мыльные пузыри и масляные пятна на воде. Явление это называется
интерференцией света в тонких пленках, его изучают в курсе физики. Для нас
самое важное вот что: чем больше колец, тем толще серебряная пленка. Если
их два, то толщина пленки около 0,03 мкм, три кольца соответствуют 0,06
мкм, четыре - 0,09, пять - 0,12, шесть - 0,15, семь - 0,21 мкм.

Зная толщину серебряного слоя, легко подсчитать и количество серебра: надо
лишь умножить толщину на площадь зеркала и полученный объем еще раз
умножить на плотность серебра (10,5 г/см^3).

Вот ориентир для проверки расчета: зеркало площадью около квадратного метра
содержит чуть больше грамма серебра.

5. ЛОВКОСТЬ РУК

Нас окружает множество вещей и веществ, которые кажутся обыденными и
ничем не примечательными. Однако очень часто они обладают удивительными
свойствами - надо только суметь их заметить. Скажем, алюминиевой ложкой
можно выпрямлять переменный ток, спичкой - зажечь электрическую лампочку,
сахаром-рафинадом - высечь искры, а марганцовкой из аптеки - начистить до
блеска кастрюлю. Но для этого надо, во-первых, знать свойства веществ и,
во-вторых, уметь этими свойствами пользоваться, иными словами, необходима
ловкость рук, приобретаемая с опытом. И, как в старые времена говорили
фокусники, - никакого мошенничества!

Итак, займемся фокусами - серьезными химическими фокусами. Иногда - для
забавы, но чаще - для демонстрации необычных явлений и изготовления
необычных вещей.

ЛОЖКА-ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Для этого опыта годится любая алюминиевая ложка - чайная или столовая. Ее
надо тщательно вымыть и обезжирить; как это сделать, вы знаете из опытов с
анодированием алюминия. Ложка будет первой деталью будущего выпрямителя
тока, а второй нам пока послужит пустая консервная банка, высотой примерно
с ложку, во всяком случае, не намного ниже.

Жестяную банку вымойте с мылом или стиральным порошком, ополосните и
заполните раствором для анодирования алюминия: на 100 мл воды - 20 мл
серной кислоты (осторожно!). Кислоту можно заменить, карбонатом аммония
(NН_4)_2СО_3 (10 г) или в крайнем случае пищевой содой, растворив ее в воде
до насыщения. Вода должна быть дистиллированная, годится и чистая дождевая.

Прежде чем опускать ложку в банку, прикиньте, до какого места ложки будет
доходить раствор. На границе раствор - воздух алюминий будет интенсивно
растворяться, и ложка скоро развалится на две части. Чтобы этого не
произошло, участок вблизи границы покройте слоем лака или водостойкого клея.

Теперь подвесьте ложку в банке так, чтобы она не касалась стенок;
устройство подвески вы, наверное, без труда придумаете сами. Под банку
положите кафельную плитку или любую другую не проводящую электричество
подставку. На этот раз мы будем пользоваться не батарейками или
аккумулятором, а переменным током от сети, и, естественно, надо полностью
себя обезопасить. По той же причине самым тщательным образом изолируйте все
оголенные концы проводов, а во время опыта не прикасайтесь ни к ложке, ни к
банке. Лучше всего, если перед включением тока вы накроете их перевернутым
фанерным ящиком или пластмассовым ведерком.

Электрическая схема проста: включите в цепь последовательно лампу мощностью
около 40-60 Вт, переключатель, ложку и банку; если есть амперметр, можно
подсоединить и его. Когда схема собрана и надежность изоляции проверена,
включайте ток.

Сначала, как вы и догадываетесь, лампа загорится, потому что раствор в
банке электропроводен. Но примерно через полчаса она станет светить заметно
слабее, а потом и вовсе погаснет. Ложка стала выпрямителем. Она пропускает
ток только в одном направлении - от банки к ложке.

В этом было бы легко убедиться, будь у вас осциллограф: на его экране в
начале опыта светилась бы синусоида, а в конце нижняя ее ветвь исчезла бы:
в цепи течет так называемый импульсный ток. Осциллограф помог бы сразу
установить, где положительный полюс выпрямителя, а где отрицательный (это
очень важно, если вы собираетесь ставить с самодельным выпрямителем
электрохимические опыты). Но можно обойтись и без приборов: полярность
выпрямителя легко установить, пользуясь полоской фильтровальной бумаги,
смоченной слабым раствором поваренной соли с добавкой индикатора
фенолфталеина.

Отключите ток, прижмите листок к ложке и к банке и закрепите его, например,
пластмассовыми бельевыми прищепками. Включите ток, и несколько минут спустя
фильтровальная бумага покраснеет у одного из полюсов. Этот полюс -
отрицательный. При электролизе воды (соль нужна только затем, чтобы
увеличить электропроводность) на отрицательном электроде (катоде)
выделяется водород, а ионы ОН^- остаются в избытке. Эти ионы и
обусловливают щелочные свойства, поэтому индикаторная бумага краснеет.

Такое же испытание влажной индикаторной бумагой с солью и фенолфталеином
можно провести и в том случае, если вы перепутали полюса аккумулятора или
батарейки. Так как здесь напряжение невелико, полоску бумаги можно просто
прижать руками к обоим полюсам источника тока.

Но отчего алюминиевая ложка стала выпрямителем? После включения тока на
ней, как и при анодировании алюминия, растет пленка оксида алюминия. А эта
пленка - полупроводник: пропускает ток только в одном направлении. Это ее
свойство нередко используют в технике.

С помощью самодельного выпрямителя можно ставить некоторые
электрохимические опыты, которые описаны в этой книге. Но в соответствии с
условиями опыта включайте выпрямитель через понижающий трансформатор.
Напряжение ни в коем случае не должно превышать 40 В. А ток, который можно
снимать с алюминиевой ложки, может достигать нескольких десятков ампер.

Но обязательно ли брать для выпрямителя ложку и консервную банку?
Разумеется, нет. Вместо ложки можно взять алюминиевый электрод любой формы,
вместо банки - железный, свинцовый или графитовый электрод и погрузить их в
стеклянный сосуд, в который налит раствор электролита. Более того, так мы и
советуем вам поступить, если вы решите использовать самодельный выпрямитель
на практике. Но если вы собираетесь продемонстрировать, как оксид алюминия
выпрямляет переменный ток, то ложка с банкой выглядят гораздо эффектнее...

ЗАЖГИТЕ ЛАМПУ СПИЧКОЙ!

Для этого опыта удобнее взять настольную лампу. Один из ее проводов
отсоедините от вилки и удлините, не забывая о хорошей изоляции.

Возьмите небольшую узкую стеклянную трубку с тонкими стенками (проще всего
воспользоваться стеклянными рейсфедерами с оттянутыми концами). Вставьте в
трубку с двух концов электроды - проводки диаметром около 1 мм; закрепите
их в трубке изоляционной лентой. Электроды не должны соприкасаться,
расстояние между ними 1-2 мм.

Удлиненный провод от лампы присоедините к одному из электродов, а другой
электрод соедините проводом со свободным гнездом вилки и изолируйте. У вас
получится цепь, разомкнутая в одном участке - между электродами. Закрепите
стеклянную трубку в горизонтальном положении. Это совсем просто сделать,
если провода жесткие, с пластмассовой изоляцией: зажмите провод, и трубка
будет на нем держаться. Подготовка к опыту закончена, можно включать вилку
в сеть. Лампа, конечно, гореть не будет.

Поднесите к трубке, в которую вставлены электроды, зажженную спичку. Если
трубка из не тугоплавкого стекла, то стекло размягчится и трубка при этом
чуть-чуть провиснет. И тут же загорится лампа, несмотря на то, что цепь
по-прежнему остается разомкнутой. Дело в том, что соли, входящие в состав
стекла, при нагревании ионизируются, и стекло становится проводником.

Если опыт не получается из-за того, что трубка широка, то вместо спички
возьмите свечку или спиртовку. Зажечь лампу свечкой - тоже эффектный опыт.

А еще можно ее зажечь с помощью расплавленной селитры. Закрепите
вертикально пробирку, на дно которой насыпано немного калиевой или
натриевой селитры (нитрата калия или натрия), и опустите в нее две медные
проволочки. Чтобы медные электроды не соприкасались, пропустите их сквозь
пробку. Подсоедините к электродам лампу так же, как в предыдущем опыте.
Когда вы включите ток, лампа, естественно, не загорится: твердая селитра
ток не проводит.

Нагрейте селитру до плавления с помощью таблеток сухого горючего -
лампа вспыхнет. Ионы, составлявшие кристаллическую решетку соли,
приобретают подвижность, и цепь замыкается. Лампа будет гореть и после
того, как вы уберете пламя: у расплава селитры высокое электрическое
сопротивление, и то тепло, которое выделяется при прохождении тока,
поддерживает селитру в расплавленном состоянии.

Подобным образом можно поставить опыт не с расплавом, а с раствором,
например, поваренной соли. Электроды в этом случае лучше взять графитовые.
Погрузите их сначала просто в банку с водой, а потом небольшими порциями
добавляйте соль, и лампа будет разгораться все ярче.

Между прочим, таким способом удобно проверять электропроводность растворов.
Проверьте, например, как проводят ток растворы соды, сахара и уксусной
кислоты разной концентрации.

И еще один, не вполне обычный опыт с электрической лампочкой, но не с
большой, а от карманного фонаря. Укрепите ее в полоске жести, согнутой под
прямым углом, и вставьте полоску в небольшой химический стакан так, чтобы
стеклянный баллон лампочки оказался внутри стакана и был обращен к его дну.
Подключите лампочку к батарейке: выступ на цоколе, самый крайний его
участок соедините с отрицательным полюсом, а полоску жести - с
положительным. Обратите внимание: припаивать проводники нельзя, потому что
во время опыта припой может расплавиться. Надо придумать механический
контакт или же использовать патрон от старого карманного фонаря.

До начала опыта выньте лампу из стакана и насыпьте в него нитрат натрия
(нитрат калия в этом случае не годится; почему - станет ясно позже).
Поставьте стакан на асбестовую сетку или металлическую пластинку и нагрейте
его на пламени газовой горелки или спиртовки; сухой спирт не очень удобен,
так как трудно регулировать температуру расплава. Селитра плавится при
309€С, а при 390€С уже разлагается; вот в таком интервале и придется
поддерживать температуру. Для этого изменяйте либо размер пламени, либо
расстояние до стакана. Следите, чтобы расплав не застывал, даже с
поверхности.

В расплавленную селитру осторожно опустите лампочку. Большая часть
стеклянного баллона должна быть погружена в расплав, но следите за тем,
чтобы верхняя часть цоколя, к которой припаян проводник, не соприкоснулась
с селитрой - произойдет короткое замыкание. Зажженную лампочку подержите в
селитре около часа, потом отключите ток, погасите горелку и аккуратно
доставьте лампочку. Когда она остынет, промойте ее водой, и вы увидите, что
лампочка изнутри покрыта зеркальным слоем!

Мы уже говорили, что при нагревании заряженные частицы в стекле приобретают
подвижность (поэтому и зажглась лампа, когда трубку нагревали спичкой).
Главные действующие лица - ионы натрия: уже при температуре выше 300€С они
становятся достаточно подвижными. Само стекло остается при этом совершенно
твердым.

Когда вы погрузили включенную лампочку в расплав селитры, то стекло, из
которого сделан баллончик, оказалось в электрическом поле: спираль -
отрицательный полюс, расплав, который соприкасается с полоской жести, -
положительный. Подвижные ионы натрия начали двигаться в стекле в сторону
катода, т. е. по направлению к спирали. Иными словами, они перемещались к
внутренней стенке баллона.

Значит, зеркальный налет изнутри натриевый? Да. Но как же ионы превратились
в металл?

Раскаленные металлы (в том числе и те, из которых изготовлена спираль)
испускают электроны. От спирали они попали на внутреннюю поверхность стекла
и соединились там с ионами натрия. Так образовался металлический натрий.

Но почему для опыта не годится калиевая селитра? Ведь нитрат вроде бы и не
участвует в процессе... Нет, участвует. Когда ион натрия стал нейтральным
атомом, в стекле осталась отрицательно заряженная ионная дырка. Тут и нужна
натриевая селитра: из ее расплава под действием электрического поля в
стекло проникают ионы натрия и заполняют дырки. А ионы калия примерно в
полтора раза больше ионов натрия, они не смогут войти в стекло. В калиевой
селитре лампа просто треснет.

Такой необычный электролиз через стекло иногда применяют на практике, чтобы
получить слой очень чистого натрия, или, более строго, - спектрально
чистого.

ДОЛГАЯ ЖИЗНЬ БАТАРЕЙКИ

Представьте, что случилось такое: вы принялись за электрохимический опыт,
собрали цепь - а батарейка вдруг "села", и запасной батарейки нет. Как
быть? Но это еще полбеды. Гораздо хуже, когда карманный фонарик гаснет
темным вечером, да еще в лесу. И как обидно, если батарейки транзисторного
приемника отказывают как раз в ту минуту, когда по радио передают вашу
любимую песню, или во время трансляции футбольного матча. Но что уж тут
поделаешь...

А между тем кое-что предпринять можно. Если запасной батарейки нет, не
спешите выбрасывать старую, а попробуйте ее "оживить".

Многиеа современныеа батарейки - "Крона", "Марс", "Сатурн", КБС и другие -
состоят из элементов марганцево-цинковой системы. При работе отрицательный
электрод этих батареек - цинковый стаканчик - постепенно, но очень
медленно, растворяется, а положительный электрод - диоксид марганца МnО_2,
восстанавливается до гидроксида трехвалентного марганца (его формулу можно
представить как МnООН). Он постепенно покрывает зерна оксида, проникает
вглубь зерен и закрывает доступ электролиту. Еще и половина оксида марганца
не использована, а элемент уже перестает работать; цинка же к тому времени
остается еще больше, до четырех пятых! Словом, почти годную батарейку
приходится выбрасывать.

Но если снять "скорлупу" МnООН, то электролит вновь сможет поступать к
зернам и батарейка оживет. Только как ее снять? Самый простой способ:
постучать по батарейке как следует молотком или камнем. Тогда зерна внутри
элементов расколются, и электролит снова сможет в них проникнуть. Этот
способ не ахти как хорош, но в лесу, пожалуй, лучшего не найти...

Если же батарейка отказала дома, то активировать диоксид марганца можно
гораздо эффективнее. В цинковом стаканчике батарейки пробейте гвоздем
отверстие и опустите батарейку в воду. Электролит в элементе не жидкий (это
было бы неудобно), а загущенный. Он размокает в воде, разжижается, и ему
легче проникнуть к зернам диоксида марганца. Этот нехитрый прием позволяет
увеличить срок службы батарейки почти на треть. Но его можно еще более
упростить.

Заливать батарейку водой совсем необязательно. Достаточно только пробить
отверстие в цинковом стаканчике. Оксид марганца в элементе смешан с
графитовым порошком - это нужно для того, чтобы увеличить
электропроводность. Как только воздух начнет поступать внутрь, графит будет
поглощать кислород, и наряду с диоксидом марганца появится еще один
положительный электрод - так называемый воздушный, на котором кислород
восстанавливается. Словом, простой гвоздь превращает марганцево-цинковый
элемент ва воздушно-цинковый!

Справедливости ради скажем, что после такой процедуры батарейка будет
разряжаться малым током - таковы уж свойства самодельного
воздушно-цинкового элемента. Зато служить будет очень долго.

И последнее: сделаем так, что старая батарейка станет почти совсем как
новая. Для этого батарейку надо зарядить электрическим током, т. е.
поступить с ней так же, как с аккумулятором. Реакция, идущая в батарейке,
обратима, и МnООН может вновь превратиться в МnO_2.

Заметьте, что подзаряжать можно не все батарейки, а только те, в которых не
засохла паста и корпус не поврежден. И заряжать надо не обычным постоянным
током, как заряжают аккумуляторы. В этом случае цинк станет осаждаться на
корпусе батарейки в виде разветвленных нитей - дендритов, и очень скоро это
приведет к тому, что произойдет короткое замыкание и батарейка выйдет из
строя. Заряжать ее надо так называемым асимметричным током. Чтобы получить
его, надо выпрямлять переменный ток не полностью, например: включить в цепь
диод-выпрямитель и параллельно ему - сопротивление (около 50 Ом).
Напряжение источника должно быть около 12 В, поэтому использовать ток
непосредственно от сети нельзя, нужен понижающий трансформатор.

Марганцево-цинковые элементы можно заряжать до трех раз, их емкость при
этом падает совсем незначительно. А маленькие, так называемые пуговичные
элементы (в них использована ртутно-цинковая система) можно подзаряжать до
десяти раз. Но пробивать их гвоздем или стучать по ним молотком нет смысла
- в этих элементах после разряда практически не остается активных веществ.

ИСТОЧНИКИ ТОКА ИЗ ПОДРУЧНЫХ СРЕДСТВ

Чтобы оживить старую батарейку, действительно требуется ловкость рук. Но. в
еще большей степени она будет вам нужна, если вы решите изготовить
самодельный источник тока. Он может пригодиться для различных
электрохимических опытов, например с анодированием алюминия или с
никелированием.

Есть множество химических источников тока, но, пожалуй, самый простой в
изготовлении - элемент Грене. Для него нужны две пластинки - цинковая и
угольная такого размера, чтобы они входили в стеклянную банку. Подберите к
ней полиэтиленовую крышку, проколите ее в двух местах шилом и пропустите в
отверстия проволочки. На этих проволочках подвесьте пластинки-электроды
так, чтобы они не касались друг друга.

Электролитом будет служить водный раствор, содержащий 16% серной кислоты и
12% бихромата калия (хромпика). Когда вы будете готовить раствор, лейте,
как всегда, кислоту в воду и будьте очень осторожны.

Электролит аккуратно перелейте в банку; раствор должен закрывать пластинки
примерно на три четверти. Банку плотно закройте заготовленной крышкой с
проводами и электродами. В тот момент, когда электроды, соприкоснутся с
электролитом, возникнет электрический потенциал. Если цепь замкнуть, по ней
пойдет электрический ток. Это легко проверить, подсоединив к проволочкам
вольтметр: он покажет напряжение около 2 В. Однако сила тока не слишком
велика, от элемента не будет даже работать лампочка для карманного фонаря.
Но если вы изготовите не один, а два или три элемента Грене и соедините их
последовательно - цинковую пластину с угольной, то лампочка будет гореть. А
для опыта с никелированием достаточно и одного элемента Грене.

Хотя элемент Грене работает надежно, у него есть как минимум два
недостатка: во-первых, неудобно иметь дело с жидким электролитом, да к тому
же содержащим серную кислоту, во-вторых, не всегда есть под рукой цинковые
и угольные пластинки. Поэтому займемся и другими самодельными источниками
тока. Пусть они и уступают жидкостным элементам, зато не будет проблем с
материалами.

Чай и сигареты часто заворачивают в фольгу, у которой одна сторона
"серебряная", а другая - бумажная. В магазинах "Юный техник" продают медную
фольгу. И ту и другую нарежьте на квадраты примерно 5 х 5 см и кладите одну
на другую вперемежку так, чтобы медь ложилась на "серебро". Самый нижний
слой должен быть бумажным, самый верхнийа - медным. У вас получилась
батарея элементов; чем выше стопка, т. е. чем больше элементов, тем выше и
напряжение.

Из медной фольги вырежьте полоски - токоотводы, приложите их к стопке
сверху и снизу и обмотайте изоляционной лентой, а потом погрузите батарейку
в электролит - раствор поваренной соли. Чтобы убедиться в том, что
батарейка начала работать, поднесите к ее полюсам, как вы это уже делали
прежде, полоску фильтровальной бумаги, смоченной раствором фенолфталеина. У
отрицательного полюса раствор покраснеет. Напряжение у такой батарейки
может достигать нескольких вольт, но ток, к сожалению, слабоват.

Для других источников тока проще всего будет воспользоваться готовыми уже
материалами из старых, отслуживших свое батареек. Разломайте батарейки и
извлеките из них активную массу оксида марганца, которой обмазаны
электроды, графитовые стержни и засохшую пасту (загущенный электролит) -
соскребите его и положите для набухания и воду. Оксид ма