Nauka

Spektakularna chemia

Numer 6/2020
Spektakularne zanurzenie. Spektakularne zanurzenie. Albert Russ / Shutterstock
Zapisując w zeszycie szkolnym kolejne równania reakcji chemicznych, nie zdawaliśmy sobie sprawy, że za większością z nich kryją się zapierające dech w piersi efekty.
Chemiczny ogród.Wikimedia Commons/Wikipedia Chemiczny ogród.

Chemia jest jednym z najbardziej fascynujących przedmiotów w szkole, a odpowiednie zmieszanie reagentów wywołuje reakcje stanowiące ciekawy element pokazów naukowych. Można wyhodować chemiczne kwiaty, wyprodukować pastę do zębów dla słonia czy namalować kolorowe spirale. Niektórym reakcjom towarzyszą efekty przypominające nam, jak niebezpieczna bywa ta nauka, czyli iskry, wybuchy, wydzielanie się niebezpiecznych gazów i powstawanie żrących kwasów, nieodłącznych elementów życia chemika. Inne posłużą do wywołania burzy w szklance wody, powołania do życia węży, a nawet przywołania duchów.

Większość opisanych poniżej reakcji jest zbyt niebezpieczna, aby powtórzyć je w domu. Niektóre z nich jednak, jak uzyskanie ciepłego lodu, kolorowych płomieni czy taniec metali, da się z powodzeniem wykonać w domowym zaciszu. Co więcej, dzięki ostatniej reakcji połączymy przyjemne z pożytecznym i wyczyścimy srebrną biżuterię.

• Kolorowe płomienie. Gotowanie na gazie można sobie troszkę ubarwić, posypując płomień solami strontu, sodu (sól kuchenna) czy baru. Związki te sprawiają bowiem, że ogień przybiera odpowiednio czerwony, żółty albo zielony kolor. Zabarwienie to jest efektem wzbudzenia atomów odpowiednich metali w wysokiej temperaturze i dotyczy głównie soli pierwiastków I i II grupy układu okresowego. Film: www.youtube.com/watch?v=faHuLlfzQfg.

Jak malowane. Podobno nauka i sztuka nie mają ze sobą nic wspólnego. Ta fotografia udowadnia, że żyjemy w błędzie. Jest to przykład tzw. reakcji oscylacyjnej. W celu jej przeprowadzenia łączy się trzy wodne roztwory zawierające różnego rodzaju sole i kwasy. Po zmieszaniu dają one barwę zieloną, ale już po chwili przechodzi ona w niebieską, purpurową, czerwoną i na końcu znów zieloną. I tak kilkanaście razy! W głębokim naczyniu z mieszadłem widać po prostu zmiany kolorów roztworu. Na płaskiej szalce Petriego natomiast powstają przepiękne wzory przypominające spirale.
Film: www.youtube.com/watch?v=PpyKSRo8Iec.

Chemiczny ogród. Aby stworzyć podobne arcydzieło, wystarczy wrzucić do szkła wodnego (wodny roztwór krzemianu sodu) kryształki takich soli jak chlorek kobaltu, chlorek żelaza czy siarczan miedzi. W wyniku skomplikowanych mechanizmów powstają nierozpuszczalne w wodzie krzemiany kobaltu, żelaza czy miedzi o przepięknych formach i barwach. I tak np. sole kobaltu są fioletowe, miedzi – niebieskie, a żelaza – zielone lub pomarańczowe. Nic dziwnego, że chemiczny ogród często pojawia się w czasie pokazów naukowych. Film: www.youtube.com/watch?v=OMBFwWTJy-0.

Duch w butelce. Niebieska poświata widoczna na zdjęciu to nie zjawa, ale płonący wodór. Gaz ten powstaje w wyniku reakcji glinu z kwasem solnym. Ponieważ na powierzchni tego metalu tworzy się ochronna warstwa tlenku glinu, reakcja przebiega bardzo powoli i wymaga dodania roztworu chlorku miedzi. Ten ostatni niszczy tę powłokę, ukazując prawdziwą reaktywność metalu.
Film: www.youtube.com/watch?v=NwWqWrunNoY.

Czerwone opary. Roztwarzanie metali w kwasach spędza sen z powiek uczniom szkoły średniej. Ciężko bowiem zapamiętać, który metal rozpuszcza się w danym kwasie i z jakim efektem. Za krwistoczerwone opary, widoczne na zdjęciu, odpowiada dwutlenek azotu. Gaz ten powstaje w wyniku działania stężonego kwasu azotowego na próbkę miedzi. Zielony roztwór na dnie naczynia to inny produkt tej reakcji – azotan miedzi.
Film: www.youtube.com/watch?v=XF8I7AuAmuA.

Pasta do zębów dla słonia. Pod wpływem jodku potasu perhydrol (nadtlenek wodoru) rozkłada się łatwo do zwykłej wody i tlenu. W czasie pokazów naukowych dodaje się do środowiska reakcyjnego także… płynu do naczyń. Obficie wydzielający się gaz zostaje wtedy uwięziony między jego cząsteczkami, a powstała piana gwałtownie wyskakuje z naczynia. Eksperyment można wykonać w domu. Uważać należy jednak na sufit. Piana potrafi bowiem wyskoczyć z naczynia na bardzo dużą wysokość. Film: www.youtube.com/watch?v=90nthtCG-1Y.

Wąż faraona. Niewątpliwie jedną z najczęściej obserwowanych na co dzień reakcji jest spalanie. Kojarzy nam się ono przeważnie z chmurą szarego dymu. Ale proces ten może przebiegać o wiele ciekawiej. I tak np. spalający się rodanek rtęci, Hg(SCN)2, tworzy żółtobrązową porowatą masę, przypominającą wijącego się węża. Nie polecamy jednak odtwarzania tej reakcji w domu. Związki rtęci są silnie toksyczne!
Film o tym można obejrzeć tu: www.youtube.com/watch?v=vQdK7gaZS0k.

Ciepły lód. W naczyniu przebiega krystalizacja octanu sodu. Eksperyment można wykonać w domu, zalewając sodę oczyszczoną roztworem kwasu octowego (czyli octem) i odparowując znaczną ilość wody. Powstaje wtedy tak zwany roztwór przesycony. Po doprowadzeniu go do temperatury pokojowej wystarczy zanurzyć w nim na chwilę palec lub jakiś przedmiot, by rozpocząć proces krystalizacji. Reakcja przebiega bardzo szybko i wydziela się w niej spora ilość ciepła. Dlatego też octan sodu znalazł zastosowanie w produkcji chemicznych ogrzewaczy do rąk.
Film: www.youtube.com/watch?v=BLq5NibwV5g.

Chemiczny wulkan. To jedna z najbardziej widowiskowych reakcji chemicznych. Aż nie chce się wierzyć, że do jej przeprowadzenia wystarczy jeden składnik – dichromian amonu, (NH4)2Cr2O7, czyli sól występująca w postaci pomarańczowych kryształków. Po ich ogrzaniu zachodzi gwałtowny proces, w którego wyniku powstaje m.in. widoczny na zdjęciu zielony tlenek chromu (Cr2O3).
Film: www.youtube.com/watch?v=DD6uh01X7Gg.

Kula suchego lodu. Chociaż wygląda jak jakiś magiczny artefakt, to fotografia przedstawia dwutlenek węgla uwięziony w bańce mydlanej. Jak to zrobiono? Do naczynia z wodą wrzucono kostkę suchego lodu (dwutlenek węgla w postaci stałej), co przyspieszyło jego przemianę w gaz (sublimacja). Następnie górną krawędź naczynia potarto dłonią zanurzoną w płynie do naczyń. Powstała wtedy cienka błona, którą zaczął wypełniać powstający gaz. Przy odrobinie szczęścia można odczepić powstałą bańkę od naczynia i przez chwilę potrzymać w dłoni. Film: www.youtube.com/watch?v=tM9mi-5t_Ug.

Spektakularne zanurzenie. Któż by pomyślał, że spotkanie metalu z wodą może być tak wybuchowe. A jednak! Fotografia przedstawia reakcję sodu z tą cieczą. W odróżnieniu od znanych nam z życia codziennego metali sód jest pierwiastkiem bardzo reaktywnym. Dlatego też, jak większość litowców, przechowuje się go w nafcie. Na powietrzu ulega bowiem pasywacji, czyli pokrywa się warstwą tlenków i wodorotlenków.
Film: www.youtube.com/watch?v=9bAhCHedVB4.

Cukier w opałach. Czy można otrzymać czysty węgiel z cukru? Oczywiście! Wystarczy dodać do szklanki słodkich kryształków stężonego kwasu siarkowego. Kwas powoduje tzw. dehydratację cukru, a w konsekwencji – rozkład cząsteczek sacharozy na węgiel i wodę. W czasie reakcji powstaje dużo ciepła, co skutkuje odparowaniem wody oraz „wypychaniem” zwęglonego cukru z naczynia. Kwas siarkowy podobnie oddziałuje na inne związki organiczne (np. ludzką skórę). Dlatego też w jego obecności należy zachować szczególną ostrożność.
Film: www.youtube.com/watch?v=xK4z_YhtTBM.

Taniec metali. Fotografia przedstawia tzw. reakcję wypierania metalu z jego soli. W roztworze azotanu srebra zanurzono kawałki czystej miedzi. Ponieważ miedź jest bardziej reaktywna od srebra, zajmuje jego miejsce w soli – powstaje azotan miedzi oraz czyste srebro (szare struktury). Podobny proces zachodzi podczas domowego czyszczenia zaśniedziałego srebra (czyli osadu w postaci siarczku srebra). Plastikowe lub szklane naczynie należy wyłożyć folią aluminiową i zalać roztworem soli kuchennej. Do tak przygotowanej kąpieli można włożyć srebrne ozdoby. Glin jako bardziej reaktywny wypiera srebro z jego siarczku. Powstaje czyste srebro i siarczek glinu, a my możemy się cieszyć czystą biżuterią.

Gra świateł. Butelka nie zawiera jakiejś tajemniczej cieczy świecącej w ciemności, lecz oliwę z oliwek. W świetle widzialnym, jak wiadomo, ma ona zielonkawą barwę, ale pod wpływem lampy ultrafioletowej zaczyna świecić na czerwono. Dzieje się tak za sprawą zawartego w oliwkach chlorofilu, który jest zdolny do pochłaniania kwantów światła. Tak wzbudzona cząsteczka jest niestabilna i bardzo szybko przechodzi w stan podstawowy, emitując właśnie światło czerwone. Film o tym, jak świeci chlorofil, można obejrzeć na stronie www.youtube.com/watch?v=WjXtTuowiLw.

Choinka. Dzięki opisanej powyżej reakcji można także stworzyć przepiękną ozdobę świąteczną. Miedzianą figurkę w kształcie choinki należy włożyć do roztworu azotanu srebra. Pokrywa się ona cienkimi igiełkami srebra i do złudzenia przypomina ośnieżone drzewko.
Film: www.youtube.com/watch?v=yO9sl60XAZo.

01.06.2020 Numer 6/2020
Reklama

Czytaj także

Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną