прикасайтесь к горелке сразу после завершения опыта − подождите, пока она остынет.

Общие правила безопасности

• Не допускайте попадания химических реагентов в глаза или рот.
• Не допускайте к месту проведения экспериментов людей без защитных очков, а также маленьких детей и животных.
• Храните экспериментальный набор в месте, недоступном для детей младше 12 лет.
• Помойте или очистите всё оборудование и оснастку после использования.
• Убедитесь, что все контейнеры с реагентами плотно закрыты и хранятся по правилам после использования.
• Убедитесь, что все одноразовые контейнеры правильно утилизированы.
• Используйте только оборудование и реактивы, поставляемые в наборе или рекомендуемые текущими инструкциями.
• Если вы использовали контейнер для еды или посуду для проведения экспериментов, немедленно выбросьте их. Они больше не пригодны для хранения пищи.

Информация о первой помощи

• В случае попадания реагентов в глаза тщательно промойте глаза водой, при необходимости держа глаз открытым. Немедленно обратитесь к врачу.
• В случае проглатывания промойте рот водой, выпейте немного чистой воды. Не вызывайте рвоту. Немедленно обратитесь к врачу.
• В случае вдыхания реагентов выведите пострадавшего на свежий воздух.
• В случае контакта с кожей или ожогов промывайте поврежденную зону большим количеством воды в течение 10 минут или дольше.
• В случае сомнений немедленно обратитесь к врачу. Возьмите с собой химический реагент и контейнер от него.
• В случае травм всегда обращайтесь к врачу.

• Неправильное использование химических реагентов может вызвать травму и нанести вред здоровью. Проводите только указанные в инструкции эксперименты.
• Данный набор опытов предназначен только для детей 12 лет и старше.
• Способности детей существенно различаются даже внутри возрастной группы. Поэтому родители, проводящие эксперименты вместе с детьми, должны по своему усмотрению решить, какие опыты подходят для их детей и будут безопасны для них.
• Родители должны обсудить правила безопасности с ребенком или детьми перед началом проведения экспериментов. Особое внимание следует уделить безопасному обращению с кислотами, щелочами и горючими жидкостями.
• Перед началом экспериментов очистите место проведения опытов от предметов, которые могут вам помешать. Следует избегать хранения пищевых продуктов рядом с местом проведения опытов. Место проведения опытов должно хорошо вентилироваться и находиться близко к водопроводному крану или другому источнику воды. Для проведения экспериментов потребуется устойчивый стол.
• Вещества в одноразовой упаковке должны быть использованы полностью или утилизированы после проведения одного эксперимента, т.е. после открытия упаковки.

Часто задаваемые вопросы

Сухое горючее (уротропин) не высыпается из баночки. Что делать?

Уротропин при хранении может слипаться. Чтобы всё-таки высыпать его из баночки, возьмите из набора черную палочку и тщательно разбейте комки.

Не получается сформовать уротропин. Что делать?

Если уротропин не прессуется в формочке, пересыпьте его в пластиковый стаканчик и добавьте 4 капли воды. Хорошо перемешайте смоченный порошок и переложите обратно в формочку.

Еще можно добавить 3 капли мыльного раствора из набора «Олово», который вы получили в комплекте с набором «Химия монстров».

Эту змею можно есть или трогать?

При работе с химическими веществами нужно следовать незыблемому правилу: никогда ничего не пробовать на вкус из того, что у вас получилось в результате химических реакций. Даже если в теории это безопасный продукт. Жизнь чаще более богатая и непредсказуемая, чем любая теория. Может получиться не тот продукт, который вы ожидали, химическая посуда может содержать следы предыдущих реакций, химические реагенты могут быть недостаточно чистыми. Опыты с пробованием реагентов на вкус могут закончиться печально.

Именно поэтому в профессиональных лабораториях запрещено есть что-либо. Даже принесенную с собой еду. Безопасность превыше всего!

Можно ли потрогать «змею»? Аккуратно, она может быть горячей! Уголь, из которого в основном состоит «змея», может тлеть. Убедитесь, что змея уже остыла, и можете потрогать её. Змея пачкается − не забудьте после опыта вымыть руки!

Другие эксперименты

Пошаговая инструкция

Возьмите из стартового набора горелку для сухого горючего и положите на неё фольгу. Внимание! Используйте пробковую подставку, чтобы не испортить рабочую поверхность.

Расположите пластиковое кольцо в центре фольги.

Высыпьте в кольцо всё сухое горючее (2,5 г).

Вдавите пресс-форму в кольцо, чтобы в горке сухого горючего получилась лунка. Аккуратно уберите пресс-форму.

Снимите пластиковое кольцо, слегка постукивая по нему.

Засыпьте две мерные ложки сахара без горки (2 г) в баночку с 0,5 г соды (NaHCO3) и закройте её крышкой.

Встряхивайте баночку в течение 10 секунд, чтобы перемешать сахар и соду.

Высыпьте смесь соды и сахара в углубление в сухом горючем.

Подожгите сухое горючее – совсем скоро из этой горки начнёт расти чёрная «змея»!

Ожидаемый результат

Сухое горючее начнёт гореть. Смесь сахара с содой в огне начнёт превращаться с большую чёрную «змею». Если вы всё сделаете правильно, то у вас вырастет змея длинной 15-35 см.

Утилизация

Утилизируйте твёрдые отходы эксперимента вместе с бытовым мусором.

Что произошло

Почему образуется такая «змея»?

При нагревании часть сахара (С 12 H 22 O 11) сгорает, превращаясь в водяной пар и углекислый газ. Для горения нужен приток кислорода. Так как приток кислорода во внутренние области горки сахара затруднён, там происходит другой процесс: от большой температуры сахар разлагается на уголь и водяной пар. Так и получается наша «змея».

Зачем в сахар добавляют соду (NaHCO 3)?

При нагревании сода разлагается с выделением углекислого газа (CO 2):

Соду добавляют в тесто, чтобы при выпекании оно становилось пышным. И именно поэтому мы добавляем соду к сахару в этом эксперименте − чтобы выделяющийся углекислый газ и водяной пар делал «змею» воздушной, лёгкой. Поэтому змея может расти вверх.

Из чего состоит эта «змея»?

В основном «змея» состоит из угля, получившегося при нагревании сахара и не сгоревшего в огне. Именно уголь даёт «змее» такой чёрный цвет. Так же в её составе присутствует Na 2 CO 3 , получившийся в результате разложения соды при нагревании.

Какие химические реакции происходят в процессе образования «змеи»?

• Сгорание (соединение с кислородом) сахара:

С 12 H 22 O 11 + O 2 = CO 2 + H 2 O

• Термическое разложение сахара на уголь и водяной пар:

С 12 H 22 O 11 → C + H 2 O

• Термическое разложение пищевой соды на водяной пар и углекислый газ:

2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Что такое сахар и откуда он берётся?

Молекула сахара состоит из атомов углерода (С), кислорода (О) и водорода (Н). Вот так она выглядит:

Честно говоря, тут трудно что-то рассмотреть. Скачайте приложение MEL Chemistry на свой смартфон или планшет, и вы сможете посмотреть на молекулу сахара с разных сторон и лучше понять её строение. В приложении молекула сахара называется Sucrose.

Как вы можете заметить, эта молекула состоит из двух частей, связанных между собой атомом кислорода (О). Наверняка вы слышали название этих двух частей: глюкоза и фруктоза. Их также называют простыми сахарами. Обычный сахар называют составным, чтобы подчеркнуть, что молекула сахара состоит из нескольких (двух) простых сахаров.

Вот так выглядят эти простые сахара:

фруктоза

Сахара являются важными строительными кирпичиками растений. Во время фотосинтеза растения вырабатывают из воды и углекислого газа простые сахара. Последние, в свою очередь, могут соединяться как в короткие молекулы (например, сахар), так и в длинные цепочки. Крахмал, целлюлоза − это такие длинные цепочки (полисахара), которые составлены из простых сахаров. Растения используют их в качестве строительного материала и для запаса питательных веществ.

Чем длиннее молекула сахара, тем труднее нашей пищеварительной системе её переварить. Поэтому мы так любим сладкое, содержащее простые короткие сахара. Но наш организм не был предназначен, чтобы питаться в основном простыми сахарами, в природе они встречаются редко. Поэтому будьте осторожны с потреблением сладкого!

Почему сода (NaHCO 3) разлагается при нагреве, а поваренная соль (NaCl) − нет?

Это непростой вопрос. Для начала нужно разобраться, что такое энергия связи.

Представьте себе вагон поезда с очень неровным полом. В этом вагоне есть свои горы, свои ложбины, впадины. Этакая небольшая Швейцария в вагоне. По полу катается деревянный шарик. Если его отпустить, он покатится вниз по склону, пока не докатится до дна одной из впадин. Мы говорим, что шарик «хочет» занять положение с минимальной потенциальной энергией, которое находится как раз внизу впадины. Аналогично, атомы пытаются выстроиться в такую конфигурацию, в которой энергия связей минимальна.

Тут кроется несколько тонких моментов, на которые хотелось бы обратить ваше внимание. Во-первых, запомните, что такое объяснение, что говорится «на пальцах», не очень точное, но для понимания общей картины нам подойдёт.

Итак, куда скатится шарик? В самую нижнюю точку вагона? Как бы не так! Он скатится в ближайшую впадину. И, скорее всего, там и останется лежать. Может быть, по другую сторону горы есть другая впадина, поглубже. К сожалению, наш шарик этого «не знает». Но если вагон будет сильно трясти, то с большой вероятностью шарик выскочит из своей локальной впадины и «найдёт» более глубокую лунку. Там мы трясём ведро с гравием, чтобы его утрамбовать. Выбитый из положения локального минимума гравий, скорее всего, найдёт более оптимальную конфигурацию, и наш шарик скорее доберётся до более глубокой впадины.

Как вы уже, возможно, догадались, в микромире аналогом тряски выступает температура. Когда мы нагреваем вещество, мы заставляем всю систему «трястись», как мы раскачивали вагон с шариком. Атомы отрываются и обратно присоединяются самыми разными способами, и с большой вероятностью они смогут найти более оптимальную конфигурацию, чем была вначале. Если она, конечно, существует.

Мы видим такой процесс в очень большом количестве химических реакций. Молекула устойчива, так как находится в локальной впадине. Если мы её немножко пошевелим, станет хуже, и она вернётся назад аналогично шарику, который, если немного подвинуть из локальной впадины вбок, то он скатится назад. Но стоит нагреть это вещество посильнее, чтобы наш «вагон» как следует потрясло, и молекула найдёт более удачную конфигурацию. Именно поэтому динамит не взорвётся, пока вы по нему не ударите. Именно поэтому бумага не загорится, пока вы её не нагреете. Им хорошо в своих локальных ямах и нужно заметное усилие, чтобы их заставить оттуда выйти, даже если недалеко есть яма поглубже.

Теперь мы можем вернуться к нашему изначальному вопросу: почему сода (NaHCO 3) разлагается при нагреве? Потому что она находится в состоянии локального минимума энергий связи. В этакой впадине. Рядом есть впадина поглубже. Это мы так говорим о состоянии, когда 2NaHCO 3 распались на 2Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 . Но молекула об этом не «знает» и пока мы ее не нагреем, не сможет выбраться из своей локальной ямы, чтобы оглядеться вокруг и найти яму поглубже. А вот когда мы нагреем соду градусов до 100-200, этот процесс пойдёт быстро. Сода разлагается.

Почему же поваренная соль NaCl не распадается подобным образом? Потому что она уже находится в самой глубокой яме. Если её разорвать на Na и Cl или любую другую их комбинацию, энергия связей только вырастет.

Если вы дочитали досюда, вы молодцы! Это не самый простой текст и не самые простые мысли. Надеюсь, вам удалось что-то почерпнуть. Я хочу предостеречь вас в этом месте! Как я говорил вначале, это красивое объяснение, но не совсем верное. Бывают ситуации, когда шарик в вагоне будет стремиться занять не самую глубокую яму. Так и наше вещество не всегда будет стремиться в состояние с минимальной энергией связей. Но об этом как-нибудь в другой раз.

Вера в чудеса зарождается в детстве. Восхищенным взглядом ребенок ловит каждое движение фокусника, с замиранием сердца следит за шляпой с кроликом, с трепетом и надеждой ждет подарка от любимого волшебника. Зрелище, вера в чудо необходимы детям, да и взрослым не помешает внести в обыденную размеренность немного сказки и восторга. Как это сделать? Не так уж сложно! Можно порадовать детей, например, появлением огромной извивающейся змеи из обычного песка. На помощь детским аниматорам, организаторам праздников, креативным родителям, неравнодушным учителям придет занимательная химия.

Обыкновенное чудо – фараонова змея из соды и сахара, вырастающая из горящего песка. Такое запомнится надолго! Элементарный фокус несложно провести в домашних условиях, соблюдая противопожарные меры предосторожности.

И этот монстр появляется из безобидной соды!

В одной из библейских притч рассказывается, что посох Моисея превратился в змею, когда прикоснулся к песку у ног правителя. Зрелищная демонстрация силы впечатлила фараона в древности. Сегодня фараоновой змеей удивляют школьников, наглядно демонстрируя химическую реакцию, в результате которой ингредиенты увеличиваются в объеме быстро и многократно. Что же это за невероятные вещества? Никакого волшебства, только песок, сода, сахар и спирт.

На керамическую тарелку насыпается горкой обычный песок. Этого материала в избытке на берегах речек. Верхушка холмика разравнивается, в ней делается углубление. Горка пропитывается спиртом. В аптеку за этанолом придется сбегать заранее и запастись минимум двумя бутылочками, так как песок отлично впитывает жидкость. На значительно увлажнившийся холмик ложкой выкладывается смесь соды и сахарной пудры. Пропорция 1:4. Например, ложка соды на четыре ложки пудры из сахара. Эти ингредиенты есть на любой кухне. Если пудры нет, ее можно сделать за полминуты, засыпав сахарный песок в кофемолку.

Все готово, осталось только нагреть составляющие. Безопаснее использовать зажигалку на длинной ручке для духовок, так спирт, сахар и соду поджечь легче, ведь они могут вспыхнуть мгновенно.

Рожденный глюконатом змей похож на чудище из фильма ужасов

Суть фокуса

Когда пламя охватит весь холм, ингредиенты начнут чернеть, сжиматься, а затем резко увеличиваться в размерах, формируясь в изгибающуюся толстую змею. Под действием высокой температуры происходит химическая реакция разложения соды, она распадается на водяной пар и углекислый газ. Именно газы, полученные в результате этого процесса, взрыхляют и вспучивают массу, формируя змею – черный продукт горения сахара.

Сам опыт длится несколько минут, но впечатления от вида изгибающегося тела почти настоящей рептилии запоминаются надолго. Сода – наиболее безопасный ингредиент для фокуса, но есть и другие вещества, которые можно применить для демонстрации монстров.

Другие эксперименты

Фараонова змея из марганцовки

Кристаллики марганца изумительно красиво растворяются в воде, постепенно окрашивая жидкость в нежно-сиреневый цвет, кажется, что распустились дивные цветы. Именно эта способность вещества к окрашиванию и пригодится фокуснику для демонстрации необычной яркой сиренево-белой змеи, чем-то напоминающей зубную пасту для великана.

Важно! Эксперимент проводится в ванной или раковине, на открытой лужайке или песчаном берегу. Вещества будет очень много, поэтому не стоит рисковать дорогим ковром или новым диваном.

Ингредиенты:

• марганцовка из аптеки;
• стакан воды из-под крана;
• жидкое мыло или «Фэйри» для мытья посуды;
• перекись водорода тридцатипроцентная или одна таблетка гидроперита из аптеки, разведенная водой.

Сиреневые кристаллы марганца (чайная ложка) растворяются в воде, затем вливается пенящееся средство для мытья посуды или обычное жидкое мыло (тоже ложка). Смесь лучше готовить в узком высоком стеклянном сосуде или вазе. И последний штрих – перекись!

Внимание! Реакция мгновенная и бурная. Из стакана буквально извергается бело-сиреневая плотная пена, похожая на экзотического питона. Столб этой массы сначала устремляется вверх, а затем сворачивается крупными кольцами.

Настоящая песчаная гадюка

Уротропиновая змея

Уротропин – это антисептик. Таблетки нужно купить в аптеке. Также понадобится концентрат водного раствора аммония. На одну таблетку уротропина следует накапать из шприца или пипетки 10 капель аммония, затем высушить ее. И так повторить 4 раза. Таблетки высушиваются при комнатной температуре, подогревать их нельзя.

Когда уротропин высохнет, таблетка поджигается на керамическом блюдце. Температура повышается, происходит реакция, появляются черные шарики, быстро сливающиеся в одну тугую массу, которая начинает извиваться и расти. Что же получилось из таблетки? Углерод, диоксид углерода, азот – в общем, газы, разрыхляющие пористую массу.

Это важно учесть! Эксперимент не удастся, если смешивать не таблетки (в них тальк и парафин), а чистый уротропин и нитрат аммония.

Фараонова змея из глюконата кальция

Один из самых простых и доступных фокусов – поджигание с помощью сухого горючего таблеток глюконата кальция. Из каждой таблеточки постепенно сформируется серая с пятнышками змейка. А если поджечь весь блистер, то получится огромный осьминог, выползающий щупальцами вперед. Крошечное исходное вещество увеличивается в 15-20 раз, образуя оксид кальция, углерода, воды и углекислого газа. Это ли не волшебство?

Опыты проводятся только под наблюдением взрослых

Змея из сульфаниламида

Если в домашней аптечке лежит просроченный стрептоцид или фталазол, бисептол или сульгин, то можно вызвать дух гадюки. Для химического эксперимента достаточно поместить таблетку сульфаниламида на сухое горючее и поджечь. Масса вспучится, разрастется и из середины появится знатная гадюка с металлическим блеском. Однако характер этой рептилии чрезвычайно коварен, она действительно ядовита. Резкий запах образованного сероводорода и диоксида серы способен нанести вред здоровью.

Техника безопасности

Химические опыты следует проводить осторожно, соблюдая элементарные правила безопасности:

• экспериментатор надевает перчатки, халат;
• поверхность должна быть огнеупорной;
• в пределах досягаемости размещается ведро с водой или песком;
• для ядовитых газов должен быть предусмотрен вытяжной шкаф;
• если эксперимент проводится на улице, то учитывается направление ветра;
• зрители не подходят ближе, чем на 2 метра;
• в аптечке должно быть средство от ожогов;
• все опыты проводит взрослый, дети только смотрят.

А это целый осьминог или гидра.

Лучше один раз увидеть и сделать самому, чем сто раз услышать или выучить. Ребенок запомнит эмоции, которые испытал во время демонстрации, окунется в атмосферу волшебства. Маленькое повседневное чудо из ничего вполне доступно каждому при правильной организации.

Видео: змея из песка

Видео: делаем трехглавую гидру

Фараоновыми змеями называют целый ряд реакций, которые сопровождаются образованием пористого продукта из небольшого объема реагирующих веществ. Эти реакции сопровождаются бурным выделением газа. В итоге выглядит реакция так, будто из смеси реагентов выползает большая змея и ползет по столу, как настоящая.

На этой страничке вы узнаете про реакции, сопровождающиеся образованием "фараоновых змей", познакомитесь с уравнениями этих реакций и сможете посмотреть впечатляющие видеоролики, демонстрирующее ход таких реакций. Часть из этих реакций можно воспроизвести даже в домашних условиях или в школьной лаборатории - с соблюдением всех правил безопасности , разумеется. А другая часть реакций, к счастью, требует наличия таких реагентов, которых вы нигде, кроме как в специализированных лабораториях, не найдете. К счастью - потому что многие из них высокотоксичны, и экспериментировать с ними категорически не рекомендуется.

1. Разложение роданида (тиоцианата) ртути - Hg (CNS) 2

Термическое разложение роданида ртути идёт по уравнению:

2 Hg(SCN) 2 = 2 HgS + CS 2 + C 3 N 4

CS 2 + 3O 2 = CO 2 + 2SO 2

При нагревании роданида ртути образуются черная соль - сульфид ртути, нитрид углерода желтого цвета и дисульфид углерода CS 2 . Последний на воздухе воспламеняется и сгорает, образуя диоксид углерода CO 2 и диоксид серы SO 2 .

Нитрид углерода вспучивается образующимися газами, при движении он захватывает черный сульфид ртути (II), и получается желто-черная пористая масса.

В результате из кусочка роданида ртути вылезает большая "змея" черно-желтого цвета, похожая на ужа, а то и не одна. Голубое пламя, из которого выползает "змея" - это пламя горящего сероуглерода CS 2 . Из 1 г тиоцианата аммония и 2,5 г нитрата ртути в умелых руках может получиться змея длиной 20-30 см.

Разложение тиоцианата ртути - первая из открытых реакций этого типа. Ее первооткрыватель - студент Гейдельбергского университета Фридрих Вёлер (1800-1882). Как-то раз осенью 1820 года, смешивая водные растворы тиоцианата аммония NH 4 NCS и нитрата ртути Hg(NO 3) 2 , он обнаружил, что из раствора выпадает белый осадок. Вёлер отфильтровал раствор и высушил осадок полученного тиоцианата ртути Hg(NCS) 2 . Из любопытства исследователь поджег его. Осадок загорелся и произошло чудо: из невзрачного белого комочка, извиваясь, выползла и стала расти длинная черно-желтая "змея".

Cоли ртути ядовиты, и работа с ними требует осторожности и внимания. Безопаснее показывать змею дихроматную.

2. Дихроматная змея

Способ 1. Смешивают 10 г дихромата калия K 2 Cr 2 O 7 , 5 г нитрата калия KNO 3 и 10 г сахара (сахарозы) C 12 H 22 O 11 . Затем растирают смесь в ступке и увлажняют этиловым спиртом C 2 H 5 OH или коллодием (он продается в аптеке). Затем эту смесь спрессовывают в стеклянной трубочке диаметром 5–8 мм.

Полученный столбик выталкивают из трубочки и поджигают с одного конца. Вспыхивает едва заметный огонек, из-под которого начинает выползать сначала черная, а потом зеленая «змея». Столбик смеси диаметром 4 мм горит со скоростью 2 мм в секунду. При горении он может удлиниться в 10 раз!

Реакция горения сахарозы в присутствии двух окислителей – нитрата калия и дихромата калия – довольно сложна. Продукты реакции - черные частицы сажи, зеленый оксид хрома (III) Cr 2 O 3 , расплав карбоната калия K 2 CO 3 , диоксид углерода CO 2 и нитрит калия KNO 2 . Углекислый газ CO 2 вспучивает смесь твердых продуктов и заставляет ее двигаться.

Способ 2. Смешать 1 г дихромата аммония (NH 4) 2 Cr 2 O 7 2 г нитрата аммония NH 4 NO 3 и 1 г сахарной пудры. Смочить смесь водой, вылепить из нее палочку и высушить на воздухе. Если палочку поджечь, из нее в разные стороны поползут черно-зеленые «змеи».

При поджигании смеси происходят следующие реакции:

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O,

NH 4 NO 3 = N 2 O ­ + 2H 2 O,

C 12 H 22 O 11 + 6O 2 = 6CO 2 + 11H 2 O + 6C.

При разложении дихромата аммония образуются азот N 2 , водяной пар и зеленый оксид хрома (III) Cr 2 O 3 . Реакция протекает с выделением теплоты. В реакции термического разложения нитрата аммония выделяется бесцветный газ – оксид диазота N 2 O, который уже при слабом нагревании разлагается на кислород O 2 и азот N 2 . Горение сахара дает еще один газ – диоксид углерода CO 2 , вдобавок происходит обугливание – выделение углерода. Большой объем газов плюс твердые продукты окисления – вот секрет «змеиного» поведения смеси.

3. Гадюка из соды и сахара

Для проведения этого опыта в столовую тарелку насыпают 3–4 ложки сухого просеянного речного песка и делают из него горку с углублением в вершине. Затем готовят смесь, состоящую из 1 чайной ложки сахарной пудры и 1/4 чайной ложки гидрокарбоната натрия NaHCO 3 (питьевая сода). Песок пропитывают 96–98%-м раствором этанола C 2 H 5 OH и насыпают в углубление горки приготовленную реакционную смесь. Затем поджигают горку.

Спирт загорается. Через 3–4 минуты на поверхности смеси появляются черные шарики, а у основания горки – черная жидкость. Когда почти весь спирт сгорит, смесь чернеет, и из песка медленно выползает извивающаяся толстая черная «гадюка». У основания она окружена «воротником» догорающего спирта.

В этой массе происходят следующие реакции:

2NaHCO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 O ­ + CO 2 ,

C 2 H 5 OH + 3O 2 = 2CO 2 + 3H 2 O

Диоксид углерода CO 2 , выделяющийся при разложении гидрокарбоната натрия и горении этилового спирта, а также водяные пары вспучивают горящую массу, заставляя ее ползти, как змея. Чем дольше горит спирт, тем длиннее получается «змея». Она состоит из карбоната натрия Na 2 CO 3 , смешанного с мельчайшими частичками угля, образованного при горении сахара.

Вместо гидрокарбоната натрия можно использовать нитрат аммония NH 4 NO 3 . В столовую тарелку насыпают 3-4 ложки просеянного речного песка, делают из него горку с углублением в вершине и готовят реакционную смесь, состоящую из 1/2 чайной ложки нитрата аммония и 1/2 чайной ложки сахарной пудры, тщательно перетертых в ступке. Затем в углубление горки наливают 1/2 столовой ложки этилового спирта и насыпают 1 чайную ложку приготовленной нитратно-сахарной смеси. Теперь, если поджечь спирт, на поверхности смеси сразу же появляются черные шарики обугленного сахарного песка, и вслед за ними вырастает черный блестящий и толстый "червяк". Если нитратно-сахарной смеси было взято не более 1 чайной ложки, то длина червяка не превысит 3-4 см. А его толщина зависит от диаметра углубления горки.

Появление червяка вызвано взаимодействием нитрата аммония с сахаром, которое выражается следующим уравнением:

2NH 4 NO 3 + C 12 H 22 O 11 = 11C + 2N 2 + CO 2 + 15H 2 O.

"Червя" приводят в движение газы: азот N 2 , диоксид углерода CO 2 и пары воды.

5. «Черный удав» из стакана

Этот опыт представляет собой впечатляющее зрелище. Сахарную пудру в количестве 75 г помещают в высокий стеклянный стакан, смачивают ее 5–7 мл воды и перемешивают длинной стеклянной палочкой. Потом к влажному сахару приливают по этой палочке 30–40 мл концентрированной серной кислоты H 2 SO 4 . Затем смесь быстро перемешивают стеклянной палочкой и оставляют в стакане.

Через 1–2 минуты содержимое стакана начинает чернеть, вспучиваться и в виде объемистой, рыхлой и ноздреватой массы подниматься, увлекая вверх стеклянную палочку. Смесь в стакане сильно разогревается, даже немного дымится, - и медленно выползает из стакана.

Серная кислота отнимает от сахара (сахароза C 12 H 22 O 11) воду, разрушая его молекулярную структуру, и окисляет его, превращаясь при этом в диоксид серы SO 2 . При окислении сахара получается диоксид углерода CO 2 . Эти газы вспучивают образующийся уголь и выталкивают его из стакана вместе с палочкой.

Уравнение, передающее эти химические превращения, выглядит так:

C 12 H 22 O 11 + 2H 2 SO 4 = 11C + 2SO 2 + CO 2 + 13H 2 O.

Диоксиды углерода и серы вместе с парами воды увеличивают объем реакционной массы и заставляют ее подниматься вверх в узком стакане.

Для проведения этого опыта вам следует запастись терпением, но оно того стоит!

Для опыта понадобится уротропин (гексаметилентетрамин - (CH 2) 6 N 4). Таблетки уротропина можно купить в аптеке - это антисептический препарат. Подойдет также “твердый спирт” (сухое горючее) - его можно приобрести в хозяйственном магазине. Только убедитесь что сухое горючее, которое вы покупаете, содержит уротропин - оно бывает разных видов. Чтобы убедиться, что сухое горючее содержит уротропин, проведите простой опыт. Отломите несколько кусочков сухого горючего, положите их в пробирку и немного нагрейте. Если оно состоит из уротропина, вы почувствуете запах аммиака.

Чтобы сделать "змею", нужно произвести следующие действия. Одну таблетку “твердого спирта” или аптечного уротропина положите на блюдце и 3-4 раза пропитайте концентрированным водным раствором нитрата аммония NH 4 NO 3 , капая его из пипетки, а потом высушивая. Каждый раз надо наносить по 5-10 капель (0,5 мл раствора).

Высушивание таблеток - самая утомительная часть опыта: при комнатной температуре на воздухе оно продолжается слишком долго. Но повышать температуру для ускорения процесса нельзя - уротропин разлагается при высокой температуре. Тем более нельзя сушить таблетки на открытом огне: они могут загореться.

Пропитанную и высушенную таблетку на блюдце следует поджечь с одной стороны. И тут начнутся чудеса: появятся черные шарики кипящей жидкости, которые сливаются вместе и образуют подобие вырастающего “хвоста”. Он изгибается, а за ним из огня вырастает толстое тело “змеи”. “Змея” растет, упирается хвостом в блюдце, начинает изгибаться.

Разложение уротропина (CH 2) 6 N 4 в смеси с нитратом аммония NH 4 NO 3 приводит к образованию пористой массы, состоящей из углерода, и большого количества газов - диоксида углерода СО 2 , азота N 2 и воды:

(CH 2) 6 N 4 + 2NH 4 NO 3 + 7О 2 = 10C + 6N 2 ­ + 2CO 2 + 16H 2 O

Интересно, что если смешать химически чистый уротропин и нитрат аммония, то разлагаются, не образуя твердых продуктов. Но в таблетки на стадии их формования добавляют связующие вещества - парафин и тальк. Вот почему появляется “тело змеи”. А выделяющиеся газы вспучивают и двигают его.

Это самый простой и безопасный способ получения глюконатной змеи - для этого достаточно поднести к пламени таблетку глюконата кальция , который продается в каждой аптеке. Можно положить таблетку глюканата кальция на таблетку сухого спирта и поджечь его. Из таблетки выползет светло-серая "змея" с белыми пятнами, объем которой намного превышает объем исходного вещества - она может достигнуть длины 10-15 см.

Разложение глюконата кальция, имеющего состав Са 2 · H 2 O приводит к образованию оксида кальция, углерода, углекислого газа и воды.

Светлый оттенок «змее» придает оксид кальция.

Недостатком образующейся «змеи» является ее хрупкость - она достаточно легко рассыпается.

8. Фараонова змея из сульфаниламида

Очень простой способ получения «фараоновых змей» – это окислительное разложение сульфаниламидных лекарственных препаратов (к ним относятся, например, стрептоцид, сульгин, сульфадиметоксин, этазол, сульфадимезин, фталазол, бисептол). В ходе окисления сульфаниламидных препаратов выделяется много газообразных продуктов реакции (SO 2 , H 2 S , N 2 , пары воды), которые вспучивают массу и формируют пористую «змею».

Опыт проводят только под тягой!

На таблетку сухого горючего помещают 1 таблетку лекарственного препарата и поджигают горючее. При этом происходит выделение блестящей «фараоновой змеи» серого цвета.

По своей структуре «змея» напоминает кукурузные палочки. Если выделяющуюся «змею» аккуратно подцепить пинцетом и осторожно вытягивать, то можно получить достаточно длинный «экземпляр».

9. Разложение нитроацетанилида

Для опыта понадобятся: фарфоровый тигель, треугольник, штатив, горелка, стеклянная палочка, шпатель. Соблюдать правила работы с концентрированной серной кислотой. При выполнении опыта не наклоняться над тиглем. Опыт выполняется под тягой.

Смешаем в фарфоровом тигле органическое вещество белого цвета - нитроацетанилид и серную кислоту. Нагреем смесь. Через несколько секунд из тигля выстрелит масса черного цвета. Выделяющиеся газы делают массу очень пористой и рыхлой.

Черный цвет массе придает углерод, образующийся в больших количествах. В еще больших количествах в ходе реакции образуются газы SO 2 , NO 2 и CO 2 , которые вспенивают углерод.

Кстати...

А почему "фараоновы змеи"? Змеи - понятно, но почему фараоновы? В литературе можно найти следующее объяснение: "В одном из библейских преданий говорится, как пророк Моисей, исчерпав все иные аргументы в споре с фараоном, совершил чудо, превратив жезл в извивающуюся змею... Фараон был посрамлен и напуган, Моисей получил разрешение покинуть Египет, а мир получил очередную загадку". Звучит исчерпывающе, но только есть загвоздка: согласно Библии (книга "Исход"), пророк Моисей убедил фараона отпустить из рабства евреев, использовав куда мощные аргументы; их назвали "Десять казней египетских". Это были разные беды, которые Господь насылал на Египет после очередного отказа фараона отпустить еврейский народ. Ни одна из них, к слову, никак не была связана со змеями. Часть из этих ужасных чудес действительно сопровождались взмахами знаменитым жезлом. А знаменит он тем, что ему действительно приходилось побыть змеей, но сотворил это чудо вовсе не Моисей, а сам Господь, когда возлагал на него великую миссию, а Моисей стал проявлять малодушие.
Таким образом, остается непонятным, почему химических змей назвали "фараоновыми". Возможно, лишь потому, что такое название звучит солидно - под стать эффектности этого типа реакций.

При подготовке материала использована информация с сайта