ныне химические волокна -
полиамидные (типа капрона) и полиэфирные (типа лавсана) будет, пожалуй,
сложновато. Остановим свой выбор на медно-аммиачном волокне. Это одно из
самых первых искусственных волокон, сырьем для него служит целлюлоза,
например, из опилок и других отходов лесной промышленности. Медноаммиачное
волокно применяют и сейчас - в ковроткачестве, на трикотажных фабриках, но
гораздо реже, чем раньше, потому что появились более прочные и дешевые
волокна. Однако для самостоятельного эксперимента удобнее объекта, пожалуй,
не найти.

Искусственные волокна формуют из вязких прядильных растворов, продавливая
их сквозь узкие отверстия - фильеры. При этом растворенная клетчатка
выделяется в виде нитей. В нашем случае основу раствора составляет
соединение меди с аммиаком, имеющее общую формулу [Сu(NН_3)_n)(ОН)_2. Чтобы
приготовить такой раствор, прежде всего запаситесь основным карбонатом меди
Сu(ОН)_2CO_3. Если нет готовой соли, приготовьте ее простейшим способом -
слейте водные растворы медного купороса и кальцинированной (стиральной)
соды, профильтруйте осадок и высушите его.

В склянку с узким горлышком налейте 20 мл 25%-ного раствора аммиака (лучше
делать это под тягой или на свежем воздухе) и добавьте 2 г основного
карбоната меди. Закрыв склянку резиновой пробкой, взболтайте смесь, чтобы
получилась темно-синяя однородная жидкость. Это медноаммиачный раствор. У
него есть очень важное свойство: он способен растворять целлюлозу
(клетчатку).

К двум небольшим склянкам подберите резиновые пробки и разлейте в эти
склянки темно-синий раствор. В одну бросайте маленькими кусочками аптечную
хлопчатобумажную вату; бросив очередную порцию ваты, закройте склянку
пробкой и взболтайте содержимое. Во второй склянке точно так же,
маленькимиа кусочками, растворите белую промокательную или фильтровальную
бумагу. И в том и в другом случае должны получиться вязкие растворы, по
густоте напоминающие сироп. Из них можно выделить клетчатку, составляющую
основу волокна. Чтобы удостовериться в этом, налейте в стакан разбавленный
уксус и по каплям прибавляйте любой из прядильных растворов. Хлопья
клетчатки выпадут в осадок.

Однако из хлопьев пряжу не приготовить. Как же получить из раствора нить?
Так же, как на заводе - продавливая раствор через узкое отверстие, причем в
раствор серной кислоты - в нем фиксируется форма нити.

Чтобы посмотреть, как это происходит, поставьте такой опыт: в стакан с
10%-ным раствором серной кислоты капайте из пипетки медноаммиачный раствор
ваты или промокательной бумаги. Часть раствора будет опускаться на дно,
оставляя за собой блестящую нить. Попробуйте ухватить эту нить пинцетома и
осторожно вытянуть ее из стакана. Это и есть настоящее медноаммиачное
волокно. Правда, нить получилась не очень ровной. Но это поправимо. Только
ставить опыт надо вдвоем: один будет формовать нить, а другой извлекать ее
из раствора.

Иглу от медицинского шприца вставьте по возможности плотнее в резиновую
трубку с толстыми стенками. В трубку налейте прядильный раствор, закройте
ее пробкой и погрузите иглу в ванночку или кювету с раствором серной
кислоты. Ваш товарищ должен стоять с пинцетом наготове: вы будете сжимать
постепенно трубку, а он подхватит пинцетом образовавшуюся нить и протянет
ее через раствор, налитый в ванночку.

Такой опыт после небольшой тренировки обычно удается хорошо. Для
удобства попробуйте наматывать полученную нить на катушку. Вместо резиновой
трубки можно взять большой шприц или старый велосипедный насос.

И вискозное, и ацетатное волокно получают примерно так же, только берут
другие растворители для клетчатки. Во всех случаях ее молекулы
располагаются таким образом, что образуется ориентированная нить.

Из нити, вами полученной, не соткать, наверное, и платочка. Но мы к этому и
не стремились. Этот раздел книги называется, как вы помните, "Своими
глазами", а вы и впрямь увидели собственными глазами,а как из невзрачной
бумаги, растворенной в темно-синей жидкости, получилась красивая шелковая
нить.

ХИМИЧЕСКИЙ СТОРОЖ

Вот и последний опыт в нашей книге. Он, наверное,а несколько сложнее
предыдущих, потому что для него придется самостоятельно изготовить
небольшой прибор. Мы назвали его химическим сторожем, а более строгое его
название - хемотронный датчик. Хемотроника - новая отрасль науки, она
возникла на стыке электроники и химии. В отличие от электроникиа она
изучает процессы в жидкости, где передвигаются ионы. Так как ионы намного
тяжелее электронов, то хемотронные процессы идут медленнее. Но далеко не
всегда быстродействие - самое главное. Хемотронные устройства очень
надежны, им уже сейчас находят много применений.

Разумеется, настоящие хемотронные приборы сложны. И все же вы можете
сделать модель одного такого устройства - датчика. Прежде всего, любопытно
посмотреть, как работают хемотроны. А вдобавок этот датчик наверняка
сослужит вам добрую службу.

Сначала изготовьте цилиндрический корпус. Лучше всего было бы выточить его
из оргстекла на токарном станке, но это не обязательно; корпус можно и
склеить из отдельных пластинок оргстекла, в этом случае он будет
прямоугольным. Примерный диаметр круглого корпуса - 40 мм, а высота около
20 мм. С торцов цилиндра надо выточить две полости глубиной около 5 мм и
диаметром 30 мм, так чтобы между ними осталась толстостенная перемычка.
Непосредственно под перемычкой просверлите горизонтально отверстие
диаметром 2-3 мм для заливки электролита и подберите к этому отверстию
плотную пробку. Затем с противоположной стороны корпуса просверлите одно
под другим еще три отверстия для электродов диаметром чуть больше
миллиметра. Центральный электрод должен находиться в перемычке, верхний и
нижний - в соответствующих полостях.

В качестве электродов возьмите толстые грифели для цанговых карандашей. Те
места, где грифели выходята из корпуса, надо загерметизировать каким-либо
клеем. Когда клей высохнет, в перемычке просверлите вертикально очень
тонкое сквозное отверстие диаметром не более 0,5 мм. Выбирая для него
место, имейте в виду, что это отверстие обязательно должно пройти через
средний грифель-электрод.

Прибор уже почти готов. Осталось лишь приклеить к нему сверху и снизу по
тонкой мембране из того жe оргстекла, только небольшой толщины (0,3-0,5
мм). Пока приклейте только нижнюю мембрану.

Теперь об электролите. В половине стакана воды растворите 20-30 г иодида
калия, а затем, слегка подогрев раствор, добавьте около 1 г йода. Через
боковое, более широкое отверстие залейте этот электролит внутрь датчика, в
нижнюю полость, следя за тем, чтобы не осталось воздушных пузырьков. Легче
всего провести эту операцию медицинским шприцем. Когда заполнится и верхняя
полость, приклейте вторую мембрану и окончательно загерметизируйте корпус,
для чего вставьте во впускное отверстие заранее приготовленную пробку и
тщательно залейте ее клеем.

Хемотронный датчик будет работать от батарейки для карманного фонарика.
Верхний и нижний электроды, находящиеся в полости, соедините с
положительным полюсом батарейки, средний - с отрицательным. В цепь
желательно включить реостат, а также вольтметр и микроамперметр, которые,
как вы уже знаете, можно заменить тестером.

С помощью реостата (или сопротивлений) установите напряжение примерно
0,8-0,9 В. Микроамперметр, включенный в цепь центрального электрода,
покажет ток 200-300 мкА. Оставьте цепь замкнутой часов на
десять-пятнадцать. Ток постепенно понизится до 10-20 мкА, что и требуется.
Теперь датчик готов к работе.

Проверить, как он действует, проще всего так: подуйте на одну из мембран
или коснитесь ее остриема иголки. В то же мгновение стрелка
микроамперметраа резко отклонится вправо. Для глаза движение мембраны
незаметно, но датчик на него сразу отреагировал.

Поясним, почему так происходит. Сила тока зависит от того, сколько иода
находится возле отрицательного электрода - катода. Под действием
постоянного тока под на катоде восстанавливается, принимая электроны, а на
аноде он вновь образуется из ионов. Поэтому иод как бы постепенно
перекачивается от катода к аноду. После зарядки датчика ток понемногу
падает, потому что у отрицательного электрода остается все меньше иода. Но
как только вы чуть-чуть, даже слабым прикосновением, сдвинули мембрану, к
катоду поступает дополнительная, пусть и очень небольшая, порция молекул
иода; датчик мгновенно на это реагирует: ток возрастает.

Такие хемотронные приборы на редкость чувствительны; тщательно
изготовленные, они могут иногда отреагировать буквально на считанные
молекулы. Их чувствительность используют на практике - когда сигнал слаб и
другими способами его трудно зарегистрировать. Подобные хемотронные
устройства применяют, например, в медицинских исследованиях, в технике -
для подсчета мелких деталей, движущихся на конвейере.

А нельзя ли как-нибудь использовать такой датчик дома или в школе? Конечно,
можно. Почему бы не превратить его в прибор, который будет предупреждать
вас о приходе гостя? Для этого датчик достаточно поставить в дверях
квартиры, и он откликнется, как только гость дотронется до двери.

Но, понятно, один такой датчик, сам по себе, для этой цели не слишком
удобен: надо все время смотреть на микроамперметр и ждать, пока отклонится
его стрелка. Однако к датчику можно приспособить систему сигнализации -
звонок или электрическую лампу. Как это сделать - придумайте сами или
посоветуйтесь с учителем физики.

Между прочим, такой хемотронный "сторож" удается использовать для охраны
важных объектов, например банков. Конечно, в этом случае датчик отнюдь не
гостеприимен - он предупреждает об опасности.

Вот и все. Последняя страница дочитана, последний опыт поставлен.

Но, собственно, почему последний? Мы вовсе не рассчитывали дать вам
исчерпывающее руководстве по доступным химическим экспериментам, и очень
многое осталось за пределами этой книги. Существуета так много химических
опытов, что вряд ли их можно собрать в одной книге, даже гораздо большей,
чем эта. И вы, несомненно, сумеете найти описания этих опытов в журналах, в
популярных книгах, в учебниках, в пособиях по лабораторным работам.
Конечно, если вам понравилось ставить химические экспернменты, на что мы от
души надеемся.

А еще вы можете придумывать опыты самостоятельно.а В начале книги мы вас от
этого отговаривали, но тогда у вас не было навыков и практики; теперьа же
вы освоили многие технические приемы и познакомились с безопасными
способами работы. Все предупреждения - о бесцельном сливании реактивов, о
чрезмерно больших количествах реагирующих веществ и о прочих ошибках
начинающих химиков - остаются в силе. И самое главное: надо четко
представлять себе, как идет реакция, что и при каких условиях получается в
результате. Для этого прежде всего надо познакомиться с теорией. По
школьному ли учебнику, по более серьезному руководству, по журнальной
статье. А еще лучше посоветоваться со знающим человеком - с учителем химии,
с руководителема химического кружка, И только потом аккуратноа и не
торопясь ставить опыт.

Будем считать, что вся эта книга - не сборник наставлений для начинающих
химиков, а предисловиеа к будущей самостоятельной работе. И если эти опыты
хоть в какой-то мере помогут вам утвердиться в решении посвятить себя
химии, то, значит, все, кто готовил эту книгу, старались не зря.




    П. Старосельский.
    Бенгальские огни.

OCR -=anonimous=-

"Наука и Жизнь" ‘12. 1969 г.

Еще со времен Петра I ни одно большое гулянье, устраиваемое по случаю
какого-либо торжества или в честь знаменательной даты, не обходилось без
фейерверка. Увеселительной пиротехникой - искусством создания огненной
красочной гаммы - увлекался Ломоносов. В одном из научных отчетов он писал:
"Лаборатор Клементьев под моим смотрением изыскивает по моему указанию, как
бы сделать для фейерверков верховые зеленые звездки".

Яркие, декоративные огни праздничных салютов очень популярны и в наше
время. Каскады зеленых, фиолетовых, красных, желтых, синих огней придают
особую торжественность, приподнятость нашим праздникам.

При соблюдении некоторых предосторожностей можно в домашней обстановке
проделать простейшие пиротехнические опыты, которые доставят большое
эстетическое удовольствие.

ДЛЯ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ ОПЫТОВ ПОНАДОБЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ РЕАКТИВЫ:

Бертолетова соль (КСlO_3)

Сера (S)

Карбонат натрия безводный (Na_2CO_3)

Квасцы калиево-алюминиевые жженые (KAl(SO_4)_2)

Карбонат калия (K_2CO_3)

Основной карбонат меди ((СuОН)_2СО_3)

Нитрат бария (Ва(NО_3)_2)

Нитрат стронция (Sr(NО_3)_2)

Борная кислота (Н_3ВО_3)

Древесный уголь

Азотнокислый калий (20%-й раствор).

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ САМЫЕ ПРОСТЫЕ:

Фарфоровая ступка с пестиком.

Аптекарские весы.

Фильтровальная бумага.

Асбестовые сетки (или большой металлический лист).

Роговая или фарфоровая ложечка.

ОПИСАНИЕ ОПЫТА

Лучше всего опыты проводить на открытом воздухе. Если же их проводят в
комнате, то сразу после сжигания смеси помещение необходимо хорошо
проветрить.

Для изготовления бенгальских огней применяются совершенно сухие вещества в
тонко измельченном виде. Каждое вещество растирается обязательно отдельно в
фарфоровой ступке. После растирания каждого вещества ступку и пестик
следует тщательно вымыть и высушить. Ступка должна заполняться не больше
чем на ^1/_3 ее объема. Крупные куски вещества сначала разбивают
осторожными ударами пестика до размеров горошины, а затем медленно
растирают круговыми движениями, причем не следует сильно прижимать пестик к
стенкам ступки. Когда будете измельчать бертолетову соль, следите за тем,
чтобы в ней случайно не оказались посторонние примеси - щепочки или кусочки
бумаги; ступка и пестик должны быть чистыми, сухими. Кристаллики
бертолетовой соли не растирайте, а осторожно раздавливайте роговой или
фарфоровой ложечкой, причем каждый раз можно насыпать в ступку не более 1-2
граммов.

Растертые в порошок вещества абсолютно точно, в нужных количествах,
отвешивают на аптекарских или химико-технических весах. Взвешенные порошки
помещают в стакан или банку, а затем эту смесь пересыпают из одного сосуда
в другой. Для того, чтобы смесь получилась как можно более однородной,
нужно пересыпать ее не меньше десяти разю Обратите внимание на то, чтобы в
это время поблизости не было горящих папирос, горелок, включенных
электронагревательных приборов и т. д.

Приготовленную смесь помещают кучкой на асбестовую сетку или металлический
лист. Теперь остается поджечь ее. Для этого заранее полоски фильтровальной
бумаги пропитывают двадцатипроцентным раствором азотнокислого калия и
высушивают их, подвесив с помощью прищепок на натянутую веревочку. Полоску
такой фильтровальной бумаги кладут на кучку смеси и поджигают длинной
горящей лучинкой. Смесь воспламеняется и сгорает ярким пламенем, окрашенным
в тот или иной цвет.

РЕЦЕПТЫ СМЕСЕЙ:

--- Table start-------------------------------------------------------------
Желтый огонь:

а) бертолетова соль КСlO_3 |

3 г |
----------------------------------------------------------------------------

б) сера S |

1,6 г |
----------------------------------------------------------------------------

в) карбонат натрия (безводный) Na_2CO_3 |

1,5 г |
--- Table end---------------------------------------------------------------

--- Table start-------------------------------------------------------------
Фиолетовый огонь:

а) бертолетова соль КСlO_3 |

3 г |
----------------------------------------------------------------------------

б) сера S |

0,8 г |
----------------------------------------------------------------------------

в) квасцы калиево-алюминиевые жженые KAl(SO_4)_2 |

0,6 г |
----------------------------------------------------------------------------

г) карбонат калия К_2СО_3 |

0,6 г |
--- Table end---------------------------------------------------------------

--- Table start-------------------------------------------------------------
Красный огонь:

а) бертолетова соль КСlO_3 |

2 г |
----------------------------------------------------------------------------

б) сера S |

5,5 г |
----------------------------------------------------------------------------

в) нитрат стронция Sr(NО_3)_2 |

16,8 г |
----------------------------------------------------------------------------

г) древесный уголь |

1,0 г |
--- Table end---------------------------------------------------------------

--- Table start-------------------------------------------------------------
Синий огонь:

а) бертолетова соль КСlO_3 |

3 г |
----------------------------------------------------------------------------

б) сера S |

0,5 г |
----------------------------------------------------------------------------

в) квасцы калиево-алюминиевые жженые КАl(SO_4)_3 |

0,4 г |
----------------------------------------------------------------------------

г) основной карбонат меди (CuОН)_2СО_3 |

0,4 г |
--- Table end---------------------------------------------------------------

--- Table start-------------------------------------------------------------
Зеленый огонь:
1-й вариант
| |
----------------------------------------------------------------------------

а) бертолетова соль КСlO_3 |

1,8 г |
----------------------------------------------------------------------------

б) сера S |

2,0 г |
----------------------------------------------------------------------------

в) нитрат бария Ва(NО_3)_2 |

6,2 г |
----------------------------------------------------------------------------

2-й вариант
| |
----------------------------------------------------------------------------

а) бертолетова соль КСlO_3 |

3,6 г |
----------------------------------------------------------------------------

б) сера S |

0,8 г |
----------------------------------------------------------------------------

в) борная кислота Н_3ВО_3 |

0,5 г |
--- Table end---------------------------------------------------------------

"ОГНЕННЫЙ СТОЛБ"

Это еще один пиротехнический опыт. Реактивы понадобятся те же, что и в
предыдущем опыте.

Приготовить четыре порции смеси, каждая из которых должна состоять из 1,5 г
тонко измельченной бертолетовой соли и 1,5 г сахарной пудры (или растертого
сахарного песку).

Каждую составную часть растирают отдельно, при этом необходимо строго
соблюдать меры предосторожности, о которых говорилось выше

К одной порции смеси добавить 0,8 г растертого нитрата стронция, ко второй
- 1 г нитрата бария, к третьей - 0,5 г карбоната натрия, к четвертой - 0,5
г карбоната калия. Теперь каждую порцию снова тщательно перемешать
(пересыпанием).

Каждую порцию смеси высыпать отдельно в маленький фарфоровый тигель,
который поставить на металлический лист подальше от легковоспламеняющихся
предметов.

При помощи стеклянной палочки или пипетки, которую надо держать в вытянутой
руке, смесь смочить несколькими каплями концентрированной серной кислоты, в
результате чего смесь воспламеняется и появляется цветной огненный столб:
при добавлении соли стронция - красный столб, соли бария - зеленый, соли
натрия - желтый, соли калия - фиолетовый.

Реакция протекает очень бурно, поэтому опыт можно наблюдать только на
некотором удалении. Особо предостерегаем от проведения опыта с большими
количествами бертолетовой соли и сахара.

Реакция между бертолетовой солью, сахаром (сахарозой - C_12H_22O_11) и
серной кислотой выражается следующим уравнением:

8КСlO_3 + C_12H_22O_11 + 4H_2SO_4 = 4KHSO_4 + 4КСl + 4НСl + 12СО_2 + 11H_2O