LECTURE EXPERIMENTS
IN CHEMISTRY
5y
C. FOWLES
M. S c.. A. R. I. C. F. G S.
Fourth revised edition
LONDON
G BELL & SONS LTD
19 5 7
Г. ФОУЛЗ
ЛЕКЦИОННЫЕ ОПЫТЫ
ПО ХИМИИ
ПЕРЕВОД С АНГЛИЙСКОГО
Л.Б. МЕКЛЕРА и А.В. ГОРОДЕЦКОЙ
Пол редакцией проф. С А. БАЛЕЗ И НА
*
ПОСОБИЕ ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ.
ГОС УЛA PC Т В Е Н НОЕ
УЧЕ Б НО-ПЕДАГОГ И ВЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РСФС&
МОСКВА I960
В книге Г. Фоулза описаны методика
и техника 608 демонстрационных и ла-
бораторных опытов, относящихся к раз-
личным областям общей и неорганиче-
ской химии. Многие из этих опытов опи-
сываются в нашей методической лите-
ратуре впервые.
Цель книги — оказать помощь препо-
давателям химии высших и средних спе-
циальных учебных заведений, а также
учителям школ, поскольку многие опыты
просты и вполне доступны для проведе-
ния в школьных условиях.
СОДЕРЖАНИЕ
Из предисловия . ......................  с.	. • • • • *.• •.	8
Предисловие к четвертому изданию -л л.-................ . • i. .3	10
Введение	• а.........................  '•	•' •т 13—20
Классификация лекционных опытов.
Техника проведения лекционных опытов.
Глава L Изучение воды и воздуха ...... . . >..............-л.-.	21—102
Молекулярное строение и движение. Обратимость и равно-
весие. Химическая терминология и химические процессы.
Термическое разложение. Понятия о соединении и элементе.
Кислород. Разложение воды металлами. Препаративное
получение газов. Водород. Окисление и восстановление. По-
нятие о смеси. Первое знакомство с воздухом. Бактерии
в воздухе. Ржавление железа. Озон.
Г лава //. Кислоты, основания и соли .л < . » . . л .	. л .'. -л 103—199
Углерод и углекислый газ. Термическое разложение мела.
Понятие о кислоте, основании и соли. Жесткость воды. Окись
углерода. Углеводороды. Аммиак. «Пары» соли. Хлор. Азот-
ная кислота. Термическое разложение солей азотной кисло-
ты. Окислы азота. Азотистая кислота. Связывание азота.
Гла$а III. Сера и ее соединения . . л . . гл . . . . . . . л л . . 200—270
Сера и сульфиды. Изучение серной кислоты. Сернистый газ.
Действие меди на серную кислоту. Серный ангидрид. Опыты,
иллюстрирующие камерный процесс. Кислые, основные
и двойные соли. Суперфосфат. Соли серной кислоты и син-
тетическая химия, Соединения бария и свинца. Перекись
водорода.
5
Глава IV. Галогены, фосфор я кремний	* .271—313
Выпаривание морской воды и выделение солей. Бром
и йод. йодистый водород. Бромистый водород. Фтористый
водород. Соли, содержащие кислород и галоген» Кремний.
Фосфор,	. , - / ,
Глава V. Количественные опыты	#	. w319—434
Критический обзор газового объемного анализа. Методы оп-
ределения плотности газов. Метод Рамсэя. Метод, основан-
ный на вытеснении воздуха. Прямой метод. Непрямой метод.
Метод Баркера. Метод Виктора Мейера. Количественная диф-
фузия. Определение атомных весов. Эвдиометры. Газовый
объемный состав воды и пара. Вольтаметры. Шариковый
эвдиометр Гофманна. Объемное содержание кислорода войне-
лах углерода. Аппарат Хаукриджа и Лепсиуса. Состав серни-
стого газа. Методы Гофманна, Нойеса, Годчкинсона и Леп-
сиуса. Объемное содержание водорода в хлористом водороде»
Методы Рамсэя, Айды Фрейнд, Оствальда и Гофманна. Элек-
тролиз соляной кислоты. Анализ окислов азота. Аппаратура
и методы Дэви, Хаукриджа и Шефилда, Аспираторные ме-
тоды. Метод, при котором используется раскаленная спи-
раль. Использование активированных металлов. Анализ серо-
водорода. Объемное содержание водорода в аммиаке. Методы
Рамсэя, Айды Фрейнд и Оствальда. Анализ аммиака по
Гофманну. Электролиз аммиака. Состав метана, ацетилена
и озона.
Глава VI. Физические принципы и обычные явления	.435—459
Законы действия масс. Гидролиз. Термическая диссоциация»
Электролиз растворов и расплавленных соединений.
Глава VII. Химия поверхностных явлений	. 460—496
Коллоиды. Получение коллоидов, коагуляция и обнаруже-
ние коллоидного состояния. Старение осадков. Силикагели.
Адсорбция твердых тел, жидкостей и паров. Обменная ад-
сорбция. Каолин. Ионообменные смолы. Избирательная ад-
сорбция. Крашение. Использование адсорбции в анализе.
Эмульсии и пены. Процесс мойки.
Глава VIIL Катализ г.	. .% * «г ъ • . 497—503
Вступление. Электролитический катализ» Вода, как катали-
затор. Аутокатализ. Процесс Дикона.
Глава IX, Пламя, горение и взрыв	504—522
Взаимное горение. Воспламенение, Яркость. Распространение
пламени и взрыв.
6
Дополнение.
Часть I. Дополнительные опыты к темам, уже изложенным л . 523—547
Прибор для определения электропроводности конструкции
Мэттака. Гальваностегия никелем и хромом. Новые методы
очистки ртути. Растворимый ангидрид. Элементы, содержа-
щиеся в морской воде. Крышка для газоприемников конструк-
ции Витли. Усовершенствованный аппарат Киппа. Новые весы.
Часть II. Общее изучение химических реакций.	. . л. . 548—56Я
Обратимость. О продолжительности реакций. Факторы, влия-
ющие на положение равновесия. Принцип Ле Шателье. Произ-
ведение растворимости и влияние общего иона. Использова-
ние сероводорода анализе. Комплексные соли. Коэффи-
циент распределения.
Замечания к некоторым опытам .г............................  569—570
Приложение .................................................. 571—575
Предметный указатель 	.............,« . ... ... . . . . .576—585
ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ
Данная книга открывается дискуссией о связи лекционных опытов с ос-
тальной частью обучения, после чего излагается техника проведения лекцион-
ной демонстрации. Далее следуют главы I—IV, содержащие ряд опытов*
расположенных в порядке, удобном для использования. Одновременно с опи-
санием опыта даны советы о том, как лучше подать наиболее трудные его
части, комментарии и интерпретации получаемых в результате опыта ре-
зультатов, указания о различных путях подхода к принципам и понятиям,
а также советы о том, как сохранить непрерывность и последовательность
изложения.
В главе V описываются количественные лекционные опыты, главным об-
разом иллюстрирующие закон Гей-Люссака.
Многие преподаватели испытывают затруднения при проведении опытов
этого типа, в связи с чем этим вопросам уделяется особое внимание. В дан-
ную главу включен ряд модификаций классических методов определения
объемов газов, многие из которых описываются впервые. Для проведения
большинства опытов нужна лишь простая аппаратура. Многие из
них могут быть с успехом проведены в течение сорокапятиминутного за-
нятия.
Физические основы химических реакций, для удобства обращения, со-
браны в главе VI.
Большая часть этой главы полностью оригинальна, как в части класси-
фикации реакций в качестве лекционных опытов, так и в методическом под-
ходе к изложению различных понятий. В дополнительной главе содержится
критический обзор методов обучения химии и обсуждение текущих проблем,
которые, я хочу надеяться, будут особо полезны студентам при прохожде-
нии педагогической практики.
В дополнительной главе я затронул вопрос о желательности тщательного
изучения некоторых специальных тем с определенной точки зрения. Желая
помочь этой идее, я разработал несколько разделов более глубоко, чем это
требуется по программам для приема в высшее учебное заведение или школь-
ного курса. Такого рода более глубокая разработка позволяет отобрать се-
рию опытов, которые можно использовать при обучении либо подростков,
изучающих сельское хозяйство, домоводство, биологию или горное дело, для
которых химия является вспомогательным предметом, либо студентов тех-
нических колледжей и университетов, изучающих профессиональные курсы
химии. В результате я обнаружил, что описал, возможно, столько опытов,
сколько большинство преподавателей вообще в состоянии провести в преде-
лах имеющегося по программе университетского курса времени; однако я не
8
предпринимал сознательных попыток заполнить дополна программу этого
курса. В действительности книга содержит больше опытов, .чем можно про-
вести за обычное время, отводимое преподаванию химии. Из этого обилия
опытов преподаватель может выбрать те, которые более удовлетворяют на-
сущной необходимости его работы; в тех случаях, когда один и тот же
опыт может быть проведен альтернативными путями, я указываю индивиду-
альные достоинства каждого из путей.
Из числа многих характерных особенностей книги я хотел бы особо об-
ратить внимание на следующие:
а)	На помещенное в начале главы I описание демонстрации молекуляр-
ного движения, позволяющее максимально простым и легко воспринимаю-
щимся путем уже в начале обучения ввести понятия о движении молекул,
динамическом равновесии и обратимости. Эта серия опытов должна служить
подходящим введением к любой науке о веществе.
б)	На описанную в главе III сознательную попытку внедрить научный
метод преподавания в виде действительного исследования, проводимого сов-
местно преподавателем и учащимися.
в)	На использование опыта, посвященного выпариванию морской воды
и фракционной кристаллизации основных входящих в ее состав солей, в ка-
честве введения к изучению галоидов и путей образований месторождения
солей (гл. IV).
г)	На простоту аппаратуры, используемой в большей части опытов. Мно-
голетней опыт преподавания краткого курса химии в Оксфорде по программе
Управления образования убедил меня в ценности этих упрощений и в той
помощи, которые они оказывают преподавателю. Некоторые из этих модифи-
каций являются оригинальными, другие появились в литературе, однако еще
не вошли в учебники. Особое внимание я хотел бы обратить на использова-
ние коротких кварцевых трубок, которые можно нагревать пламенем одной
горелки, что позволяет заменить обычную трубчатую печь, а также на мо-
дификацию введенного Гофманном метода газового объемного анализа, ко-
торый позволяет легко и точно провести этот опыт за 40 минут. Данные мо-
дификации позволяют сэкономить время и деньги, в то же время не умень-
шая эффективности опытов. Высоко ценными образцами простоты и смелости
являются взятые мною из литературы методы термической диссоциации по
Блохману и определение объемного содержания кислорода в сернистом газе
по Нойесу.
Большей частью приведенных мною исторических данных я обязан ве-
ликолепной библиотеке Химического Общества. В связи с этим я выражаю
мою благодарность библиотекарю Ф. В. Канфорду и его штату за умелую и
охотно оказывавшуюся ими помощь.
Латимерская Высшая Школа
Хаммерсмит, Лондон, Вест 6
Ноябрь 1936
В заключение своего предисловия автор указывает использованные мате-
риалы других авторов и выражает им благодарность.
ПРЕДИСЛОВИЕ К ЧЕТВЕРТОМУ ИЗДАНИЮ
В двух приложениях третьего издания (1947 г.) содержалось
шестьдесят дополнительных опытов, предназначенных главным
образом для занятий повышенного типа.
В приложении 11 содержится группа опытов такого типа,
предназначенных для сопровождения общего изучения химиче-
ской реакции.
Простейшие опыты, иллюстрирующие движение молекул, ока-
зались очень полезными для понимания обратимости, динами-
ческого равновесия и других аспектов кинетической теории. По-
этому в данном издании я увеличил их число и разнообразие.
Интенсивное изучение коллоидов и адсорбции и все возрастаю-
щее использование накопленных в этих областях знаний в про-
мышленности и экономике привело к введению в повседневную
жизнь новых процессов и веществ, давших ценный материал для
лекционной практики. Наличие современных синтетических смол
делает возможным проведение ряда превосходных во всех отно-
шениях опытов, как например иллюстрацию избирательной ад-»
сорбции, деминерализации воды и адсорбции паров. До сих пор
невозможно проиллюстрировать обменную адсорбцию с помо-
щью отчетливого и полностью удовлетворительного метода. Син-
тетические смолы сделали возможным проведение большого чис-
ла очень выразительных обменных реакций. Большое развитие
знаний в этой области, их важность, привлекательность и лег-
кость изучения побудили меня перегруппировать опыты этого
типа, расширить их и объединить в одной главе под названием
«Химия поверхностных явлений». Выдающимся опытом на иную
тему является электролиз расплавленного азотнокислого сереб-
ра по Финку.
Возобновив дискуссию о целях и методах обучения химии, я
лишь кратко суммировал различные противоположные взгляды
и дал ссылку на литературу, не пытаясь давать им критическую
оценку.
Я с удовольствием благодарю редактора J. С. Е. и его штат-
ных сотрудников за разрешение включить в книгу все выдаю-
щиеся по качеству опыты Ф. Блакеншипа и Р. Дональдсона,
Е. В. Бланка, К. Г. Финка, В. С. Лэппа, Д. В. Смита, Г. В. Тиес-
10
сена и Д. Г. Вальтона. Я признателен Пермутитной Компании
за любезно представленные в мое распоряжение образцы ионо-
обменных смол их производства и их главному химику-исследо-
вателю Р. Е. Крессману за предоставленную им оригинальную
литературу. Включением в книгу опыта 5а, взятого из книги
«Химия», я обязан любезности Г. В. Ватта и компании изда-
тельства Мигрой-Хилл. Я искренне благодарен Эйдрю X. Хипуж
Д. В. Дэвису и В. Лловарчу за описания опытов, предоставлен-
ные ими в виде личных сообщений. Особо я обязан Чарлзу
Хольт у _ (сотрудничавшему со мной при редактировании
S. М. В.— Chemistry Ш.) за чтение и редактирование рукописи
при переиздании книги и за проницательную рецензию нового
материала, проведенную в свете его большого опыта в препода-
вании химии.
В заключение я приношу благодарность всем рецензентам,
которые, без исключения, приветствовали с таким теплым одоб-
рением первое издание, а также тем корреспондентам, которые
направили непосредственно в мой адрес свои личные призна-
тельные отзывы.
Г. Ф.
Октябрь 1956 г.
ЗАМЕЧАНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
Не заключенные в скобки и стоящие в заглавии опыта, вслед
за его названием, фамилия и дата указывают автора данного
опыта и дату первого использования его в качестве лекционного
опыта- или автора, который, насколько это мне известно, пер-
вым опубликовал подробности проведения этого опыта в каче-
стве лекционного.
Исключительно трудно определить дату начала применения
в качестве лекционного опыта обычного метода синтеза в том
случае, если он лишь слегка отличается от оригинального ме-
тода автора.
Фамилии и даты, стоящие в скобках, указывают автора, от-
крывшего данную реакцию, и год, койда это открытие было
сделано.
Буква Ф. (если после нее не следует дата) означает, что ис-
пользование данной реакции в качестве лекционного опыта
описывается впервые.
Ссылки на мисс Айду Фрейнд, взятые из «Эксперименталь-
ных основ химии», опубликованных посмертно в 1920 г., произ-
вольно датируются 1910 годом — годом ее отставки.
Лекции Фрэнклэнда для учителей были прочитаны в 1872 г.
и опубликованы в 1875 г. Ссылки на них я датировал 1872 годом.
«Учебник химии» Горуп-Бизанея был опубликован в 1859 году.
Так как мне было доступно лишь третье его издание, я датиро-
вал ссылки 1859—1868 годами.
Сокращенные обозначения:
d — плотность;	т. пл. — точка плавления;
М — молярный раствор; н — нормальный раствор;
S — растворимость.
ВВЕДЕНИЕ
Ни одна из взаимно дополняющих друг друга частей научной
лекции — постановка вопроса, собственно предмет лекции и кри-
тическое обсуждение — так не отличает лекцию от других раз-
делов программы обучения, не оживляет в такой степени изло-
жение и не привлекает столь внимания учащихся, как хорошо
спланированный и хорошо проведенный опыт. Ибо опыт стиму-
лирует мышление, вызывает обсуждение и подсказывает сле-
дующий шаг исследования. И это состояние интеллектуального
удовлетворения и радости, охватывающее учащихся, передается
также и самому преподавателю.
«Лекционные опыты теряют большую часть своей эффектив-
ности, если они становятся просто «лекционными демонстрация-
ми». Любое приближение к демонстрации по своей сути проти-
воречит научному методу преподавания. Если к тому же еще
опыт и не видим учащимися, то преподавание сводится к обуче-
нию химии, покоящейся на авторитете профессора. Сколько бы
мы ни выступали против средневекового почитания авторитета
и сколько бы ни превозносили научный метод обучения, мы сами
наносим этому методу окончательное поражение, если он приво-
дит к тому, что студент в конце концов убеждается просто вслед-
ствие того, что так сказал профессор...
Лекционные опыты должны носить характер исследования,
должны давать мышлению студента убедительные и определен-
ные факты и должны быть достаточно разнообразными для то-
го, чтобы дать необходимую аргументацию и суметь ответить
на неизбежные вопросы сообразительных студентов. Лишь в
этом случае они будут соответствовать научному методу и яв-
ляться наиболее ценной частью курса химии»1.
Несомненно, хороший лекционный опыт является не эффек-
тивным зрелищем, предназначенным для развлечения, а неоце-
нимой, неотъемлемой частью обучения. Именно высокая значи-
мость опыта для преподавания делает стоящим делом изучение
метода его проведения и роли. Следовательно, для того чтобы
правильно оценить опыт, его следует рассматривать в связи с
целями и ч методами преподавания. Однако обсуждение целей
1 G. Wendt, The Journal of Chemical Education, 1931, t. 8, стр. 278.
13
преподавания привело бы нас к расширению темы и не совсем
полезному отклонению в сторону. Ибо уверенность в правильно-
сти различных целей и идей и их принятие зависит от психоло-
гического подхода, так как ценность данной конкретной цели
преподавания, с точки зрения того, что она дает для образова-
ния, является делом мнения, а в мире мнений нет стандарта.
С другой стороны, методы обучения, хотя они до некоторой сте-
пени и определяются целями обучения, могут, однако, обсуж-
даться с пользой, ибо они испытаны на деле. Правда, большин-
ство преподавателей в начале своей педагогической деятельно-
сти имеют некоторые знания об общих принципах и методах
преподавания, но тем не менее многие из них могут захотеть
узнать, какие пути были исследованы ранее и как данные мето-
ды вели себя в огне опыта при их использовании для препода-
вания определенного конкретного предмета. Поэтому, для того
чтобы читатель мог извлечь из них для себя практическую поль-
зу, я в дополнении 1 сформулировал и подверг критическому ис-
следованию хорошо зарекомендовавшие себя методы препода-
вания химии. В то же время далее по всей книге я еще и еще
раз возвращаюсь к вопросам о взаимосвязи опыта с остальным
иреподаванием.
Так как время идет и горизонты химии расширяются/откры-
вая новые принципы и расширяя обобщения, то приходится от-
брасывать даже ценные опыты и искать пути подхода к новым
фактам, подбирая реакции, подходящие для их иллюстрации. Спо-
собы отражения больших успехов химии в вводной части обу-
чения. обсуждены в дополнении 1, где даны рекомендации, по-
зволяющие привести план работы в соответствие с новыми зна-
ниями и новыми идеями.
Основываясь на фундаментальном различии в подходах к
обучению, Вендт разделяет лекционные опыты на исследования
и демонстрации и убедительно выражает свое мнение о воспи-
тательной ценности обоих классов опытов. Глава III пропаган-
дирует лекционное исследование и дает детальные примеры его
проведения и использования. Настоящая книга имеет в виду
оказать читателю главным образом практическую помощь. По-
этому, для того чтобы лучше обсудить действительные способы
проведения опытов, я предлагаю разделить их на четыре класса:
эпизодические, марафонские (длительные), главные и последо-
вательные. Эпизодические и длительные опыты пригодны лишь
для школьного обучения и едва ли могут быть названы лекци-
онными опытами в обычном смысле этого термина.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЛЕКЦИОННЫХ ОПЫТОВ
Эпизодические опыты. К этому классу я отношу небольшие,
возможно, заранее не обдуманные опыты, проводимые экспром-
том, для того, чтобы обосновать вопрос, возникший при обсуж-
14
дении, или для того, чтобы показать тщетность некоторых ут-
верждений. Предмет обсуждения может быть вполне тривиаль-
ным, как например вопрос о растворимости, окраске осадка
или взаимодействии двух реактивов. При школьном обучении
необходимость в таких опытах возникает весьма часто. Взрос-
лый человек иногда забывает, сколь малыми знаниями в области
химии обладает ребенок. Если ребенок не имеет понятия о том,
что такое окись цинка, то неразумно ожидать, чтобы он знал,
что она нерастворима в воде. Об этих опытах важно сказать
лишь одно, а именно, что они должны проводиться таким обра-
зом, чтобы видеть их могли все учащиеся. Опыт, который обыч-
но проводится в пробирке, в данном случае следует проводить
в газоприемнике; если необходимо по ходу опыта прибегнуть к
нагреванию, то пользуйтесь колбой; для проведения реакции на
лакмус берите длинную полосу бумаги, скажем 15X2 см, с тем,
чтобы все учащиеся видели изменение окраски.
Марафоны (длительные опыты). Под этим удачным назва-
нием, предложенным Е. Г. Саваджем, понимаются опыты, тре-
бующие для полного завершения нескольких дней или даже не-
дель, как например опыты по диффузии, диализу, ржавлению
железа и прокаливанию ртути по Лавуазье. Приборы в этом слу-
чае следует установить на полке либо на подоконнике, с тем,
чтобы они были легко доступны учащимся.
Желательно проводить как можно более длительные мара-
фоны. Их развитие наблюдается учащимися с большим интере-
сом, и, таким образом, повторные наблюдения поддерживают
внимание к опыту и фиксируют впечатления. Более того, мара-
фоны являются полезным резервом, ибо, будучи подготовленны-
ми заблаговременно, они позволяют заполнить время при труд-
ных обстоятельствах; когда учитель вследствие каких-либо при-
чин не подготовил достаточно материала, чтобы занять
учащихся. Кроме того, развитие марафона можно наблю-
дать и регистрировать, а далее сделать соответствующие
выводы.
Главные — сложные опыты. Различные опыты отличаются
друг от друга по степени трудности —одни из них требуют
сложной аппаратуры, другие требуют высокого эксперимен-
тального искусства. Мы будем понимать под главными такие
опыты, которые либо вследствие дороговизны требуемой для их
проведения аппаратуры, либо вследствие продолжительности
времени, требуемого для ее установки, либо в связи с трудно-
стями техники проведения опыта не могут быть осуществлены
самими учащимися. Очевидно, что между опытами, нуждающи-
мися в тщательной разработке, и простыми опытами нельзя про-
вести резкой границы. Так, например, получение хлористого
фосфора или определение объемного состава пара для двенад-
цатилетнего мальчика являются трудными опытами, однако про-
ведение их вполне доступно для учащихся старших классов.
15
Что касается такого прибора, как рентгеновский спектро-
граф, то, имея в виду большую важность иллюстрируемых с его
помощью явлений, а также и то, что до сих пор Студентам ред-
ко позволяли на нем работать, пользоваться им следует только
как демонстрационным на лекциях.
Несомненно, что «главные» опыты занимают особое место в
учебном процессе, поскольку они иллюстрируют такие явления,
которые учащиеся в противном случае никогда бы не увидели.
Такого рода опыты отнимают слишком много времени.
Не приходится сомневаться в популярности «главных» опы-
тов у детей. Лица их сияют от радости, когда, войдя в комнату,
они видят прибор, занимающий весь лекционный стол. Они ра^
достно готовятся к предстоящему удовольствию, которое обе-
щает им урок, или охотно зарисовывают эскиз прибора, в то
время пока преподаватель заканчивает приготовления к опыту.
Если бы отношение класса являлось единственным фактором,
определяющим занятия, то, по-видимому, вся программа состоя-
ла бы из такого рода длительных опытов. Однако имеются и
другие соображения.
Во-первых, как для преподавателя, так и для учащихся важ-
ным является фактор времени. С одной стороны, учителю тре-
буется время для подготовки и репетиции. Попытаться провести
перед классом сложный опыт, типа определения состава пара
или озона, без предварительного его проведения в отсутствие
учащихся — это значит, самому поставить себя в унизительное
положение неудачника. С другой стороны, если прибор требует
всего внимания учителя, то учащимся остается только наблю-
дать; при этом время лекции расходуется для достижения одйой
небольшой, хотя, может быть, и важной цели.
Во-вторых, не говоря уже о возможной поломке, непоправи-
мой во время лекции, неопытный учитель. почти несомненно
встретится с дальнейшими трудностями, если ему не удастся
достигнуть кульминационной точки опыта к намеченному време-
ни. Такого рода неудач можно избежать только при своевре*
менной подготовке, полном овладении техникой опыта, знания
времени, необходимого для достижения каждой фазы опыта и
постоянном наблюдении за временем. Так, например, получая
твердый серный ангидрид, следует вовремя остановить опыт,
с тем чтобы успегь исследовать полученное вещество,
так как его нельзя хранить до следующего урока. С другой сто-
роны, при определении объема газа следует сделать конечный
отсчет даже в том случае, если расчет и заключение придется
из-за этого отложить.
Наконец, если у учителя нет умелого помощника, то слож-
ный опыт потребует от него большого напряжения. Подготовка
очень трудоемка, а для того чтобы обеспечить успех, необходи-
мо провести несколько пробных опытов. Более того, следует
иметь в виду, что опыт придется проводить не в благожелатель*
16
но настроенной университетской аудитории с демонстраторами
и студентами, всегда готовыми помочь в трудных обстоятельст-
вах, а перед лицом критически настроенных, настороженных и,
возможно, очень живых учащихся, одинаково готовых как обра-*
деваться неудаче учителя, так и извлечь пользу из его успеха.
Кроме того, не следует забывать, что учитель должен одновре-
менно поддерживать порядок и возбуждать интерес к опыту и
в то же время еще и излагать сам предмет занятия.
Многие сложные опыты можно заменить более простыми,
столь же отчетливо демонстрирующими желаемый вопрос. Суще-
ствует большая потребность в разработке такого рода простых
модификаций, в особенности там, где время лекции или урока
ограничено сорока пятью минутами — временем столь малым,
что при своем желании в течение одного урока невозможно про-
вести некоторые классические опыты. Большое число таких про-
стых опытов описано в тексте. Так, например, демонстрацию
разложения солей аммония по Блохману можно провести в про-
бирке. Количественный анализ аммиака по Гофманну можно на
виду у класса с успехом и точно провести за тридцать пять ми-
нут.
Последовательные опыты. Под этим названием понимается
последовательность небольших опытов, ведущих шаг за шагом
к желаемой цели. Изредка последовательные опыты можно с
удобством заменить сложным опытом, примером чего является
серия последовательных опытов, шаг за шагом иллюстрирующих
камерный процесс получения серной кислоты.
В результате последовательных опытов и учитель и учени-
ки извлекают пользу. Становится возможным не только задать
вопрос и ответить на него при помощи опыта, но и дать уча-
щимся возможность каждый этап усвоить вовремя, ибо учитель
может на каждом этапе обсуждать результаты, не боясь испор-
тить опыт. Более того, при последовательных опытах отсут-
ствует риск поломки стекла — возможность, всегда имеющая
место при сложном опыте и часто приводящая к гибели опыта
и срыву урока.
КРАТКИЕ СОВЕТЫ ПО ТЕХНИКЕ ПРОВЕДЕНИЯ
ЛЕКЦИОННОГО ОПЫТА
Каждый человек в соответствии со своими знаниями, харак-
тером и условиями работы склонен разработать свой собствен-
ный метод обучения.
Тем не менее каждый может извлечь пользу, из опыта других.
Именно исходя из этой точки зрения и не будучи ни в коей мере
настроенным догматически, я попытаюсь дать следующие со-
веты:
Аппаратура должна быть подготовлена до того, как соберут-
ся учащиеся. В конце урока весь аппарат полностью, за исклю-
2 Фоулз
17
чением быстропортящихся резиновых соединений, должен быть
помещен в ящик. В этом случае, когда он снова потребуется, его
можно будет быстро собрать. Если данный опыт для учителя
новый, его следует сначала провести заблаговременно. На столе
всегда должны быть в резерве запасные части. Так, например,
трубки из твердого стекла часто лопаются: при работе в пере-
полненной комнате необходимо держать окна открытыми, а это
приводит к сквозняку на столе, защитить от которого трубки,
без ухудшения видимости, невозможно. Наличие второй трубки
с пробкой, заранее подобранной к используемому прибору, поз-
воляет быстро провести замену и вовремя закончить опыт. Уча-
щиеся очень рады, когда поломка устраняется и очевидная не-
удача превращается в успешный опыт.
Если опыт не удался, то следует быстро выяснить причину и,
если время позволяет, повторить опыт. Вместо того, чтобы объ-
яснять неудачу мнимыми и фантастическими доводами, учитель
должен показать, что он является проницательным человеком,
способным найти истинную причину неудачи. Заинтересованный
класс воспримет это как исследование, которое иногда мо-
жет стать очень поучительным; здесь следует привести из-
речение Фарадея о том, что учимся мы большей частью на на-
ших неудачах. Я лично при неудачах сразу испытываю реак-
тивы.
Большинство реактивов мало отличается друг от друга по
качеству, однако некоторые из них, и в особенности металличе-
ский калий, перекись бария, двуокись марганца и красный фос-
фор, различаются значительно. Однажды запасенного, редко
используемого реактива может хватить лет на тридцать и более.
Но с новым реактивом опыт может не получиться. Молодому
учителю, не слишком знакомому с опытом, не следует пытаться
повторить опыт в надежде, что он пройдет успешно. Лучше пе-
рейти к другому вопросу, а на досуге исследовать опыт, с тем
чтобы выявить условия, необходимые для его успешного прове-
дения. а затем повторить опыт при подходящем случае. Может
быть, для вас будет некоторым утешением, если вы узнаете, что
даже у знаменитых профессоров опыты иногда тоже не уда-
ются.
Если вам предстоит проделать последовательную серию опы-
тов. то целесообразно последовать совету Фарадея и разместить
необходимое оборудование на лекционном столе в порядке, со-
ответствующем последовательности далее проводимых опытов.
Иногда разумно начать опыт сразу же, как только соберутся
ученики, до того, как будут даны какие-либо объяснения. Ко вре-
мени окончания объяснения опыт достигнет кульминационной
точки и все будет готово для исследования. Так, например, в
младшем классе сжижение сернистого газа следует начать в
самом начале урока и перейти к объяснению уже тогда, когда
опыт идет.
18
Когда дети достигают 13—15-летнего возраста и уже знако-
мы с химической реакцией, я считаю стимулирующим и поучи*
тельным побуждать их время от времени предсказывать резуль-
таты опыта. Так, когда сосуд, наполненный хлором, помещают
над сосудом, наполненным сероводородом, то прежде, чем уда-
лить крышки, я прошу учащихся предсказать, каким образом
пройдет реакция.
По моему мнению, следует, насколько это возможно, избе-
гать лекционных опытов, существенную роль в которых играет
весовой анализ; лучше, если учащиеся проделают этот опыт в
лаборатории. Однако если все-таки считают необходимым про-
вести весовой анализ на лекции, желательно, насколько это воз-
можно, провести взвешивание предварительно.
Постановка весового определения, требующего большей ча-
сти времени и внимания учителя, только для того, чтобы потом
убедиться, что класс имеет лишь смутное понятие о том, что
было проделано, является пустой тратой времени и энергии.
Лучше уж чем-нибудь пожертвовать и потратить лишнее заня-
тие на то, чтобы затем подойти к более сложному вопросу. Не-
которые примеры будут приведены в тексте книги.
Имея дело с классом юных и начинающих учащихся, следу-
ет помнить, что как сами материалы и их названия и написания,
так и обращение с кислотами и манипуляции с газами кажутся
учащимся новыми и необычными. Следует показать каждую де-
таль прибора, объяснить ее назначение и продемонстрировать,
как с ней следует обращаться.
Постарайтесь, чтобы наиболее способные ученики помогали
бы вам по ходу опыта. Пока преподаватель экспериментирует,
задает вопросы и, прилагая усилия, старается одновременно
глазами привлечь ускользающее внимание более слабых учени-
ков, реакция может приобрести бурный характер, например при
действии меди на концентрированную серную кислоту. Поэтому
сидящим в первом ряду учащимся следует подробно рассказать
о том, как надо следить за реакцией и что следует делать, когда
опыт достигнет определенной стадии развития. Далее, пока вни-
мание учителя отвлечено от опыта, он может поднять ошибочно
не ту склянку или забыть добавить один из реактивов. Если по
ошибке вместо серной кислоты в горячий раствор будет налит
концентрированный раствор аммиака, то может произойти
серьезный несчастный случай.
Это может случиться очень легко, если при демонстрации*,
в которой используются обе эти жидкости, внимание препода-
вателя будет раздвоено. Однако, если любознательные ученики
следят за опытом, они поправят преподавателя прежде, чем бу-
дет совершена ошибка.
Хотя стремление к эффекту, понимая под этим термином
вспышки и взрывы ради себя самих, следует подавлять, одна*
ко опыт должен быть сделан, насколько это возможно, эффект-
2*	19
ным. Рамсэй наслаждался картиной разложения йодистого во*
дорода, так же как и всякий другой в его аудитории. Фентону
из Кембриджа приносили в класс наковальню, на которой он мо-
лотком подрывал диазосоединения. Смайзеллс вертел голым
пальцем внутри конуса гудящего пламени горелки. Рэйкстрау
иллюстрировал быстрое горение, воспламеняя палочку пирокси-
лина, лежавшую у него на голой руке. Университетские студен-
ты, так же как и школьники, испытывают сильное возбуждение,
наблюдая за разложением роданистой ртути или гашением
огнетушителем ярко горящего бензина. Видимая всеми боль-
шая колба, удар, образующаяся в изобилии яркая окраска —
все это производит впечатление и всем этим следует пользо-
ваться, если это оправдано. Как говорит Н. В. Рэйкстрау
(1931 г.): «Чувство драматического необходимо для успешного
проведения лекционной демонстрации».
ГЛАВА 1
ИЗУЧЕНИЕ ВОДЫ И ВОЗДУХА
В этой главе содержатся вводные опыты. В их число входят
как основные, фундаментальные опыты, имеющие общее значе-
ние для химии, так и те, которые посвящены первичному знаком-
ству с воздухом. Описание опытов расположено в порядке, удоб-
ном для обучения. Однако в связи с тем, что потребности учи-
теля могут меняться в зависимости от условий его работы, ему
следует самому, в соответствии с собственными задаче ми и
взглядами на обучение, отобрать необходимые опыты, опреде-
лить порядок их проведения и трактовку результатов.
Так, например, преподаватели, желающие с самого начала
выделить физико-химические аспекты, должны обратить особое
внимание на опыты 1—6 и дать определение понятий равнове-
сия и обратимости реакций. С другой стороны, преподаватели»
располагающие небольшим временем для изложения курса хи-
мии и в связи с этим намеревающиеся дать чисто информацион-
ное изложение атомной теории, могут использовать опыты, из-
ложенные в начале главы, как обосновывающие эту теорию.
Учителя, имеющие возможность посвятить введению больше
времени, должны постараться рассеять представления о химии
как о массе не связанных друг с другом фактов. Хотя способ, с
помощью которого можно достичь этой цели, в данном месте в
деталях, изложен быть не может, поскольку в книге излагаются
лишь лекционные опыты, а не само содержание лекций, тем не
менее некоторые полезные советы такого рода все же даются.
Так, например, учащиеся обнаруживают, что действие тепловой
и электрической энергии приводит к разложению многих слож-
ных вещестб на простые вещества, не поддающиеся далее дей-
ствию тепла и электричества, и таким образом подходят к по-
нятию об элементе. Изучая действие тепла на общеизвестные
вещества, показывают, что вода не является элементом, и
знакомят учащихся с элементом — водородом. Находят, что во-
да является окислом водорода, а так как при горении водорода
в воздухе образуется вода, то это значит, что в состав воздуха
должен входить кислород. Дальнейшие замечания и советы,
помогающие сохранить последовательность изложения, можнб
найти на странице 71, где обсуждены методы изучения состава
воздуха.
21
Опыт 1. О трех агрегатных состояниях вещества
Колбу, наполовину заполненную водой, закройте пробкой,
сквозь которую проходит короткая прямая трубка. Вскипятите
воду и обратите внимание на то, что пар внутри колбы невидим,
а водяная пыль, появляющаяся сразу над стеклянной трубкой,
вызвана конденсацией бесчисленных частиц пара.
Зажгите свечу и обратите внимание на твердый и жидкий
воск. Задуйте свечу и обратите внимание на подымающийся
кверху газообразный воск. Поднесите пламя к точке, находящей-
ся в 2,5—5 см над фитилем; если сквозняк не помешает, то пары
воспламенятся, пламя побежит вниз и фитиль загорится.
В пробирку, закрепленную в штативе таким образом, чтобы
ее можно было нагревать, налейте 3—4 мл эфира. Осторожно
нагревайте пробирку: жидкость кипит, однако пары невидимы.
Поднесите пламя к отверстию пробирки. Невидимые пары вос-
пламеняются.
Опыт 2. Делимость вещества
Растворяют определенное количество перманганата калия и
разбавляют раствор до тех пор, пока окраска его станет едва
заметной. Затем подсчитывают, сколько капель содержится в
разбавленном растворе, и вес соли, содержащейся в каждой
капле.
Заранее взвесьте в стакане 1 г перманганата калия. Налей*
те в стакан примерно 50 мл воды и нагревайте жидкость, пока
перманганат калия не растворится. Перелейте раствор в литро-
вую мерную колбу и доведите раствор до метки. Тщательно пе-
ремешайте раствор, несколько раз переворачивая колбу. Обра-
тите внимание на темную окраску и ее неравномерное распре-
деление; сравните окраску раствора с окраской находящегося
в склянке твердого перманганата калия. Налейте немного ра-
створа в бюретку, откройте кран таким образом, чтобы раствор
вытекал по каплям, и попросите класс считать капли; обычно
в одном миллилитре содержится 20—30 капель. Поэтому в лит-
ре содержится, скажем, 25 000 капель. 10 мл раствора налейте
в другую литровую колбу, доведите его водой до метки и пере-
мешайте раствор аналогично описанному. Получается гомоген-
ная жидкость, окрашенная в темно-розовый цвет.
Таким образом, исходная жидкость разбавляется в 100 раз.
Если бы вся жидкость была бы таким образом разбавлена, ее
объем был бы равен 100 000 мл и, следовательно, она бы состоя-
ла из 2 500000 капель, каждая йз которых была бы окрашена в
темно-розовый цвет и содержала некоторое количество перман-
ганата калия. Налейте в третью литровую колбу 900 мл воды
{можно воспользоваться первой колбой, сохранив немного жид-
кости для сравнения) и добавьте в нее 10 мл раствора первого
разведения, никакой окраски обнаружить не удается; добавляй-
22
те раствор порциями по 10 мл, пока не станет заметна слабо-
розовая окраска. Затем, аналогично вышеописанному, доведите
объем до литра (при остром зрении слабо-розовая окраска вид-
на после добавления 30 мл раствора первого разведения; она
легко видима после добавления 50 мл раствора, т. е. когда
0,001-процентный раствор разбавляют в двадцать раз). Прини-
мая, что 50 мл раствора первого разведения разбавлены до лит-
ра, видим, что это эквивалентно разведению исходного литра др
2000000 мл, состоящих из 50 000 000 капель.
Таким образом, 1 г исходной соли разделен, по меньшей ме-
ре, на 50 миллионов частей, каждая из которых способна прида-
вать одну и ту же интенсивность окраски определенному объему
воды.
Опыт 3. Наблюдение за движением газа
Парам брома дают диффундировать в воздух и определяют
время, в течение которого движение газа приводит к достиже-
нию равновесия.
Три-четыре капли брома (не более) поместите на дно сухо-
го цилиндра и слегка прикройте его куском бумаги. Менее чем
за минуту бром полностью испаряется, и цилиндр, примерно
на четверть, заполняется коричневым газом. Поставьте позади
цилиндра кусок белого картона и попросите учащихся наблю-
дать за движением газа. Через 2—3 минуты цилиндр оказывает-
ся равномерно заполненным коричневым газом. Затем возьмите
другой такой же цилиндр, заполненный воздухом, и, сняв с
заполненного бромом цилиндра бумажную крышку, установите
на нем второй цилиндр, предварительно смазав вазелином ме-
ста соединения цилиндров. Через 3 минуты становится замет-
ным поступление брома в заполненный воздухом цилиндр. Че-
рез 5 минут острый глаз может обнаружить бром уже в верх*
ней части цилиндра, содержащего воздух.
За 25—35 минут коричневый газ равномерно распределит-
ся по всему замкнутому пространству и надолго останется в та*
ком состоянии — наступит состояние равновесия.
Очевидно, что окрашенный газ двигался. Проникает ли ана-
логичным образом в бром невидимый воздух? Пока в содержа-
щей бром системе достигается состояние равновесия, возьмите
еще один цилиндр и, вытесняя из него воздух, заполните его
каменноугольным газом. Снимите крышку. Заполните каменно-
угольным газом еще один цилиндр и поставьте его под цилиндр
с воздухом. Через 2—3 минуты накройте цилиндр и с помощью
горячей свечи исследуйте содержимое каждого из цилинд-
ров.
В обоих сосудах будут обнаружены приблизительно одина-
ковые количества каменноугольного газа.
Выводы, которые следует сделать из этих опытов, и глубина
их должны зависеть от возраста и восприимчивости учащихся.
23
цели, которую имеет в виду преподаватель, и иных, аналогично*
го порядка, соображений. Учащимся младших классов вполне
достаточно сказать, что газ обладает свойством заполнять лю-
бое пространство, в которое он может проникнуть. Значительно
больше можно извлечь из данных опытов в старших классах,
где, например, можно ввести понятие равновесия.
Движение окрашенных веществ в жидкостях и гелях пред*
ставляют собой очаровательные и в то же время вызывающие
размышления опыты. Результаты их позволяют легко ввести
понятия обратимости и равновесия.
Опыт 4. Движение растворенного брома
Разбавленную бромную воду оставляют в контакте с четы*
реххлористым углеродом до достижения равновесия. Водный
слой удаляют и замещают водой: бром переходит в воду, пока
снова не будет достигнуто равновесие. Окраску второго раство-*
ра сравнивают с окраской первого.
В цилиндр с пробкой налейте 10—50 мл четыреххло*
ристого углерода. Пользуясь пипеткой, осторожно наслаивайте
на четыреххлористый углерод разбавленную бромную воду, по-
ка она не заполнит цилиндр. Вставьте пробку. Подходящей для
этого опыта жидкостью является смесь одной части насыщенно-
го водного раствора брома с двумя или тремя частями воды. За-
крепите цилиндр в штативе и установите штатив в безопасном
месте. Примерно через 10 минут четыреххлорис^ый углерод
приобретает бледно-желтую окраску. Примерно через 30—40 ми*
нут окраска обеих жидкостей становится одинаковой. Через час
слой четыреххлористого углерода становится окрашенным более
интенсивно, чем водный. На следующий день четыреххлористый
углерод приобретает темный коричнево-красный цвет, а водный
раствор — бледно-желтый. На второй, третий и последующие
дни окраска не изменяется, ибо равновесие уже достигнуто.
В ходе опыта какая-то часть брома, находившегося в верхней
части водного слоя, должна была пройти полностью всю длину
цилиндра.
Пользуясь делительной воронкой, отделите слои друг от дру-
га. Сохраните водный слой, поместив его в закрывающийся ци-
линдр, а раствор брома в четыреххлористом углероде перелейте
обратно в исходный цилиндр. Наполните цилиндр доверху во-
дой и вставьте пробку. Некоторая часть брома медленно пере-
ходит в воду. Через несколько часов окрашенный в бледно-жел-
тый цвет слой воды достигает высоты около 0,5 см. Через 24 ча-
са молекулы брома продвигаются в слой воды примерно на
1 см.
Положение равновесия достигается лишь через много недель,
и весь водный слой приобретает равномерную бледно-желтую
окраску, идентичную окраске сохраненного раствора, получен-
24
ного в первом опыте после достижения равновесного положения.
Следовательно, какая-то часть молекул брома должна была
покинуть четыреххлористый углерод и пройти всю длину со-
суда.
Очевидно, что данные опыты можно провести в различных
модификациях. Прямая и обратная реакции могут быть начаты
одновременно; можно также провести опыты с другими раство-
рами и растворителями. Однако при постановке длительных опы-
тов не следует пользоваться эфиром, бензолом, тблуолом или
другими жидкостями, реагирующими с бромом.
Опыт 5. Движение частиц газа
(Ф. Велер, 1871 е.)
Водороду позволяют диффундировать через пористые стенки
тигля, нарушая таким образом равновесие между воздухом,
находящимся по обеим сторонам стенок. Наступающее при
этом временное изменение
давления обнаруживается с
помощью описанного ниже
прибора.
Возьмите обычную длин-
ную узкую стеклянную
трубку и согните ее таким
образом, чтобы получилась
[/-образная трубка с коле-
нами, длиной 30—45 см.
Насосите в трубку какую-
нибудь окрашенную жид-»
кость типа чернил. Высота
столбов жидкости должна
быть примерно 15 см. С по-
мощью резиновой пробки
соедините одно из колен
трубки с небольшим пори-
стым тиглем размером при*
мерно 7,5X2,5 см (рис. 1).
Общеизвестно, что цветоч-
ные горшки, перегородки
аккумуляторов и т. п. про-
ницаемы для воды и возду-
ха. Если опыт 3 к данному
времени проведен, то класс
уже знает, что пребываю-
Рис. 1. Диффузия газов.
Щие в непрерывном движении газы находятся в состоянии
равновесия. Очевидно, что частицы воздуха внутри и вне тигля
находятся в состоянии равновесия, ибо если бы воздух входил
в тигель быстрее, чем выходил, то манометр пришел бы в дви-
25
жение. Для того чтобы показать это, ртом или с помощью не-
большого ручного шприца надуйте воздух в открытое колено
трубки. Вытесняя из газоприемника (стеклянного стакана)
воздух (вверх), заполните его водородом. Накройте га-«
зоприемник, поднесите его к пористому тиглю, откройте газо«
приемник и наденьте его на тигель, следя за тем, чтобы стенки
их не соприкасались. Окрашенная жидкость быстро движется
к открытому концу трубки. После удаления газоприемника во-
дород выходит из тигля и вскоре равновесие восстанавливается
снова.
(Проделайте такой же опыт, но вместо водорода заполните
газоприемник углекислым газом и накройте им пористый сосуд
(вниз), как указано на правой части рисунка. Молекулы угле-
кислого газа движутся медленнее, чем молекулы воздуха, и
последний будет вытекать быстрее из пористого цилиндра. Дав-
ление в манометре понизится, на что будет указывать повыше-
ние уровня жидкости в правом колене манометра.)
Выводы, которые следует сделать из этого опыта, опять-таки
должны зависеть от возраста и умственных способностей клас-
са и цели, которую преследует преподаватель. Для младших
классов достаточно указать, что частицы газа исключительно
малы, что они всегда находятся в движении и что скорость дви-
жения различных газов различна. Значительно большего мож-
но достичь со старшим классом.
Опыт 5а. Частицы легкого газа движутся быстрее
частиц тяжелого газа
(Г. В. Уатт, 1949 а.)
В открытые противоположные концы длинной стеклянной
трубки АВ одновременно впускают соответственно аммиак и
хлористый водород. Через некоторое время ближе к концу труб-
ки А появляется резко выделяющееся кольцо хлористого аммо-
ния. При использовании трубки с внутренним диаметром 1 см и
длиной 70—80 см кольцо появляется через 7—10 минут.
Закрывают трубку резиновыми пробками, сужающие концы
которых выдалбливают и заполняют абсорбирующей ватой (Л).
Столь же хорошо служит пробка с отверстием, в которое встав-
лена небольшая трубка, заполненная асбестовой ватой (В).
Действуя одновременно с помощником, нанесите на асбест,
находящийся в трубке Л, 5 капель концентрированной соляной
кислоты, а на асбест В — соответственно аммиак d = 0,88 и одно-
временно вставьте пробки. Заметьте время. Кольцо должно по-
явиться через 7 минут. Сначала оно будет еле заметным, но
впоследствии станет более отчетливым.
Замечание. Движение частиц в твердых телах. Используемые
в данных опытах гели не должны быть слишком твердыми*
Марафонские — длительные опыты с гелями легко ставятся и
26
проводятся. Они привлекают своей красочностью и динамикой
наблюдаемых явлений. Более того, ежедневное наблюдение за
ними и обсуждение хода опыта помогает фиксировать внимание
«а иллюстрируемых опытом законах. Эти опыты представляют
собой наглядные доказательства вечного движения ионов и мо-
лекул, реальности диализа и ведут к пониманию обратимости и
равновесия.
О желатине. Желатин экстрагируют из таких материалов,
как шкуры, кости и обрезки кожи. Он плохо растворим в хо-
лодной воде, но хорошо растворяется (или, более точно, пеп-
тизируется) в теплой воде, образуя при концентрациях выше
1% гели, которые при охлаждении застывают. Наиболее под-
ходят гели, образуемые при растворении 3—5 г желатина в
100 мл воды. Вода, нагретая до 60° С, медленно гидролизует же-
латин, в результате чего образуются продукты, не застывающие
при охлаждении. Поэтому нежелательно нагревать раствор же-
латина выше 50°С. Соли в различной степени размягчают и раз-
жижают желатиновые гели, это приводит к тому, что опыты по
диффузии заканчиваются через несколько недель. Даже лучшие
марки желатина содержат 0,2—0,5% извести, попадающей в
желатин по ходу экстракции. Эту известь невозможно отмыть без
гидролиза желатина. Следовательно, в некоторых опытах дви-
жение растворенных частиц приостанавливается вследствие об-
разования гидроокиси тяжелого металла или другого нераство-
римого соединения. Поэтому для опытов по диффузии предпоч-
тительнее пользоваться растворимыми красителями, не являю-
щимися коллоидами, таким, как фуксин, метиленовая синяя,
сафранин, татрацин и малахитовая зеленая. Желатин не являет-
ся индивидуальным веществом, а состоит главным образом из
смеси аминокислот. При желании получать воспроизводимые
результаты, следует пользоваться всегда одной и той же пар-
тией желатина. Лучше всего пользоваться порошкообразным
желатином, применяемым в медицинской практике. Порошко-
образный желатин легко растворяется в теплой воде. Можно
пользоваться листовым желатином, однако, прежде чем присту-
пить к растворению, следует поместить его на несколько часов
в холодную воду для того, чтобы он набухал.
Опыт 6. Молекулы движутся во всех направлениях
а)	Достаньте несколько аптечных склянок бесцветного стек-
ла и, пользуясь шариковой воронкой, наполовину наполните
склянки 4-процентным раствором желатина. При этом следует
следить за тем, чтобы желатин не попал на верхнюю часть сте-
нок склянок. Когда гель застынет, налейте в склянки, вплоть до
пробки, соответственно растворы хромовокислого калия, азотно-
кислого кобальта или растворимых красителей, таких, как фук-
син, сафранин или малахитовая зеленая. Несколько склянок по-
27
ставьте обычным образом, несколько—вверх дном, а несколь*
ко положите набок. Красители проходят в гель либо верти-
кально вверх или вниз, либо по горизонтали. Когда краситель
равномерно распределится по бутыли, а это произойдет тогда»
когда будет достигнуто равновесие, промойте поверхность геля
холодной водой, после чего наполните склянку дистиллирован-
ной водой. Растворенный краситель сразу же начинает диффун-
дировать в воду, и обычно вся система снова окрашивается
равномерно. Если движение во взаимно противоположных на-
правлениях хотят ускорить и повторить несколько раз, гели сле-
дует приготовить в обычных или больших пробирках.
б)	Снова, пользуясь шариковой воронкой, наполните 4-про-
центным раствором желатина шариковые части нескольких круг-
лодонных колб. ’ Во избежание неприятностей, связанных с
усадкой при застывании геля, налейте немного раствора и в ци-
линдрическую часть колбы, скажем, до высоты 3 мм. Когда гель
застынет, долейте колбы доверху растворами хромовокислого
калия, азотнокислого кобальта, фуксина или малахитовой зеле-
ной, соответственно (0,5 г красителя на 200 мл воды). Раство-
ренные вещества движутся в гель не прямо вниз в виде цилинд-
рической окрашенной зоны, а во всех направлениях. Через не-
сколько дней, в случае хромовокислого калия, и примерно через
три недели, в случае фуксина, шар емкостью 120 мл оказывается
равномерно окрашенным. Опыты наглядно демонстрируют дви-
жение молекул во всех направлениях и помогают разъяснить
движение молекул газа. Более того, равномерная окраска при
равновесии дает физическую наглядность термину «среднее зна-
чение обычной скорости». Слейте окрашенную жидкость, про-
мойте горлышко колбы, а затем наполните его водой. Краси-
тель диффундирует в воду, опять напоминая о вечном движении
молекул.
в)	Сосуд типа большого стакана, банки из-под варенья, ши-
рокогорлой колбы или лучше всего круглодонную колбу с ма-
леньким горлышком (рис. 16) наполните до края раствором
желатина, беря 5 г желатина на 100 мл воды. Когда гель за-
стынет, в центре его поверхности, пользуясь небольшим ножом,
прорежьте щель. Отберите пробковое сверло наименьшего раз-
мера и введите в него стержень-поршень, либо отберите сверло
большого размера и вставьте в него деревянный стержень. Мед-
ленными круговыми движениями вводите сверло до середины
геля. Подберите заранее компактный кристалл подходящего раз-
мера. Извлеките поршень, бросьте в отверстие кристалл и осто-
рожно извлеките сверло. С помощью нагретого стержня рас-
плавьте поверхностный слой геля вокруг участка надреза. За
несколько часов, а иногда и минут вызванные «операцией»
повреждения геля полностью исчезают. Сразу начинается дви-
жение красителя, и вскоре кристалл оказывается в центре окра-
шенной зоны. Для опыта подходят кристаллы хромовокислого
28
калия и азотнокислого кобальта, однако еще лучше пользовать-
ся некоторыми красителями, поступающими в продажу в виде
небольших компактных гранул. Более быстро движутся основ-
ной фуксин и малахитовый зеленый, которые образуют за один
день окрашенную зону величиной с хоккейный мяч.
г)	Введение в диализ. Несколько подходящих сосудов, типа
больших пробирок или цилиндров (на 100 мл), наполните до по-
ловины 4-процентным раствором желатина. Когда желатин засты-
нет, долейте доверху сосуды растворами различных окрашенных
солей или красителей. В число солей включите хромовокислый
калий и азотнокислый кобальт, а в число красителей — темный
голубой и конго красный. Наблюдайте за гелями в течение
нескольких дней. Все соли и некоторые красители диффундиру-
ют в гели. Однако конго красный и темный голубой в гели не
диффундируют. Теперь смешайте растворы хромовокислого калия
и темного голубого (следует взять 0,5 г красителя на 100 мл во-
ды) и прилейте смесь к гелю. Уже в период лекций хромат
проходит в гель. Испытайте также поведение смесей ^азотнокис-
лого кобальта с темным голубым и конго красного с татрази-
ном, фуксином, метиленовым синим, метиловым фиолетовым или
малахитовым зеленым.
Опыты с гелями служат хорошим введением к молекулярно-
кинетической теории. Следующий опыт подтверждает и разви-
вает эту теорию.
д)	Теплота, движение молекул. (Эйдрю Г. Хип, 1954 г.).
Из исследования диффузии газов и диффузии в жидкостях
и гелях вытекает, что в жидкостях и газах молекулы находятся
в вечном движении. Два одинаковых стакана А и Б наполните
почти доверху водой. Стакан А поставьте на кольцо штатива с
тем, чтобы его можно было нагревать. Стакан Б поставьте на
деревянную подставку таким образом, чтобы он стоял бок о бок
со стаканом А, По другую сторону стакана А поставьте еще
одну деревянную подставку. Введите в стакан Б трубку. Она
должна находиться в центре стакана и отстоять от дна на 12 мм.
Укрепите ее в этом положении. Теперь кристаллы, проходя по
трубке, будут оставаться в центре стакана. Бросьте в трубку
большой кристалл перманганата калия. Очевидно, что кристалл
тяжелее воды. Однако тем не менее через несколько секунд
можно увидеть, как перманганат калия поднимается по стакану
и в конце концов равномерно распределяется по жидкости.
Перманганат калия может подняться вверх только благодаря
столкновению с движущимися молекулами воды. Когда вода в
стакане А закипит, быстро перенесите стакан на деревянную
подставку, с тем чтобы уменьшить конвекционные токи и, ана-
логично В, бросьте в стакан кристалл перманганата калия. Че-
рез несколько секунд, в соответствии с размером стакана, ро-
зовая окраска полностью распределяется по всей жидкости.
Следовательно, молекулы горячей воды движутся намного бы-
29
стрее молекул холодной воды. Эти опыты легко объясняют смысл
понятий теплоты и температуры и, кроме того, демонстрируют
связь между химией и физикой.
ЗАМЕЧАНИЯ О БРОУНОВСКОМ ДВИЖЕНИИ
В раздел о движении молекул следует включить изучение
броуновского движения. При отсутствии мощного микропроек-
тора можно посоветовать воспользоваться микроскопом, с тем,
чтобы учащиеся один за одним могли с его помощью понаблю-
дать за броуновским движением, а затем дополнить занятие
демонстрацией нескольких хороших фильмов.
Из известных мне способов демонстрации броуновского дви-»
жения наиболее простым является метод, описанный ниже,
основанный на освещении по принципу ультрамикроскопа сус-
пензии графита.
Вечное движение частиц углерода. (В. Лловарч, 1956 г.)
В центре квадратного куска плексигласа 2,5X2,5X2 см про-
сверлите отверстие диаметром и глубиной 6 мм. С помощью
металлической политуры отполируйте внутренность полости и
одно ребро плексигласового кубика. Окрасьте дно полости в
совершенно черный цвет. Разведите 1 объем коллоидного графи-
та 250 объемами воды и отфильтруйте большие частицы. Напол-
ните полость разведенным раствором графита таким образом,
чтобы мениск раствора слегка выступал над поверхностью плек-
сигласа. Осторожно положите на жидкость покровное стекло*
А^ежду жидкостью и стеклом не должно быть пузырьков возду-
ха. Перенесите кубик на горизонтальный столик микроскопа.
Укрепите двенадцативольтовую шариковую лампочку таким об-
разом, чтобы волосок ее был расположен вертикально и нахо-
дился на расстоянии 30 см от полированной поверхности бруска*
С помощью собирательной линзы с фокусным расстоянием
2,5—5 см сфокусируйте уменьшенное изображение волоска та-
ким образом, чтобы пучок света, пройдя через полированное
ребро плексигласа, дал изображение нити внутри полости.
Пользуясь 16-миллиметровым объективом, сфокусируйте
микроскоп на конусе Тиндаля. Частицы графита кажутся быст-
ро движущимися яркими частичками света.
ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ
Методическое замечание. Объясняя эти понятия, мы встре-
чаемся с часто повторяющимися и трудными методическими
проблемами. Должны ли мы ради ясности, простоты и экзаме-
национных целей быть догматичными и проводить строгое раз-
личие между физическими и химическими изменениями или нет?
Учебники информируют нас по-разному: в них, например, гово-
рится, что соли растворяются в воде и могут быть регенериро-
30
®аны при помощи выпаривания, откуда следует, что соли под-
вергаются физическому изменению, что сублимация является
физическим изменением, что образование полностью отличаю-
щегося вещества (чьи молекулы отличаются от исходных) яв-
ляется истинным критерием химического изменения. Однако
серная кислота может быть растворена в воде и регенерирова-
на при помощи выпаривания, претерпевая химические измене-
ния при гидратации и дегидратации, сопровождающиеся значи-
тельным выделением тепла; хлористый аммоний при сублима-
ции разлагается и затем образуется снова; красный и белый
фосфор являются веществами с совершенно различными свой-
ствами, однако каждую форму можно количественно перевести
в другую с помощью физического процесса — в каждом из этих
процессов происходит внутренняя перегруппировка атомов в
молекулы иных форм вещества. Число примеров можно было бы
умножить. В течение многих лет некоторые химики рассматри-
вали процесс растворения как химическую реакцию. Использо-
вание меченых атомов подтвердило такой подход, во всяком
случае по отношению к тем растворам, которые подверглись
изучению.
По нашему мнению, неразумно внушать учащимся младших
классов мысль, что различие между физическими и химически-
ми изменениями имеет фундаментальное теоретическое шаче-
ние. Мой собственный опыт говорит за то, что лучше всего
выбрать такие иллюстрации, которые бы помогли резко выде-
лить два типа изменений с тем, чтобы можно было не давать
определений и тем самым избежать связанных с этим трудно-
стей. Например, можно взять серную палочку и потереть ее
тканью. Палочка начнет притягивать кусочки бумажки. Далее,
можно провести по вязальной игле магнитом: игла начнет при-
тягивать железные опилки. За исключением того, что железо
временно намагнитилось, а сера приобрела электрический за-
ряд, они не изменили ни своего цвета, ни веса, ни других свойств.
Однако с более старшими учащимися я обсуждаю эти опреде-
ления, указывая при этом, что определения не являются факта-
ми, а представляют собой искусственную и очень удобную хотя
*и приближенную и несовершенную схему классификации
знаний.
Опыт 7. Нагревание магния и платины
(Фрэнклэнд1, 1872 г.)
Сначала нагревают платину, а затем магний, и противопо-
ставляют друг другу наблюдаемые явления.
Возьмите щипцами кусок платиновой фольги и нагревайте
се в пламени горелки Бунзена. Обратите внимание на изменение
окраски платины при ее разогреве и возвращении первоначаль-
1 Профессор сэр Эдвард Фрэнклэнд, 1825—1899.
31
ной серебристой окраски при ее охлаждении. Теперь попытай-
тесь проделать аналогичный опыт с лентой магния.
Возьмите ленту магния длиной около 22 см, выпрямите ее и,
держа ее щипцами под углом 45° к пламени, зажгите. Держите
в руке лист черной бумаги или черный лоток, с помощью ко-
торого уловите образующийся при горении продукт. Сопоставь*
те полученные результаты.
Опыт 8. Нагревание сахара и нафталина
(А. Ф. Голлеман, 1901 г.)
В большую пробирку или небольшую сухую колбу насыпьте
полную десертную ложку сахара. Осторожно нагревайте колбу
и обратите внимание на несколько стадий последующего раз-
ложения. В небольшую реторту поместите чайную ложку чисто-
го нафталина. Класс видит, что нафталин имеет кристалличе-
скую форму, и ощущает запах нафталина. Осторожно нагрейте
реторту, пока нафталин -не расплавится; обратите внимание на
бесцветность жидкости. Повышайте температуру, пока нафта-
лин не закипит. Сконденсировавшийся продукт соберите в про-
бирку и покажите, что все полученное твердое вещество имеет
форму и запах исходного вещества. Затем введите понятия хи-
мических и физических изменений.
Описанный выше опыт может быть дополнен следующими.
Опыт 9. Нагревание различных веществ
а)	Поместите в пробирку из тугоплавкого стекла свинцовый
сурик и нагревайте пробирку, пока это вещество не станет чер-
ным. Извлеките пробирку из пламени и дайте учащимся по-
смотреть, что произошло с веществом в результате нагревания.
Дайте пробирке остыть: красная окраска возвращается. Повто-
рите опыт, взяв вместо сурика йодистую ртуть или окись цинка.
Можно натереть лист фильтровальной бумаги йодистой ртутью
и держать бумагу над небольшим пламенем горелки Бунзена,
пока не появится желтая форма йодистой ртути (см. также
опыт 482).
б)	Поместите в пробирку десертную ложку двухромовокис-
лого аммония и нагрейте его. Отверстие пробирки направьте в
безопасное место, ибо разложение происходит неожиданно и бур-
но. Сравните форму и окраску полученного и исходного веществ.
в)	(Ф. Велер, 1821 г.; В. Л. Карпентер, 1865 г.)—Поставьте
на треножник лоток песчаной бани и сильно нагрейте его. Один
за другим бросайте на лоток кристаллы роданистой ртути и
наблюдайте за тем, как кристаллы приобретают фантастические
очертания. Не увлекайтесь получением большого числа «фарао-
новых змей», ибо при этом выделяются ядовитые летучие ве-
щества.
32
Химическая реакция. На этой стадии можно перейти к изу*
чению либо физических, либо химических изменений. Возможно,
что, прежде чем говорить о физических изменениях, имеющих
место при таких процессах, как растворение и сублимация, сле-
дует сначала остановиться на химической реакции.
Для того чтобы показать, как вызывается химическая реак-
ция и к каким результатам она приводит, можно провести со-
ответствующие опыты, но используемые методы должны варьи-
ровать в соответствии с условиями обучения. Если был исполь-
зован современный метод обучения, следует подчеркнуть при
этом превращения энергии.
Вещества часто вступают в химическую реакцию при про-
стом соприкосновении.
Опыт 10. Синтез йодистого фосфора
(Э, Фрэнклэнд, 1872 г.)
Положите на треножник сухой фарфоровый черепок и на-
сыпьте на него небольшую кучку сухого порошкообразного йода.
Отрежьте кусочек желтого фосфора (см. стр. 309) размером с
горошину, обсушите его промокательной бумагой и, пользуясь
щипцами, поместите фосфор на йод. Масса воспламеняется и
выделяются пары. Теперь, во избежание неприятностей, накрой-
те полученное вещество стаканом.
Опыт 11. Энергичное окисление спирта (Ф.)
Поставьте стакан или широкогорлую колбу на деревянную
подставку. Если дело происходит зимой, осторожно нагрейте кол-
бу, примерно до 40°С. Введите в колбу несколько капель сухого
теплого спирта и, держась на почтительном расстоянии, до-
бавьте несколько капель хлорангидрида хромовой кислоты
(СгОгОг). Окисление спирта происходит с яркой вспышкой, и
стенки колбы покрываются зеленым веществом (СгС1з).
Хлорангидрид хромовой кислоты можно получить следую-
щим образом:
Измельчите в порошок 10 г двухромовокислого калия и тща-
тельно смешайте его с 8 г поваренной соли. Перенесите смесь
в железный лоток (лоток песчаной бани или жестяную крышку)
и расплавьте ее. Измельчите сплав на мелкие кусочки и поме-
стите их в закрывающуюся реторту. В качестве приемника ис-
пользуйте небольшую колбу Вюрца. Не применяйте соединений
из пробок или резины. Залейте сплав концентрированной серной
кислотой и перегоняйте смесь, пока не прекратится выделение
красных паров. Закройте пробкой колбу Вюрца и, пользуясь в
качестве воздушного холодильника 30-сантиметровой трубкой,
повторите перегонку. Соберите продукт в небольшую склянку со
стеклянной пробкой (но не корковой).
3 Фзулз
33
Опыт гр. 12. Несколько эффектных реакций
а)	В большую колбу поместите 1—3 мл концентрированной
азотной кислоты. Добавьте немного медных стружек. Когда бу-
рые пары достигнут верхушки колбы, вставьте пробку или пере-
несите колбу в вытяжной шкаф.
б)	В высокий цилиндр налейте раствор хлористой ртути и
добавьте эквивалентное количество раствора йодистого калия.
Осаждается ярко окрашенная йодистая ртуть. Желательно брать
равные объемы эквивалентных растворов, ибо осадок растворим
в избытке каждого из реактивов. Подходящие запасные раство-
ры можно получить, растворя 6,8 г двухлористой ртути и 8.3 г
йодистого калия в 25 мл воды, соответственно. Другими подхо-
дящими парами жидкостей являются растворы хромовокислого
калия и азотнокислых свинца или серебра.
в)	Поместите в газоприемник чайную ложку «с верхом»
двууглекислого натрия и равное количество измельченной в
тонкий порошок виннокаменной кислоты. Смешайте соли. Затем
добавьте воду.
г)	Смешайте одну часть порошкообразного сахара с двумя
частями измельченного в тонкий порошок хлорноватокислого ка-
лия. Перенесите смесь на фарфоровый кафель и прикоснитесь к
ней концом палочки, смоченной крепким раствором серной кис-
лоты. Масса воспламеняется. (Ф. Аккум, 1817 г.).
НЕИСЧЕЗАЕМОСТЬ ВЕЩЕСТВА
Опыт 13. Горение сухого фосфора в закрытой колбе.
(К. Шееле, 1777 г.)
Подберите сухую круглодонную колбу и вставьте в нее ре*
зиновую пробку. Отрежьте небольшой кусочек желтого фосфора
(величиной с рисовое зерно), обсушите его промокательной бу-
магой и бросьте в колбу. Летом сушку фосфора следует прово-
дить быстро, ибо он может расплавиться от тепла пальцев и за-
тем воспламениться. Опыт лучше отложить до прохладного дня.
Закройте колбу и взвесьте ее. Держа руку над пробкой, малень-
ким пламенем несколько секунд нагревайте колбу вблизи от
фосфора. Как только фосфор расплавится (это является пред-
вестником немедленного воспламенения), снимите колбу с пла-
мени и держите ее от себя и класса на расстоянии вытянутой
руки. По окончании горения дайте колбе остыть и повторите
взвешивание.
Для уменьшения опасности разрыва колбы до взвешивания
можно поместить в нее чайную ложку сухого песка и положить
фосфор на песок. Иногда колба и в этом случае лопается, одна-
ко, если она находится на расстоянии вытянутой руки, то все
обходится благополучно. Если удается найти прочную, устойчи-
34
вую к нагреву колбу, то следует сохранить её для подобных опы-
тов. При нагревании колбу следует держать левой рукой. Этой
же рукой следует одновременно зажать угол тряпки. Правой
рукой натягивают тряпку. Как только фосфор расплавится, кол-
бу снимают с пламени и немедленно обертывают тряпкой. Эта
процедура, позволяя наблюдать за горением, одновременно
снимает опасения и уменьшает возможность неприятностей, свя-
занных с возможным разрывом колбы. Процент таких поломок
очень низок.
Опыт 14. При горении свечи вес не уменьшается
(В. Френч, 1897 г.)
Опыт с горящей свечой, находящейся под ламповым стеклом,
верхняя часть которого заполнена каустической содой, имеет
ряд. уязвимых мест. Благодаря способности каустической соды
поглощать влагу из воздуха, в течение времени, требуемого для
взвешивания, может в определенной степени увеличиться вес са-
мой колбы.
Свечу помещают внутрь колбы, которую затем плотно закры-
вают. Зажигают свечу с помощью спички, воспламеняемой на-
гретой стеклянной палочкой. Прибор взвешивают до и после
опыта.
К колбе (на 500—1000 мл) подберите пробку, пропустите
сквозь пробку стеклянную палочку и рядом с ней ложку для
сжигания. Прочно установите в ложке небольшой кусочек свечи
и точно над свечой с помощью проволоки прикрепите обломок
спички таким образом, чтобы головка ее почти касалась фитиля,
либо воспользуйтесь устройством, описанным в опыте 64. Участок
палочки, который должен будет пройти сквозь пробку, смажьте
вазелином. Уравновесьте на весах заряженный аппарат. Извле-
ките пробку, подтяните повыше стеклянную палочку и, нагрев
палочку до темно-красного каления, вставьте пробку. Быстро
опустите палочку вниз, с тем чтобы она коснулась спички и та-
ким образом зажгла свечу. Придерживайте пробку во время
сжигания. Когда горение свечи закончится, снова взвесьте
прибор.
Если колбу предварительно заполняют кислородом, то эф-
фект усиливается. Обратите внимание на то, что горение дей-
ствительно имело место, а также на уменьшение размера свечи
и появление капелек на стенках колбы.
Опыт 15. Химическая реакция не приводит к изменению
веса
Взвешивают две жидкости, при взаимодействии которых вы-
падает осадок. Жидкости смешивают и смесь взвешивают снова.
Можно воспользоваться реакционной пробиркой Оствальда
3*
35
(стр. 351). Наиболее простой прибор состоит из колбы и нахо-
дящейся внутри нее пробирки. Подходящими парами жидкостей
являются растворы азотнокислого свинца и хромовокислого ка-
лия или разбавленный раствор серной кислоты и раствор хло-
ристого бария. Введите в колбу оба реактива, один в колбу,
другой в пробирку, и взвесьте колбу. Опрокиньте колбу, с тем
чтобы реактивы смешались, и убедитесь в неизменности веса.
Проделайте максимально возможное число опытов. Вряд ли
будет научным делать вывод или устанавливать законы на ос-
нове одного опыта.
РАСТВОРИМОСТЬ
Понятие растворимости хорошо знакомо учащимся по еже-
дневному пользованию солью или сахаром. Следует дать опре-
деление термину и иллюстрировать это интересное яв-
ление-
Опыт 16. Различные вещества обладают
различной растворимостью
Равные объемы воды насыщают соответственно поварен-
ной солью и селитрой, сначала на холоду, а затем при нагре-
вании.
На черной или синей бумаге отвесьте две кучки за-
ранее измельченной поваренной соли, одну весом 16 г, другую —
60 г. Приготовьте аналогичные кучки селитры, измельченные в
столь же тонкий порошок. В каждую из двух колб с пробирка-
ми налейте по 50 мл холодной воды. Пользуясь ложкой, добав-
ляйте в колбу соль из меньшей кучки; попросите ученика тща-
тельно взболтать содержимое колбы и добавить следующую
порцию соли лишь после растворения предыдущей. Одновремен-
но проделывайте то же самое с селитрой. В воде растворяется
полностью вся кучка соли и лишь 2/з кучки селитры. Раствори-
мость имеет следующие значения:
15°	80°	100°
Соль.............. 36	38,4	39,8
Селитра........	26	169,0	246,0
Теперь извлеките пробки, поставьте колбы на треножники
и нагрейте растворы. Поступая аналогично вышеописанному,
добавляйте полными ложками соли из 80-граммовых кучек.
После добавления нескольких ложек раствор соли насыщается.
В резком контрасте с предыдущим горячая вода растворяет всю
большую кучку селитры. Мы видим, что соль в холодной воде
36
растворяется лучше, чем селитра, однако в горячей воде селит-
ра растворяется лучше, чем соль.
Этот опыт следует провести в связи с работой класса в ла-
боратории; должна быть определена растворимость разных
вешеств и обсуждены кривые растворимости. Растворимость
большинства веществ увеличивается с увеличением температу-
ры. Лишь у немногих веществ с увеличением температуры рас-
творимость уменьшается. Этим свойством обладают некоторые
соединения кальция, а именно — его лимоннокислая и уксусно-
кислая соли.
Опыт 17. Известь менее растворима в горячей воде,
чем в холодной
Измельчая известь в ступке с большим количеством воды в
течение нескольких минут, приготовьте холодный насыщенный
раствор ее. Отфильтруйте раствор в колбу. При нагревании,
вследствие осаждения извести, раствор становится молокооб-
разным.
При 100°С в 100 мл воды растворяется 0,176 г Са(ОН)г»
при 50° С —0,128 г, при 10° С —0,077 г.
Процесс растворения сопровождается изменением объема.
Опыт 18. Раствор занимает больший объем,
чем растворитель
Соль добавляют к определенному объему воды и отмечают
объем раствора. Берут мерную колбу на 250 мл с меткой в
нижней части горлышка. Наполняют ее до метки водой. Зара-
нее отвешивают 30 г порошкообразной соли. Ложкой добавляют
соль и взбалтывают жидкость до растворения. При этом уро-
вень жидкости подымается значительно выше метки.
Опыт 19. Раствор может занимать меньший объем,
чем растворитель
Из стеклянной трубки с поперечным сечением около 12 мм
изготовьте запаянную с одного конца трубку длиной 45—60 см.
Налейте в трубку воду с тем, чтобы ее уровень не дошел при-
мерно на 2,5 см до нанесенной на середине трубки метки. При-
ливайте к воде спирт. Мениск спирта должен отстоять от края
трубки на 2,5 см. Отметьте уровень жидкости полоской бумаги.
Вставьте пробку и, повертывая трубку, несколько раз переме-
шайте жидкости. Затем дайте жидкости успокоиться. Отчет-
ливо видно уменьшение объема. 50 объемов воды и 54 объема
спирта при комнатной температуре образуют раствор, занимаю-
щий 100 объемов. (Ф. Аккум, 1817 г.).
37
Опыт 20. Неводные растворители
В ряд пробирок, заполненных частично горячей водой, до-
бавьте нерастворимые в воде вещества, такие, как сера, мел,
цинк и воск. На время урока поместите пробирки в большой
наполненный горячей водой стакан, подогреваемый небольшим
пламенем. Время от времени обращайте внимание на устойчи-
вость веществ к растворяющему действию воды. Тем временем,
взболтайте воск с бензолом, серу — с сероуглеродом или толуо-
лом, мел — с разбавленной кислотой и покажите, что в данном
случае происходит растворение.
Опыт 21. Перегонка.
Из колбы Вюрца а, закрытой новой корковой пробкой, хо-
лодильника Либиха в и приемника с соберите прибор, анало-
гичный изображенному на рисунке 2. Не соединяйте колбу
Вюрца с холодильником с помощью резины или пробки; вместо
этого введите отросток колбы поглубже в холодильник, не поль-
зуясь соединениями^ После перегонки вода не обладает ни вку-
сом, ни запахом. К находящейся в стакане воде добавьте чайную
ложку обычной соли и немного окрашивающего вещества, типа
перманганата калия или чернил (во избежание осложнений не
пользуйтесь веществами, перегоняющимися с паром). Цвет жид-
кости видят все учащиеся. Дайте некоторым попробовать ее на
вкус. Наполните колбу Вюрца до половины раствором и начни-
38
те перегонку. Бесцветный дистиллят видят все ученики; некото-
рым позвольте его попробовать.
Наладив первый опыт, начните аналогичную перегонку,
пользуясь ретортой. Над концом реторты повесьте лист промо-
кательной бумаги и, позволяя воде медленно капать из ворон-
ки на бумагу, поддерживайте бумагу влажной.
Опыты гр. 22. Расплывание и выветривание*
Трудно за один урок дать полное описание расплывания и
выветривания. Лучше, если класс проведет эти опыты в лабо-
ратории. В противном случае учителю следует заранее, пример-
но за неделю до урока, подвергнуть различные вещества дей-
ствию воздуха, исследовав на уроке лишь результаты.
Подберите подходящее место, позволяющее вести частые
наблюдения. Разместите на нем часовые стекла или кристалли-
зационные чашки, и поместите на стекла некоторые из следую-
щих веществ: безводный хлористый кальций, хлористый цинк,
каустическую соду или поташ, пятиокись фосфора, хромовый
ангидрид, сернокислый натрий (кристаллогидрат) и углекислый
натрий (кристаллогидрат).
Вещество из чашки, в которую был помещен хлористый
кальций, перенесите в небольшую колбу Вюрца, перегоните его
и соберите жидкость в пробирку. Определяя ее точку кипения
и действуя на нее безводным медным купоросом, покажите, что
эта жидкость является водой.
В небольшую широкогорлую колбу поместите немного без-
водного хлористого кальция. Плотно вставьте пробку и взвесь-
те колбу. Поместите в пробирку небольшое количество водного
сернокислого натрия. Подвесьте пробирку на крючке стеклянной
палочки, проходящей сквозь пробку. Введите пробирку в колбу.
Происходящие в колбе расплывание и выветривание вскоре
становятся очевидными. Через некоторой время покажите, что
общий вес при этом не изменился: вес хлористого кальция уве-
личился точно настолько, насколько уменьшился вес сернокисло-
го натрия.
Опыт 23. Возгонка хлористого аммония
Большую пробирку укрепите в вертикальном положении над
горелкой Бунзена. Поместите в пробирку не более 0,5 г хлори-
стого аммония с тем, чтобы при осторожном нагревании дно
пробирки полностью освободилось от соли. Немного вещества
улетучивается в виде паров, однако большая часть конденси-
руется на стенках пробирки. Повторите опыт, смешав сначала
соль с подходящим нелетучим веществом, типа песка; не поль-
зуйтесь веществами, имеющими основной характер, типа окиси
железа, реагирующего с хлористым аммонием, ибо это может
привести к осложнениям.
39
Теперь можно дать определения возгонки и летучести и
рассказать о их применении. Если время позволяет, вышеописан-
ные опыты можно дополнить следующими.
Опыт 24. Возгонка йода.
(М. Фарадей, 1827 г.)
В высокий стакан без носика или соответствующий химиче-
ский сосуд емкостью 100 мл поместите небольшое количество
йода (необходимое количество легко подобрать на опыте). На-
кррйте стакан круглодонной колбой, наполненной холодной во-
дой. При осторожном нагревании стакана можно увидеть, как
стакан заполняется фиолетовыми парами. Через некоторое вре-
мя, если было взято небольшое количество йода, стакан стано-
вится пустым, а весь йод в виде кристаллов конденсируется на
стенках колбы.
Опыты гр. 25. Возгонка бензойной кислоты,
антрацена и нафталина
В фарфоровую чашку поместите десертную ложку бензойной
кислоты. Введите в чашку перевернутую воронку и накройте ею
кислоту. Осторожно с помощью едва светящегося пламени
нагревайте чашку (бензойная кислота плавится при 122’С),
пока воронка не заполнится блестящими кристаллами.
Вместо бензойной кислоты можно взять антрацен
(т. пл. 213°С). Он дает белые прекрасно . флюорисцирующие
кристаллы, однако более трудно поддается возгонке. Нафталин
возгоняется более легко и дает большие кристаллы, однако из-за
его неприятного запаха вне вытяжного шкафа с ним работать
неудобно.
ПРОСТОИ ПРИБОР ДЛЯ СУБЛИМАЦИИ
(В? Г. Ллевеллин, 1908 г.)
Возьмите пробирку длиной 12 еле и укрепите ее в штативе
с тем, чтобы ее можно было нагревать. Подберите стеклянную
трубку такого диаметра, чтобы трубка плотно входила в про-
бирку, как поршень в цилиндр. Отрежьте от нее кусок длиной
примерно 18 см. Насыпьте в пробирку около 1 г вещества и
вставьте трубку. При нагревании пробирки вещество испаряется
и сублимат конденсируется на стенках находящейся внутри
пробирки трубки. Извлеките трубку. Дайте ученикам осмотреть
либо трубку с находящимся внутри нее сублиматом, либо извле-
ченный из нее сублимат.
Описанное устройство действует блестяще и может быть ис-
пользовано вместо прибора, описанного в опытах 23 и 24.
Практическое использование возгонки может быть проиллю-
стрировано следующими опытами.
40
Опыт 26. Мелкий белый песок, не содержащий железа
Красный песок, отсеянный от гравия, смешайте с равным
количеством хлористого аммония. Нагревайте смесь в аппарате
Ллевеллина. В результате реакции с хлористым аммонием же-
лезо удаляется в виде хлорного железа и остается бесцветный
песок. Этот процесс используется в промышленности для очист-
ки песка, идущего для изготовления стекла. Хлорное железо
очищают, получая готовый для продажи продукт.
Опыт 27. Получение бензойной кислоты из бензойной смолы
В аппарат4 Ллевеллина поместите грамм измельченной бен-
зойной смолы. Нагревайте пробирку, пока не начнут выделяться
белые пары и во внутренней трубке не соберется белый субли-
мат. Извлеките трубку и дайте учащимся осмотреть ее. Она
заполнена белыми кристаллами. Прижмите к кристаллам влаж-
ную полоску лакмусовой бумаги.
КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ
Опыт 28. Выделение кристаллов из раствора
(Ф. Аккум, 1817 г,)
За два-три часа перед началом урока растворите 500 г водного
сернокислого натрия в 600 мл воды, нагретой до 30—33°С. Про-
фильтруйте еще теплый раствор, отделяя нерастворившиеся при-
меси и нерастворившуюся соль, и равные доли фильтрата перелей-
те в три совершенно чистых высоких стакана или цилиндры. На-
кройте сосуды и поставьте их на лекционный стол, где они
не должны подвергаться какому-либо сотрясению или пе-
редвижению. Таким образом получатся переохлажденные ра-
створы.
После начала урока, когда учащиеся ознакомятся с находя-
щимися на столе растворами, можно вызвать кристаллизацию.
Проще всего образование кристаллов вызывается простым сня-
тием крышки с сосуда; обычно этого бывает достаточно для
того, чтобы вызвать кристаллизацию, однако если кристалли-
зация не началась, слегка наклоните сосуд. Во второй сосуд
бросьте небольшой кристалл глауберовой соли: мгновенно начи-
нается кристаллизация. Третий сосуд держите про запас, ибо
иногда кристаллизация в одном из сосудов может начаться до
начала урока. Все далее перечисленные соединения легко
растворяются в горячей воде и дают при охлаждении видимые
кристаллические осадки. Так, например, в растворе йодистого
свинца в 5 раз более растворимого в горячей воде, чем в холод-
ной, вскоре появляются желтые листочки, которые, отражая при
своем падении свет, образуют «золотой дождь».
41
При приготовлении растворов следует руководствоваться
приведенными ниже значениями растворимостей:
	При комнатной температуре	При 100°С
Йодистый свинец		0,08	0,43
Хлористый свинец 		0,91	3,34
Уксуснокислое серебро . . .	1,02	3,1
Бензойная кислота 		0,29	5,9
Опыт 29. Кристаллизация из расплавленного состояния
Поместите в литровую колбу побольше тиосульфата натрия
и осторожно нагревайте колбу, пока соль полностью не распла-
вится (т. пл. 56°С). При 'необходимости профильтруйте жидкость
через стеклянную вату, собирая фильтрат в большой литровый
стакан. Эта жидкость, если она накрыта и сохраняется в покое,
остается в расплавленном состоянии много дней. При введении
в нее маленькой крупинки тиосульфита, вырастают большие
кристаллы с резкими гранями. Особо красивый кристалл сле-
дует извлечь из раствора. Для того чтобы впоследствии, при
необходимости, материал можно было бы использовать, в конце
урока накройте сосуд крышкой.
ДЕЙСТВИЕ НАГРЕВАНИЯ НА ВЕЩЕСТВА
Элементы. Понятие об элементе вводят непосредственно пос-
ле уроков, посвященных изучению химических и физических
изменений. Различные вещества, такие, как концентрированная
азотная кислота, окись ртути, вода, являющиеся хорошо извест-
ными химикалиями, подвергают действию высокой температуры
и отмечают происходящие вследствие нагрева изменения. Оче-
видно, что образующиеся при разложении продукты не разла-
гаются далее теплом. Следуя этой линии аргументации, вводят
понятие элемента.
Если урок проводится в. солнечный день, то желательно вос-
пользоваться самой большой из имеющихся линз с тем, чтобы
показать энергию солнечных лучей.
Опыт 30. Термическое разложение окиси ртути
(Д. Пристли, 1774 г.)
Название этого вещества лучше всего опустить до конца
опыта. В пробирку из тугоплавкого стекла, снабженную проб-
кой с проходящей сквозь нее трубкой, поместите около 6 г
42
окиси ртути. Укрепите пробирку на подходящей высоте над го-
релкой и введите в газоприемник отводную трубку с тем, чтобы
собрать над водой кислород (рис. 3). Сначала нагревайте про-
бирку осторожно, а затем как можно сильнее, с тем чтобы в
пробирке практически осталась только одна ртуть. Помните, что
1 г окиси ртути дает не менее 50 мл кислорода. Класс отмечает,
что этот газ не может быть ни расширившимся воздухом, ибо
он занимает слишком большой объем, ни газообразной окисью
ртути, так как при охлаждении она снова должна была бы
превратиться в красный порошок. Этот газ вызывает воспламе-
нение тлеющей лучины и обладает свойствами, полностью от-
личающимися по свойствам от исходного вещества. Легко ви-
деть, что находящийся в пробирке жидкий металл является
ртутью. Отсюда следует, что красный порошок не является про-
стым веществом. Теперь вводят термины «элемент», «соедине-
ние» и «окись».
Опыт 31. Разложение концентрированной азотной кислоты
(Э. Фрэнклэд, 1872 г.)
Глиняную курительную трубку укрепляют (рис. 4) таким
образом, чтобы мундштук ее был чуть погружен в воду. Всегда
Желательно сначала продуть мундштук с тем, чтобы убедиться
в том, что он не забит; иначе из чубука будет выбрасываться
горячая кислота. Если мундштук уже использовался ранее в
аналогичном опыте, то глина, из которой он изготовлен, стано-
вится гигроскопичной. Поэтому чубук следует промыть, а затем
43
тщательно досуха высушить в печи. Конец мундштука должен
быть погружен в воду не более, чем на 1,5 мм, в противном
случае давление будет слишком велико, для того чтобы газ мог
пройти сквозь воду. С по-
мощью двух горелок или
одной горелки с ласточки-
ным хвостом нагрейте до-
красна участок мундштука
длиной 2,5—5 см. Затем с
помощью шариковой ворон-
ки либо пипетки введите в
чубук трубки каплю кон-
центрированной азотной
Рис. 4. Термическое разложение азотной кислоты.
кислоты. Пусть помощник собирает кислород, держа наполнен-
ную водой перевернутую пробирку точно над концом мунд-
штука трубки. Соберите газ в пробирку и покажите, что он
является кислородом.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕПАРАТИВНЫХ РЕАКЦИЯ
Когда с целью получения веществ вводят новый еще не раз-
работанный детально метод, часто трудно решить, будет ли
данная его модификация служить рецептом приготовления этого
вещества, либо станет лишь дополнительным средством изучае-
мого химического процесса.
Несмотря на многочисленные исследования и обсуждения,
механизм реакций, используемых при получении даже известных
веществ, например получении окиси азота при взаимодействии
меди с разбавленной азотной кислотой, полностью еще не изве-
стен. Поэтому какое-либо догматическое, изложение механизма
реакции будет и ненаучным и непедагогичным. Некоторые иссле-
дования являются высоко поучительными и стоят того внимания,
которое им уделяется; в особенности это справедливо тогда,
когда их постановка побуждается любознательностью и вопро-
44
сами учащихся. Можно сослаться на механизмы камерного про-
цесса, метода получения хлора по Дикону и действия серной
кислоты на бромистый калий. В данной книге исследовано
несколько препаративных реакций, однако это совершенно не
означает, что постановка таких реакций целесообразна. Понятно,
что когда в младших классах в течение урока нужно успеть и
получить кислород и проиллюстрировать его свойства, то для
изучения механизма каталитического разложения хлорновато-
кислого калия остается мало времени.
В старших классах получение кислорода может быть исполь-
зовано в качестве введения к изучению катализа и увязано с
опытами, проводимыми классом в лаборатории.
Опыт 32. Каталитическое действие двуокиси марганца
Эта реакция открыта Доберейнером в 1832 году.
Четыре пробирки (8X1,5 см) наполните до половины соот-
ветственно (а) хлорноватокислым калием, (б) смесью трех ве-
совых частей хлорноватокислого калия с одной весовой частью
двуокиси марганца, (в) смесью трех весовых частей хлорнова-
токислого калия с одной весовой частью окиси железа, (г)
двуокисью марганца.
Погрузите пробирки в баню из мелких латунных гвоздей
(см. стр. 553) на такую глубину, чтобы верхушки содержимого
каждой пробирки были бы едва видимы классу. В гвозди мож-
но вставить термометр на 300°С, однако термометр следует
извлечь прежде, чем баня нагреется до температуры разложе-
ния хлорноватокислого калия. Нагревайте баню на кольцевой
газовой горелке. Вскоре (при 200°С) в пробирках (б) и (в) на-
чинается бурное вспучивание. В горлышко каждой пробирки
введите тлеющую лучину. Извлеките термометр и повысьте
температуру бани. В конце концов (при 340—400°С) хлорно-
ватокислый калий начинает выделять кислород. Двуокись мар-
ганца при этой температуре не изменяется.
Если необходимая для получения высокой температуры баня
У вас отсутствует, поступите следующим образом. Нагревайте
хлорноватокислый калий в тугоплавкой пробирке до расплавле-
ния соли (т. пл. 359°С) и, вводя в пробирку тлеющую лучину,
покажите, что при несколько большей температуре начинается
медленное и слабое выделение газа. (Таким путем в 1785 г.
Бертолле получил кислород.)
Возьмите аналогичную вторую пробирку и повторите опыт;
однако как только соль расплавится, добавьте к ней щепотку
Двуокиси марганца; сразу начинается бурное выделение кисло-
рода. Действительно, эта смесь начинает выделять кислород при
200°С. Возьмите еще несколько пробирок с хлорноватокислым
калием и используйте в качестве катализаторов окислы меди,
кобальта или никеля.
45
Опыт 33. Получение кислорода из хлорноватокислого калия
(Д. В. Доберейнер, 1832 г,)
Хлорноватокислый калий и предварительно высушенную дву-
окись марганца смешивают и осторожно нагревают. Насыпьте
немного двуокиси марганца в чашку для выпаривания и нагре-
вайте ее в течение 5—10 минут на едва светящемся пламени
горелки. Обычно для того чтобы заранее убедиться в том, будет
ли идти реакция без взрыв’а либо со взрывом, рекомендуется
небольшое количество смеси двуокиси марганца с хлорновато-
кислым калием предварительно нагреть в пробирке. Следует
иметь в виду, что присутствие в двуокиси марганца в качестве
примеси (загрязнения) углерода либо введение в смесь угле-
рода вместо двуокиси марганца по ошибке, например в случае
ошибочной этикетки, может привести к катастрофе.
Приступая к проведению опыта, смешайте чайную ложку «с
верхом» порошкообразного хлорноватокислого калия с при-
мерно вчетверо (по объему) меньшим количеством двуокиси
марганца. Смесь поместите либо в пробирку из тугоплавкого
стекла (рис. 3), либо в колбу, либо в реторту. Следует пользо-
ваться широкой отводной трубкой, так как газ выделяется очень
бурно. Поэтому предпочтительнее пользоваться ретортой. Кусок
трубки Бунзена, соединенный непосредственно с концом ретор-
ты, образует широкую и удобную отводную трубку. Укрепите
реторту таким образом, чтобы ее можно было нагревать, и сое-
дините ее с большой пневматической ванной. Необходимые для
опыта газоприемники, колбы и цилиндры всегда должны быть
под рукой и заранее заполнены водой. Аналогично, все требуе-
мое количество газа должно быть собрано до того, как присту-
пают к изучению его реакций. Нагревайте реторту с помощью
едва светящегося пламени и, как только начнется выделение
газа, уменьшите пламя.
В трех газоприемниках оставьте примерно по одному кубиче-
скому сантиметру воды и сохраните их для опытов с магнием,
натрием и железом.
Опыты гр. 34. Свойства кислорода
Первый газоприемник следует отбросить, ибо он в основном
будет заполнен вытесненным из прибора воздухом.
а)	Тлеющая лучина воспламеняется
Возьмите тлеющую лучину и дайте ей тлеть, пока она не
станет очень маленькой. Затем введите лучину в наполненный
кислородом газоприемник, в результате чего она вспыхнет пла-
менем и раздастся маленький, но слышный хлопок.
46
б)	Реакция с древесным углем
Установите таким образом ложку для сжигания, чтобы при
введении в сосуд купол ложки находился примерно на середине
высоты сосуда. Положите в ложку кусочек древесного угля, ве-
личиной с фасоль, и нагревайте один конец угля до тех пор,
пока он слегка не раскалится. Затем опустите ложку в запол-
ненный газом газоприемник. Когда реакция закончится, добавь-
те в сосуд воду и взболтайте содержимое сосуда. К части жид-
кости добавьте немного лакмуса или другого подходящего чув-
ствительного красителя, типа бромфенолового синего или
лакмоида.
Прилейте немного жидкости в известковую воду: она стано-
вится молокообразной. Известковая вода, налитая в сосуд,
наполненный кислородом, не становится молокообразной.
(См. предостережение на стр. 127.)
в)	Реакция с серой
Насыпьте серу в ложку для сжигания и нагревайте ее в пла-
мени, пока сера не закипит и не загорится. При этом образует-
ся пламя высотой 2,5—5 см. Затем быстро введите ложку в
заполненный кислородом сосуд: сера эффектно сгорает. Обра-
зующиеся продукты следует взболтать с водой и подействовать
на раствор лакмусом.
г)	Синтез окиси фосфора
Если этот опыт проводят в большой колбе, с горлом, доста-
точно широким, для того чтобы в него могла войти ложка для
сжигания, то получается исключительно эффектное зрелище. Не
следует пользоваться слишком маленьким кусочком фосфора.
Отрежьте под водой кусочек фосфора, величиной с половинку
фасоли, осушите его с помощью промокательной бумаги и поме-
стите в сухую холодную ложку. Дотроньтесь до фосфора нагре-
той стеклянной палочкой или проволочкой: фосфор воспламе-
нится. Сразу опустите ложку в колбу. Возникшее сначала ярко-
желтое пламя становится необычайно ярким и кажется, что
колба вот-вот расплавится. Если при извлечении ложки фосфор
воспламенится снова, дайте ему догореть в вытяжном шкафу.
Взболтайте содержимое колбы с водой, и подействуйте на рас-
твор лакмусом.
д)	Синтез окиси магния
На дно колбы или сосуда, в котором будет гореть этот ме-
талл, следует налить немного воды; в противном случае под
Действием горячих частиц колба может лопнуть. Выпрямите
47
кусок магниевой ленты (или скрутите вместе два или три кус-
ка ленты) и возьмите ленту тигельными щипцами. Воспламе-
ните магний и затем спокойно опустите его до середины сосуда.
Позвольте золе упасть в воду и добавьте к воде немного раство-
ра лакмуса. Если лакмус не слишком подкислен (его окраска
должна соответствовать нейтральной реакции), он станет синим.
е)	Горение железа в кислороде
Возьмите щипцами стопку тонкой железной проволоки (мяг-
кой проволоки, пригодной для изготовления искусственных цве-
тов) и держите ее в пламени, пока концы проволок не раска-
лятся докрасна. Немедленно введите проволоку в наполненный
кислородом сосуд. Проволока ярко светится и разбрасывает
искры. Покажите, что концы несгоревших проволок оплавлены.
Это дает возможность судить о температуре, при которой про-
ходила химическая реакция.
ж)	Синтез окиси натрия
Ввиду его теоретической важности этот опыт следует по-
пытаться провести, хотя при нем часто разрушается ложка
для сжигания. Если куполообразная часть ложки сделана из
тонкой латуни и просто припаяна, выделяющееся при реак-
ции тепло часто расплавляет пайку или латунь и куполооб-
разная часть ложки отваливается. Будьте готовы к этому. Вы-
берите ложку с прочной куполообразной частью. Хорошо поль-
зоваться ложкой из нержавеющей стали, она служит превос-
ходно.
Вырежьте кубик натрия величиной с горошину, удалите ке-
росин промокательной бумагой и положите натрий в ложку.
Введите уголок натрия в пламя, стараясь нагреть натрий, а не
ложку. Как только натрий воспламенится, опустите ложку в
заполненный кислородом сосуд. Как и ранее, подействуйте на
образовавшийся продукт водой и добавьте лакмус.
Опыт 35. Поглощение кислорода щелочным раствором
пирогаллола
(Ф)
Наполните бюретку водой, переверните ее над водой и про*
пускайте кислород, пока бюретка на одну треть не заполнится
кислородом. Пользуясь спецйальной чашкой, с помощью мето-
да, описанного в опыте 75, введите в бюретку едкое кали и
пирогаллол. Взбалтывайте бюретку в течение пяти минут, пос-
ле чего откройте ее под водой. Вода поднимается и полностью
заполняет бюретку.
48
Опыт 36. Разложение воды раскаленным железом
(А, Л. Лавуазье, 1784 г.)
Этим опытом следует воспользоваться в том случае, если
хотят выяснить, является ли вода элементом. В качестве агента,
осуществляющего разложение, следует испытать действие теп-
ла, однако воду нельзя прямо нагреть выше 100°С. Поэтому
применяют устройство, позволяющее пропустить пар над веще-
ством, нагретым до красного каления. Приведенный ниже опыт
разработан непосредственно по описанию Лавуазье и Мейснье
(1784 г.), пользовавшихся стволом ружья, нагретым в печи с
помощью древесного угля. Фарадей (1827 г.) при проведении
аналогичного опыта пользовался железной трубкой, нагревав-
шейся в большой настольной печи. Подходящей трубкой явля-
ется полудюймовая труба длиной 40 см, однако для учебных
целей лучше пользоваться кварцевой трубкой, набитой сапож-
ными гвоздями, так как в этом случае все реагирующее железо
можно легко взвесить до и после опыта.
Если имеются в наличии печь и железная труба, то ради
исторического интереса можно с равным успехом поставить
опыт, пользуясь железной трубкой.
Однако разложение можно провести, пользуясь значитель-
но более простым прибором. Сейчас хорошо известно, что по-
рошкообразное железо разлагает пар при 250°С. Более того,
железо, получаемое из соединений в результате их восстановле-
ния при температуре 400—500°С, так называемое пирофорное
железо, обладает способностью восстанавливать заметные ко-
личества воды уже при 10°С, а при 50—60°С восстанавливает
вполне поддающиеся оценке количества воды.
Опыт 36а. Разложение пара нагретым железом
Воспользуйтесь железной или кварцевой трубкой и -настоль-
ной печью.
Наиболее подходящей для лекционного стола настольной
печью является 15-сантиметровая секция печи Флетчера. На
рисунке показаны две секции. Воспользуйтесь 30-сантиметровой
кварцевой трубкой или обычной полудюймовой трубкой длиной
50—45 см. Введите трубку в холодную печь, а затем один конец
трубки соедините с колбой, служащей для получения пара, а
Другой — с пневматической ванной, служащей для собирания
водорода, в соответствии с рисунком 6. Наполовину наполните
трубку блестящими опилками; годятся также и односантимет-
ровые гвозди. Высыпьте опилки в чашку, взвесьте их, а затем
снова введите в трубку. Нагревайте печь в течение 5—10 ми-
нут, а затем выходящий тем временем из нагреваемой колбы
пар пропустите над опилками. Вскоре собирается газ. Первый
сосуд следует отбросить, ибо можно думать, что он заполнен
4 Фоудз
49
воздухом. Собираемый далее газ горит синим пламенем и, оче-
видно, происходит из воды, ибо, насколько это известно, нагре-
ваемое железо не выделяет газа. Для того чтобы исследовать
ние. 5. Трубчатая печь Флетчера.
загадку, дают аппарату
быстро остыть — кварце-
вая трубка позволяет
это сделать — и железные
опилки высыпают на-
столько быстро, насколь-
ко это возможно. Они
имеют цвет окисленного
железа, орудийного ме-
талла и обнаруживают
явное увеличение веса.
Так как очевидно, что
кварцевая трубка не из-
менилась, то, следова-
тельно, железо отняло
вещество у воды, а так
как вода не может раз-
ложиться на одно вещество, то ясно, что собираемый газ яв-
ляется вторым компонентом, входящим в состав воды. Затем
следует назвать водород и объяснить происхождение этого на-
звания, рассказать об истории его открытия.
Рис. 6. Разложение пара раскаленным железом.
Восстановленное железо. Этот полезный реактив обладает
высокой активностью и чистотой, в связи с чем его следует пред-
почесть опилкам. Его можно купить, но в небольших количест-
вах легко приготовить самому, восстанавливая каменноуголь-
50
ным газом щавелевокислую соль двувалентного железа. Соль
железа следует восстанавливать при низкой температуре, око-
ло 450—61МГС, а это требует продолжительного нагревания. Од-
нако реакция может продолжаться часами и не требует боль-
шого внимания. Набейте длинную трубку для сжигания щаве-
левокислой солью двувалентного железа. Трубку следу-
ет набить почти до отверстий, ибо масса значительно усы-
хает, однако у каждого конца трубки надо оставить свободное
место.
Подсоедините один конец трубки к источнику водорода, а
к другому — стеклянную или глиняную трубку с тем, чтобы газ
выходил небольшой струей. Вытесните воздух водородом, а за-
тем подожгите выходящий газ. Ближайший к источнику газа
участок трубки нагревайте светящимся пламенем и, когда»
примерно через полчаса или около этого желтый оксалат вос-
становится и превратится в небольшую тусклую черную массу»
передвиньте пламя далее вдоль, трубки. Время от времени
вращайте трубку с тем, чтобы порошок перемешивался. Ста-
райтесь повысить температуру до 500—600° С. При проведении
восстановления при 450—500° С получается пирофорный про-
дукт, активность которого поэтому максимальна, однако, к не-
счастью, его нельзя хранить. Охладите продукт в струе водоро-
да; в этом случае все содержащееся в порошке пирофорное
железо потеряет свою активность.
Храните порошок в плотно закупоренной склянке*
Опыт- 37. Восстановление пара порошкообразным
(восстановленным) железом
В изготовленную из мягкого стекла трубку для сжигания
длиной 20—25 см и диаметром 12—15 мм поместите несколько
граммов восстановленного железа. Один конец трубки соеди-
ните с колбой — источником пара, а другой — с пневматической
ванной. Закрепите трубку таким образом, чтобы она была на-
клонена в сторону пневматической ванны. Вода в колбе, слу-
жащей источником пара, должна лишь чуть-чуть кипеть. Для
того чтобы пар не* конденсировался, едва светящимся пламе-
нем горелки нагревайте трубку в месте входа пара. Аналогич-
ным пламенем второй горелки нагревайте железо. Немедленно
начинает выделяться водород. Если пар поступает не слишком
сильной струей, то железо будет гореть, несмотря на то, что
трубка для сжигания не нагрета даже до темно-красного ка-
ления.
РАЗЛОЖЕНИЕ ВОДЫ МЕТАЛЛАМИ
После разложения воды железом само собой напрашивает-
ся исследование действия на воду других металлов.
4*
51
РАЗЛОЖЕНИЕ ВОДЫ НАТРИЕМ
(Г. Дэви, 1810 в.)
Если для разложения воды берут достаточно большие коли-
чества натрия или калия, всегда существует возможность не-
большого взрыва. Поэтому не следует проводить этот эффект-
ный опыт, просто беспорядочно бросая в открытый сосуд с
водой кусочки натрия или калия.
Мой собственный опыт ведет меня к мысли, что поведе-
ние натрия капризно, возможно, вследствие присутствия за-
грязнений. Опыт, в котором используется свинцовая пробирка,
в большинстве случаев протекает гладко; тем не менее, в не-
скольких случаях по непонятным причинам сосуд разлетался.
Далее приводится метод, зарекомендовавший себя лучше
других.
Опыт 38. Разложение воды натрием 1
Возьмите кусок медной сетки размером 10X10 см. Из внут-
ренней части большого куска натрия вырежьте 6-миллиметро-
вый кубик и очистите его от керосина, отжимая между листами
промокательной бумаги. Затем заверните натрий в сетку в виде
пакета таким образом, чтобы он имел вид 2,5-сантиметрового
ящика — кубика, в котором натрий мог бы свободно передви-
гаться.
Возьмите ящичек тигельными щипцами, опустите его в воду,
и поместите под газоприемником. Когда реакция закончится,
откройте ящичек и покажите, что он пустой. Из этого следует,
что другая составная часть воды должна находиться в раство-
ре. Покажите, что находящийся в газоприемнике газ является
водородом. Нет необходимости полностью заполнять газопри-
емник водородом, так как имеющегося в наличии газа вполне
достаточно для того, чтобы продемонстрировать его воспламе-
няемость.
Опыт 39. Разложение воды натрием-
(Э. Фрэнклэнд, 1872 в.)
В свинцовую трубку помещают натрий и вводят ее под га-
зоприемник, заполненный водой.
Возьмите кусок свинцовой трубки длиной около 2,5 см и с
помощью молотка сплющите один ее конец. Отрежьте кусочек
натрия, размером с фасоль, подсушите его, а затем заверните
в промокательную бумагу и катайте его до тех пор, пока он не
войдет в трубку. С помощью неочиненного конца карандаша
плотно вдвиньте его внутрь трубки. Возьмите трубку щипцами
и введите ее под находящийся в пневматической ванне газо-
приемник.
52
В. А. Миллер (1852 г.) заворачивал натрий в промокатель-
ную бумагу, а затем держал его щипцами под газоприем-
ником.
А. В. Гофманн, не любивший все вышеописанные методы,
протыкал натрий у конца иголкой и немедленно вводил его в
воду под газоприемник.
Следующий метод является вполне безопасным и подходя-
щим для лекционного опыта.
Опыт 40. Получение водорода из воды
(Ф. Г. Бенедикт, 1901 г.)
Стеклянную трубку длиной 15—20 см и диаметром 1,2 см
укрепите вертикально таким образом, чтобы один конец ее был
погружен в воду примерно на 2,5 см. При установке трубки, ко-
торая должна быть сухой, следите за тем, чтобы на часть ее,
которая должна находиться над водой, не попала вода. Отрежь-
те кусок натрия, сотрите с него смазку, а затем положите его
на черепицу или промокательную бумагу. От этого куска отре-
зайте кусочки размером с рисовое зерно и бросайте их один
за другим в трубку. Менее чем через минуту выделяющийся
из трубки водород можно поджечь свечкой. Исследуйте находя-
щуюся в сосуде воду с помощью лакмуса.
Опыт 41. Разложение воды амальгамой натрия
Натрий используют в виде его амальгамы. Поместите в
ступку около 5 мл сухой ртути. Из середины большого куска
натрия вырежьте кубик натрия с гранями в 1 см; обсушите его
и положите на черепицу. От этого кубика отрежьте кусочек
чуть меньше горошины, бросьте его на ртуть и разотрите
пестиком под слоем ртути. Натрий реагирует со ртутью с
небольшим шипением: прислушайтесь и при необходимости
для того, чтобы ускорить химическую реакцию, прижимайте
натрий пестиком. Следующий кусочек реагирует уже более
быстро, ибо смесь к этому времени нагрелась. Оставшийся
натрий добавляют небольшими порциями аналогичным
образом.
Внимание! Если амальгама содержит 4% натрия, то при
охлаждении она затвердевает. 1 г натрия вытесняет около
500 мл водорода. Пока амальгама еще жидкая, перелейте ее в
небольшую колбу, снабженную пробкой с отводной трубкой.
Колбу и отводную трубку заполните доверху водой. Это легко
сделать, погрузив колбу и отводную трубку в глубокую рако-
вину или бак с водой; если же они отсутствуют, насосите
трубку доверху водой, заткните один конец ее пальцем и вставь-
53
те пробку в предварительно наполненную водой колбу. Укре-
пите колбу для нагревания в соответствии с рисунком 26,
Нагрейте ее; соберите и идентифицируйте водород.
Опыт 42. Разложение воды кальцием
Кальций поступает в продажу обычно в форме стружки.
Очистив поверхность, можно показать металлический блеск чи-
стого металла.
Введите несколько стружек, завернутых в марлю, с помо-
щью железных щипцов под газоприемник пневматической ван-
ны. Начинающееся сначала бурное выделение водорода пре-
кращается, как только поверхность металла покрывается
известью. Примерно за минуту образуется количество газа,
вполне достаточное для исследования. Добавьте к воде инди*
катор.
РАЗЛОЖЕНИЕ ВОДЫ МАГНИЕМ
Магний разлагает даже холодную воду, обнаруживая свой-
ства, которые можно предвидеть, поскольку в электрохимиче-
ском ряду напряжений магний стоит выше железа. Но вследст-
вие того, что окись магния, возникающая на поверхности
металла, образует плотную защитную пленку, реакция проис-
ходит медленно. Тем не менее реакция может быть проведена
с холодной водой в виде длительного, а с горячей водой — в
виде лекционного опыта. При добавлении к воде хлористого
аммония, растворяющего окись магния, можно быстро получить
достаточное количество водорода. Однако эта добавка при-
водит к осложнениям, которые лучше обойти при занятиях с
младшими классами.
Опыт 43. Разложение холодной воды магнием
(Е. Г. Брайан, /899 г.; В. Литтлер, 1931 г.)
Поверните воронку носиком вверх в поместите ее в большой
стакан, наполненный водой. Поместите под воронку 1—2 а по-
рошкообразного магния. В соответствии с рисунком 7 перевер-
ните над воронкой наполненную водой пробирку. Через не-
сколько минут появляются пузырьки водорода, однако скорость
выделения их (различная для различных образцов магния) вско-
ре становится незначительной. Обычно за урок можно собрать 6—
10 мл газа. Можно использовать магниевую ленту, нарезанную
на маленькие кусочки, однако она реагирует медленно. За 24 ча-
са с помощью нарезанной на кусочки магниевой ленты можно
получить 6,5 мл водорода.
Замечание. Несомненно, что получаемый в вышеописан-
ных опытах водород выделяется в результате реакции
54
магния с водой, а не вследствие по-
бочной реакции с угольной кислотой.
Этот вопрос был тщательно изучен
Е Г. Брайаном (1899 г.), работавшим с
прокипяченной водой и вводившим маг-
ний таким образом, что исключалась
возможность проникновения углекислого
газа. Брайан нашел, что реакция оста-
навливается, когда образуется количество
окиси магния, достаточное для насыще-
ния воды и покрытия поверхности метал-
ла. Поэтому количество получаемого во-
дорода в определенной степени зависит
от объема взятой воды.
Разложение воды магнием может ка-
тализироваться палладием, добавляемым
в виде хлористого палладия. При этом
водород выделяется бурно и выделяемое
при реакции теплъ нагревает воду до ки-
пения.
Рис. 7. Разложение
воды.
Опыт 44. Разложение горячей воды
а)	Разложение магнием (Ф.)
С помощью наждачной бумаги зачистите магниевую ленту
до серебряного блеска, а затем сверните ее как можно плотнее,
чтобы она вошла в шариковую часть небольшой (50—100 мл)
колбы. С помощью пробки с отводной трубкой соедините кол-
бу с пневматической ванной. Наполните колбу водой, насосите
воду в отводную трубку и вставьте пробку. Вместо этого спосо-
ба можно наполнить систему водой и вытеснить воздух, погру-
зив колбу с трубкой в ванну или раковину с водой. Наклоняйте
ее с тем, чтобы вышел весь воздух, и вставьте пробку. Оботри-
те колбу снаружи и укрепите ее в штативе для последующего
нагревания. Нагрейте воду до кипения и собирайте в пробирку
выделяющийся газ. Менее чем за 5 минут можно собрать 20—
30 мл чистого водорода. Когда колба остынет, извлеките не-
сколько кусочков магния, теперь ставших почти серыми и
тусклыми, и сравните их с серебристыми полосками.
б)	Разложение с помощью магния и хлористого аммония (Ф.)
Повторите вышеописанный опыт и по прошествии 5 минут,
когда выделение газа почти прекратится, охладите колбу и до-
бавьте несколько граммов твердого хлористого аммония. Осто-
рожно нагревайте раствор: выделяется большое количество во-
дорода.
55
Разложение водяного пара магнием может быть проведено
с помощью нескольких эффектных и легко осуществляемых ме-
тодов.
Опыт 45. Разложение водяного пара магнием
(Ф. Кесслер, 1869 г.)
Горящий магний опускают в наполненный паром сосуд, об-
разующийся свободный водород сгорает у горлышка колбы, а
окись магния падает в воду.
Подберите колбу с коротким широким горлом емкостью
300—500 мл. Вполне подходит коническая колба с горлышком
диаметром 2,5 см. Отрежьте полоску листового асбеста длиной
10—12 см и шириной 2,5 см, сверните ее спиралью в виде ци-
линдра и введите в горлышко колбы так, чтобы около 6 мм ци-
линдра выступало над горлышком. Плотно вставленный сверну-
тый асбест не проваливается.
Водород горит над этим асбестовым «фитилем», и таким
образом избегают возможности растрескивания влажной колбы.
Налейте в колбу воду с тем, чтобы ее уровень отстоял от дна
примерно на 2 см, и в течение 5 минут энергично кипятите ее
для того, чтобы вытеснить из колбы воздух. Выпрямите магние-
вую ленту и три куска ее сплетите сколь возможно плотнее с
тем, чтобы получился жгут длиной около 20 см. (Если имеется
толстая проволока, то лучше воспользоваться ею, ибо она оста-
ется прямой и жесткой. К проволоке прикрепите небольшой отре-
зок магниевой ленты, которая будет служить воспламенителем.)
Возьмите магний щипцами и держите его в вертикальном
положении, чтобы его свободный конец находился точно над
асбестовым фитилем. (Если этого не сделать, то эксперимен-
татор, ослепленный ярким светом, может опустить горящий ме-
талл на стенку колбы, в результате чего колба неизменно
лопается.) Левой рукой (или пусть это сделает ассистент),
пользуясь пламенем горелки, зажгите ленту и опустите го-
рящий металл в пар. Водородное пламя подпрыгивает в воз-
духе на 5—7 см. Благодаря стеклу пламя окрашивается в
желтый цвет и поэтому его легко отличить от ярко-белого
пламени магния. Дайте «золе» упасть в воду. Образующая-
ся окись магния заметно растворима. Погрузите в жидкость
полоску красной лакмусовой бумаги. Бумага становится
синей.
Опыт 46. Пар разлагается магнием
(А. В. Гофманн, 1882 г.)
Прикрепленную к пробке магниевую проволоку или ленту
поджигают и опускают в наполненную паром колбу. Выделяю-
щийся водород собирают.
К 500-миллиметровой колбе подберите легко вставляющую-
ся резиновую пробку. Просверлите пробку, вставьте в нее Г-об-
56
разную трубку такого диаметра, чтобы на нее можно было на-
деть резиновый шланг. С помощью гибкого резинового шланга
длиной 60 см соедините Г-образную трубку с отводной труб-
кой. Резиновая трубка обеспечивает свободу передвижения, а
большой диаметр ее обеспечивает отведение сильной струи газа,
который в противном случае может разорвать колбу. Подготовь-
те колбу для нагрева, прочно ее укрепив (лапки на рисунке не
показаны) и соедините ее с пневматической ванной (рис. 8).
Рис. 8. Разложение пара магнием.
Возьмите кусок магниевой проволоки, толщиной с грифель ка-
рандаша, а при отсутствии ее сплетите аналогичную из магние-
вой ленты. С помощью медной проволоки прикрепите ее к внут-
реннему концу Г-образной трубки. Для того чтобы вытеснить
•воздух, кипятите воду в течение 5 минут. Держите магниевую
плетенку почти вертикально над колбой и зажгите магний. Бы-
стро и спокойно введите горящий металл в колбу и вставьте
пробку; в это время помощник должен ввести в газоприемник
пневматической ванны трубку, по которой подается газ. Иссле-
дуйте собранный газ и испытайте находящуюся в колбе воду с
помощью лакмуса.
Опыт 47. Пар разлагается именно магнием
(Г. Леффманн, 1880 г.)
Пар пропускают над известным количеством магния и огтре-*
Деляют вес образующегося окисла.
Для учебных целей этот метод предпочтительнее уже опи-
санных, ибо он демонстрирует тот факт, что магний соединяет-
ся с составной частью воды.
Трубку из тугоплавкого стекла 25 X I см согните под углом
120° таким образом, чтобы одна ее часть была вдвое длиннее
другой. На короткий конец трубки наденьте пробку от колбы,
служащей для получения пара (колбу можно заменить кон-
сервной банкой), а длинный конец с помощью пробки и отвод-
ной трубки соедините с пневматической ванной (рис« 9). 1 а
Рис. 9. Разложение пара магнием.
магния вытесняет 1000 мл водорода, так что достаточно взять
всего 0,3 г металла. Кусок магниевой ленты, примерно такого
веса, сверните в спираль и поместите ее в трубку, подальше от
источника пара, отсоедините и взвесьте заполненную трубку и
снова поставьте ее на место.
Поддерживайте воду в колбе почти кипящей, а тем временем
с помощью едва светящегося пламени двух горелок нагрейте
трубку для сжигания. Когда трубка для сжигания нагреется вы-
ше 100° С, медленно пропустите струю пара. Пропускание
слишком сильной струи пара может привести к аварии; пар
должен входить в трубку для сжигания медленной струей; в этом
случае трубка лопается редко. Когда пар вытеснит воздух из
трубки для сжигания, заполненный водой газоприемник устано-
вите над отводной трубкой. Сильно нагревайте трубку, пока
не воспламенится магний, и продолжайте нагрев до окончания
реакции. Постепенно охладите трубку, в то же время держа на-
готове лоток с песком, на случай, если трубка треснет. Иссле-
дуйте газ. Когда трубка достаточно остынет, взвесьте ее. Из
того, что вес магния увеличился, следует, что водород может
58
происходить только из воды. Белый порошок должен представ-
лять собой соединение магния с чем-то еще, входящим, кроме
водорода, в состав воды.
ОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОМ РЯДЕ НАПРЯЖЕНИЙ
Скорость, с которой металлы разлагают воду, определяется
их сродством с кислородом и является критерием для располо-
жения металлов в порядке их химической активности. Так, на-
пример, при разложении воды калием выделяется столь боль-
шое количество энергии, что вытесняемый водород воспламе-
няется; реакционная способность натрия несколько меньше; в
то время как кальций бурно разлагает холодную воду, магний
реагирует с холодной водой медленно. При разложении пара
магний раскаляется добела, тогда как железо реагирует с па-
ром не столь энергично. Медь при обычных высоких темпера-
турах не реагирует с паром. Выявляемый, таким образом,
порядок активности, являющийся фактически порядком распо-
ложения в электрохимическом ряду напряжений, оказался
справедливым для многих других реакций. Это наблюдение
одинаково ценно как для облегчения запоминания, так и для
предсказания химических свойств.
Опыт 48. Получение водорода
Водород получают, действуя металлом на разбавленную
кислоту. Возьмите колбу объемом 500—700 мл и подберите к
ней резиновую пробку с двумя отверстиями (или воспользуй-
тесь склянкой Вуль-
фа). Вставьте в от-
верстие шариковую
воронку и отводную
трубку. Соедините
колбу с пневматиче-
ской ванной, анало-
гично показанному
яа рисунке 10. Из-
влеките пробку и,
держа колбу почти
горизонтально, кла-
дите на стенку кол-
бы кусочки гранули- Рис. ю Получение водорода
ИЗ кислоты,
рованного цинка
так, чтобы они со-
скальзывали на дно колбы, пока не образуется слой цинка высо-
той около 12 мм. Вставьте на место пробку и установите воронку
таким образом, чтобы ее конец почти касался дна колбы.
Младшему классу следует объяснять каждую стадию манипу-
59
ляций. Налейте в стакан 4 объема воды и добавьте к ней
1 объем концентрированной серной кислоты. Обратите внима-
ние на выделение тепла и подчеркните важность правильного
порядка смешивания воды и кислоты (можно воспользоваться
также и концентрированной соляной кислбтой, разбавленной
равным объемом воды). При составлении этой смеси выделяет-
ся мало тепла. Тем не менее, ради выработки привычки следу-
ет добавлять кислоту к воде, а не наоборот. Добавляйте при
необходимости кислоту и собирайте газ в газоприемники. Раз-
личные образцы поступающего в продажу гранулированного
цинка очень отличаются друг от друга по степени чистоты. Чем
чище цинк, тем медленнее выделяется водород. Если водород
будет выделяться слишком медленно, для ускорения реак-
ции добавьте несколько миллилитров раствора сернокис-
лой меди.
ПРЕПАРАТИВНОЕ ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА
Для лекционных целей следует иметь аппарат, способный
дать большее количество водорода, чем это в состоянии обес-
печить обычная препаративная колба.
Если баллоны с водородом приобрести нельзя, следует со-
брать аппарат для получения водорода, который должен сохра-
няться, как часть оборудования лекционной. Несколько полезных
типов такого рода аппаратов описываются ниже.
Аппарат Киппа. Р. Д. Кипп, 1808—1864 г. За последние годы
аппарат Киппа в некоторой степени впал в немилость; он даже
заслужил репутацию опасного прибора; тем не менее, он обес-
печивает довольно удобный способ получения устойчивой
струи газа; однако, как любой аппарат, он требует понимания
и правильного обращения.
Аппарат Киппа состоит из суживающегося к одному концу
резервуара А (рис. 11) и нижнего контейнера В. Резервуар А
плотно вставляется в контейнер В у притертой части С, которая
Должна быть хорошо смазана. Верхний шар контейнера через
открытое отверстие Д заполняют цинком гранулированным ли-
бо в форме палочек. Хорошо, если над горлышком Е распола-
гается слой битого стекла или фарфора; в противном случае
маленькие кусочки цинка могут попасть в нижнее отделение,
что вызовет выделение газа в то время, когда аппарат не ис-
пользуется. Разведенную соляную кислоту (1 объем концентри-
рованной кислоты на один объем воды) наливают в резервуар
А; когда она достигает нижнего контейнера В, образуется во-
дород. Давление газа заставляет кислоту подыматься в резер-
вуар А, и реакция приостанавливается. Необходимо налить в
аппарат такое количество кислоты, чтобы, когда контейнер В
наполнится газом, резервуар А почти был бы заполнен кислотой.
Открывая кран D, получают струю водорода. Автору известна
60
лишь одна серьезная авария, происшедшая при работе с аппа-
ратом Киппа. В начале учебного года для опыта потребовался
водород. Ассистент лаборатории собрал требуемую аппарату-
ру, взял аппарат Киппа, стоявший не-
использованным все каникулы. Он от-
крыл газ и тут же зажег водород.
Произошел взрыв, и ассистент был тя-
жело покалечен. Очевидно, имела место
диффузия через пропускающий кран
или резиновую пробку и в контейнере
В содержалась детонирующая смесь.
Прежде чем пользоваться аппара-
том Киппа, всегда сначала откройте
кран и дайте кислоте подняться на-
столько, чтобы она вошла в контейнер
В. Это делается для того, чтобы, на-
сколько возможно, вытеснить находя-
щийся там воздух. Если контейнер В
будет таким образом очищен дважды, Рис. 11. Аппарат
то взрывчатая смесь образоваться не	Киппа.
сможет. Тем не менее между аппара-
том Киппа . и остальной частью прибора желательно вклю-
чить промывную склянку с тем, чтобы ни в коем случае
пламя не могло достигнуть газа, находящегося внутри аппа-
рата Киппа.
АППАРАТ КИППА СОБСТВЕННОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
(Ф. Зоутерден, 1904 г.; Р, О. Фернандец, 1917 г.)
Если аппарат Киппа приобрести не удается, его можно лег-
ко собрать самому из обычной лабораторной аппаратуры. Зоу-
терден для этой цели использовал колонку из-под извести.
Изумительная простота его аппарата видна из рисунка 12 и
описания не требует. Импровизированный аппарат Киппа изо-
бражен на рисунке 13; части А и С аппарата представляют со-
бой грушеобразные резевуары, вместо контейнера В — обычная
аспирационная склянка. Фернандец добавил еще промывную
склянку D. Его аппарат компактен и легко собирается. Весь он
монтируется на одном металлическом штативе. Он столь же
портативен, как обычный аппарат Киппа, однако мыть его бо-
лее легко. Он представляет собой превосходный пример аппара-
та, собираемого из разрозненных предметов, обычно всегда на-
капливающихся в лаборатории. Известны различные состав-
ленные из склянок приборы, работающие по принципу аппарата
Киппа, предназначенные для получения сероводорода. Они с та-
ким же успехом могут быть использованы для получения водо-
61
Рис. 12. Само-
дельный аппа-
рат Киппа.
Рис. 13. Самодельный аппарат
Киппа.
Рис. 14. Аппарат
для получения газа.
рода или двуокиси углерода. Их
очень легко собрать, и они недо«
рогие.
На рисунке 14 изображен аппа-
рат Девилл я. Его легко собрать;
столь же просто им пользоваться.
Однако он не столь эффективен, как
аппарат, предложенный Остваль-
дом.
АППАРАТ ОСТВАЛЬДА
(Вм. Оствальд, 1900 г.)
Для получения водорода реко-
мендуется аппарат, изображенный
на рисунке 15. Он работает лучше
аппарата Киппа, ибо в нем неис-
62
пользованная кислота не разбавля-
ется отработанной жидкостью. Кран
D регулируется таким образом, что-
бы в нижнюю склянку С кислота сте-
кала по каплям. После того как ско-
рость течения была уже однажды от-
регулирована, край D следует дер-
жать постоянно открытым. Образую-
щийся в нижней склянке газ выходит
через кран Е. Когда газ более не тре-
буется, этот кран закрывают. После
этого, вследствие повышения в склян-
ке С давления газа, поступление кис-
лоты в склянку С прекращается. Газ,
образующийся за счет небольшого
количества кислоты, остающейся в
склянке С, собирается в средней
склянке В, выталкивая кислоту в
склянку Л. Следовательно, всегда
имеется находящийся под давлением
источник газа, которым можно вос-
пользоваться. Аппарат работает меся-
цами, не требуя какого-либо над-
зора.
При необходимости в склянку А
добавляют свежую кислоту, а из
склянки С спускают отработанную
жидкость.
Рис. 15. Аппарат
для получения газа.
СВОЙСТВА ВОДОРОДА
В первую очередь показывают воспламеняемость водорода*
Наглядность этого свойства дает способ идентификации водо*
рода, который далее будет использован в последующих опытах*
Опыт 49. Водород горит, но не поддерживает горения
К концу прочной железной проволоки или тонкого стерж-
ня— вязальной игле или рукоятке ложки для сжигания — при-
вяжите короткую свечу. Установите наполненный водородом
газоприемник горлышком вниз. Удалите крышку и с помощью
горящей свечи зажгите газ. Введите горящую свечу внутрь
газоприемника; свеча гаснет, однако она загорается снова, как
только ее слегка выводят из газоприемника.
Опыт 50. Цвет водородного пламени
Показывают, что водород, выходящий из платиновой или
кварцевой форсунки, горит пламенем синего цвета.
63
С помощью вакуумной резиновой трубки соедините кварце-
вую трубку длиной 2,5 см с согнутой под прямым углом стек-
лянной трубкой. Соедините согнутую трубку с аппаратом Кип-
па или другим аппаратом, служащим для получения водорода.
Перед самым опытом снимите кварцевую форсунку, прокипя-
тите ее в дистиллированной воде в течение минуты и чистыми
пальцами снова введите ее в резиновую трубку. Если эта пред-
осторожность не выполнена, то почти всегда образуется пламя
желтого цвета. Откройте кран, обождите, пока водород вытес-
нит воздух, и зажгите газ.
В качестве форсунки вместо кварцевой трубки можно ис-
пользовать платину. Небольшой кусочек платиновой фольги
сверните в виде конической трубки высотой 2—2,5 см. Оттяне-
те свободный конец согнутой под прямым углом стеклянной
трубки таким образом, чтобы она образовала форсунку. Укре-
пите на этой форсунке платиновый конус (предварительно
вымытый кипячением в дистиллированной воде).
Опыт 51. Образование с воздухом или кислородом
взрывчатой смеси
Смесь водорода и кислорода, взятых в определенных соот-
ношениях, при воспламенении взрывается.
Вытесняя воду, заполните х/з газоприемника кислородом.
Остальные 2/з газоприемника заполните водородом. Перевер-
ните газоприемник несколько раз, для того чтобы газы пере-
мешались. Снимите крышку и затем воспламените смесь.
Происходит соединение, сопровождающееся сильным взры-
вом.
Опыт 52. Взрыв смеси водорода с воздухом в бутылке
из-под содовой воды
(Э. Фрэнклэнд, 1872 г.)
Достаньте круглодонную, толстостенную бесфланцевую
бутылку. Прокалибруйте ее в десятичной системе. Наполните бу-
тылку доверху водой, а затем выливайте воду, пока не оста-
нется 0,3 объема исходного количества. Вытесните оставшуюся
воду водородом. Вставьте пробку и переверните несколько раз
бутылку с тем, чтобы газы перемешались. Хотя это и необяза-
тельно, но лучше, ради предосторожности, обернуть бутыл-
ку полотенцем или несколькими слоями фланели. Извлеките
пробку и воспламените смешанные газы. Происходит реак-
ция, сопровождающаяся очень сильным выстрелом. Если
время позволяет, измените пропорцию составных частей
смеси.
64
Опыт 53. Взрыв детонирующей смеси
в картонном контейнере
(Ирвин Файн, 1931 г.)
При использовании картонного сосуда можно взорвать
сравнительно большой объем детонирующей смеси, без какого-
либо риска, всегда имеющего место при использовании стекла.
Наиболее подходят для этой цели картонные цилиндры, упот-
ребляемые для упаковки бакалейных товаров. Достаньте такой
картонный цилиндр, емкостью 0,5—1 л. Снимите крышку и вы-
режьте в цилиндре продольное окошко шириной 1,2 см и дли-
ной, достаточной для того, чтобы закрыть 7з или 2/3 отмечен-
ной длины. Образовавшееся отверстие заклейте изнутри целло-
фаном; таким образом получается окошко. Когда клей высох-
нет, покройте коробку изнутри парафином. Наполните цилиндр
водой и введите в него два объема водорода и один объем кис-
лорода. Уровень воды легко наблюдать через целлофановое
окошко, которое следует держать лицом к классу. Возьмите
верхний край цилиндра щипцами, поднесите его к пламени и
воспламените газы.
Легкость водорода может быть показана несколькими спо-
собами.
Опыт 54. Водород можно лить вверх
Попросите одного ученика подержать пустой газоприемник
кверху дном, а второго ученика — перелить находящийся в га-
зоприемнике водород вверх, в пустой газоприемник. Пусть они
затем закроют свои газоприемники стеклянными крышками. За-
тем с помощью горящей свечи попытайтесь воспламенить со-
держащиеся в газоприемниках газы. Водород обнаруживается
только в. верхнем газоприемнике.
Опыт 55. Стремление водорода вверх
(плавучесть водорода)
С помощью бечевки или проволоки подвесьте большую пере-
вернутую колбу или стакан на одной стороне коромысла весов.
При этом вообще желательно снять с весов чашки и хомутики.
Уравновесьте весы с помощью колбы или стакана, подвешенно-
го на противоположной стороне коромысла весов; эта тонкость
не очень существенна, однако она делает опыт более вырази-
тельным. Для уравновешивания весов на дно более легкого
стакана сначала кладите гирьки или кусочки свинца, а затем
для точной установки — оловянную фольгу. Теперь поставьте
под один из стаканов наполненный водородом газоприемник и
откройте его или, пользуясь отводной трубкой, введите в ста-
кан струю водорода. Край коромысла весов, к которому подве-
шен наполненный водородом стакан, поднимается вверх. Дай-
S Фоулз
65
те водороду продиффундировать из стакана; класс наблюдает,
как по ходу диффузии водорода поднявшееся плечо медленно
опускается; затем с помощью водоструйного насоса или
ртом через длинную согнутую под прямым углом трубку отсо-
сите водород и покажите, насколько быстрее при этом достигает-
ся равновесие.
Сейчас удобно провести определение плотности водорода
(опыт 384).
Опыт 56. Мыльный шар, наполненный водородом,
быстро поднимается в воздух
Требуется мыльный раствор и источник находящегося под
давлением водорода. Если мыльный раствор требуется только
для данного опыта, приготовьте его из обычного белого или
желтого недушистого мыла или из «зеленого» мягкого мыла
(см. стр. 120). Накрошите около 1 г мыла и добавляйте мыль-
ную стружку небольшими порциями к 100 мл горячей воды. Из
такого раствора легко получить пузырьки диаметром 7—10 см.
Для того чтобы получить большие и более прочные пузырьки,
следует увеличить поверхностную вязкость пенистого раствора.
В этом случае следует воспользоваться не мылом, а иными
веществами, типа сапонина или расплавленной смолы.
Для того чтобы наполнить водородом большой мыльный
пузырь, необходимо, чтобы водород находился под давлением,
большим, чем то, которое имеется в обычной препаративной
колбе. Идеальным для этой цели является баллон со сжатым
водородом, хотя это уже роскошь. Однако можно воспользо-
ваться аппаратом Киппа или другими аппаратами, описанными
выше. Для того чтобы обеспечить себе свободу передвижения,
между глиняной курительной трубкой (вместо нее можно так-
же воспользоваться и стеклянной трубкой с отверстием диа-
метром в 1 см, согнутой под прямым углом) и аппаратом, слу-
жащим источником водорода, следует ввести длинный резино-
вый шланг. Для того чтобы поглотить брызги соляной кислоты,
между трубкой и аппаратом Киппа введите трубку, наполнен-
ную ватой. Переверните трубку, погрузите ее в находящийся в
чашке мыльный раствор и, как только на трубке начнет обра-
зовываться пузырь, немедленно извлеките трубку из раствора.
Когда пузырек достигнет желаемого размера, встряхните труб-
ку и таким образом отделите пузырек. Пузырьки быстро
достигают потолка, передвигаются и сталкиваются друг с дру-
гом к великому восхищению класса. Попросите ученика с
помощью горящей свечи воспламенить пузырек в тот мо-
мент, когда он отделяется от трубки; это оказывается нелег-
кой задачей, требующей определенного навыка. Для сравне-
ния выдуйте мыльный пузырек ртом: тяжелый пузырек падает
на лол.
66
Опыт 57* Воздушный шар, наполненный водородом,
поднимается в воздух
При отсутствии баллона с водородом* резиновый шар можно
надуть водородом, используя давление водопроводной сети.
Подберите пробку к литровому сосуду, высверлите в пробке
два отверстия, в которые вставьте две небольшие согнутые под
прямым углом трубки. На концы трубок наденьте резиновые
шланги. Выходы из шлангов закройте зажимами. Извлеките
пробку, заполните сосуд водой и обычным образом вытесните
воду водородом. Поднимите сосуд таким образом, чтобы он
оказался почти у поверхности воды, и дайте вытекать воде,
продолжая держать сосуд над подводящей водород трубкой.
Затем, продолжая держать сосуд над подводящей трубкой, ко-
торую должен приподнять над водой ассистент, полностью изв-
леките сосуд из воды и вставьте заготовленную заранее проб-
ку. Этот способ позволяет сохранить сухой выходную трубку,
что является очень важной предосторожностью, имея в виду,
что вес одной капли воды равен весу 500 мл водорода. На один
конец стеклянной трубки длиной 5 см наденьте кусок вакуум-
ного резинового шланга длиной 2,5 см таким образом, чтобы
конец его был заподлицо с кромкой стеклянной трубки. Натя-
ните горлышко игрушечного резинового шара на покрытую
резиной трубку. Получается плотное соединение, не требующее
.дополнительного уплотнения. Подсоедините стеклянную трубку
к одному из резиновых шлангов сосуда. (Прежде чем заполнять
шар водородом, желательно его предварительно нагреть, по-
мяв его в руке и два-три раза надувая ртом.) Присоедините
наполненный водородом сосуд к водопроводному крану. От-
пустите оба зажима и откройте кран. Когда шар достигнет же-
лаемой величины, закройте кран. Скрутите горлышко шара и
плотно завяжите его мягкой тонкой ниткой. Отпустите нитку, и
шар подымется в воздух. Для сравнения второй шар надуйте
воздухом.
ГОРЕНИЕ ВОДОРОДА В КИСЛОРОДЕ
Этот опыт имеет фундаментальное значение, ибо он демон-
стрирует (насколько это возможно убедительным; образом) со-
став воды. Поэтому в какой-либо форме его необходимо по-
пытаться осуществить. При наличии баллонов с кислородом и
водородом и кварцевой колбы за время урока можно синтезиро-
вать большое количество воды и идентифицировать ее, определяя
се плотность и точку кипения. В противном случае небольшое
количество воды, достаточное для проведения идентификации с
помощью сернокислой меди, можно легко получить, либо опуская
струю водорода в колбу, наполненную сухим кислородом (опыт
59), либо йспользуя аппаратуру опытов 519—521.
67
Опыт 58. Синтез воды
(М. Розенфельд, 1881 г.)
В большую колбу, охлаждаемую водой, вводят кислород-
но-водородное пламя. Образующуюся бесцветную жидкость
идентифицируют. Она оказывается водой.
Розенфельд пользовался стеклянной колбой. При осторож-
ном обращении такая колба лопается только случайно. Одна-
Рис. 16. Синтез
воды.
ко в тех случаях, когда опыт должен быть
повторен, как это имеет место в большом
классе, разделенном на три или четыре па-
раллельные группы, стоит, имея в виду дли-
тельное использование, приобрести кварце-
вую колбу.
В большом стакане или склянке, напол-
ненной водой, укрепите короткогорлую сте-
клянную колбу емкостью, по меньшей ме-
ре, 500 мл (рис. 16). (Кварцевую колбу
можно взять значительно меньшую.) Из
обычной паяльной горелки вывинтите па-
яльную трубку. Отверстие, в которое
подается газ, соедините с баллоном (или
газометром), содержащим водород, а отвер-
стие, в которое подается воздух,— с балло-
ном (газометром), содержащим кислород.
Укрепите трубку таким образом, чтобы но-
сик ее находился над колбой, не касаясь ее.
Пустите водород, зажгите его и отрегули-
руйте пламя таким образом, чтобы его
длина была около 2,5 см. Затем пустите кислород и постепенно
увеличивайте его подачу до тех пор, пока газы не начнут сго-
рать с сильным шумом. При увеличении подачи кислорода пла-
мя уменьшается; длина его не должна превышать 2 см. Если
длина пламени достигнет 4 см, то колба емкостью 500 мл обяза-
тельно лопнет. Отрегулировав пламя, опускайте трубку в колбу
до тех пор, пока носик горелки не опустится до уровня нижнего
края горлышка колбы (не касаясь его!). Правильное положение
трубки показано на рисунке 16.
Дайте газам гореть либо 15—20 минут, либо пока сконден-
сируется 1—3 мл воды. Класс обычно догадывается или с уве-
ренностью предполагает, что бесцветная жидкость является во-
дой; тем не менее, если время позволяет, определите точку ки-
пения жидкости или измерьте ее плотность; в противном случае
подействуйте на нее безводной сернокислой медью. Если уча-
щиеся незнакомы с этим веществом, поступите следующим об-
разом: на лист бумаги или в ’ две сухие пробирки поместите
две кучки безводной сернокислой меди. К одной порции добавь-
те каплю воды, а к другой — каплю синтезированной бесцветной
-68
жидкости. По методу Фарадея (1861 г.) для идентификации
воды, имеющейся в небольшом количестве, к ней следует до-
бавить крупинку натрия или калия и наблюдать происходящее
явление.
Опыт 59. Синтез воды. Простой метод.
В короткогорлую колбу емкостью 500—1000 мл пропускай-
те сухой кислород, пока тлеющая лучина, находящаяся у са-
мого выхода колбы, не воспламенится. Вставьте пробку и по-
кажите классу сухую колбу. Конец стеклянной трубки длиной
20—30 см согните в виде небольшого полукруга. К короткой
стороне крючка с помощью резинового шланга присоедините
кварцевую трубку длиной 2,5 см или мундштук глиняной труб-
ки, с тем, чтобы получилась форсунка (рис. 50). Длинный конец
трубки соедините с аппаратом Киппа, либо каким-нибудь дру-
гим аппаратом, используемым для получения водорода. Между
аппаратом Киппа и форсункой введите трубку, заполненную
хлористым кальцием. Вытесните из аппарата воздух, а затем
зажгите водород и отрегулируйте поступление водорода таким
образом, чтобы длина пламени не превышала 12 мм. Опускай-
те форсунку в содержащую кислород колбу; немедленно отме-
чается изменение окраски пламени. Дайте газу гореть до тех
пор, пока на стенках колбы не появится заметное количество
влаги. Извлеките форсунку, вставьте пробку и дайте классу
осмотреть колбу. Как и в предыдущем опыте, «посолите» без-
водным медным купоросом жидкость.
Внимание! Вода имеет кислую реакцию. Проникающий в кол-
бу из воздуха азот при температуре горения водорода соединя-
ется с кислородом. При проведении занятия в младших классах
не стоит действовать на воду лакмусом, ибо это усложнит
опыт. В этом месте хорошо провести электролиз воды и газо-
вый объемный анализ. Соответствующие опыты описаны в гла-
ве V.
ОКИСЛЕНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ
Поскольку водород столь бурно соединяется с кислородом,
само собой напрашивается желание посмотреть, будет ли во-
дород реагировать с кислородом, входящим в состав химиче-
ских соединений. Сначала синтезируют окись меди, а затем ее
восстанавливают, вводя понятия окисления и восстановления.
Опыт 60. Синтез окиси меди
22—30-сантиметровую трубку для сжигания, изготовленную
из тугоплавкого стекла, набейте чистой медной стружкой или
медным порошком, по обеим сторонам порошка поместите ^сво-
бодные пробки, сделанные из асбеста. Медные стружки часто
бывают жирными. Для очистки их следует поместить в колбу
69
и вымыть сначала спиртом, а затем эфиром или бензином. Слей*
те спирт, дайте стружкам высохнуть на воздухе или осторожно
их нагрейте.
Порошкообразная медь, полученная с помощью восстанов-
ления окиси меди, более реакционноспособна, чем медь в виде
листа или проволоки; следовательно, яркое свечение, свидетель-
ствующее о происхождении химической реакции, с нею полу-
чить легче; кроме того, при реакции с порошком свечение бу-
дет более ярко выражено. Укрепите трубку таким образом, что-
бы ее можно было нагревать, пользуясь горелкой с ласточки-
ным хвостом, и подготовьтесь к пропусканию сухого кислорода
над нагретой медью. Кислород можно брать либо из баллона,
либо из предварительно заполненного газометра, либо полу-
чать его тут же с помощью метода, описанного в опыте 382.
Между источником кислорода и трубкой для сжигания введите
промывную склянку, содержащую серную кислоту. Прежде чем
начать нагрев, для того, чтобы вытеснить воздух, пропустите
сквозь трубку для сжигания кислород. Теперь в трубке содер-
жатся только два элемента: медь и кислород. Следовательно, в
ней может произойти только одна химическая реакция — ре-
акция соединения. Сначала нагревайте трубку осторожно, а
затем нагрейте ее как следует, пропуская тем временем силь-
ную струю кислорода. Появляется черное вещество, образова-
ние которого, в случае пропускания быстрой струи кислорода,
сопровождается ярким свечением. Выделение тепла и образова-
ние новых веществ являются признаками химической реакции.
Опыт 61. Восстановление окиси меди
(Е. Ф, Г о руп-Бизаней, 1859—1868 гг.)
Над полученной в опыте 60 окисью меди пропускают водород.
Снова образуется красная медь, а из отверстия трубки выде-
ляется облако пара.
Продолжая описанный выше опыт 60, уменьшите пламя, с
тем чтобы трубка стала не горячей, а лишь теплой, и вместо
источника кислорода пбдсоедините источник водорода. Прежде
чем начать снова нагрев, тщательно вытесните кислород струей
водорода. Если в вашем распоряжении имеется ограниченное
количество водорода, подсоедините промывную склянку к га-
зовой сети и таким образом вытесните кислород. Нагревайте
трубку для сжигания, пропуская в то же время через нее ин-
тенсивную струю водорода (3—4 пузырька в секунду). Черное
вещество превращается в красную медь, изредка имеющую
вид блестящего зеркала, а из отверстия трубки, как из носика
кипящего чайника, вырывается струя пара. Сконденсируйте
немного пара на холодном кафеле и подействуйте на конденсат
натрием или безводной сернокислой медью. Если позволяет
время, вместо этого можно подсоединить к трубке небольшой
70
приемник, погруженный в сосуд с холодной водой. Идентифици-
руйте сконденсировавшуюся в приемнике бесцветную жидкость.
Она является водой.
На этой стадии с классом, достаточно развитым или прохо-
дящим сжатый курс, следует восстановить водородом окись
железа, проводя таким образом реакцию, обратную проведен-
ной в опыте 36, и ввести первичное понятие об обратимости и
законе действия масс.
ПЕРВОЕ ЗНАКОМСТВО С ВОЗДУХОМ
К изучению воздуха можно подойти несколькими путями.
Можно сначала изучить кислород; далее полученные знания
позволяют рассматривать горение как энергичное окисление.
Следовательно, из того, что при горении водорода в воздухе
получается вещество, идентичное получаемому при горении во-
дорода в кислороде, следует, что воздух должен содержать
кислород. Этой последовательностью изложения я предпочитаю
пользоваться при обучении химии учащихся 11—12-летнего воз-
раста.
Можно построить изложение и по-иному, ведя его как на-
учное исследование горения таким же образом, как оно разви-
валось исторически, и шаг за шагом распутывать проблемы,
возникающие при исследовании явления горения, и их связь с
составом воздуха. С младшими школьниками строго осущест-
вить этот метод необычайно трудно.
Следуя по первому пути, заключаем, что воздух является
веществом, содержащим кислород. Этот факт подтверждается
определением плотности воздуха, в данном случае сравнивае-
мой с плотностью кислорода, что дает дополнительное и ясное
доказательство того, что воздух не является кислородом. Да-
лее, выбирая наиболее характерные знакомые учащимся ве-
щества, о которых известно, что они способны соединяться с
кислородом, нагревают их в воздухе и приблизительно опре-
деляют объем кислорода, извлекаемого при этом из воздуха.
Для этой цели можно использовать фосфор, железо, ртуть
или медь. Отделяют азот' и обращают внимание на его очевид-
ные свойства. Детальное изучение методов получения и свойств
этого элемента лучше отложить до тех пор, когда будут изу-
чаться аммиак и окислы азота. Доказательство того, что воздух
является смесью (опыт 73), может быть дано с помощью любо-
го удобного способа. Очевидно, что у учителя нет ни необходи-
мости, ни времени проводить все эти опыты. Так, если проводят
сжигание фосфора под колоколом (опыт 66), то опыт со свечой
становится излишним. Тем не менее, имея в виду историческое
значение этого опыта, целесообразно его проделать.
Студенты обычно знают, что в состав воздуха, кроме кисло-
рода и азота, входят и иные вещества. Поэтому преподаватель
71
должен подчеркнуть, что найденные при анализе значения спра-
ведливы лишь для кислорода, а величина, полученная для азо-
та, является суммарной, ибо в нее входит 1% Других газов, ко-
торые будут изучены позднее, когда знания учащихся увеличат-
ся и возрастет число изученных ими методов.
Опыт 62. Корение водорода в воздухе
(М. Фарадей, 1827 г.)
Этот опыт был осуществлен в 1776 г. Маккуэром. Держа
фарфоровое блюдце в водородном пламени, он получил воду.
Водород сжигают на воздухе. Образующееся вещество кон-
денсируют и идентифицируют. Оно является водой.
Соберите аппарат, аналогичный изображенному на рисун-
ке 17. Вместо шариковой можно воспользоваться и обычной
Рис. 17. Горение водорода в воздухе.
воронкой. Согните стебель воронки под прямым углом и подсое-
дините его к колбе с помощью вакуумного резинового шланга.
Фарадей пользовался глиняной трубкой, подсоединенной с по-
мощью резины.
Соберите прибор, как показало на рисунке 17. Такое устрой-
ство работает превосходно. Тонкое стекло шариковой воронки
лопается гораздо .реже, чем толстое стекло обычной воронки;
более того, в этом случае вода не соприкасается с пробкой или
резиной и поэтому остается безвкусной и бесцветной, и, наконец,
точка кипения может быть определена непосредственно в колбе,
без извлечения жидкости. С помощью водоструйного насоса за-
сасывайте образующееся при горении вещество; во избежание
потери пара отсасывание ведите медленно.
К аппарату Киппа или другому прибору, используемому для
получения водорода (рис. 11—14), подсоедините наполненную
72
хлористым кальцием трубку (не пользуйтесь промывной склян-
кой, наполненной серной кислотой, так как она мешает образо-
ванию устойчивого пламени). К наполненной хлористым каль-
цием трубке в качестве форсунки подсоедините либо 2,5-санти-
метровую кварцевую трубку, либо трубку паяльной горелки.
Для того чтобы вытеснить воздух, сначала пропускайте в тече-
ние нескольких минут водород и лишь затем зажгите его,
отрегулировав таким образом скорость подачи водорода, чтобы
высота пламени не превышала 0,6—1,2 см. Сжигайте водород
до тех пор, пока в колбе не соберется количество воды, доста-
точное для определения точки кипения. Если данные выше
указания будут выполнены, то за 10 минут будет получено око-
ло 1 мл воды. Определите точку кипения жидкости. Кроме это-
го, если позволяет время, на отдельные порции воды подей-
ствуйте безводной сернокислой медью и натрием. Результаты
идентификации‘показывают, что полученная жидкость является
водой, а так как состав воды уже известен, то это значит, что
в состав воздуха должен входить кислород.
Опыт 63. Горение водорода в воздухе1.
(К. М. Стюарт» 1896 г.)
Этот опыт может быть проведен в простом приборе, анало-
гичном изображенному на рисунке 18. Сборка прибора и ра-
Рис. 18. Горение водорода в воздухе.
бота на нем ясны из рисунка. Так как обычно в этом случае
теряется много пара, то за время лекции невозможно получить
количество воды, достаточное для определения ее точки кипе-
1 См. стр. 72.
73
ния. Однако при использовании этого метода в качестве лабо-
раторного опыта получаемое вещество может быть собрано и
нагрето до кипения.
Опыт 64. Горение свечи под колоколом
(Джон Мэйо, 1674 г.)
Свеча горит в воздухе, находящемся в колоколе над водой.
По израсходовании определенной фракции воздуха свеча
гаснет.
Нет смысла градуировать колокол, так как свеча гаснет еще
до того, как израсходован весь кислород. Часто рекомендуют
А
Рис. 19. Горение свечи
под колоколом
проводить этот опыт по-иному, сна-*
чала помещая свечу в плавающий
в ванне тигель, а затем покрывая
свечу каким-нибудь’сосудом. Одна-
ко в этом случае сосуд ограничи-
вает атмосферу, уже содержащую
значительное количество углекис-
лого газа. Опыт проводится более
научно, если свечу зажигают тог-
да, когда она уже находится вну*
три ограниченного объема воздуха.
Описанная ниже методика де-
тально разработана Макнайром
в 1902 г.
Соберите аппарат, аналогичный
изображенному на рисунке 19. При-<
крепите свечу к какой-нибудь тя-
желой подставке, например к же-
лезной шайбе. Возьмите серную
спичку и разрежьте ее поперек в не-
скольких миллиметрах от головки.
С помощью расплавленного воска
приклейте головку спички к фитилю свечи. S — резиновая проб-
ка; она должна плотно входить в отверстие колокола. R— стек-
лянная палочка. Она также должна плотно входить в отверстие
пробки. Палочка должна быть такой длины, чтобы ее кончик
можно было привести в соприкосновение с фитилем с помощью
небольшого сдвига колокола В. Раскалите докрасна конец па-
лочки R. Быстро вставьте пробку и двигайте колокол с тем,
чтобы конец палочки дотронулся до спичечной головки. Не-
которое время свеча горит, а затем гаснет. Обратите внимание
на изменение объема воздуха (а) во время горения свечи и (б)
после того, как свеча погаснет и система охладится до комнат-
ной температуры.
Опыт показывает, что горение поддерживает лишь неболь-
шая часть воздуха. Этот результат не следует слишком подчер-
74
кивать: образование сравнительно большого объема углекисло-
го газа, затем медленно растворяющегося, и неспособность све-
чи гореть при малых концентрациях кислорода—факты,
известные учителю, но далеко не очевидные классу. После об-
суждения класс согласится; что ввиду того, что мы не знаем
состава воска, из которого состоит свеча, лучше повторить
опыт, пользуясь известными веществами (элементами), такими,
как фосфор, медь и железо, способность которых легко соеди-
няться с кислородом была показана ранее.	\
Опыт Пристли, демрнстрирующий, каким образом отрабо-
танный воздух может быть регенерирован живым растением,
для удобства описан ниже. Однако в зависимости от того, бу-
дет проведен этот опыт или нет, трактовка полученных результа-
тов должна определяться использованным методом обучения.
Если Использовался первый метод (стр. 71), то проведение
опыта Пристли лучше отложить, пока не будет изучен угле-
кислый газ.
Опыт 65. Опыт Пристли с растением
(1772 г.)
Горящую свечу и растущее в горшке растение помещают в
определенный ограниченный объем воздуха. После того как
свеча погаснет, прибор выставляют на несколько часов на яр-
кий солнечный свет. Затем убеждаются в том, что атмосфе-
ра регенерирована и снова в состоянии поддерживать горе-
ние.
Подберите заранее растущее в горшке растение подходяще-
го размера. Можно воспользоваться настурцией или фуксией,
а, вообще говоря, любым растением, не образующим разветв-
ленных корней. Если имеется в запасе еще один колокол, то ап-
парат опыта 64, в котором содержится воздух, истощенный све-
чой, лучше оставить для сравнения. Соберите прибор, аналогич-
ный описанному в опыте 64; однако в ванну поместите не
только свечу, но и горшок с растением. Зажгите свечу; накрой-
те свечу и растение закрытым пробкой колоколообразным со-
судом. Когда свеча погаснет и прибор остынет, введите в при-
бор горящую свечу и покажите, что она гаснет. Хотя этот опыт
и кажется излишним, однако он очень эффектен. Теперь вы-
ставьте прибор на несколько часов на яркий солнечный свет.
Введите под колокол горящую свечу: она не гаснет. Несколько
раз для сравнения исследуйте атмосферу под колоколом опы-
та 64.
Внимание! Для того чтобы опыт со свечой можно было про-
вести с успехом, на следующее утро уже во время первого уро-
ка растение должно быть поставлено на очень благоприятное
место. В противном случае ночью будет иметь место дыхание
без фотосинтеза и содержание кислорода под колоколом ока-
жется недостаточным для поддержания горения свечи.
75
Опыт 66. Горение фосфора в закрытом сосуде
(Д. Резерфорд, 1772 г.)
Находящийся в тигле фосфор горит под градуированным
цилиндром: исчезает Vs часть воздуха.
Возьмите колоколообразный сосуд с пробкой и сначала оп-
ределите его объем. Затем проградуируйте его таким образом,
чтобы он оказался разделенным на шесть равных частей, для
чего на соответствующие места наклейте полоски бумаги. Из-
влеките из колокола пробку, установите его в ванне и добавляй-
те в ванну воду, пока уровень ее не достигнет первого деления.
Таким образом, вставив пробку, получаем 5 объемов воздуха.
Удалите сосуд и установите в ванной железный треножник.
К основанию треножника прикрепите железную подставку.
Вместо этого можно также воспользоваться плавающим на по-
верхности воды маленьким тиглем. Замените первую пробку
куполообразного сосуда на другую пробку, сквозь которую про-
ходит длинная стеклянная палочка. Палочка должна быть до-
статочно длинной. Один конец ее должен находиться в 12 мм от
тигля, а другой — выступать на 5—8 см над пробкой. Ту часть
палочки, которая должна будет пройти сквозь пробку, смажьте
вазелином. Высушите кусочек фосфора размером с горошек
и поместите его в тигель.
УстанЬвите на место колоколообразный сосуд, предваритель-
но вынув пробку. Конец стеклянной палочки нагрейте до темно-
красного каления, вставьте пробку опускай палочку вниз,
дотроньтесь до фосфора, после чего немедленно подымите па-
лочку вверх, примерно сантиметра на три. Фосфор' воспламеня-
ется и энергично горит.
По ходу остывания прибора становится заметным повыше-
ние уровня воды в сосуде. Когда прибор охладится до комнат-
ной температуры, добавьте в ванну воды с тем, чтобы уровни
жидкости в ванне и сосуде уравнялись. Когда уровень воды в со-»
суде перестанет повышаться, станет видно, что в сосуде осталось
лишь 4/s исходного воздуха. Это оставшееся вещество, очевидно,
нерастворимо в воде, ибо, в противном случае, вода бы подня-
лась и заполнила весь сосуд. Так как оставшийся в сосуде газ
не поддерживает горения фосфора, мало вероятно, чтобы в нем
могла гореть свеча. Однако для большей убедительности из-
влеките пробку и введите в сосуд горящую свечу. Назовите нахо-
дящийся в сосуде газ.
Опыт 67. Опыт Шееле
(К. Шееле, 1777 г.)
В закрытом сосуде, содержащем таким образом известный
объем воздуха, сжигают кусочек фосфора. После охлаждения
сосуда под водой открывают пробку и, таким образом, опреде-
ляют объем оставшегося газа.
76
Первая часть этого опыта уже была описана (опыт 13,
стр. 34). Когда колба остынет, опустите ее в наполненную во-
дой ванну и извлеките пробку. Вода должна быть налита в ван-
ну за несколько часов до опыта с тем, чтобы она приобрела ком-
натную температуру. Пользуясь стаканом, поливайте сверху кол-
бу водой с тем, чтобы она скорее остыла. Погружайте колбу в воду,
пока уровни воды в колбе и ванне не уравняются, а затем вставь-
те пробку. С помощью цилиндра измерьте объем воды, находя-
щейся в колбе. Этот метод дает удивительно точные результаты.
Опыт 68. Вес фосфора после горения его в воздухе
увеличивается
(Л Е. Армстронг» 1889 г,)
Взвешенный кусочек фосфора сжигают в токе воздуха. Пары
улавливают с помощью асбестовой массы и взвешивают.
Возьмите кусок тугоплавкой стеклянной трубки с внутрен-
ним диаметром 1,2 см и оттяните один конец ее или воспользуй-
тесь прямой хлоркальциевой трубкой. Отрежьте кусок трубки
длиной примерно 15 см. В соответствии с рисунком 20 соедини-
те трубку с аспиратором. Введите в трубку свободную асбесто-
вую пробку длиной примерно 1,5 см и вдвиньте ее поближе к
суживающемуся концу трубки. Затем приблизительно взвесьте
трубку и оставьте разновесы на весах. Это облегчит последую-
щее взвешивание трубки после введения в нее фосфора. В про-
тивном случае, в особенности летом, фосфор может воспламе-
ниться до начала опыта. Отрежьте кусочек фосфора, размером
с горошину, высушите его, поместите поближе к асбесту, после
чего в цилиндрическую часть трубки введите асбест таким об-
разом, чтобы он образовал неплотную пробку длиной примерно
77
8 см. Осторожно через трубку подуйте на влажную ладонь с
тем, чтобы проверить, проходит ли через асбест воздух. Быстро
взвесьте трубку, а затем с помощью пробки с проходящей
сквозь нее трубкой соедините содержащую фосфор трубку с
аспиратором. Откройте кран аспиратора: вероятно, фосфор при
этом воспламенится. Если же этого не случится, осторожно по-
догревайте его, пока он не воспламенится. Когда весь фосфор
сгорит, снова взвесьте трубку. Увеличение веса трубки весьма
значительно.
Опыт 69. Медленное сжигание фосфора
(К. Шееле, 1774 г.)
Фосфор помещают в известный объем воздуха. На холоду
происходит окисление — разновидность медленного горения —
и объем воздуха уменьшается.
Для этого опыта можно использовать закрытую с одного
конца длинную трубку (35—45 смХ2 см) либо газоприемник.
Достаньте толстую железную или медную проволоку; однако
она не должна быть столь толстой, чтобы ее нельзя было гнуть
пальцами. Отрежьте от нее кусок чуть короче трубки. Помести-
те в ванну с водой палочку фосфора длиной 2,5—5 см и очисти-
те ее, отскоблив поверхность. Затем, работая под водой, тонкой
железной проволокой привяжите фосфор к концу толстой про-
волоки. В трубку, предназначенную для проведения опыта, на-
лейте немного воды и переверните трубку над глубоким, напол-
ненным водой сосудом (ведро или раковина), отделяя таким
образом определенный объем воздуха. Укрепите трубку в нуж-
ном положении, налейте в сосуд воду с тем, чтобы находящий-
ся в трубке газ приобрел комнатную температуру, и отметьте
объем. Протолкните фосфор в верхнюю часть трубки с тем, что-
бы он оказался в ограниченном объеме воздуха. Для сравнения
отметьте новую величину объема; эта величина, однако, в расчет
не входит. Заткните конец трубки большим пальцем или малень-
ким тиглем, извлеките трубку и поставьте ее в наполненный во-
дой газоприемник. (Существует более простой, но менее удов-
летворительный метод, при котором не учитывают объем фос-
фора и проволоки; в этом случае их помещают в пустую трубку,
которую перевертывают и опускают в сосуд с водой.) Если по-
верхность фосфора чиста и достаточно велика, то реакция за-
канчивается за 4—5 часов или по крайней мере на следующий
день. Извлеките проволоку, следя за тем, чтобы не впустить в
трубку воздух, для чего при желании можно перенести трубку
в большой сосуд — уравняйте уровни воды и запишите величину
объема. Достаточно точное измерение объема осуществляется с
помощью измерения соответствующих расстояний между метка-
ми. При проведении этого опыта следует иметь в виду, что на ре-
зультаты его влияют не только ежедневные колебания темпера-
туры, но также и имеющие далее место изменения парциального
78
давления, приводящие к непрерывному движению газов через
слой воды в обоих направлениях. Поэтому не следует стремиться
довести реакцию полностью до конца и растягивать, таким об-
разом. опыт на несколько дней.
Внимание! Как было показано Роско (1896 г.), этот опыт
удобно проводить над ртутью, благодаря чему, с одной стороны,
становятся хорошо видимыми пары окиси фосфора, а с дру-
гой — слой ртути исключает возможность выхода газа.
Опыт 70. Прокаливание ртути по Лавуазье
(А. Лавуазье, 1789 г.; В, Витли, 1933 г.)
В заполненное воздухом закрытое пространство помещают
100 г ртути и нагревают ртуть до тех пор, пока полностью пре-
кращается поглощение воздуха (12 дней). Отмечают объем
оставшегося газа и исследуют
его свойства.
Повторение опыта Лаву-
азье, при максимальном при-
ближении к описанному им
методу и использовании брав-
шихся им количеств, представ-
ляет собой увлекательный
длительный опыт.
Необходимая для опыта ре-
торта или колба (рис. 21) мо-
жет быть либо изготовлена из
круглодонной колбы любым
средней квалификации стекло-
дувом, либо куплена. Шаро-
образная часть реторты долж-
на иметь емкость около 600—
Рис. 21. Прокали вание ртути.
700 мл, а суживающееся горло, длиной 35—40 см, должно
иметь на выходе диаметр, равный 1,2 см. В качестве колоко-
лообразного сосуда необходимого размера используют
стеклянный предохранительный колпак от ламп накаливания,
размером приблизительно 7,5X15 см. Также хорошо подходит
и пол-литровая стеклянная банка.
Следует использовать стеклянную пневматическую ванну.
Наиболее подходящий размер ее 10X20 см. Поставьте импрови-
зированный колокол на полку, сделанную из тонкого листового
свинца. В целях исторической точности желательно, чтобы объ-
ем находящегося в колбе воздуха был приблизительно равен
50 дюймов. (50 старинных французских кубических дюймов со-
ответствуют 990 мл.) Если аппарат имеет размеры, указанные
выше, то объем воздуха, находящегося в замкнутом пространст-
ве, будет равен приблизительно 990 мл. Однако ради простоты
и эффективности рекомендуется найти величину общего ограни-
79
ченного объема и разделить эту величину на 50 равных частей,
каждая из которых будет приблизительно равна одному кубиче-
скому дюйму. Следует предвидеть расширение воздуха на ранней
стадии. Соответственно этому, по меньшей мере в 2,5 см от края
колокола, нанесите градуировочную метку и обозначьте ее де-
ление «50». При сборке прибора установите колокол так, чтобы
метка совпала с уровнем воды в ванне. Таким образом, общая
величина замкнутого пространства будет равна объему колоко-
ла до метки «50» плюс объем реторты за вычетом той части ее,
которая находится в колоколе, и объема, занимаемого ртутью
(90 мл). Для определения объема колокола наполните его во-
дой и с помощью цилиндра измерьте объем. Этот способ обес-
печивает достаточную точность измерения объема. Объем ретор-
ты определите, взвешивая заполняющую реторту воду. Если ши-»
рина горлышка реторты, как это рекомендуется, равна 1,2 см,
то заполнить ее водой легко. Для этого надо погрузить реторту
в воду и наклонить так, чтобы вышел запертый в ней воздух.
В противном случае налейте в реторту йоду и кипятите ее 10 ми-
нут, чтобы вытеснить воздух. Затем конец реторты погрузите
в горячую воду с тем, чтобы, когда реторта остынет, вода вош-
ла бы в реторту и заполнила ее. Взвесьте холодную реторту.
Запишите вес сухой пустой реторты. Величину объема всего
замкнутого пространства разделите на 5. Результат равен объе-
му между 50 и 40. Найдите, какая часть колокола над меткой
«50» содержит этот объем и на соответствующем месте нанеси-
те деление 40.
Расстояние между делениями 40 и 50 разделите на четыре
равные части и пометьте их цифрами 42,5; 45 и 47,5. Меньшие
деления не требуются. Отметьте эти деления полосками бумаги.
Полоски следует приклеить и покрыть расплавленным парафи-
ном. Высушите реторту и введите в нее 9 мл ртути (~ 56,7 г).
Удивительно, что диаграммы в учебниках преувеличивают этот
объем. Поместите реторту на песчаную баню, установите на ме-
сто колоколообразньщ сосуд, а затем налейте в ванну воду.
При необходимости с помощью согнутой трубки отсосите из-
под колокола воздух с тем, чтобы уровни воды как вне, так и
внутри колокола уравнялись и установились точно на делении
«50». Нагревайте реторту с помощью небольшого пламени го-
релки. Отрегулируйте пламя так, чтобы ртуть почти кипела. <
Каждый день выключайте газ примерно на час, с тем чтобы'
класс мог наблюдать за изменением объема воздуха. В конце
второго дня становится видимой красная окись ртути. В конце
двенадцатого дня, после охлаждения и достижения постоянных
температуры и давления, уровень воды всегда достигает деления
«42,5», что соответствует поглощению 7,5 кубических дюймов
воздуха. (Лавуазье нашел, что объем воздуха уменьшается на
7—8 кубических дюймов.) После 12 дней дальнейшее нагрева-»
ние, видимо, не ведет к уменьшению объема воздуха. Для того
80
чтобы ретортой можно было бы пользоваться многократно, ее
следует мыть азотной кислотой. Повторить этот опыт, после то*
го как он уже раз проведен, не составляет большого труда.
Опыт 71. Нагревание меди в точно известном объеме
воздуха
Точно известный объем воздуха пропускают над нагретой
медью, непрореагирбвавший газ собирают, измеряют объем и
исследуют его свойства.
Возьмите изготовленную из тугоплавкого стекла трубку для
сжигания длиной 22—30 см, набейте ее чистыми медными
стружками (см. опыт 60) или порошкообразной медью и разме-
стите медь между двумя асбестовыми пробками. Один конец
трубки соедините с аспиратором, заполненным воздухом анало-
гично рисунку 123, а другой — с пневматической ванной. С по-
мощью куска асбеста или шифера защитите аспиратор от нагре-
ва. Отрегулируйте уровень воды в бутылях аспиратора (см.
стр. 326) в Отметьте объем воздуха. С помощью горелки с ла-
сточкиным хвостом либо двух горелок нагревайте трубку для
сжигания и постепенно доведите ее до темно-красного каления.
Когда через воду ванны перестанут проходить пузырьки возду-
ха, поместите над отводной трубкой наполненный водой газо-
приемник.
Подымите резервуар аспиратора, откройте кран и пропу-
скайте воздух над медью. Отрегулируйте кран таким образом,
чтобы через отводную трубку за секунду проходило не более
1—2 пузырьков воздуха. Продолжайте опыт, пока не соберется
200—300 мл азота, однако оставьте достаточно времени для
-измерения объема и исследования свойств газа.
Закройте кран аспиратора и отсоедините от трубки для сжи-
гания пневматическую ванну. Охладите наполненный азотом
газоприемник, по возможности установите уровни воды и от-
метьте объем газа. Покажите, что полученный газ гасит свечу.
Тем временем охладите трубку для сжигания и продемонстри-
руйте черную окись меди.
Сравните объем использованного воздуха с объемом полу-
ченного азота.
Синтезу воздуха хорошо предпослать более ясную иллюст-
рацию различия между смесью и соединением. Трудно подо-
брать опыт более подходящий для этой цели, чем синтез уже
известного сульфида железа из смеси железа и серы.
Опыт 72. Различие между смесью и соединением.
Тщательно смешивают эквивалентные количества железных
опилок и порошкообразной серы и отмечают свойства смеси.
Нагревают один какой-либо участок смеси и удаляют пламя. По
$ Фоулз
81
всей массе распространяется яркое свечение и выделяется тепло.
Исследуют охлажденный продукт и находят, что он обладает
свойствами, отличными как от свойств серы, так и от свойств
железа.
Для этого опыта должны быть использованы чистые желез-
ные опилки (см. стр. 87). Взвесьте пробирку, заполните ее на
2/з порошкообразной серой и повторите взвешивание. Во второй
пробирке взвесьте железные опилки. Их следует взять в коли-
честве, равном полуторному весу серы. Когда взятые в упомяну-
тых количествах вещества будут перемешаны, они заполнят до-
верху одну пробирку. Высыпьте элементы на лист бумаги и пе-
ремешайте их. Получается зеленоватая, по-видимому, гомоген-
ная масса. Отделите небольшую часть смеси и поднесите к ней
магнит. Магнит притягивает железо, вместе с которым притяги-
вается и довольно много серы. Однако последняя просто меха-
нически увлекается железом и может быть отделена от магнита
с помошью встряхивания или сдувания. Нанесите немного смеси
на предметное стекло и с помощью фонаря, микропроэктсра
или эпидиаскопа покажите ее на экране. Классу хорошо видны
лежащие бок о бок частицы серы и железа. Часть смеси можно
взболтать с сероуглеродом.
Неизрасходованную, большую, часть смеси пересыпьте в
Пробирку. Обратите внимание класса на тот факт, что в про-
бирке содержатся только сера и железо. Однако часть сме-
си, находящаяся у отверстия пробирки, соприкасается с воз-
духом.
В связи с этим условьтесь с классом, что взятым в опыте ве-
ществом будет считаться только смесь, начинающаяся от уров-
ня, расположенного на 15 см ниже соприкасающейся с возду-
хом поверхности. Поэтому любое явление, вызванное взаи-
модействием смеси с воздухом, должно быть исключе-
но из рассмотрения. Нагревайте нижнюю часть пробирки са-
мой горячей частью пламени горелки до тех пор, пока не
появится красное свечение, после чего немедленно удалите
пламя. Красное свечение распространяется по всей массе
смеси. Очевидно, что свечение и тепло излучаются самим ве-
ществом. Когда реакция закончится, осторожно ударяя пе-
стиком по стеклу, разбейте пробирку и продемонстрируйте
классу получившийся продукт, обычно имеющий вид сде-
ланной из шлака палочки, по размеру соответствующей про-
бирке.
Возьмите ее щипцами и внесите в пламя. Она просто нака-
ляется докрасна. Притроньтесь магнитом к какому-нибудь ее
участку. Если были правильно выполнены данные выше указа-
ния, то у полученного вещества магнитные свойства будут от-
сутствовать. Таким образом полученное вещество обладает
свойствами, полностью отличающимися от свойств серы и желе-
за, хотя в состав его входят как сера, так и железо. Судя по
82
тому, что имело место выделение тепла и света, произошла хи-
мическая реакция, в результате которой и образовалось новое
вещество.
Опыт 73. Воздух является смесью
За исключением использования современной аппаратуры»
этот опыт идентичен оригинальному опыту, поставленному Ше-
еле в 1777 г.
Газоприемник или другой подходящий сосуд градуируют на
5 равных частей и заполняют водой. Четыре объема воды вы-
тесняют азотом, а одну — кислородом. При смешивании газов
не отмечается каких-либо признаков химической реакции. По-
лученная смесь обладает свойствами, идентичными свойствам
воздуха.
Пользуясь полосками бумаги в качестве меток, разделите
большой газоприемник на пять частей. До урока заполните ас-
пиратор азотом «(метод получения см. стр. 338). Обратите внима-
ние на бесцветность и нерастворимость газа. Отведите из аспи-
ратора полбанки газа и покажите, что этот газ гасит горящую
свечу. Этот критерий мы используем для обнаружения азота.
Пропускайте газ в газоприемник,. пока не вытеснятся четыре
объема воды. Поскольку кислорода для данного опыта потребу-
ется немного, разумно, в целях повторения пройденного, полу-
чить его с помощью реакции между хлорноватокислым калием
и двуокисью марганца. Смешайте их, поместите в пробирку
из тугоплавкого стекла и нагрейте. Введите в.струю выделяю-
щегося газа тлеющую лучину и, когда она воспламенится (с
резким, типа выстрела, звуком), отведите газ в градуированный
газоприемник с тем, чтобы он вытеснил оставшуюся в газопри-
емнике воду. Попросите учащегося пощупать рукой газоприем-
ник: не ощущается выделения тепла. Не отмечается ни свече-
ния, ни образования какого-либо нового вещества, короче
говоря, не видно никаких признаков химической реакции. Смесь
бесцветна и нерастворима. Введите в газоприемник зажженную
свечу. Свеча горит, следовательно, она находится в воздухе. Мы
заключаем из этого, что воздух является смесью двух газов.
Исследование растворимости воздуха в воде, проводимое
с целью доказательства того, что воздух является смесью, луч-
ше отложить до тех пор, пока класс не изучит углекислый газ.
Воздух, выделяющийся при кипячении известковой воды, типа
встречающейся в изобилии в Южной Англии, содержит не только
свободный углекислый газ, но также и углекислый газ, выде-
ляющийся из бикарбонатов.
При обычном анализе воздуха, проводимом с помощью пи-
рогаллола, необходимо предварительно поглотить углекислый
газ. Если этого не сделать, то он будет учтен, как кислород, и,
таким образом, будет получен совершенно неверный резуль-
тат.
6*
83
Опыт 74. Атмосфера содержит воду
(см. замечание на стр. 71)
Совершенно сухую снаружи колбу наполняют охлаждающей
смесью. Слой инея, появляющийся на внешней поверхности кол-
бы, счищают, дают ему растаять и получаемую жидкость иден-
тифицируют. Она является водой.
Наполните колбу охлаждающей смесью, приготовив смесь в
соответствии с данными ниже указаниями, и проследите за тем,
чтобы внешняя поверхность колбы была бы совершенно сухой.
Укрепите колбу на штативе. Как только на поверхности колбы
образуется слой инея, дайте всем учащимся рассмотреть его.
Пользуясь металлическим шпателем, соскребите иней в сухую
пробирку. Твердый иней при комнатной температуре плавится.
Проведите с полученной жидкостью опыты на воду, аналогич-
ные описанным в опыте 58.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ СМЕСИ
Простая охлаждающая смесь получается при смешении
4 вес. ч. измельченного льда с 1 вес. ч. соли. Удобно пользо-
ваться измельчающей лед машиной; она дает куски одинакового
размера и работает быстро. Однако такая машина имеется лишь
в небольшом числе школ. Насколько я знаю, лучшим способом
измельчения льда, при отсутствии машины, является простое
раздробление льда обычным кирпичом. Для этого лед следует
поместить в один из углов любого деревянного ящика. Однако
удобнее сделать из толстых досок небольшой ящик такого раз-
мера, чтобы кирпич в нем мог свободно перемещаться наподобие
поршня в цилиндре. Подходящими будут размеры 15Х10,5Х
Х8 см при толщине досок от 1,5 до 2,5 см. Достаточно несколь-
ких ударов кирпича для того, чтобы лед измельчился в по-
рошок. При использовании охлаждающей смеси в иных опы-
тах, во избежание таяния льда, его следует быстро смеши-
вать с солью и тут же заполнять полученной смесью про-
странство вокруг охлаждаемого прибора. Можно также
вокруг охлаждаемого прибора засыпать попеременно слои льда
и соли.
АНАЛИЗ ВОЗДУХА
Опыт 75. Анализ, основанный на использовании
щелочного раствора пирогаллола. Метод чашечки
<Ф.)
Берут бюретку со стеклянным краном. В ней содержится
определенный, известный вам объем воздуха. Кислород погло-
щают щелочным раствором пирогаллола, вводимым в бюретку
с помощью специальной поглотительной чашечки. Воде позво-
«4
ляют войти в бюретку и определяют объем оставшегося азота-
Вводимую впоследствии в бюретку чашечку следует изготовить
самому. Она представляет собой запаянную с одного конца
стеклянную трубку, длиной 2,5—3 см и с диаметром чуть-чуть
Анализ воздуха методом ионизации.
Рис. 24.
Измерение объ-
ема оставшего-
ся воздуха после
поглощения ки-
слорода.
Рис. 22.
Поглотитель-
ная чашечка
с пирогалло-
лом, введенная
в бюретку.
Рис. 23.
Введение погло-
тительной чашеч-
ки в бюретку.
меньшим внутреннего диаметра бюретки. В резиновую пробку
вставляют короткую стеклянную палочку, которую припаивают
к дну чашечки (рис. 22). Если этот опыт проводится в лекцион-
ной, то до начала урока следует измерить объем между послед-
ним делением и верхушкой бюретки. Если же опыт проводится
в виде лабораторного опыта (для чего он очень подходит), то
этот объем пусть определят сами учащиеся.
Наполните бюретку водой, переверните ее и введите в ванну,
содержащую воду. Откройте кран с тем, чтобы вода смогла
вытечь из бюретки, а воздух — войти в нее. Однако, как толь-
85
ко уровень воды опустится до последнего деления градуировки,
сразу закройте кран. Отрегулируйте уровни воды и отметьте
объем, занимаемый воздухом. Насыпьте в чашечку до половины
компактные кристаллы пирогаллола и, отколов от палочки по-
таша небольшой кусок, добавьте его к пирогаллолу. Если ку-
сок поташа слишком велик, то держите его щипцами в струе
проточной воды, пока его толщина не уменьшится настолько,
что он сможет поместиться в чашечке. Вместо поташа можно
также взять гранулированный едкий натр. Оставшееся место в
чашечке заполните водой. Погрузите чашечку в ванну и введи-
те ее в бюретку (рис. 23). Затем опустите бюретку вниз и по-
качивайте ее в течение 5 минут. Откройте под водой бюретку,
перенесите бюретку в высокий цилиндр, охладите бюретку, об-
ливая ее водой, отрегулируйте уровни жидкости и отсчитайте
объем, занимаемый азотом (рис. 24). Рассчитайте процентное
содержание кислорода в воздухе. Этот метод дает превосходные
результаты.
Внимание! Поглощение кислорода пирогаллолом идет быстро
при температуре выше 20° С, но медленно при 15° С. При пользо-
вании твердыми реактивами, в соответствии с данными выше
указаниями, выделяемое при растворении тепло повышает тем-
пературу находящейся в чашечке жидкости выше 20° С, и по-
глощение полностью проходит за 1—2 минуты.
РЖАВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА
Некоторые учителя предпочитают начинать изучение химии
с исследования воздуха и, следуя исторически сложившимся
методам, приходят к открытию элемента кислорода. В связи с
этим для удобства далее излагается раздел, посвященный иссле-
дованию ржавления железа. Поскольку для проведения этого
исследования требуется знание среди других вещей также и
угольной кислоты, лучше отложить его на более позднее время.
Опыт 76. Ржавчина тяжелее исходного железа
Поместите на часовое стекло немного блестящих железных
опилок и несколько блестящих сапожных гвоздей и взвесьте их.
Наберите в пипетку воду и смочите железо несколькими
каплями воды. Переверните большой стакан или воронку и на-
кройте стекло (слегка треснутые стаканы и воронки следует
сохранить специально для этой цели). Поместите накрытое
стаканом стекло в теплое место и в течение нескольких дней на-
блюдайте за железом. Если по окончании наблюдения находя-
щееся на стекле вещество еще влажное, нагрейте осторожно
стекло в термостате либо на песчаной бане и снова взвесьте
его.
66
Опыт 77. Введение железа в ограниченное,
заполненное воздухом, пространство
В находящийся над водой воздух, ограниченный от окру-
жающего пространства стенками сосуда, вводят железо в виде
порошка или опилок и в течение нескольких дней наблюдают
за происходящими изменениями.
Железо ржавеет и уровень воды в сосуде повышается. По
достижении равновесного состояния измеряют объем оставшего-
ся газа и исследуют его свойства.
Используемые железные опилки должны быть очищены от
жира. Предпочтительнее пользоваться восстановленным желе-
зом, ибо оно не загрязнено жиром и реагирует более быстро.
Возьмите закрытую с одного конца трубку длиной 30—45 см и
диаметром 1,2—1,5 см. Увлажните ее стенки, налив в нее и вы-
лив воду, наклоните ее и постарайтесь как следует, осыпать
внутренние стенки ее опилками или порошкообразным желе-
зом. Поместите трубку в содержащий воду газоприемник или
банку из-под варенья, установите ее в удобном для наблюдения
положении, измерьте и запишите температуру. При использо-
вании восстановленного железа за ходом реакции можно наблю-
дать во время урока. Хотя реакция полностью заканчивается
за 3—4 часа, тем не менее трубку не извлекайте в течение не-
скольких дней. За это время класс сумеет убедиться, что объем
оставшегося газа практически не изменяется, ибо отмечаемые
колебания величины объема вызываются изменениями темпера-
туры. Отсюда следует, что химическая реакция действительно
закончилась. Подождите, пока температура воды станет такой
же, как в начале опыта, или доведите температуру до нужного
значения. Пользуясь водой, отрегулируйте уровни и измерьте
объем. Закройте конец трубки большим пальцем, переверните
трубку и покажите, что содержащийся в ней газ гасит горящую
лучину. С помощью бюретки измерьте объемы. Количественные
результаты получаются вполне удовлетворительными.
Об очистке железных опилок. К большой колбе подберите
пробку, насыпьте в нее опилки и покройте их слоем техническо-
го спирта. Оставьте колбу на несколько часов, время от времени
взбалтывая ее содержимое. Затем декантируйте жидкость, ко-
торая обычно черна, как чернила. Добавляйте спирт и повто-
ряйте декантацию до тех пор, пока не получите почти бесцвет-
ную жидкость. Отмойте спирт небольшим количеством сухого
эфира и высушите опилки на . воздухе или путем осторожного
нагрева.
Опыт 78. Поведение железа в сухом воздухе
Подберите к двум колбам пробки и просверлите в них не-
большие углубления, аналогично опыту 81, покройте дно одного
сосуда слоем пятиокиси фосфора, а дно другого — слоем не-
87
гашеной извести. Проделайте это за несколько часов до начала
занятий с тем, чтобы воздух в склянках к началу рпыта стал
сухим. В каждую колбу сквозь пробку через углубления введите
чистый железный гвоздь длиной 12—15 см, оставив его лишь
на 2 см над пробкой. Наблюдайте за гвоздями. В сырую погоду
головки гвоздей через день или два покрываются ржавчиной,
в то время как находящаяся внутри колб поверхность гвоздей
остается блестящей.
Опыт 79. Помещение железа в воду,
не содержащую воздуха
Блестящие железные гвозди помещают в герметически заку-»
пориваемую колбу, заполненную водой, не содержащей воздуха.
К большой колбе подберите пробку, просверлите ее и
вставьте в нее небольшую согнутую
Рис. 25. Получение воды,
не'содержащей воздуха.
под прямым углом стеклян^
ную трубку. Конец
трубки не должен вы-
ступать за внутреннюю
поверхность пробки.
Соедините трубку с от-*
крытой колбой, в соот-
ветствии с рисунком 25.
Закрывающуюся колбу
заполните дистиллиро-«
ванной водой доверху,
а открытую — до поло-:
вины. Кипятите воду,
находящуюся в колбах,
в течение 10— 15 минут.
Быстро извлеките из
колбы пробку, насыпь^
те внутрь ее немного
блестящих гвоздей и
прокипятите воду в те-
чение еще нескольких
минут, после чего дай-
те закрытой колбе охла-
диться: На это время
перекройте зажимом
шланг, высушите резину и покройте ее слоем жидкой смолы 1.
Наблюдайте за колбой. В течение многих месяцев гвозди оста-
ются блестящими.
1 Цемент Фарадея. Смешайте 5 вес. ч. смолы и 1 вес. ч. пчелиного
воска и расплавьте смесь. При желании разотрите со смесью одну часть
тонкоизмельченного венецианского красного (красной охры). Храните смесь
в жестянке. При необходимости расплавьте цемент и наносите его небольшой
кисточкой.
88
Опыт 80, Помещение железа в воду,
контактирующуюся с воздухом
В аналогичную колбу, наполовину заполненную холодной
дистиллированной водой и накрытой бумажным колпачком, на-
сыпьте блестящие железные гвозди. Через несколько часов на-
чинается ржавление.
Опыт 81. Помещение железа д атмосферу,
не содержащую углекислого газа
(Г. А. Уотсон, 1907 г.)
В колбу или склянку наливают немного разбавленного раст-
вора щелочи. Сквозь пробку вводят внутрь колбы длинный
блестящий железный стержень или гвоздь таким образом, что-
бы часть гвоздя оказалась в колбе, а часть—вне ее. Находя-
щаяся внутри колбы часть гвоздя в течение многих месяцев
остается блестящей в то время как часть его, находя-
щаяся над пробкой, через несколько дней покрывается ржав-
чиной.
Примерно четверть большой склянки заполните разбавлен-
ным раствором едкого кали/
Отожмите корковую пробку, просверлите в ней отверстие^
точно соответствующее диаметру гвоздя, из высверленной
части пробки отрежьте примерно */з часть и вставьте цилиндрик
обратно в отверстие пробки с тем, чтобы можно было закупо-
рить колбу. Вставьте пробку в колбу и взбалтывайте осторож-
но содержимое колбы в течение нескольких минут, поглощая
таким образом раствором щелочи содержащийся в колбе угле-
кислый газ. Прокипятите в воде чистый блестящий железный
гвоздь длиной 12—15 см. Сквозь отверстие в пробке введите
гвоздь в колбу, оставив вне ее часть гвоздя, длиной около 2 см.
Отставьте колбу и наблюдайте за гвоздем.
Опыт 82. Ржавление может быть ускорено и задержано
Блестящие железные гвозди поместите соответственно в воду
и в водные растворы обычной соли, едкого натра, мыла и смеси
поваренной соли и едкого натра. Зачистите до блеска немно-
го 5-сантиметровых железных гвоздей и насыпьте их в соот-
ветствующие растворы; концентрация растворов значения не
имеет.
В растворе едкого натра гвозди остаются блестящими не*
определенно долгое время. В воде гвозди корродируют медлен*
но, однако в растворе соли коррозия идет быстро. В растворе,
содержащем соль и едкий натр, гвозди не корродируют, так как
едкий натр ингибирует ржавление.
89»
Опыт 83. Железо растворяется в угольной кислоте
(Т. Лэйн, 1769 г.)
Железо помещают в раствор угольной кислоты: оно медленно
растворяется, образуя совершенно прозрачный раствор. При
этом выделяется водород. Нерастворившаяся часть железа
остается* совершенно блестящей.
Fe + 2Н2СО3=FeH2 (СО3) 2 + Н2
Достаньте необходимое количество насыщенного раствора
углекислого газа. Для этого проще всего купить бутылку хоро-
шей содовой (газированной) воды, не обращая внимания на
наличие в ней некоторого количества углекислого натрия.
Возьмите колбу емкостью 200—300 мл и набейте ее доверху
стальной проволокой (тонкой или средней толщины проволокой,
идущей на изготовление мочалок). Добавьте в колбу несколь-
ко блестящих железных гвоздей.
Наполните колбу доверху насыщенным водным раствором
углекислого газа. Приготовьте заранее пробку с проходящей
сквозь нее отводной трубкой, конец которой должен быть на-
равне с пробкой. Насосите в трубку воду, вставьте пробку в
колбу и введите свободный конец отводной трубки в небольшую
ванну или ступку, заполненную разбавленным раствором едкого
натра. Медленно выделяется водород. В зависимости от коли-
честв взятых для опыта веществ за 12 часов можно собрать от 8
до 20 мл водорода.
Обратите внимание учащихся на блестящую поверхность
нерастворившегося железа и прозрачность раствора. Отлейте
немного чистого раствора в открытый сосуд с тем, чтобы раст-
вор контактировался с воздухом. Через некоторое время появля-
ется напоминающий ржавчину осадок.
Опыт 84. Растворение железа в воде, насыщенной воздухом
Приготовьте разбавленный, почти бесцветный раствор желе-
зосинеродистого калия. К части этого раствора добавьте чистый
железный гвоздь. Ко второй порции раствора добавьте дистил-
лированную воду. В обоих случаях цвет раствора железосине-
родистого калия не изменяется. Поместите гвоздь на несколько
секунд в разбавленный раствор серной кислоты и затем слейте
прозрачную жидкость. Добавьте эту жидкость к части раствора
железосинеродистого калия: смесь окрашивается в темно-синий
цвет. Затем возьмите лист железа (скажем, размером 10Х 10 см)
и отполируйте его наждачной бумагой. Отогните слегка края
листа с тем, чтобы образовался лоток, в Который можно
было бы налить воду. На чистую поверхность листа налейте
дистиллированную воду и через 40 секунд, пока железо еще не
потускнело, слейте жидкость в цилиндр, содержащий раствор
90
железосинеродистого калия. Смесь сразу окрашивается в синий
цвет, что показывает, что в данном случае в дистиллированной
воде уже содержатся ионы железа.
Опыт 85. Угольная кислота активирует ржавление.
Выявление ее действия-
(Г. Т. Мооди, 1907 г.)
На дно цилиндра поместите немного чистых блестящих
гвоздей. Гвозди вводите свободно головками вверх, часть — в
вертикальном, а часть — в наклонном положении. В цилиндр
налейте недавно прокипяченную дистиллированную воду. Уро-
вень воды должен примерно на 4 см возвышаться над головками
гвоздей. Накройте цилиндр бумажным колпачком и, не пропус-
кая таким образом пыль в цилиндр, но оставляя доступ воздуху,
поставьте цилиндр в удобное для наблюдения место.
В течение 24 часов появляются признаки помутнения воды,
после чего вскоре отчетливо обнаруживаются коричневые части-
цы, в обилии выпадающие из раствора.
Непрерывно образующиеся коричневые частицы постепенно
оседают на головки и на верхние поверхности гвоздей, находя-
щихся в наклонном положении. Нижние поверхности находя-*
щихся в наклонном положении гвоздей и боковые поверхности
вертикально стоящих гвоздей остаются блестящими. Не наблю-
дается общей коррозии всей поверхности гвоздей. В конце седь-
мого дня на верхних поверхностях гвоздей и на дне цилиндра
образуется толстый слой гидрата окиси железа.
Повторите опыт или лучше поставьте еще один, поместив
на уложенные в горизонтальном положении гвозди кусок твер-
дой фильтровальной бумаги или другого подобного материала,
не препятствующего диффузии. Начните опыт. Ржавчина, осе-
дающая из находящегося над бумагой части раствора, собирает-
ся на верхней поверхности бумаги, образуя в конце концов тол-
стый слой осадка.
Из этого и других опытов можно было сделать заключение,
что сначала железо растворяется с образованием двууглекислой
соли двувалентного железа и лишь после этого происходит
окисление соли двувалентного железа.
Опыт 86. Коррозия железа является электролитической
коррозией
(Е. Д. Бовин, 1932 г.)
Возьмите стальной стержень длиной 10—15 см и диаметром
3—6 мм и, пользуясь наждачной бумагой, тщательно его очисти-
те. Разрежьте стержень пополам, получив, таким образом два
одинаковых электрода. Наденьте на один из электродов пробку
и вставьте пробку в небольшой пористый тигель, либо в цилиндр,
91
сделанный из пергаментной бумаги и заткнутый с одного конца
пробкой. Введите электроды в стакан и установите форсунку
отводной трубки (подсоединенной к источнику кислорода) точно
под свободным электродом. В стакан и в пористый тигель налей-
те раствор поваренной соли; подсоедините концы электродов к
милливольтметру. Электрод, находящийся в пористом сосуде,
следует подсоединить к отрицательному полюсу. Вокруг свобод-
ного электрода пропустите сильную струю кислорода. Отмечает-
ся резкое отклонение стрелки, медленно возвращающейся почти
к нулю при прекращении подачи кислорода. Оставьте цепь
замкнутой на несколько минут. Затем на жидкости, взятые из
пористого тигля и внешнего пространства, подействуйте раство-
ром железосинеродистого калия: жидкость, взятая из пористого
сосуда, содержит растворенное железо. Подействуйте на жид-
кость, окружающую катод, раствором фенолфталеина.
Объяснение наблюдаемого явления состоит в следующем,
В присутствии кислорода железо становится катодом, т. е. более
«благородным» в сравнении с железом, защищенным от кисло-
рода; действительно, кислород пассивирует железо. На аноде —
в пористом тигле, т. е. электроде, защищенном от действия
кислорода, железо растворяется,
Fe—металл ->Fe+++2<?
Электроны идут по цепи к катоду, где происходит реакция
деполяризации.
-|-О2+Н2О+2^->20Н-
РАСТВОРЕНИЕ ВОЗДУХА В ВОДЕ
То, что воздух растворяется в воде, можно показать следую-
щими способами:
а)	Прямо — смешивая чистую воду с определенным, извест-
ным объемом воздуха и демонстрируя уменьшение объема при
приведении системы к атмосферному давлению.
б)	Косвенно — кипятя воду, находившуюся в течение неко-
торого времени в контакте с воздухом, и анализируя газ, выде-
ляющийся из воды.
При проведении опыта в младших классах не следует поль-
зоваться водопроводной водой, поступающей из районов, бога-
тых мелом. При отсутствии подходящей воды надо отложить
это занятие до тех пор, пока не будет изучен углекислый газ.
Это связано с тем, что в то время, как почти весь растворенный
в воде воздух улетучивается вскоре после начала кипения воды,
через некоторое время после этого начинается, хотя и неболь-
шое, но непрекращающееся выделение газа, вызванное медлен-
ным разложением кислого углекислого кальция. Следует ли рас-
сматривать этот газ как часть растворенного в воде воздуха
92
или нет, решить очень трудно. Если необходимо провести этот
опыт в младших классах, то пользуйтесь дистиллированной во*
дой, постоявшей некоторое время на воздухе, не обращая вни-
мания на небольшое количество углекислого газа.
В течение сорокапятиминутного урока можно очень легко
успеть и удалить воздух из воды кипячением и провести анализ
газа с помощью метода, описанного в опыте 75 (метод с пере-
вернутой бюреткой и чашечкой). Результаты опыта всегда по*
называют, что анализируемый газ содержит объемы азота и
кислорода, относящиеся друг к другу примерно, как 2:1. Когда
оказывается, что этот результат идентичен с получаемым при
расчете из величины парциальных давлений, то он оказывается
наиболее убедительным доказательством того, что воздух явля-
ется смесью газов. Поэтому этот опыт лучше оставить до по-
следующего изучения воздуха, когда будут определены пар-
циальные давления и усвоен данный принцип.
Опыт 87. Воздух растворяется в воде
Большую колбу заполните наполовину дистиллированной
водой, и интенсивно кипятите ее в течение 5 минут с тем, чтобы
удалить из неег воздух. Пока вода еще горячая, перелейте ее в
небольшую колбу, заполнив ее доверху водой. Вставьте пробку
и поставьте колбу на длительное время, пока ею не воспользуе-
тесь. Возьмите 50-миллилитровую или лучше 100-миллилитро-
вую бюретку со стеклянным краном и наполните ее на 3Д охлаж-
денной и прокипяченной дистиллированной водой. Быстро от-
кройте и закройте кран с тем, чтобы носик бюретки также за-
полнился водой. Вставьте в бюретку резиновую пробку и в тече-
ние нескольких минут взбалтывайте воду с воздухом. Дайте
бюретке охладиться до комнатной температуры, ибо теплые
руки могли ее нагреть, и отметьте уровень воды полоской бума-
ги. Опустите кончик бюретки в воду и откройте кран. Уровень
воды в бюретке подымается на небольшую, но вполне замет-
ную высоту. Таблицу растворимости воздуха в воде смотрите
на странице 329.
Аналогичным образом может быть показана растворимость
в воде кислорода, азота, окиси углерода и метана.
Опыт 88. Анализ воздуха, выделяющегося из воды
при ее кипячении
В литре воды при комнатной температуре растворяется около
22 мл воздуха. Поэтому при проведении опыта в лекционной
следует одновременно кипятить по меньшей мере две большие
колбы с водой. Если опыт частично проводится самим классом,
то газ, полученный в отдельных опытах, должен быть собран
вместе, а анализ его проведен учителем.
93
К большой колбе подберите пробку и наденьте ее на от*
водную трубку. Край отводной трубки должен быть установлен
заподлицо с пробкой. Наполните колбу доверху водой. Насосите
в отводную трубку доверху воду и попросите помощника на
время, пока пробка не будет вставлена в колбу, закрыть конец
отводной трубки пальцем. Установите и укрепите колбу на шта-
тиве в нужном для нагревания положении и соедините ее с
пневматической ванной. Бюретку или конец закрытой с одного
Рис. 26. Прибор для собирания воздуха, выделяю-
щегося из воды.
конца трубки установите точно над выходом отводной трубки
(рис. 26). Оботрите досуха поверхность колбы, доведите ее до
кипения и поддерживайте необходимую температуру, пока про*
исходит выделение воздуха. Когда в бюретку наберется доста*
точное для анализа количество воздуха, замените ее на неболь-
шую трубку, заполненную дистиллированной водой, над которой
и соберите остальной газ. Если для выделения газа была исполь-
зована водопроводная вода, поступающая из района, богатого
меловыми отложениями, то следует добавить в маленькую труб-
ку немного известковой воды. Обнаруживается присутствие угле-
кислого газа.
Перенесите бюретку в высокий цилиндр, охладите ее, отре-
гулируйте уровни воды и отметьте объем газа. Затем с помощью
94
поглотительной чашечки введите в бюретку едкое кали (опыт 75)
и в течение минуты взбалтывайте содержимое бюретки. Введя
кран бюретки под воду, откройте его, снова охладите бюретку,
отрегулируйте уровни и отметьте объем, занимаемый газом.
При получении газа из дистиллированной воды едкое кали
можно не вводить, ибо объем растворенного в дистиллирован-
ной воде углекислого газ ничтожен.
Затем заполните чашечку пирогаллолом и взбалтывайте бю-
ретку в течение нескольких минут (см. стр. 85). Образование
темной окраски обнаруживает присутствие кислорода, для изме-
рения объема которого следует аналогично предыдущему ввести
кран под воду, открыть его и измерить объем. В оставшийся
’ газ введите горящую лучину: лучина сразу гаснет.
Определите объем колбы, рассчитайте объем газа, выделяю-
щегося из литра воды, и объемное соотношение кислорода и
азота в выделившемся газе.
Следующие величины дают некоторое представление о ре-
зультатах, которые должны быть получены.
Газы, вытесненные из водопроводной воды при лаборатор-
ных опытах, проводившихся учащимися, были собраны и про-
анализированы. Анализы с помощью метода перевернутой бю-
ретки и чашечки проведены автором и дали следующие резуль-
таты:
Объем взятого для анализа газа .	• • •	29,1	30,4	32,2	32,0 мл
» углекислого газа .....		2,6	2,5	2,7	2,6 мл
„ кислорода 		• . -	8,3	8,8	9,2	5,8 мл
. азота (по разности) . . . .		18,2	19,1	20,3	20,9 мл
ЖИЗНЬ БАКТЕРИИ В ВОЗДУХЕ
Предварительные приготовления. Для опытов необходимы
стерильный пищевой агар, чашки Петри и термостат.
Трудно приготовить и стерилизовать небольшое количество
пищевого агара. Поэтому, если он требуется изредка, то лучше
всего его просто купить.
При проведении этих опытов должны соблюдаться обычные
предосторожности. Чашки Петри простерилизуйте до урока.
G этой целью сначала вымойте их горячей, содержащей соду
водой, затем промойте дистиллированной водой, дайте воде
стечь, заверните чашки в промасленную бумагу и поместите их
на час в нагретую печь. В промасленной бумаге чашки должны
храниться до использования. Хорошо, прежде чем помещать
чашки в печь, уложить их в жестянку. В этом случае будет
достаточно просто извлечь их затем из печи и не потребуется
хранения в стерильной атмосфере.
Если термостат отсутствует, то можно из большой жестя-
95
ной банки (ящика) соорудить самодельный термостат. Возьмите
большую банку (30X30X30 см), покройте внутренние
стенки ящика листовым асбестом. В крышке ящика на 2,5 см
от угла пробейте отверстие для термометра. Второе такое же от-
верстие следует пробить в аналогичном месте у противополож-
ного края. Наденьте на термометры пробки и в оба отверстия
вставьте по термометру. Следует взять специальные термометры
с длинной ножкой на 50°. Культуры надо инкубировать либо
5 дней при 22° С, либо 3 дня при 37° С. При работе в дневной
школе пятидневный интервал неудобен, и поэтому, если имеется
регулятор газа, то лучше нагревать термостат до 37° С. Однако
при отсутствии регулятора предпочтительнее вести нагрев до
22° С, ибо в этом случае допустимы большие колебания темпе-
ратуры. С помощью резинового шланга подсоедините паяльную
трубку к газовой сети и отрегулируйте пламя таким образом,
чтобы его длина была около 3 мм. Для того чтобы защитить
пламя от действия сквозняков, накройте его обычным ламповым
стеклом. Отрегулируйте высоту пламени и положение над ним
инкубатора таким образом, чтобы была достигнута необходимая
температура. Следует знать, что при отсутствии регулятора
требуется частый надзор за температурой. Первым делом утром
следует отрегулировать пламя; оно может погаснуть, если
в лаборатории включены все горелки. Последним делом, перед
уходом на ночь, должна быть регулировка температуры. По-
кройте дно инкубатора толстым слоем ваты, поставьте на нее
чашки Петри, покройте чашки новым слоем ваты, затем снова
поставьте на нее чашки Петри и т. д.
ОЗОН
На первом этапе знакомства с воздухом изучение озона мож-
но опустить и ввести его при возвращении к изучению воздуха
и кислорода. Для того чтобы убедительно показать, что озон
является аллотропической формой кислорода, следует сначала
получить его в приборе, наполненном сухим кислородом, а за-
тем, наоборот, с помощью термического разложения превратить
озон в кислород. Для этих опытов необходимо иметь индукцион-
ную катушку или трансформатор, подходящий источник элект-
рического тока и озонатор. Однако если упомянутая аппарат
тура отсутствует, можно прибегнуть к медленному окислению
фосфора воздухом, сопровождающемуся образованием озона.
С помощью этой реакции можно в течение урока получить
количество озона, вполне достаточное для демонстрации его
наиболее простых свойств. Однако изучение качественного и ко-
личественного состава озона в этом случае следует опустить.
Можно пользоваться небольшой индукционной катушкой, пи-
таемой батареей, составленной из сухих элементов, или аккуму-
лятором. Однако питаемый с помощью осветительной сети боль-
96
шой трансформатор значительно более эффективен и позволяет
осуществить более яркий опыт, который даже большим классом
наблюдается очень легко.
ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА
При желании получить полное описание устройства и работы
индукционной катушки следует обратиться к учебнику физики.
Здесь же достаточно сказать, что небольшие индукционные
катушки, используемые в школах, обычно требуют для питания
постоянный ток напряжением 4—16 в и лучше всего работают
при использовании в качестве источника тока батареи аккуму-
ляторов. Можно приобрести и большие катушки, как например,
дающие искру длиной 7 см и выше, которые могут работать
при любом напряжении. Так, например, если индукционная ка-
тушка для работы требует переменный ток напряжением 240 в,
то с нею можно будет с удобством работать, пользуясь освети-
тельной сетью. Работающая таким образом катушка не требует
конденсатора или механического прерывателя, ибо прерывистый
ток высокой частоты получается с помощью электролитического
прерывателя.
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ ПРЕРЫВАТЕЛЬ ВЕНЕЛЬТА
(А. Венельт, 1899 г.)
Ячейку Венельта легко изготовить самому; она представляет
собой устройство, состоящее из свинцовых или платиновых
электродов, погруженных в разбавленный раствор серной кис-
лоты. Удобным резервуаром является обычный стеклянный со-
суд размером, например, 15x5x8 см. Наполните сосуд почти
доверху разбавленным раствором серной кислоты. В случае,
когда напряжение равно 220 в, возьмите 1 объем кислоты на
40 объемов воды. Свинцовую пластину шириной 5—7 см и дли-
ной 18—20 см используйте в качестве катода. Анод можно изго-
товить из свинца или платины. Его следует ввести в стеклянную
или кварцевую пробирку, в дне которой должно быть отверстие.
Для этой цели можно использовать обычную большую пробирку
15X2,5 см. Однако в связи с тем, что такие пробирки часто ло-
маются, предпочтительнее пользоваться кварцевой пробиркой
аналогичного размера, в дне которой следует проделать отвер-
стие диаметром в 1 мм. На бортики сосуда помещают эбонито-
вую пластинку, через отверстие в которой вводят в электролит
пробирку, фиксируя ее таким образом в нужном положении
(рис. 28). Возьмите свинцовую пластину длиной 17—20 см и ши-
риной 2,5—3,5 см, согните ее в виде полуцилиндра таким обра-
зом, чтобы она соответствовала по форме пробирке, и используй-
те ее в качестве анода. При использовании такой ячейки в ка-
честву прерывателя и электричества от осветительной сети
1 Фоулз
97
частота прерываний может достигнуть нескольких тысяч в се-
кунду. В этом случае вторичный разряд имеет вид яркого фио-
летового пламени. Составляют цепь из прерывателя трансфор-
матора и озонатора в соответствии с рисунком 28. При продол-
жительной работе электролитического прерывателя серная кис-
Рис. 27. Получение озона.
лота закипает и может разбрызгиваться; однако это не влияет
на эффективность работы прибора.
Электролитический прерыватель работает со значительно
большим шумом, чем механический. Однако едва ли это являет-
ся неудобством, ибо шум имеет место, лишь пока сосуды запол-»
няются озоном. Действительно, жужжание разрыва и яркое пла-
мя разряда вторичной катушки производят на класс сильное
впечатление и являются подходящим сопровождением образова-
ния столь чудесного вещества, как озон.
Предосторожности. Преподаватели, не работавшие прежде
с мощной катушкой или трансформатором, должны обратить
внимание на следующие обстоятельства:
1.	Во избежание получения опасного шока ни в коем случае
во время объяснения материала или устройства аппарата не
следует дотрагиваться до работающей катушки или какой-либо
части катушки или прибора, контактирующегося с нею.
2.	По этой же причине не следует собирать учащихся во-
круг прибора.
3.	Помните, что наименьшее расстояние между витками про^
волок вторичной обмотки должно быть в том месте, где требует-
ся искра.
4.	После выключения тока не следует сразу касаться катуш-
ки, так как заряд, прежде чем уйти, в течение нескольких се-
кунд остается на катушке.
5.	Излишне говорить о том, что катушка не должна исполь-
зоваться при токах больших, чем те, на которые она рассчитана.
98
ОЗОНАТОРЫ
Озонатор, введенный Л. Бабо в 1863 г. и изображенный на
рисунке 27, легко изготовить самому. Благодаря своей простоте
он очень подходит для демонстрации качественного состава озо-
на. При работе катушки вблизи искры ощущается своеобразный
запах, благодаря которому вещество получило название озона.
При работе прибора класс видит зону, подвергающуюся дейст-
вию искры, проникающей внутрь трубки.
Прибор состоит из трубки ДЕ длиной около 30 см; при ра-
боте с небольшой катушкой можно воспользоваться трубкой,
Рис. 28. Получение озона.
изготовленной из обычного мягкого стекла, однако если берется
мощная катушка, питаемая от осветительной сети, то трубка
должна быть сделана из твердого стекла хорошего качества.
В противном случае, под действием мощного тока стекло места-
ми прогорает и затем лопается. В трубку впаивают платиновую
проволоку FG длиной примерно 15 см. Конец проволоки должен
быть впаян примерно на расстоянии 2,5 см от конца .трубки,
а сама проволока должна располагаться внутри трубки. Вторую
платиновую проволоку следует обмотать снаружи той части
трубки, где лежит первая платиновая проволока. Таким обра-
зом 12 см трубки остается свободной. Эту часть трубки нагре-
вают при желании показать термическое разложение озона.
Наружный конец первой проволоки и один конец проволоки,
обмотанной в виде спирали, соединяют со вторичной обмоткой
катушки или трансформатором. Таким образом, платиновые
7*	99
проволоки нигде друг с другом не контактируются, однако, ког-
да катушка работает, внутри находящегося в трубке газа про-
исходит тихий разряд.
Озонатор, предложенный В. С, Броди (1872 г.) и изобра-
женный на рисунке 28, более удобен в работе. Он известен
очень хорошо, и поэтому не требуется давать его детальное
описание. Прибор погружают в сосуд, наполненный раствором
соли или разбавленным раствором серной кислоты. Трубку А
наполняет тем же электролитом. Прочные медные проволоки
WW подсоединяют к концам вторичной обмотки катушки или
трансформатору и погружают в жидкость. Через кольцеобразное
отверстие медленно пропускают кислород.
Опыт 89. Получение озона с помощью озонатора Бабо
Урок можно начать следующим образом. Пускают в ход
электрическую машину и отмечают появление в воздухе вокруг
работающей машины специфического запаха. Этот запах свой-
ственен какому-то газообразному веществу Газ образуется тог-
да, когда дающая искру катушка работает. Поэтому использова-
на такая конструкция, при которой искра находится внутри труб-
ки, что позволяет регулировать процесс, изолировать и изучать
получаемое вещество. Этот опыт является решающим, ибо он по-
казывает, что озон должен быть одной из форм кислорода: в
свое время озон сможет быть охарактеризован как кислород,
содержащий большой запас энергии. Соберите прибор в соот-
ветствии с рисунком 27. Кислород можно получить одним из
рекомендуемых далее способов (стр. 335). Его следует высу-
шить, пропуская через серную кислоту. Если вы располагаете
временем, то сначала подсоедините отводную трубку Н с помо-
щью резинового шланга, хотя впоследствии придется его все
равно снять. Вытесните воздух кислородом. Подставьте под
струю выходящего кислорода йоднокрахмальную бумагу и от-
метьте отсутствие реакции. Затем включите ток и одновременна
медленно пропускайте кислород примерно со скоростью двух
пузырьков в секунду. Выходящий при этом из трубки газ об-
ладает характерным запахом,* и помещенная под струю этого
газа йодокрахмальная бумага быстро окрашивается в си-
ний цвет, демонстрируя таким образом присутствие нового ве-
щества.
С помощью резиновой трубки подсоедините отводную труб-
ку Н к концу Е озонатора и попытайтесь собрать в приемник
озонированный кислород. Вследствие окисляющего действия
озона резина быстро разрушается. Теперь подберите отводную
трубку Н такого диаметра, чтобы она плотно села на конец
озонатора; залейте место соединения парафином. В соответст-
вии с описанными далее опытами соберите озонированный кис-
лородов сухие цилиндры и сосуды.
100
Опыт 90. Получение озона с помощью озонатора Броди
(Б. /С. Броди, 1872 г.)
Вместо прибора, описанного в опыте 89, можно пользоваться
озонатором Броди.
Соберите прибор, изображенный на рисунке 28. Он состоит
из озонатора, трансформатора и прерывателя, включаемого в
осветительную сеть. Вместо трансформатора можно воспользо-»
ваться небольшой индукционной катушкой, питаемой от бата*
реи или аккумулятора. На наружный конец озонатора наденьте
длинную стеклянную трубку, длиной примерно 30 см, и залейте
место соединения парафином. В этом случае другой конец труб-
ки можно нагревать, не опасаясь расплавить парафин. Анало-
гично опыту 89 получите озон и продемонстрируйте его действие
на йодокрахмальную бумагу и резину.
Опыт 91. Термическое разложение озона
При прохождении по трубке озонированного кислорода на-
грейте участок трубки GE с помощью едва светящегося пламе-
ни горелки (озон разлагается при 230°С). Под струю выходяще-
го из трубки газа подставьте йодокрахмальную бумагу. Какого-
либо изменения окраски не отмечается, следовательно, в выхо-
дящем газе озон не содержится. Введите в струю газа тлеющую
лучину: обнаруживается вытекающий из трубки кислород. Не-
сколько раз выводите и вводите йодокрахмальную бумагу под
струю газа, соответственно удаляя и вводя пламя. При охлажде-
нии трубки в вытекающем газе обнаруживается озон. Этот опыт
окончательно доказывает, что озон является одной из форм
кислорода.
Опыт 92. Действие озона на ртуть
(В. А. Шенстон, 1892 г.)
Установите один из описанных озонаторов, наденьте на вы-
ходное отверстие его согнутую под. прямым углом отводную
трубку и пропускайте озон в небольшую сухую колбу. Для того
чтобы определить момент заполнения колбы, держите у ее от-
верстия йодокрахмальную бумагу. Бросьте в колбу небольшой
шарик ртути, вставьте пробку и взболтайте содержимое колбы.
Ртуть растекается по стенкам колбы, образуя зеркало. Добавь-
те в колбу немного воды и взболтайте ее. Зеркальная пленка
разрушается, и ртуть снова собирается в шарики.
Опыт 93. Окисление сернистого свинца озоном
(В. А. Шенстон, 1892 г.)
С помощью озона превращают сернистый свинец в серно-
кислый свинец.
Смочите кусок фильтровальной бумаги разбавленным раст-
101
вором уксуснокислого свинца и затем погрузите бумагу в раз-
бавленный раствор сернистого аммония. Введите бумагу в струю
озона- Черная бумага становится белой.
Опыт 94. Озон растворяется в скипидаре
(К. Д. Гаррис» 1908 г.)
В сухой 100-миллилитровый цилиндр с пробкой пропускайте
озон, пока находящаяся у выхода цилиндра йодокрахмальная
бумажка не окрасится в синий цвет.
Для того чтобы показать наличие в цилиндре озона, быстро
введите внутрь цилиндра длинную полоску йодокрахмальной бу-
маги. Затем добавьте в цилиндр 5—10 мл скипидара и взбалты-
вайте содержимое цилиндра в течение минуты. Исследуйте атмо-
сферу внутри цилиндра с помощью новой полоски йодокрах-
мальной бумаги: озон более не обнаруживается. Перелейте ски-
пидар в небольшой сухой стакан и погрузите в скипидар кусо-
чек сухой йодокрахмальной бумаги. Бумажка окрашивается в
синий цвет. Покажите, что исходный, находящийся в склянке
скипидар не действует на йодокрахмальную бумагу.
Опыт 95. Озон не растворяется в серной кислоте
Возьмите вместо скипидара концентрированную серную кис-
лоту и повторите первую половину опыта 94. Обнаруживается,
что озон не растворяется в серной кислоте. Он может быть легко
обнаружен в атмосфере над серной кислотой даже через неделю
после начала опыта.
Опыт 96. Образование озона при окислении фосфора
воздухом
(Е. Ф. Горуп-Бизаней, 1859 г,)
Окисление фосфора на воздухе сопровождается образовани-
ем озона. Фосфор подвергают действию определенного объема
воздуха. Через несколько минут находящаяся над фосфором
атмосфера дает реакцию на озон.
С двух или трех кусков фосфора под водой соскребите верх-
ний темный слой, либо воспользуйтесь палочками фосфора.
Очистив поверхность фосфора, поместите его в заполненную
водой колбу. Сливайте воду до тех пор, пока палочки фосфора
наполовину выступят из воды. Несмотря на то что возможность
поломки колбы маловероятна, ради безопасности поставьте кол-
бу в стеклянную чашку и неплотно прикройте колбу. Вскоре
над фосфором начинают подниматься белые пары. Через не-
которое время — летом достаточно обождать несколько минут —
опустите в колбу полоску йодокрахмальной бумаги. Бумага
сразу же синеет. (Сравните с опытом 447.)
ГЛАВА II
КИСЛОТЫ, ОСНОВАНИЯ и соли
Подвергая дерево сухой перегонке, получают древесный
уголь и далее изучают его свойства. Синтезируют углекислый
газ и впоследствии находят, что он в изобилии образуется при
взаимодействии кислоты и мела. В младших классах дальней-
шую работу можно с успехом вести в виде изучения мела по
методу и направлению, описанным далее на странице 119. Ста-
новится ясным, что мел является типичным карбонатом. Его
изучение приводит к знакомству с содой, щелочами и далее с
кислотами и солями. Нейтрализация едкого натра соляной кис-
лотой приводит к получению обычной соли. Начиная с этого
места, изучение большинства известных кислот, оснований, со-
лей и продуктов их распада может быть проведено в любой
последовательности.
В этой главе первым изучается хлористый водород. Это
объясняется тем, что при его разложении получается хлор —►
элемент столь часто участвующий в химических реакциях, что
ознакомиться с ним следует как можно раньше. Объемный со-
став газообразных соединений, с которыми сталкиваются в этой
главе, может быть изучен в любом удобном месте.
Опыт 97. Сухая перегонка дерева
Дерево подвергают деструктивной перегонке и получают
древесный уголь, древесный деготь и древесный газ.
Перегонку можно вести в медном, железном или стеклянном
сосуде. Изображенная на рисунке 29 медная перегонная колба
или более дешевая медная пробирка, похожая на большую
стеклянную пробирку (рис. 30), легко заполняется, просто
укрепляется и может быть быстро и сильно нагрета.
При отсутствии металлических сосудов перегонку можно с
достаточным удобством и вполне эффективно провести в стек-
лянном приборе, собранном по рисунку 31. Класс видит, что
дерево разлагается без пламени, что говорит о том, что разло-
жение не есть обычное горение.
Для опыта пригоден любой вид сухого дерева, наколотого
на небольшие кусочки. Можно пользоваться и опилками. Рас-
пилите дерево на небольшие брикеты и из них приготовьте дре-
103
Рис. 29. Деструктивная перегонка дерева:
(а)—медная колба, наполовину заполненная опилками, (ft)—ириемник дегтя, (с)—склянка
Вульфа, содержащая раствор едкого натра.
Рис. 30. Медная пробирка.
Рис. 31. Перегонка дерева.
(Простой прибор.)
весный уголь. Сосуды, изобра-
женные на рисунке 29, запол-
ните в соответствии с подписью
под рисунком. Изображенную
на рисунке 30 медную пробирку
заполните до половины дере-
вом и вставьте в пробирку
корковую пробку. При работе
с прибором, изображенным на
рисунке 31, перегонный сосуд
заполните наполовину деревом,
а приемник — водой. Метал-
лический сосуд сразу сильно нагрейте, а стеклянный — сначала
осторожно. Вскоре начинает выделяться газ. Соберите его в
сосуды. Первую пару сосудов отбросьте, ибо они содержат воз-
дух, а содержимое третьего сосуда подожгите. Можно также
подсоединить к прибору форсунку, как это показано на рисунке.
104
Затем, если это возможно, соберите некоторое количество газа
в аспиратор или газгольдер с тем, чтобы можно было провести
следующий опыт. Для того чтобы можно было осмотреть древес-
ный уголь и древесный деготь, вовремя прекратите нагревание
реторты. В находящийся над дегтем, слой воды опустите полос-
ку синей лакмусовой бумаги. Лакмус становится красным. По
комнате распространяется запах дегтя. Покажите учащимся дре-
весный уголь и подарите несколько кусочков учащимся, любя-
щим рисовать.
Рис. 32. Го-
рение дре-
весного га-
за.
Опыт 98. Превращение пламени древесного газа
в светящееся пламя
В концы (/-образной трубки (рис. 32) вставь-
те две форсунки. Форсунками могут служить
либо кварцевые трубки, либо мундштуки глиня-
ных курительных трубок. В каждое колено вве-
дите по гГробке, сделанной из ваты. Пробки долж-
ны быть свободными. Одну пробку смочите бен-
золом. Шланг D подсоедините к аспиратору, со-
держащему древесный газ. Откройте кран аспи-
ратора, обождите минуту, пока вытеснится из
трубки воздух, и затем зажгите выходящий из
форсунок газ. Газ, проходящий через смоченную
бензином вату, горит ярким белым пламенем.
Опыт 99. Извлечение окрашенных веществ
древесным углем
(Т. Ловитц, 1785 г.)
Приготовьте запасной раствор метилового
фиолетового. Раствор подходящей концентрации
получается при растворении. 0,3 г красителя
в 500 мл воды. 5 мл этого раствора доведите во-
дой до 100 мл и 30—50 мл получившегося раствора перелейте в
100-миллилитровый цилиндр с пробкой. Оставшуюся часть раст-
вора сохраните для сравнения. Если у вас нет метилового фио-
летового, то необходимое для опыта количество его можно по-
лучить следующим образом.
Обычно красящее вещество химических карандашей, маши-
нописных лент и копировальной бумаги (окрашенной в фиоле-
товый цвет) является метиловым фиолетовым. К измельченному
грифелю карандаша или отработанной ленте прилейте немного
теплой воды, профильтруйте и разведите его таким образом,
чтобы интенсивность окраски его соответствовала интенсивности
окраски 0,01 н. раствора КМпО4. Добавьте к раствору чайную
ложку «с верхом» измельченного древесного угля и взбалты-
вайте смесь в течение нескольких минут. (Хорошо ведет себя
105
древесный уголь. Он недорог и может быть использован в боль-
ших количествах. Перед использованием его следует измельчить
до кусочков, размером с рисовое зерно.)
Взболтайте уголь с раствором красителя и профильтруйте
смесь или дайте углю осесть. Получается совершенно бесцветная
или почти бесцветная жидкость. Если получилась окрашенная
жидкость, то сравните интенсивность ее окраски с интенсивно-
стью окраски, исходного раствора. С помощью декантации про-
мойте древесный уголь водой. После второй промывки получа-
ется бесцветная вода. Затем взболтайте уголь с 10—15 мл эта-
нола (технического метилированного спирта). Получается раст-
вор, окрашенный в темно-фиолетовый цвет.
Опыт 100. Адсорбция газов древесным углем
Замечание. История вопроса. Впервые этот вид адсорбции
был экспериментально открыт и описан знаменитым физиком
Аббе Феликс Фонтана, служившим у тосканского герцога Фер*
динанда II. Фонтана проводил свои опыты до открытия столь
легко адсорбирующегося газа, как, например, аммиак; применяв-
шаяся им полтора века назад методика лучше описываемой
ниже. Он нагревал докрасна кусок древесного угля, вытесняя
таким образом содержавшийся в угле газ, после чего погружал
его под слой ртути и давал углю охладиться. Затем он помещал
над ртутью вверх дном содержащую воздух пробирку и.отпускал
уголь, который всплывал наверх и адсорбировал воздух. Полу-
ченные результаты Фонтана опубликовал в 1777 году, однако
еще ранее (около 1770 г.) сообщил о них Пристли, который
подтвердил результаты Фонтана.
Закрытую с одного конца трубку размером 30X2 см на-
полните сухим аммиаком (см. опыт 385). Погрузите открытый
конец трубки в находящуюся в сосуде ртуть. Приготовьте зара-
нее кусок древесного угля и сильно прокалите его вне контакта
с воздухом. (Для этого поместите кусок угля в небольшой тигель
или консервную банку либо на лоток песчаной бани, закройте
уголь слоем песка и сильно нагревайте его в течение несколь-
ких минут.)
Приподнимите трубку почти до поверхности ртути и паль-
цами введите остывший уголь в трубку. Немедленно опустите
трубку пониже в ртуть. Древесный уголь подымается на поверх-
ность ртути и адсорбирует аммиак, вследствие чего ртуть под-
нимается почти до верхушки трубки.
Опыт 101. Вытеснение газов из адсорбционного комплекса.
С помощью отсасывания удаляют адсорбированные на дре-
весном угле газы.
К куску древесного угля, размером с грецкий орех, привял
жите кусочек свинца и поместите его в стакан с водой.
106
Поставьте стакан на подставку колокола Комовского. На-
кройте стакан колоколом, предварительно хорошо смазав шли-
фованную кромку колокола и подставку. Замените пробку коло-
кола на другую пробку, сквозь которую проходит трубка с
краном. Соедините кран с пустой отсосной склянкой, а послед-
нюю— с вакуум-насосом. Закройте кран и несколько раз про-
верните колесо насоса. Откройте кран. Из угля выделяется струя
пузырьков.
УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ
Опыт 102. Получение углекислого газа из мела
При взаимодействии мела с соляной кислотой образуется
углекислый газ. Сначала газ собирают над водой, а затем —
с помощью вертикального вытеснения воздуха.
Соберите прибор типа изображенного на рисунке 10. Колбу
можно заменить двугорловой склянкой Вульфа. Кусок мела ве-
сом 20 г разбейте на кусочки, размером примерно по 1 см каж-
дый, и поместите мел в колбу. Немного соляной кислоты раз-
бавьте равным объемом воды и время от. времени при необхо-
димости прибавляйте в колбу по нескольку миллилитров раст-
вора. Соберите газ в сосуды и цилиндры. Считайте, что первый
сосуд заполнен воздухом, и отбросьте его.
Источник углекислого газа. Описанный метод получения угле-
кислого газа предназначен для темы «Изучение мела» или для
демонстрации младшим классам наиболее простых свойств угле-
кислого газа. Для проведения некоторых описываемых ниже
опытов, а также и иных опытов, описываемых далее, желательно
иметь более мощный источник углекислого газа. Далее, углекис-
лый газ часто требуется для создания инертной атмосферы. По-
этому нужно иметь всегда готовый к использованию источник
углекислого газа. Углекислый газ может быть получен:
а)	Из баллона с жидкой углекислотой.
б)	С помощью аппарата Киппа, заряженного кусочками мра-
мора размером с небольшой орешек и концентрированной соля-
ной кислотой.
с) С помощью любого из аппаратов, описанных на страни-
це 60, аналогичным образом заряженных мрамором и кислотой.
Чистый углекислый газ может быть получен при нагревании
двууглекислого натрия. Обычную пробирку заполните на 7з дву-
углекислым натрием и введите внутрь пробирки пробку, сверну-
тую из асбестовых ниток. Пробка должна быть рыхлой и сво-
бодно входить в пробку. Возьмите отводную трубку, наденьте
на нее пробку и вставьте пробку в пробирку. Сначала осторож-
но нагревайте ближайшую к асбесту часть соли и пропускайте
выделяющийся газ через промывную склянку, содержащую сер-
ную кислоту.
Получаемый при взаимодействии мрамора с соляной кисло-
107
той углекислый газ можно очистить, пропуская его через две
промывные склянки. В первой склянке должен содержаться на-
сыщенный раствор двууглекислого натрия, во второй — концент-
рированная серная кислота.
Опыт 103. Свойства углекислого газа.
а)	Реакция с известковой водой
В наполненную углекислым газом банку (а еще лучше —
цилиндр) налейте около 20 мл известковой воды и взболтайте
содержимое банки. Жидкость становится молокообразной. При
проведении занятия в младшем классе в данный момент целесо-
образно повторить синтез углекислого газа (опыт 34 6) и по-
казать, что соединение, гасящее горящую свечу, также делает
известковую воду молокообразной. Таким образом устанавлива-
ется идентичность этого соединения с газом, образующимся при
взаимодействии кислоты и мела.
б)	Отношение к горению
Горящую свечу опустите в банку, (наполненную углекислым
газом.
в)	Взаимодействие с водой
Закрытую с одного конца трубку размером 30X1,5 см за-
полните углекислым газом. Извлеките трубку из ванны и опусти-
те ее открытым концом в банку, содержащую воду. Вода
растворяет газ и медленно поднимается вверх по трубке.
В цилиндр, заполненный углекислым газом (следует поль-
зоваться газом, не содержащим хлористого водорода), добавьте
раствор синего лакмуса. Лакмус должен быть хорошего каче-
ства. Взболтайте раствор. Раствор лакмуса приобретает крас-
ный цвет. Вместо этого можно также в банку, заполненную
чистым углекислым газом, ввести увлажненную полоску синей
лакмусовой бумаги. Наполните углекислым газом ЮО^милли-
литровый цилиндр с пробкой, добавьте в цилиндр около 30мл
дистиллированной воды и взбалтывайте ее в течение несколь-
ких минут. Перелейте раствор в небольшую колбу и осторожно
ее нагрейте. Как только начнется энергичное выделение пузырь-
ков газа, удалите пламя с тем, чтобы наблюдаемое явление по
ошибке не было принято за кипение.
Опыт 104. Углекислый газ тяжелее воздуха
Тот факт, что углекислый газ тяжелее воздуха, можно по-
казать различными способами:
а) Аналогично тому, как переливают воду, перелейте угле-
кислый газ в «пустой» сосуд и исследуйте содержание нижне-
108
го сосуда с помощью горящей свечи или известковой воды
(М. Фарадей, 1827 г.),
6) В этом опыте используется противоположный способ со-
бирания углекислого газа, а именно: вытеснение воздуха снизу
вверх (вертикальное вытеснение). Замените отводную трубку
препаративной колбы на трубку, изображенную на рисунке 33,
и пропускайте в банку углекислый газ, пока находящаяся вне
цилиндра, у самого его отверстия,
свеча не погаснет. Свечу следует
держать горящим конном кверху с
тем, чтобы пламя было как можно
меньшим.
в)	На одном плече коромысла
весов, аналогично описанному в
опыте 55, подвесьте большой ста-
кан с той лишь разницей, что пере*
ворачивать стакан вверх дном не
следует. Налейте в него углекислый
газ или пропустите струю газа
внутрь стакана. Различие в весе
становится очевидным.
г)	Просверлите в картоне отвер-
стие для отводной трубки и накрой-
те им большой стакан или колокол.
Рис. 33. Заполнение иилиндра
углекислым газом.
Вытесняя воздух, наполните стакан углекислым газом. Завяжи-
те веревку вокруг маленького стакана и аналогично тому, как
ведро опускают в колодец, опустите его. Извлеките маленький
стакан и перелейте его содержимое в банку, содержащую из-
вестковую воду.
д)	Укрепите на столе небольшой кусочек горящей свечи и
осторожно опрокиньте над ней наполненную углекислым газом
банку. Это надо делать таким образом, чтобы над свечой находил-
ся передний край банки, а не центр ее, ибо при перевертывании
стакана газ стремительно движется не только вниз, но и вперед.
е)	Помещают мыльный пузырь на «поверхность» углекисло-
го газа (Ф. Кесслер, 1869 г.).
В большой стакан пропускайте очищенный от хлористого во-
дорода углекислый газ, пока он заполнит стакан почти до поло-
вины (хлористый водород будет разрушать пузырь). Уровень
углекислого газа устанавливайте с помощью горящей свечи.
Для выдувания пузырьков воспользуйтесь длинной прямой стек-
лянной трубкой, величиной с обычный карандаш. Выдуйте пу-
зырь, не закрывайте конец трубки и перенесите пузырь к от-
верстию колокола. Закройте пальцем отверстие трубки и
встряхните ее с тем, чтобы отделился пузырь. В течение дли-
тельного времени пузырь не лопается.
Для сравнения введите пузырь в аналогичный стакан, содер-
жащий воздух.
109
Опыт 105. Поглощение углекислого газа раствором
едкого натра
Наполненную углекислым газом пробирку откройте под раз-
бавленным раствором едкого натра. Жидкость быстро подни-
мается и заполняет пробирку.
Опыт 106. Идентификация газа, содержащегося в содовой воде
(В. Одлинг, 1869 г.)
Заготовьте заранее бутылку с содовой водой и подберите
пробку, подходящую по размеру к горлышку бутылки. Надень-
те пробку на отводную трубку.
Откройте бутылку, вставьте пробку с отводной трубкой и
пропускайте вытекающий из бутылки газ в содержащий извест-
ковую воду цилиндр.
Твердый углекислый газ. Увеличение промышленного про-»
изводства и потребление твердого углекислого газа (сухого
льда) позволяет надеяться, что сухой лед найдет широкое при-
менение в домашнем хозяйстве. Поэтому полезно познакомить
учащихся с сухим льдом и научить их правильно с ним обра-
щаться.
Если готовить твердый углекислый газ из находящегося в
баллоне жидкого углекислого газа, то он обойдется очень до-
рого. Однако с целью ознакомления с самим процессом по-
лучения сухого льда следует небольшое количество жидкого
углекислого газа превратить в твердый. Основную же массу
сухого льда, необходимого для проведения опытов, можно ку-
пить.
При хранении сухого льда в изолированном контейнере по-
тери составляют 2% в сутки. Небольшие количества лучше всего
хранить в термосе, наполненном ватой.
Твердый углекислый газ имеет плотность 1,2. Несмотря на
то что его температура — 78,9°С, кусочек его можно без опасе-
ний положить на руку, ибо между рукой и твердым веществом
образуется подушка газообразного углекислого газа, плохо
проводящего тепло. Однако брать (сжимать) его пальцами не
следует, ибо их можно отморозить.
Поэтому брать сухой лед следует лишь перчатками, а при
работе с ним следует пользоваться деревянными инструментами.
Опыт 107. Получение твердого углекислого газа
(В, Одлинг, 1869 г.)
Для проведения опыта требуются баллон с жидким углекис-
лым газом и специальная металлическая коробка (рис. 34).
Эта коробка представляет собой контейнер, приспособленный
для сохранения твердого углекислого газа.
Давление сжиженного газа уменьшают до одной атмосферы.
ПО
При этом улетучивается около 2/з газа, а оставшееся количество
охлаждается до температуры ниже точки замерзания.
Поместите баллон на стол, подымите его конец и подставьте
под него деревянный брусок. Баллон должен быть установлен
таким образом, чтобы вентиль его был опущен вниз. Носик вен-
тиля должен быть направлен
стоит из двух металлических
цилиндров, к каждому из кото-
рых прикреплена покрытая де-
ревом пустотелая ручка. Два
цилиндра, соединяемые друг с
другом с помощью простого
механического устройства, об-
разуют приемник для затвер-
девающего газа. В одном из
цилиндров имеется патрубок,
служащий для введения жид-
кого углекислого газа. Когда
к полу. Коробка Наттерера со-
Рис. 34. Коробка Наттерера для
получения и хранения твердой
двуокиси углерода.
жидкость поступает в прием-
ник, часть ее испаряется, повышая таким образом давление.
и, выходя через имеющиеся в рукоятках маленькие отверстия,
охлаждает оставшийся в приемнике углекислый газ, кото-
рый и затвердевает, образуя пушистую белую кристалличе-
скую массу. С помощью резинового шланга соедините носик
баллона с входным патрубком металлической коробки. Попро-
сите ассистента взять'в руки коробку (за деревянные ручки).
В дополнение можно также одеть перчатки или обернуть ручки
несколькими слоями тряпки. Излишне говорить,что эта опера-
ция не представляет никакой опасности, однако желательно,
чтобы ассистент был знаком с условиями опыта. За металличе-
скую коробку не следует браться голыми руками, а пальцы не
следует держать в струе выходящего охлажденного газа. Как
следует откройте вентиль баллона с тем, чтобы выходящий газ
образовал белые струи, простирающиеся на 7—10 см по обе сто-
роны от рукояток коробки. Через 30 секунд в коробке образует-
ся значительное количество твердого вещества. Если вы хотите
заполнить коробку доверху, пропускайте газ до тех пор, пока в
вытекающем газе не появятся кусочки твердого углекислого га-
за. Поскольку твердое вещество не сжато, оно сохраняется все-
го в течение нескольких секунд, однако его можно сохранить в
термосе. Можно также спрессовать его в небольшой картонной
•или деревянной трубке. Приготовьте заранее такую трубку. От-
кройте металлический приемник, всыпьте твердое вещество в
картонную коробку и, надев перчатки и пользуясь деревянной
ложкой, перенесите по частям твердое вещество в трубку. Один
конец трубки плотно прижмите к куску чистого дерева, а дру-
гим куском дерева, плотно входящим в трубку, утрамбовывай-
те кристаллы.
111
Вытолкните спрессованный таким образом цилиндрик и
положите его на голую руку. Дайте учащимся рассмотреть его.
Пусть каждый учащийся подержит его в руке, однако преду-
предите их, чтобы они не сжимали твердое вещество паль-
нами.
В сухую пустую банку поместите чайную ложку «без верха»
пушистых кристаллов и попросите класс наблюдать за их исчез-
новением. Затем попытайтесь погрузить в банку горящую све-
чу. Кажется невероятно таинственным, что при каждой попытке
погрузить горящую свечу в будто бы пустой сосуд свеча гаснет.
В аналогичным образом заполненную банку добавьте известко-
вую воду. Иное применение твердого углекислого газа описано
в опыте 258.
Опыт 108. Разложение углекислого газа магнием
(Ф. Кесслер, 1869 г.)
В колбу, заполненную углекислым газом, опускают горящий
магний. Образуется окись магния, и выделяется свободный уг-
лерод.
Возьмите короткогорлую колбу емкостью 500 мл или более.
Вытесняя воздух, заполните ее углекислым газом. С этой целью
пропускайте в колбу углекислый газ до тех пор, пока горящая
небольшим пламенем свеча, помещенная у выхода из горлыш-
ка, не погаснет. Оборачивая магниевую ленту вокруг обычного
карандаша, сделайте.из ленты длинную спираль. Держите щип-
цами спираль вертикально над горлышком, колбы. Зажгите маг-
ний и спокойно опустите спираль в центр колбы. (Желательно
установить магниевую спираль в нужное положение до того,
как ее зажгут, иначе ослепительное пламя горящего магния за-
труднит введение ленты в колбу; в противном случае следует
надеть синие очки.)
Взболтайте содержимое колбы с небольшим количеством
воды и погрузите в раствор полоску красной лакмусовой бу-
маги. Затем добавьте к смеси соляную кислоту. Окись
магния растворяется, а черное вещество (углерод) всплы-
вает на поверхность жидкости. Если время позволяет, со-
берите черное вешество. высушите его, нагрейте его в труб-
ке для сжигания, одновременно пропуская над ним кислород,
и образующийся при этом газ введите в известковую воду.
При взаимодействии мела с кислотой легко и в большом ко-
личестве образуется углекислый газ. Сразу возникает вопрос:
откуда он происходит? Как уже советовалось ранее, в младших
классах дальнейшая работа может быть проведена в форме изу-
чения мела по типу, описанному в приложении 1. При
проведении этого исследования следует постараться связать
лабораторные и лекционные занятия. Некоторые примечатель-
ные опыты описаны ниже.
112'
ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ МЕЛА
В связи с тем что интенсивное выделение газа начинается
лишь при достижении температуры 700—800°С, стеклянные
пробирки для проведения этой реакции не подходят. Однако
опыт легко проводится при помещении мела либо в пробирку,
сделанную из тонкого железа, либо в обычную круглую корот-
кую кварцевую трубку.
Опыт 109. Получение углекислого газа из мела
а)	Использование кварцевой трубки
Возьмите кварцевую трубку с внутренним диаметром 3—4 мм
и длиной 15—20 см, к одному концу ее подсоедините резиновый
шланг, а в другой вставьте стеклянную пробку. К открытому
концу подсоедините отводную трубку и введите ее в известковую
воду. В центр кварцевой трубки поместите несколько осколков
мела, и этот участок трубки нагрейте гудящим пламенем горел-
ки Бунзена. Менее чем через две минуты начинает выделяться
углекислый газ.
Описанный простой метод разложения мела исключительно
быстр и эффективен. За время урока можно по нескольку раз
повторить опыт, перезаряжая трубку осколками мрамора, изве-
сткового шпата, арагонита и устричных раковин. Обнаружи-
вается, что все эти вещества содержат углекислый газ.
б)	Использование железной пробирки
Изготовьте из тонкого листового железа пробирки. Такие
пробирки служат очень долго. Поместите на дно железной про-
бирки несколько граммов мела, вставьте в пробирку пробку с
отводной трубкой и конец последней погрузите в содержащий
известковую воду цилиндр. Нагрейте закрытый конец пробирки
докрасна. Сначала из пробирки выделяется воздух, а затем газ,
делающий известковую воду молокообразной. Отсюда следует,
что в состав мела входит углекислый газ. Для того чтобы рас-
смотреть вещество, остающееся после выделения углекислого
газа, мы сильно нагреваем мел. на открытом воздухе.
Препаративное получение извести не очень подходит для
лекционного опыта. Нагревание в этом случае затягивается на
15—20 минут, а шум гудящей горелки отвлекает учащихся.
Поэтому на уроке следует приготовить лишь немного извести,
добавив к ней значительно большее количество, полученное
предварительно. Нагревайте куски мела или гипса в муфельной
печи в течение 12 часов. Горячее вещество перенесите в жестян-
ку. При отсутствии муфельной печи куски мрамора, величиной
с грецкий орех, держите на огне обычной домашней печи, пока
они не раскалятся докрасна. Мел, помещенный в раскаленную
в Фоулз	1 13
докрасна топку современной колонки водяного отопления, пол-
ностью разлагается за несколько часов. Извлеките щипцами
прокаленные куски и перенесите их в плотно закрывающуюся
жестянку. Если вы хотите получить небольшое количество из-
вести непосредственно в лекционной, поступите следующим об-
разом.
Опыт ПО. Получение извести нагреванием мела
В куске мела весом около 1 г с помощью небольшого шила
(или сверла) просверлите отверстие. Для этого возьмите кусо-
чек мела, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда. На-
деньте мел на двухмиллиметровый стержень или на тонкую
железную проволоку. Положите стержень на небольшое метал-
лическое кольцо, либо на треугольную фарфоровую подставку
таким образом, чтобы он оказался точно над синим конусом гу-
дящего пламени горелки Бунзена. В течение 12—20 минут силь-
но нагревайте мел, поворачивая его время от времени. Нагре-
вайте сразу два куска мела. При желании взвесьте мел до и
после нагревания. Через 5 минут после начала нагревания за-
темните комнату — сразу становится видимой раскаленная до-
бела известь. Дайте охладиться полученному веществу. Один
остывший кусок поместите в сухую пробирку. Из пипетки по
каплям добавляйте воду: отчетливо видно набухание и разру-
шение твердого вещества и выделение пара. В дополнение к
этому опыту аналогичным образом подействуйте на один из
больших кусков извести, полученных ранее. Положите на тре-
ножник кафель, поместите на кафель кусок извести и из пипетки
по каплям добавляйте воду. Если известь доброкачественная,
то в результате выделится много «пара», а сама -известь сначала
набухнет, а затем превратится в сухой порошок.
Поместите в колбу немного гашеной известиг добавляйте
разбавленную кислоту и обратите внимание на то, что шипения
при этом не происходит. Для сравнения в другую колбу поме-
стите примерно равное количество мела и аналогичным обра-
зом подействуйте на него разбавленным раствором кислоты.
Поместите в колбу немного гашеной извести и взболтайте
ее с водой. Кажется, что известь в воде не растворяется. Про-
фильтруйте жидкость. Опустите в фильтрат полоску синей лак-
мусовой бумаги. Попросите ученика подуть в другую порцию
фильтрата.
Опыт 111. Соединения извести
обладают способностью окрашивать пламя
Необходимым условием для научного изучения химии яв-
ляется умение уверенно идентифицировать различные вещества,
встречаться с которыми приходится по ходу работы. В связи
с этим следует продемонстрировать окраску, придаваемую пла-
114
мени соединениями кальция. В данный момент следует ска-
зать, что эта окраска свойственна соединениям извести.
Поместите на часовое стекло немного гашеной взвести, смо-
чите ее в избытке концентрированным раствором соляной кис-
лоты, погрузите в жидкость чистую платиновую проволочку и
затем введите проволочку в пламя горелки. Покажите, что чи-
стая кислота не окрашивает пламя.
Смочите концентрированным раствором соляной кислоты
один из углов большого куска мела или мрамора и поднесите
его почти вллотную к пламени горелки. Выделяющийся с шипе-
нием углекислый газ увлекает за собой в пламя частицы хло-
ристого кальция, окрашивающего пламя в очень красивый цвет.
КАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ИЗВЕСТИ
При сильном нагревании мел разлагается на газообразное
вещество — углекислый газ и твердый остаток — известь — веще-
ство уже хорошо известное. В связи с тем что известь выдержи-
вает нагревание до белого каления, не подвергаясь при этом
разложению, возникает вопрос, не является ли известь элементом.
Раствор извести окрашивает лакмус в синий цвет. В этом
отношении известь ведет себя аналогично окислам магния, нат-
рия и калия, состав которых был установлен с помощью синтеза.
Более того, свойства извести очень похожи на свойства окиси
магния. Однако при обычном проведении опыта известь не вос-
станавливается углеродом, ибо если бы она восстанавливалась,
то это произошло бы в печи, где она была получена. Более того,
при нагревании извести в кислородно-водородном пламени на-
блюдается «известковое свечение», говорящее о том, что известь
не восстанавливается также и водородом.
Опыт 112, Получение из извести кислорода
(Дэви, 1810 г.)
Над нагретой известью пропускают хлор. Выделяющийся раз
собирают и идентифицируют. Он является кислородом.
Соберите необходимый для получения хлора прибор и, для
того чтобы сделать видимой скорость выделения газа, введите
в прибор промывную склянку, содержащую серную кислоту.
В изготовленную из тугоплавкого стекла трубку поместите не-
сколько граммов негашеной извести. Один конец трубки соеди-
ните с прибором, служащим для получения хлора, а другой —
с пневматической ванной. Пневматическая ванна и установлен-
ный в ней газоприемник должны быть заполнены разбавленным
раствором едкого натра. Осторожно нагревайте трубку. Пропу-
скайте над известью хлор со скоростью два пузырька в секунду.
Когда процесс стабилизируется, попросите одну половину клас-
са считать пузырьки поступающего хлора, а другую — пузырьки
выделяющегося кислорода. Получаемый результат удивительно
близок к ожидаемому значению. Исследуйте собранный газ с
помощью тлеющей лучины, а также обратите внимание на его
бесцветность. В данный момент не следует осложнять урок
детальным описанием метода получения хлора. Обратите вни-
мание на зеленый цвет находящегося в промывной склянке газа.
По окончании опыта откройте промывную склянку и покажите,
что находящийся в ней газ гасит горящую лучину. Если, как
это, видимо, следует из проведенного опыта, известь является
окислом металла, то содержащийся в извести металл должен на-
ходиться в большом количестве в земной коре. Исходя из этого,
мы могли бы синтезировать окислы всех известных металлов,
дающих белые окиси, и затем определить, какой из них обладав
ет свойствами извести. Однако для сокращени^времени препода-
вателю следует попросту познакомить учащихся с металличе-
ским кальцием.
Опыт 113. Синтез окиси кальция
Кальций нельзя сжечь обычным путем, просто помещая его
в ложку для сжигания и поджигая в кислороде. Однако его мож-
но сжечь, пользуясь следующим методом, предложенным
Э. Д. Годдардом.
кой в соответствии с рисунком 35.
максимально возможным образом,
Помещенный в желез-
ную ложку металлический
кальций сильно нагрева-
ют в струе кислорода.
Для этого необходимы
две горелки и кислород,
поступающий из бал-
лона либо газометра.
К трубке, по которой по-
ступает кислород, подсо-
едините глиняную либо
кварцевую трубку длиной
10—15 см. Укрепит^ над
горелкой железную столо-
вую ложку и нагрейте ее
как можно сильнее. По-
дайте струю кислорода.
Затем поместите в лож-
ку кальций (сантимет-
ровый кубик) и нагрейте
его сверху второй горел-
Когда кальций разогреется
поскребите его трубкой с
тем, чтобы снять покрывающий его слой извести и собрать из-
весть в одно место. Кальций горит и полностью превращается
в известь. Дайте полученному веществу охладиться, исследуйте
его и покажите, что оно обладает свойствами извести.
116
Количественные опыты, как. например определение объема
и веса углекислого газа, содержащегося в 1 г мела, определе-
ние количества содержащейся в меле извести и эквивалентного
.веса кальция, класс проводит в лаборатории. Из числа несколь-
ких количественных определений, проводимых классом в связи
с анализом мела, одно из определений, проводимых классом
наиболее точно, следует использовать для демонстрации химиче-
ской идентичности различных форм углекислого кальция. Раз-
дайте учащимся мрамор, природный мел, мел, используемый для
побелки, мел, полученный осаждением, известковый шпат, ара-
гонит, коралл и устричные раковины и попросите определить в
каждом из образцов либо процентное содержание мела, либо
извести. Если определения будут проведены хорошо, то получен-
ные результаты послужат превосходной иллюстрацией закона
постоянства состава.
Опыт 114. Качественный синтез мела
В большую колбу или склянку поместите немного синтезиро-
ванной извести и взболтайте ее с 200—300 мл воды. Профильт-
руйте жидкость и слейте фильтрат в колбу. Пропускайте в
раствор углекислый газ. Образование белого осадка говорит о
том, что при этом происходит химическая реакция. Через
2—3 минуты отключите углекислый газ и вскипятите жидкость.
Кипячение превращает желатинообразный мел в порошкооб-
разную, легко оседающую форму, благодаря чему класс отчет-
ливо видит, что белое вещество нерастворимо. Декантируйте
большую часть воды, немного суспензии мела перелейте в про-
бирку и добавьте к ней разбавленный раствор кислоты. Обра-
тите внимание на шипение и покажите, что оно вызвано обра-
зующимся углекислым газом. Смочите платиновую проволоку
раствором мела в кислоте и введите проволоку в пламя. Пламя
приобретает красноватый, характерный для кальция оттенок.
Следовательно, полученное вещество обладает свойствами мела.
Отсюда следует, что мел представляет собой соединение основ-
ного окисла с окислом неметалла. Далее станет известным, что
такого рода соединения называются солями. Мел является хо-
рошим примером нерастворимой соли.
Сначала вводят термин «карбонат», потом «карбонат каль-
ция». Далее, с уже известными соединениями проводят реак-
ции, применяемые для опознавания карбонатов.
Опыт 115. Иные формы карбоната кальция
Следует показать, что мрамор, известковый шпат, известняк,
коралл и устричные раковины являются карбонатом кальция*
Разложите их перед классом и покажите, что по внешнему ваду
они резко отличаются друг от друга.
117
Возьмите небольшую колбу, пробку с отверстием и отводную
трубку. Поместите в колбу мрамор, добавьте к нему разбавлен-
ный раствор азотной или соляной кислоты и пропускайте вы-
деляющийся газ в содержащий известковую воду цилиндр. Взяв
пальцами кусочек мрамора, смочите краешек его концентриро-
ванной соляной кислотой и затем введите в пламя горелки.
Мрамор не содержит натрия. Поэтому полученная в данном
случае характерная для кальция яркая красная окраска пламе-
ни будет сильно отличаться от желто-оранжевой, придаваемой
пламени осажденным мелом, неизменно содержащим адсорби-
рованный углекислый натрий.
Аналогичным образом последовательно исследуйте вышеупо-
мянутые вещества. Затем, в соответствии с целями обучения и
способностями класса, следует подытожить материал, прой-
денный при изучении мела и окислов.
Для начинающих учащихся мел является типичным карбо-
натом, изучение химии которого приводит к знакомству со ще-
лочами.
Продолжая изучение карбонатов, следует исследовать свин-
цовые белила, магнезит и какой-либо местный минерал, напри-
мер анкерит (двойная углекислая соль двувалентного железа и
кальция, встречающаяся в угольных пластах) или витерит, угле-
кислую медь и соду, и показать, что они являются карбонатами.
Некоторые из перечисленных веществ поместите по отдель-
ности в пробирки и нагрейте их. Углекислая медь разлагается
при слабом нагревании, углекислый свинец — при средних тем-
пературах, а углекислый натрий не разлагается даже при самом
сильном нагревании. Классу следует объяснить, что при нагре-
вании до белого каления углекислый натрий все же медленно
разлагается. В данный момент можно сформулировать общий
вывод, а именно, что все карбонаты при нагревании разлагают-
ся на углекислый газ и окисел металла, причем температура,
при которой происходит разложение, определяется относитель-
ной активностью металла, входящего в состав данного карбо-
ната.
Опыт 116. Мел растворим в угольной кислоте
Наполните 100-миллилитровый цилиндр чистым углекислым
газом и налейте в цилиндр 20 мл известковой воды. Образуется
обыкновенный белый осадок мела. Взбалтывайте смесь в тече-
ние минуты. Мел полностью растворяется, и мутная жидкость
снова становится прозрачной.
Замечание. Прибавление к 100 мл насыщенного при ком-
натной температуре раствора извести 52—53 мл углекислого га-
за ведет к образованию мела, а прибавление 104—105 мл уг-
лекислого газа — к образованию двууглекислого кальция.
Налейте растворившийся мел в небольшую колбу и кипяти-
те раствор. Выделяется углекислый газ, и осаждается мел.
118
Теперь обсудите механизм образования накипи в чайниках
и котлах. Достаньте немного накипи и покажите классу, что в
состав накипи входят кальций и углекислый газ.
ОБ ИЗУЧЕНИИ МЕЛА. ЕГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Знакомство с мелом не следует ограничивать только изуче-
нием его химии. Следует подробно рассказать о многообразном
значении этого вещества. При этом удачным планом изложе-
ния будет следующий: хорошо, например, собрать временно кол-
лекцию различных форм углекислого кальция. У многих учени-
ков дома найдутся лишние образчики кораллов, кальцита или
сталагмита, которые они охогно принесут в школу. Кроме того,
некоторые учащиеся, возможно, побывали в местах, где могли
наблюдать изумительные образцы сталагмитов и сталактитов и
отчетливо видеть то действие, которое оказывает вода на извест-
няковые породы. Кроме экономического производственного зна-
чения, изучение мела представляет блестящую возможность
связать изучение химии с биологией, сельским хозяйством, гео-
графией, геологией и океанографией. При проведении занятий
в старших классах следует остановиться на значении мела в
промышленности. Среди многих увлекательных вещей, о кото-
рых можно в связи с этим рассказать классу, следует обратить
внимание на действие извести на почву, на роль, которую играет
углекислый газ в жизни растений, на роль океана в регулирова-
нии концентрации углекислого газа, в атмосфере, в образовании
раковин и кораллов и т. д.
Замечание. Следующие три раздела, а именно: «Жесткость
воды», «Окись углерода» и «Простые углеводороды»—являют-
ся естественным продолжением работы с углеродом и мелом.
ЖЕСТКОСТЬ И МЯГКОСТЬ ВОДЫ1
Желательно, чтобы большинство описанных в этом парагра-
фе опытов были проделаны в лаборатории самими учащимися.
В районах, где вода мягкая, учитель должен приготовить жест-
кую воду сам. Для этого следует насыщенный раствор извести
разбавить десятью объемами водопроводной воды и добавить
к раствору немного сернокислого маг^йя, примерно 0,25 г
кристаллогидрата на литр.
Опыт 117. Водопроводная вода содержит
растворенные соли
Поставьте на стол несколько пар газоприемников. В один
из газоприемников каждой пары налейте водопроводную воду,
а в другой — дистиллированную. В каждую пару газоприемни-
ков добавьте углекислого натрия, щавелевокислого аммония,
1 См. стр. 488.
119
азотнокислого серебра, хлористого бария и раствора мыла. Ес-
ли водопроводная вода жесткая, то в газоприемниках, напол-
ненных ею, немедленно или через 1—2 минуты появятся белые
осадки; дистиллированная вода остается прозрачной.
Тем временем налейте в часовое стекло водопроводную во-
ду и осторожно нагревайте стекло на песчаной бане. Когда
вода испарится, покажите осевшее на стекле вещество, которое
было растворено во взятой воде.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРА МЫЛА
Подходящий для данной серии опытов раствор мыла может
быть быстро приготовлен простым растворением в воде зелено-
го жидкого мыла.
Налейте в стакан 50 мл воды, добавьте 10 г мыла, взболтай-
те смесь и нагревайте ее в течение минуты с тем, чтобы мыло
растворилось. Доведите раствор водой до объема, равного
500 мл, и тщательно его перемешайте. Получается прозрачный
раствор, который, однако,, через несколько дней мутнеет. При
желании получить немутнеющий раствор следует половину во-
ды заменить на глицерин или этанол.
Опыт 118. Титрование жесткой и мягкой воды
раствором мыла
Наполните бюретку вышеприготовленным раствором мыла.
В колбочку с пробкой налейте 50 мл дистиллированной воды,
добавьте 1 мл раствора мыла и взболтайте содержимое склян-
ки (продолжительность взбалтывания не оказывает влияния на
устойчивость пены). Образуется плотная устойчивая пена.
Поставьте склянку на стол с тем, чтобы данная пена могла
служить в качестве стандарта сравнения и одновременно мож-
но было бы определить продолжительность ее жизни. В другую
склянку налейте 50 мл водопроводной воды и повторите тит-
рование. Сначала прибавляйте раствор мыла порциями по 1 мл
и, лишь приблизившись к концу титрования (который учитель
должен знать заранее), прибавляйте по 0,2 или 0,5 мл до тех
пор, пока при взбалтывании не будет получена пена такой же
величины и продолжительности жизни, как у стандартного раст-
вора. Добавляемое таким образом количество мыла достаточно
не только для полного осаждения всех магниевых и кальциевых
солей, но также для образования пены.
Если позволяет время, оттитруйте также дождевую воду
(собранную через некоторое время после начала дождя), а так-
же, если они доступны, речную или колодезную воду и про-
кипяченную воду, полученную из района, в почве которого
содержится много мела. Воду следует энергично кипятить в те-
чение 10—15 минут либо значительно упарить в противном
120
случае бикарбонат не разрушится. Охладите ее и доведите
дистиллированной водой до исходного объема. Количество мы-
ла, требуемое для титрования, сразу указывает на то, что в
результате этой процедуры вода стала значительно мягче.
СМЯГЧЕНИЕ ЖЕСТКОЙ ВОДЫ
Из различных способов смягчения воды в промышленности
широко используются два метода. Первый метод основан на
использовании извести и соды, второй — на использовании пер-
мутита; оба они пригодны для лекционной демонстрации.
Так называемая временная жесткость воды вызывается дву-
углекислыми кальцием и магнием. Путем добавления рассчи-
танного количества извести первый может быть удален пол-
ностью, а второй — лишь частично. Таким образом, как это ни
кажется парадоксальным, жесткая вода смягчается добавлением
максимально жесткой известковой воды.
СаНз(СОз)2 + Са(ОН)г = 2СаСОз 4- Н2О
MgH2(CO3)2+Ca(OH)2=MgCO3+CaCO3+2H2O
Хорошо известно, что вследствие частичной растворимости
в воде как его углекислой соли, так и гидроокиси магний осаж-
дается неполностью.
В промышленности постоянная жесткость воды, вызываемая
присутствием сернокислых кальция и магния, удаляется добав-
лением рассчитанного количества углекислого натрия. Опреде-
ление временной жесткости воды и ее удаление с помощью из-
вести может служить хорошим лекционным опытом, однако оп-
ределение постоянной жесткости следует проводить в лабора-
тории.
Опыт 119. Удаление временной жесткости воды
с помощью извести
С помощью титрования раствором кислоты известного титра
определяют количество двууглекислого кальция, растворенного
в литре жесткой воды, и выражают его в эквивалентах извести
.(скажем, х эквивалентов). Аналогичным образом титруют из-
вестковую воду и определяют в миллилитрах объем раствора
(скажем, у мл), содержащий х г извести. К литру жесткой воды
добавляют у мл известковой воды, в результате чего оседает
мел. Затем раствором мыла титруют определенные объемы ис-
ходной жесткой воды и воды, обработанной известью.
Возьмите определенный объем водопроводной воды, скажем
200 или 500 мл, и добавьте к воде какой-либо индикатор, не ре-
агирующий на угольную кислоту, например метиловый оранже-
вый или бромфеноловый синий. Титруйте воду 0,1 н. раство-
ром НС1 до нейтральности по индикатору.
121
Количество израсходованной кислоты точно эквивалентно
количеству извести, растворенной в воде в виде двууглекислого
кальция. Затем тем же титрованным раствором кислоты проти-
труйте 50 мл известковой воды, взятой из запасной склянки,
и рассчитайте величину объема известковой воды, содержащего
то же количество извести, что и один литр жесткой воды.
К 500 мл водопроводной воды (или иному желаемому объе-
му) добавьте 31,9 мл известковой воды. Через 10 минут на хо-
лоду или через несколько секунд при нагревании выпадает уг-
лекислый кальций и жидкость становится мутной. Часть раст-
вора, необходимую для титрования раствором мыла, отфильт-
руйте. Остальную оставьте с тем, чтобы углекислый кальций
мог осесть. Впоследствии СаСО3 следует отделить и идентифи-
цировать.
50 мл отфильтрованного раствора оттитруйте титрованным
раствором мыла.. Несмотря на то что к водопроводной воде бы-
ло добавлено значительное количество чрезвычайно жесткой из-
вестковой воды, отмечается значительное уменьшение жесткости.
Для того чтобы показать, сколь велика жесткость исполь-
зовавшейся в качестве реактива 'известковой воды, оттитруйте
50 мл этой воды. Если ранее водопроводная вода не была от-
титрована раствором мыла, то возьмите 50 мл ее и оттитруйте
сейчас.
СМЯГЧЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ОБМЕНА ОСНОВАНИЙ:
ПЕРМУТИТНЫЙ ПРОЦЕСС
Этот процесс основан на явлении обменной адсорбции.
В жесткую воду помещают глину, на которой адсорбированы
ионы натрия. Ионы кальция сильнее адсорбируются на глине
и вытесняют в раствор ионы натрия.
(А12Оз)х(5Ю2)у Na2O + Са ++ = (А120з)х (SiO2)y СаО + 2Na+
Адсорбция является широкораспространенным явлением.
Само понятие адсорбции усваивается легко и ее простейшие
примеры могут быть убедительно продемонстрированы с по-
мощью опытов, . при которых происходит изменение окраски.
Поэтому до проведения данного опыта, иллюстрирующего смяг-
чение воды, следует сначала провести опыт 494, демонстрирую-
щий простую адсорбцию, и опыт 495, демонстрирующий
обменную адсорбцию.
Опыт 120. Смягчение жесткой воды с помощью пермутита
(Э. Д. Вильямс, 1933 г,)
Через колонку, заполненную пермутитом, пропускают воду
известной жесткости (выраженной в количестве миллилитров
мыльного раствора). Выходящую из колонки воду титруют раст-*
122
вором мыла и находят, что она столь же мягка, как и дистил-
лированная вода.
В нижнюю шейку известковой башни введите перфорирован-
ную пластинку. Для того чтобы имитировать промышленный
процесс, насыпьте на пластинку слой гравия в 3 см, поверх
него, почти доверху,— пермутит, после чего — снова тон-
кий слой гравия. Возьмите резиновую втулку, вставьте в нее
трубку и плотно введите в тубус, находящийся у основания
башни.
Вводите в верхушку колонки жесткую воду и дайте ей
медленно стекать в расположенный на выходе из колонки ста-
кан. Протитруйте часть прошедшей через колонку воды раство-
ром мыла. Когда способность пермутита смягчать воду умень-
шится, пропустите через колонку раствор соли (10—15 г
в 100 мл воды), после чего несколько раз промойте колонку
дистиллированной водой. Вместо известковой башни мож-
но использовать снабженную краном аспираторную склянку
либо стеклянную трубку 40X4,5 см. Трубка должна на расстоя-
нии 6 см от концов иметь два сужёния, а в нижнее отверстие
ее следует вставить пробку с проходящей сквозь нее трубкой
с краном.
Замечание. В состав углекислого газа входит определенное
количество кислорода, поэтому он должен действовать как окис-
литель. Для проверки этого положения углекислый газ пропус-
кают над нагретым металлом. В опыте 108 было показано, что
магний разлагает двуокись углерода с выделением свободного
углерода. Поэтому, ясно, что химически более активные метал-
лы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений выше маг-
ния, будут реагировать подобным же образом. Учитель, при-
дающий особое значение физической основе химической реак-
ции, обратит на это внимание. Когда углекислый газ пропуска-
ют над металлами, расположенными в электрохимическом ряду
напряжений ниже магния, то образуется окись углерода. Отсю-
да следует, что кислород может быть отнят от углекислого газа
двумя порциями, что значит, что в состав углекислого газа вхо-
дит по меньшей мере два атома кислорода. В качестве восста-
новителей в данном случае обычно выбирают железо и цинк.
Реакция углекислого газа с железом необычайно сложна.
В результате этой реакции обычно, кроме окиси углерода, об-
разуются также углерод, карбид железа, закись железа и маг-
нетит. Более того, этот процесс не сопровождается изменением
окраски, которое указывало бы на прохождение химической
реакции. Поэтому предпочтительнее пользоваться цинком. Он
реагирует при значительно более низкой температуре, причем
в результате этой реакции происходит изменение окраски — об-
разуется белая окись (в горячем состоянии она окрашена в
желтый цвет).
123
Опыт 121. Восстановление углекислого газа цинком
или железом
В трубке для сжигания между двумя свободно входящими
асбестовыми пробками на участке длиной 10—15 см поместите
порошкообразный цинк, набив его в трубку как можно плотнее.
Подсоедините один конец трубки к источнику углекислого газа,
а другой — к пневматической ванне. Для того чтобы сделать
видимой скорость поступления углекислого газа, введите в уста-
новку промывную склянку, наполненную серной кислотой.
В ванну налейте разбавленный раствор едкого натра. Пользу-
ясь горелкой с ласточкиным хвостом, либо двумя горелками,
не очень сильно нагревайте трубку. При нагреве до температу-
ры, близкой к красному калению, реакция идет легко. Отрегу-
лируйте таким образом скорость поступления углекислого газа,
чтобы через промывную склянку проходило 3 пузырька в
секунду. Собирайте газ в газоприемник. Ясно, что выделяющий-
ся газ не является углекислым газом, ибо последний раство-
рился бы в растворе щелочи. Удалите газоприемник и подожги-
те находящийся в нем газ, после чего покажите наличие в га-
зоприемнике углекислого газа. Отсюда следует, что выходящий
из цинка газ может быть либо газообразной формой углерода,
либо его низшим окислом.
Если реакция продолжается в течение нескольких минут,
то в трубке образуется вполне видимое количество окиси цинка.
Вместо цинка можно взять железные опилки либо порошко-
образное железо, однако в этом случае трубку нужно нагревать
до значительно более высокой температуры. При пользовании
печью для сжигания, типа изображенной на рисунке 5, вместо
стеклянной трубки и склянок можно с экономией применить
наполненную гвоздями железную трубку. Возьмите газовую
трубу длиной 60 см, набейте центральную часть ее сапожными
гвоздями, разогрейте ее в печи для сжигания максимально
возможным образом, после чего медленно пропускайте сквозь
трубу углекислый газ.
Опыт 122. Восстановление углекислого газа углеродом.
Над раскаленным углеродом медленно пропускают углекис-
лый газ. Некоторые авторы рекомендуют проводить этот опыт
в железной трубке, однако в этом случае в связи с результа-
тами, полученными в опыте 121, теряется наглядность восста-
новления углеродом. Поэтому лучше пользоваться кварцевой
трубкой.
Набейте кварцевую трубку, длиной около 30 см, кусочками
древесного угля, размером с горошек, и поместите трубку в
печь (стр. 50). Аналогично опыту 121, подсоедините один ко-
нец трубки к источнику углекислого газа, а другой — к пнев-
124
матической ванне. Нагрейте трубку максимально возможным
образом, а затем медленно пропускайте над углеродом угле-
кислый газ. Последующую часть опыта и трактовку результатов
следует вести аналогично опыту 121.
Опыт 123. Образование водяного газа 1
(Б. Лепсиус, 1890 г.)
Сквозь горящую угольную дугу пропускают пар. Демонстри-
руют горючесть выходящего газа и наличие в его составе окиси
углерода.
Для данного опыта необходимо иметь небольшую колбу диа-
метром 12—20 см с двумя боковыми выходами. В соответствии
с описанием опыта 408 введите в колбу через боковые отверстия
два угольных стержня. Подберите к горлышку колбы пробку и
пропустите сквозь пробку две отводящие трубки. Одна трубка
должна почти касаться углей, а другая — быть заподлицо с
нижней поверхностью пробки. Вставьте пробку, переверните
колбу и укрепите ее на металлическом штативе. Пропускайте
через длинную трубку пар, а короткую трубку соедините с пнев-
матической ванной. Как только пар полностью вытеснит воздух,
введите выходящий пар под перевернутую банку, заполненную
холодной водой. Зажгите дугу. Образующийся газ быстро за-
полняет банку. Зажгите газ и покажите наличие в банке угле-
кислого газа. В действительности образующийся газ состоит из
равных объемов водорода и окиси углерода.
ПРЕПАРАТИВНОЕ ПОЛУЧЕНИЕ ОКИСИ УГЛЕРОДА
Для получения окиси углерода в количествах, достаточных
для изучения ее свойств, требуются более легкие методы, чем
основанные на до сих пор описанных реакциях.
Для этой цели в основном пользуются тремя методами:
а)	Дегидратацией муравьиной кислоты или
б)	щавелевой кислоты с концентрированной серной кислотой.
в)	Взаимодействием железистосинеродистого калия с кон-
центрированной серной кислотой.
Я предпочитаю метод (а), описанный на странице 334.
В этом случае окись углерода выделяется при низкой темпера-
туре и реакция легко поддается контролю. Этот метод более
удобен еще и потому, что уравнение реакции простое, а активные
ученики всегда требуют уравнения реакции, вне зависимости
от того, понятно ли оно им или нет.
Метод также осуществляется успешно, однако уравнение
реакции его сложное, а за разложением приходится следить, ибо
в противном случае реакция выходит из-под контроля.
1 Альтернативный метод описан на стр. 526.
125
При работе по методу (б) требуется удалять углекислый
газ. а в элементарной работе следует, насколько это возможно,
избегать осложнений.
Опыт 124. Получение окиси углерода,
(Г. Фоулз, 1844 г.)
Гидратированный железистосинеродистый калий нагревают
с концентрированной серной кислотой. Приблизительно при
170° С начинается реакция и газ выделяется непрерывным по-
током. При проведении реакции при более высокой температуре
выделение газа может легко выйти из-под контроля.
Считается, что реакция идет по следующему уравнению:
K4[Fe(CN)6] + 6H2SO4 + 6Н2О =
= 3(NH4)2SO4 + 2K2SO4 + FeSO4 4- 6СО
6 молекул воды частично берутся из 3 молекул воды, входя-
щих в состав гидратированной соли, а частично — из серной
кислоты, которую наливают в избытке.
Измельчите в тонкий порошок 15 г гидратированного желе-
зистосинеродистого калия К4 [Fe (СЫ)бЬЗН2О и смешайте его
Рис. 36. Взрыв смеси
метана с кислородом.
Рис. 37. Получение окиси углерода.
с чайной ложкой «с небольшим верхом» белого мелкого песка.
Налейте в препаративную колбу 80—90 мл концентрированной
серной кислоты (эти количества дадут 5 литров окиси углеро-
да). Небольшими порциями добавляйте соль, каждый раз
126
взбалтывая смесь. Песок и взбалтывание предупреждают спе-
кание соли, которое могло бы быть вызвано дегидратирующим
действием серной кислоты. Подберите к колбе пробку, наденьте
ее на отводную трубку и шариковую воронку и соберите прибор
в соответствии с рисунком 37. Осторожно нагревайте колбу и
внимательно ожидайте начала выделения газа, после чего сразу
же удалите горелку.
Далее подогревайте колбу лишь при необходимости, поль-
зуясь для этого как можно меньшим пламенем. Выделяется чи-
стый и сухой газ.
СВОЙСТВА ОКИСИ УГЛЕРОДА
Получайте газ по методам опыта 380 или опыта 124. Соби-
райте его в пневматической ванне под водой. Нельзя позволять
газу выделяться в комнату. Для того чтобы обеспечить это,
следите за тем, чтобы при реакции образовывалась слабая струя
газа, которую легко держать под постоянным контролем. Все
газы, обычно отбрасываемые как «воздух», и все не требуемые
для занятий газы сожгите (см. стр. 129). Прежде чем присту-
пать к каким-либо опытам, сначала заполните газом требуемое
число цилиндров. Затем соберите и сожгите все газы, выделяю-
щиеся из препаративной колбы.
Опыт 125. Реакция с кислородом
2/з банки заполните окисью углерода, а оставшуюся 7з —
кислородом. Зажгите смесь. Происходит реакция соединения,
сопровождающаяся слабым взрывом.
Опыт 126. Взаимодействие с известковой водой
Наполните газом банку или лучше цилиндр с пробкой. По-
ставьте цилиндр в вытяжной шкаф, извлеките пробку, налейте
в цилиндр 20 мл известковой воды и быстро вставьте пробку.
Взболтайте содержимое цилиндра. Жидкость остается прозрач-
ной. Если газ собирался над водопроводной водой, поступающей
из местности, в почве которой содержится много мела, извест-
ковая вода может помутнеть. Для того чтобы избежать этого,
в тех случаях, когда предполагается использование известковой
вОды, следует собирать газ над дистиллированной водой.
Опыт 127. Восстановление с помощью окиси углерода
В трубку для сжигания длиной 22 см поместите окись же-
леза либо окись меди и подсоедините к трубке соответственно
источник окиси углерода и пневматическую ванну. Прежде чем
начать нагревание, сначала пропускайте по трубке окись угле-
рода с тем, чтобы вытеснить воздух. Не давайте газу выходить
127
в комнату, а собирайте его в банку. Пропускайте окись угле-
рода, пока банка не заполнится. Удалите заполненную банку
и введите следующую. Для того чтобы показать, что содержа-
щийся в первой банке газ не является углекислым газом, на-
лейте в банку известковую воду. Затем осторожно нагревайте
трубку и пропускайте сквозь нее слабую струю окиси углерода.
В трубке образуется красная медь, иногда отлагающаяся на
поверхности стекла в виде блестящей зеркальной пленки. На
собранный газ аналогичным образом подействуйте известковой
водой (не забыв немедленно ввести новую банку, взамен извле-
ченной). Известковая вода мутнеет.
Опыты гр. 128. Восстановление хлористого палладия
ГФ.)
Окись углерода восстанавливает находящийся в растворе
хлористый палладий. Металлический палладий выпадает в оса*
док в виде черного порошка.
PdCh + Н2О + СО = Pd + 2НС1 + СО2
Опустите в раствор хлористого палладия полоску белой про*
мокательной бумаги. Бумага становится желтой. Цвет бумаги
не изменяется и на воздухе. Слегка сдвиньте крышку газопри-
емника, заполненного окисью углерода, введите в него полоску
бумаги, смоченную раствором, и быстро закройте газоприемник.
Вскоре бумага темнеет и через две минуты становится совер-
шенно черной. Отводную трубку прибора, служащего для полу-
чения окиси углерода, введите в наполненную водой переверну*
тую банку. Введите в банку 2—3 мл газа. Подымите банку,
дайте стечь воде и немедленно закройте банку. Введите в бан-
ку полоску бумаги, смоченную раствором хлористого палладия.,
Примерно через две минуты бумага становится черной.
Заполните банку светильным газом, вытесняя содер-
жащийся в ней воздух. Накройте банку крышкой и введите
в нее полоску бумаги, смоченную раствором хлористого палла*
дия. Через несколько секунд бу\Т5га чернеет. Для обнаружения
в воздухе окиси углерода и измерения ее концентрации поль-
зуются солями серебра, золота и палладия. В связи с тем, что
в воздух поступает большое количество окиси углерода, эти
реакции имеют очень большое значение (см. комментарии на
стр. 129).
Опыт 129. Восстановление азотнокислого серебра
окисью углерода
К 30 мл 0,1 н. раствора AgNOs добавляйте разбавленный
раствор нашатырного спирта до тех пор, пока выпадающая
сначала гидроокись серебра полностью не растворится. Нагрей-
128
те жидкость до 50° С, после чего 2/3 ее перелейте в цилиндр
с пробкой, предварительно заполненный окисью углерода.
Оставшуюся жидкость сохраните для сравнения. Через 2—
3 секунды жидкость начинает темнеть, а через несколько
минут выпадающее в осадок серебро делает ее черной как
смоль.
Этот опыт может быть поставлен также в иной модифика-
ции. Смочите фильтровальную бумагу аммиачным раствором
азотнокислого серебра. Одну часть бумаги введите в цилиндр,
заполненный окисью углерода, а другую оставьте на воздухе
для сравнения.
ОКИСЬ УГЛЕРОДА —СМЕРТЕЛЬНЫЙ ЯД
Хотя отравляющие свойства окиси углерода и нельзя проде-
монстрировать в наглядном опыте, учитель обязан обратить на
них внимание учащихся. Действительно, изучение окиси углеро-
да представляет один из описанных удобных случаев
сообщения знаний, полезных также и в последующей обы-
денной жизни. Нет сомнений в том, что в настоящее время
постоянно происходит увеличение количества окиси углерода,
образующейся в промышленном производстве в качестве побоч-
ного продукта, и соответственно возрастает количество ее, по-
падающее в атмосферу.
В равной степени несомненно и то, что большинство лю-
дей не подозревает, что этот газ очень токсичен, даже при
большом разведении. Окись углерода является единственным
токсическим газом отработанного бензина; она добав-
ляется во все увеличивающихся количествах к светильному
газу.
Утверждают, что токсический эффект окиси углерода ощу-
щается уже при ее концентрации в атмосфере около 0,01%,
что при концентрации 0,05% она вызывает головокружение, при
концентрации 0,2% — потерю сознания, а при концентрации
1% смерть наступает через несколько секунд после вдыхания.
Первая помощь в случае отравления — покой, свежий воздух
и, если это возможно, введение кислорода.
ПРОСТЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
От использования окиси углерода в качестве горючего легко
перейти к изучению иных горючих соединений углерода, напри-
мер, угля, каменноугольного газа и его главных составных ча-
стей, и отсюда —к более общим вопросам — к изучению пламе-
ни, горения и взрыва.
$ Фоулз
129
Опыт 130. Получение метана
а)	С помощью взаимодействия ацетата натрия
с гидроокисью натрия
Проще всего получать этот газ в препаративных количест-
вах по методу Дюма, улучшенному Шлегером, а именно: при
помощи нагревания смеси уксуснокислого натрия с натронной
известью.
CHsGOONa + NaOH ~ СН4 + Na2COs
Следует пользоваться безводным уксуснокислым натрием.
Если он отсутствует, то насыпьте на железный лоток кристалло-
гидрат CH3COONa-ЗН2О и нагревайте его до тех пор, пока
из расплавленной массы перестанет выделяться вода. Безводная
соль плавится при 319° С. Когда она затвердеет, измельчите ее
в тонкий порошок и храните в закупоривающейся склянке. На-
сыпьте в железный лоток немного натронной извести и высуши*
те ее. Смешайте 1 вес. ч. уксуснокислого натрия с 3 вес. ч. нат-
ронной извести и поместите смесь либо в изготовленную из ту-
гоплавкого стекла пробирку, либо в небольшую колбу с пробкой
и отводной трубкой. Сначала нагревайте смесь осторожно, а за*
тем более сильно до тех пор, пока не начнет выделяться равно-
мерная струя газа. Собирайте газ над водой. Прежде чем на-
чинать опыты с газом, наполните им необходимое число цилинд-
ров и склянок. Соберите оставшийся газ и храните его над
водой в аспираторе. 14 г вышеупомянутой смеси дают один
литр метана. Пробирка должна быть сухой, а нагрев следует
вести медленно, в противном случае пробирка может лопнуть.
Если метан требуется часто, то есть смысл для его приготовле-
ния приобрести медную колбу или пробирку (рис. 30).
б)	С помощью гидролиза карбида алюминия
Газ может быть получен при простом действии воды на кар*
бид алюминия. Однако более устойчивое выделение газа имеет
место при использовании вместо воды разбавленного раствора
соляной кислоты, переводящей в раствор нерастворимый в воде
гидрат окиси алюминия. В техническом карбиде алюминия
обычно содержится карбид кальция, при гидролизе которого
получается ацетилен. Ацетилен можно удалить, пропуская не-
очищенный метан через щелочной раствор перманганата калия.
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисун-
ке 89. Насыпьте в колбу 10—15 г карбида алюминия. В капель-
ную воронку налейте разбавленный (2 н.) раствор соляной кис-
лоты. Подсоедините к прибору дополнительно две промывные
склянки, типа склянок Вульфа, и в каждую из них налейте по
50 мл 6-процентного раствора перманганата калия в 1,0 н. раст-
130
воре едкого натра. Прибавляйте кислоту и при необходимости
очень осторожно нагревайте колбу. Первые две банки отбрось*
те, ибо в них, вероятно, содержится воздух, после чего наполни-
те газом необходимое число банок и цилиндров.
Опыт 131. Инертность метана
В наполненные метаном цилиндры добавьте соответственно
бромную воду, кислый и щелочный растворы перманганата
калия и аммиачный раствор хлористой меди (одновалентной).
Взболтайте смесь. Не отмечается каких-либо реакций. Эта
инертность позволяет отличить метан от этилена и ацетилена.
Опыт 132. Горение метана
Зажгите метан и обратите внимание на цвет пламени. (Если
используется метан, приготовленный по методу опыта 130, то
присутствие иных углеводородов приводит к получению светя-
щегося пламени.) Как только пламя погаснет, закройте банку.
Взболтайте оставшийся в банке газ с известковой водой.
Взрыв кислородно-метановой смеси можно провести в ко-
ротком толстостенном газоприемнике. Этот опыт является до-
вольно рискованным и ему лучше предпочесть опыт 133.
Предостережение! В случае, если смешение углеводородов
с небольшими количествами кислорода и воспламенение смеси
в закрытом сосуде проводится в качестве лекционного опыта,
должны быть предприняты исключительные предосторожности.
Смесь ацетилена с кислородом ни в коем случае нельзя воспла-
менять даже в открытых цилиндрах. При этом развивается
столь большое давление, что содержащий данную смесь сосуд
не разорвется лишь в том случае, если он рассчитан на давле-
ние не менее 120 ат.
В своих исследовательских работах профессора Г. Б. Дик-
сон, Лотар Мейер и Т. Е. Торп специально предупреждают об
этом лекторов.
Вначале Лотар Мейер отнесся с пренебрежением к предос-
тережению, высказанному в его адрес Диксоном на съезде
Британской Ассоциации, и утверждал, что он часто проводил
подрыв углеводородйо-кислородных смесей в газоприемниках в
качестве лекционных опытов. Однако через несколько лет после
этого, в 1894 г., у самого Лотара Мейера во время такого опы-
та произошел ужасный взрыв. В результате поднесения горя*
Шей свечи к отверстию газоприемника, содержавшего смесь
ацетилена с кислородом, произошел столь сильный взрыв, что
все люди, находившиеся поблизости, былц временно оглушены.
Аппарат разлетелся на мелкие кусочки, и сам Мейер лишь по
счастливой случайности избежал серьезного ранения.
При желании продемонстрировать на опыте взрывчатые
9*
131
свойства кислородно-углеводородных смесей необходимо всегда
принимать соответствующие меры предосторожности, детально
описанные профессором Д. Ридом в нижеследующем опыте.
Опыт 133. Взрыв смеси метана с кислородом
(Д. Рид, 1931 г.)
Наполните водой 500-миллилитровую колбу и вытесните
Уз воды метаном, а остальную воду — кислородом. Закройте
колбу сухой пропарафиненной пробкой. Через пробку должны
проходить две медные проволоки, аналогично рисунку 36.
Укрепите пробку и концы медных проволок на деревянной
подставке. Наденьте на колбу сделанный из металлической сет-
ки колпак, укрепите его на деревянной подставке, оберните
полотенцем и положите сверху какой-нибудь тяжелый предмет.
Когда все это будет сделано (но ни в коем случае не раньше!),
подсоедините выводные концы к индукционной катушке и, на-
конец, взорвите смесь (желательно, чтобы установка находилась
от вас на расстоянии не меньше метра). Покажите, что колба
превратилась в мелкий порошок.
Опыт 134. Легкость метана
Аналогично опыту 54 метан можно вылить «вверх» и пока-
зать его наличие в верхнем сосуде.
ПОЛУЧЕНИЕ ЭТИЛЕНА
Простым способом препаративного получения этилена сред-
ней степени чистоты является дегидратация спирта с помощью
фосфорной кислоты (опыт 135 6). Однако фосфорная кислота
реагирует со стеклом колбы и термометра. В опыте 135 (в) это
затруднение обходится. Для тех случаев, когда не предполага-
ют проведения широкого исследования свойств этилена, а лишь *
желают показать, что этилен является продуктом, образующим-
ся при дегидратации этанола, достаточно воспользоваться про-
стым методом получения, описанным ниже.
Опыт 135. Получение этилена
а)	Дегидратация этанола с помощью серной кислоты
. (Д. Д. Беккер, 1669 г.; Д. Дальтон, 1810 г.)
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисун-
ке 37. Емкость колбы должна быть около 400—500 мл. Отсое-
дините колбу, налейте в нее 25 мл этанола (можно взять тех-
нический метилированный спирт) и постепенно, порциями, до-
бавьте 80 мл концентрированной серной кислоты, охлаждая
132
смесь в промежутках между добавлением каждой порции кис-
лоты. Добавьте к смеси чайную ложку «с верхом» мелкого бе-
лого песка. Песок уменьшает возможность вспенивания смеси
при последующем нагревании. Подсоедините колбу к прибору
и осторожно нагревайте жидкость, пока она не закипит (около
150°С). Отрегулируйте пламя таким образом, чтобы, с одной
стороны, газ поступал равномерной струей, а с другой — на-
сколько это возможно, исключалось вспенивание. Две первые
банки с газом отбросьте. Остальной газ соберите в цилиндры и
банки. Если имеют в виду проведение опыта с пламенем, то
некоторое количество газа необходимо сохранить в аспираторе.
б)	Дегидратация этанола
с помощью сиропообразной фосфорной кислоты
(Г. С. Ньюз, 1901 г.)
Техника данного метода была разработана Ньюзом, хотя
реакция, на которой этот метод основан, была известна намного
раньше.
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисун-
ке 38. Налейте в колбу 50—60 мл сиропообразной ортофосфор-
Рис. 38. Получение этилена.
ной кислоты и погрузите в жидкость термометр со шкалой на
300° С. Оттяните конец капельной шариковой воронки с тем,
чтобы он превратился в форсунку, и отогните его кверху. По-
следнее делается для того, чтобы предупредить вытеснение
этанола из воронки выделяющимся этиленом, так как это мо-*
133
жет вызвать бурное выделение газа. Для того чтобы заполнить
стебель воронки, погрузите его в этанол, откройте кран и вса-
сывайте этанол, пока он не пройдет в шарик воронки. Вставьте
воронку в препаративную колбу и, когда все будет готово, на-
гревайте колбу, пока фосфорная кислота не нагреется до 200° С.
В течение опыта поддерживайте температуру на уровне 200—>
220° С. Затем медленно, по каплям прибавляйте этанол. Первые
два газоприемника отбросьте, ибо они содержат вытесненный из
прибора воздух.
в)	Дегидратация этанола с помощью фосфорной кислоты:
модифицированный метод
(Эскиз и описание взяты из книги Д. Рида «Введение в ор-
ганическую химию», 1931 г., издательство Белл.)
Поместите в железную трубку небольшие кусочки пемзы,
смоченные сиропообразной фосфорной кислотой, и, нагревая
Рис. 39. Получение этилена:
(я)—колба, содержащая этанол и нагреваемая в водяной бане; (в)—желеэная
труба, содержащая пемзу, смоченную сиропообразной фосфорной кислотой;
(с)—ловушка; (</)—газоприемник для собирания этилена.
6
bobbEddoopoo

трубку, пропускайте сквозь нее слабую струю паров этанола
(рис. 39). Собирайте газ над водой.
Замечание. Приготовленный таким образом этилен содер-*
жит небольшое количество растворимых в воде примесей, реаги*
рующих с хлором со взрывом. Если предполагается проведение
реакции с хлором, то прежде, чем смешивать газы, следует дать
неочищенному этилену постоять над водой в течение 20 минут
(личное сообщение профессора Д Рида).
134
Опыт 136. Горение этилена
Сожгите находящийся в сосуде этилен и обратите внимание
учащихся на белое яркое пламя. Как только пламя исчезнет,
закройте сосуд, после чего его содержимое взболтайте с из*
вестковой водой. Реакция этилена с кислородом идет с сильным
взрывом, но ее можно благополучно провести в невысоком тол*
стостенном газоприемнике. Однако предпочтительнее пользо-
ваться методом опыта 133.
Опыт 137. Соединение с хлором
(М. Фарадей» 1827 г.)
Равным объемом хлора и этилена дают смешиваться на
рассеянном солнечном свету. Происходит реакция соединения, в
результате которой образуются маслянистые капельки (симмет-
рический дихлорэтан).
С2Н4 + Ch = C2H4CI2
Заполните газоприемник водой, и одну половину ее вытес-
ните этиленом, а вторую — хлором. (Хлор можно быстро полу-
чить с помощью аппаратуры и метода, описанных в опыте 338.)
Оставьте заполненный газами газоприемник стоять над водой,
однако не держите его на прямом солнечном свету. Вскоре хлор
исчезает. В газоприемник подымается вода, а на стенках его
появляются капли маслянистой жидкости. Отсюда и происхо-
дит название «маслянистый газ>.
Опыт 138. Разложение этилена хлором
(М. Фарадей, 1827 е,)
Воспламеняют смесь, состоящую из одного объема этилена
я двух объемов хлора. Происходит бурная реакция, в резуль-
тате которой образуется хлористый водород и выделяется сво-
бодный углерод.
Заполните газоприемник водой. Уз воды вытесните этиле-
ном, а остальные */з — хлором. Сразу же закройте газоприем-
ник. Поставьте его на стол отверстием кверху, снимите крышку
и поднесите пламя. Происходит реакция, сопровождающаяся
образованием красноватого пламени, копоти и дыма. Исследуй-
те образовавшийся дым с помощью влажной лакмусовой бу-
мажки и аммиака.
Опыт 139. Этилен и бром
В наполненный этиленом 100-миллилитровый цилиндр с
«робкой добавьте около 5 мл бромной воды и взболтайте со-
держимое цилиндра. Вскоре бром обесцвечивается и образу-
ются маслянистые капельки.
Внимание! 5 мл бромной воды соответствуют 50 мл газо-
образного брома, находящегося при комнатной температуре.
135
Опыт 140. Обесцвечивание перманганата калия этиленом
В наполненный этиленом 100-миллилитровый цилиндр с
пробкой добавьте 10 мл 0,1 н. раствора КМпО4, подкисленного
разбавленным раствором серной кислоты. Взболтайте с одер-*
жимое цилиндра. Перманганат калия обесцвечивается.
Опыт 141. Поглощение этилена олеумом
(Д. Рид, 1931 е.)
Заполните этиленом бюретку Бунта (рис. 40)
и закройте оба крана. Из находящейся вверху
бюретки чашечки введите внутрь бюретки 4 или
5 мл дымящей серной кислоты (содержащей
20—25% свободного серного ангидрида). Закройте
кран и один-два раза переверните бюретку. Затем
погрузите кончик бюретки в обычную концентри-
рованную серную кислоту и откройте нижний кран*
Рис. 40.
Бюретка
Бунта.
Рис. 41. Получение ацетилена.
Так как этилен поглотился олеумом, кислота быстро поднима-
ется вверх по бюретке.
Опыт 142. Получение ацетилена
а/ Получение небольших количеств
В наполовину заполненную водой стеклянную ванну брось-
те небольшой кусочек карбида кальция. Наполните водой газо-
приемник, переверните его и установите над разлагающимся
карбидом кальция.
СаСг + 2НОН = Н2С2 + Са(ОН)2
136
б) Метод препаративного получения
В отсосную склянку (рис. 41) насыпьте немного песка и
поверх песка поместите небольшие кусочки карбида кальция.
Через капельную воронку медленно прибавляйте воду и со-
бирайте выделяющийся газ над водой.
Опыт 143. Ацетилен растворяется в ацетоне
Используйте аппаратуру и метод опыта 141. Один объем
ацетона растворяет 24 объема ацетилена. Откройте бюретку над
водой.
Опыт 144. Горение ацетилена
(Смотри предостережение на странице 131)
Зажгите находящийся в сосуде ацетилен и обратите внима-
ние на коптящее светящееся пламя. После окончания горения
поставьте опыт на обнаружение углекислого газа.
Опыт 145. Реакция с хлором
Следующим образом эта реакция может быть проведена с
достаточной безопасностью. На дно газоприемника поместите
несколько граммов белильной извести и добавьте к ней не-
сколько миллилитров разбавленного раствора соляной кислоты.
Прикройте газоприемник куском картона. Вскоре газоприемник
наполняется хлором. Насыпьте в него десертную ложку «без
верха» порошкообразного карбида кальция. Немедленно вы-
деляется ацетилен, который со вспышкой реагирует с хлором.
При этом образуются клубы копоти и дымящий хлористый во-
дород. Этот опыт показывает, что для образования пламени не
обязательно наличие кислорода.
Опыт 146. Реакция с бромом
В наполненный ацетиленом 100-миллилитровый цилиндр с
пробкой добавляют 5 мл бромной воды и взбалтывают содер-
жимое цилиндра. Вскоре окраска брома исчезает.
Опыт 147. Образование ацетиленистой меди
(одновалентной)
В заполненный ацетиленом цилиндр налейте 5 мл аммиач-
ного раствора хлористой меди (одновалентной). Сразу же об-
разуется красный осадок ацетиленистой меди (одновалентной).
Отводную трубку прибора, служащего для получения аце-
тилена, можно заменить на согнутую под прямым углом трубку
137
и пропускать выделяющийся апетилен непосредственно в раст-
вор хлористой меди (одновалентной).
Не бросайте ацетиленистую медь. Сразу же смойте ее, ибо
в сухом состоянии она взрывается.
Замечание. Учитель, излагающий краткий курс химии и же-
лающий подготовить учащихся к пониманию процессов краше-
ния и протравливания, может в данном месте прервать курс.
Он может кратко рассказать о пламени и горении, получить
бензол (через бензойную смолу и бензойную кислоту), нитро-
бензол, анилин и, наконец, бензолазо- £ -нафтол. Эти синтезы
просты и описываются в практикумах по органической химии.
Изучение мела можно следующим образом связать с изу-
чением щелочей и кислот.
В результате элементарного знакомства с мелом класс
узнает о реакциях на карбонаты. Применение этих реакций
показывает, что обычная сода является карбонатом. Отсюда
можно предположить, что сода, возможно, представляет собой
соединение окиси металла с углекислым газом, в связи с чем
появляется желание выделить этот окисел металла. С помощью
нагревания этого сделать не удается, так как при самых высо-
ких температурах, обычно достигаемых в лаборатории, сода
просто плавится. (Лучше всего, если этот опыт проводится са-
мими учащимися, нагревающими соду, помещенную на плати-
новую проволоку или кусочек железа.) Желательно, чтобы уча-
щиеся сами догадались,ч что следует испробовать реакцию с
известью, имея в виду, что в этом случае должен образоваться
нерастворимый мел и другое соединение, которое и должно
быть второй составной частью соды.
Опыт 148. Получение окисла металла
из кристаллической соды
(Д. Блэк, 1775 г.)
Налейте в 200-миллилитровый стакан 80 мл воды и раст-
ворите в ней 10 г кристаллической соды. Возьмите 4 г хоро-
шей извести, погасите ее и смешивайте затем с 80 мл воды
с тем, чтобы получилась сметанообразная масса. Вскипятите
раствор соды и медленно добавляйте к ней суспензию извести,
следя за тем, чтобы раствор все время продолжал кипеть.
Поставьте стаканы на деревянную подставку и дайте осесть
осадку. Если данные выше указания были выполнены точно,
то реакция закончится сразу после смешения жидкостей, мел
легко осядет и находящаяся над осадком жидкость не даст ре-
акции на карбонат.
Отфильтруйте часть прозрачной жидкости в маленький
цилиндр (типа обрезанного мерного цилиндра) и попросите
ученика через длинную стеклянную трубку подуть в раствор.
Помутнения не происходит, следовательно, в растворе нет из-
138
вести. (Младшему классу, конечно, не следует сообщать, что
известь не растворяется в едком натре.) К части прозрачного
раствора добавьте разбавленный раствор кислоты: вспенива-
ния не происходит, следовательно, данный раствор не содержит
карбоната. Погрузите в раствор широкую полоску красной лак-
мусовой бумаги. Бумага становится синей, указывая на наличие
в растворе окисла металла. Этот окисел не является известью и,
следовательно, может быть только окислом, входящим в состав
соды. Назовите его. Часть раствора поставьте выпариваться
досуха, а тем временем на образовавшийся ранее осадок по-
действуйте кислотой. Происходит бурное шипение, показываю-
щее, что данный осадок является мелом и что реакция прошла
именно таким образом, как и ожидалось.
АММИАК
Опыт 149. Иллюстрация исторического метода получения
Укрепите сухую пробирку почти вертикально таким обра-
зом, чтобы ее можно было нагревать. Поместите на дно про-
бирки немного шерсти. Запасите заранее влажную полоску
красной лакмусовой бумаги, стеклянную палочку и концентри-
рованный раствор соляной кислоты.
Держа у отверстия пробирки полоску лакмусовой бумаги и
палочку, смоченную соляной кислотой, сильно нагрейте про*
бирку. Бумага синеет, а от палочки начинают подыматься белые
пары. Очевидно, что из пробирки выделяется газ, обладающий
щелочными свойствами. Назовите этот газ и расскажите исто-
рию его открытия.
Повторите опыт, пользуясь вместо шерсти естественным шел-
ком, птичьими перьями или желатиной. Получаются аналогич-
ные результаты. Подобным же образом нагрейте искусствен-
ный шелк — вискозу—например негодный чулок. В этом случае
аммиак не выделяется. Между прочим, термическое разложение
используется в качестве метода, позволяющего отличить нату-
ральный шелк от искусственного.
Опыт 150. Каменный уголь как источник аммиака
Если сухая перегонка угля классом уже проводилась, то
аммиак уже был обнаружен учащимися среди продуктов рас-
пада. Если же она не проводилась, то ее следует провести в
лекционной в виде аналитического опыта.- В виду того, что
уголь приходится сильно нагревать и что в результате обра-
зуется дегтеобразный трудно смываемый осадок, этот опыт
лучше проводить не в трубке из тугоплавкого стекла, а в де*
шевой глиняной курительной трубке, которую не жалко после
опыта выбросить.
139
Набейте почти доверху чубук трубки порошкообразным уг-
лем, а затем замажьте отверстие трубки глиной или лучше
смазкой пирума (см. стр. 324). Укрепите трубку таким об-»
разом, чтобы ее можно было нагревать. Для того чтобы деготь
мог стекать, мундштук трубки следует наклонить вниз. Снача-
ла чубук трубки нагревайте осторожно, а затем — максимально
возможным образом. Влажную лакмусовую бумажку держите
точно над мундштуком. Обнаруживается присутствие аммиака.
Из вышепроведенного опыта следует, что из области пламе-
ни, где температура горящего угля ниже определенного преде-
ла (смотрите стр. 144), должен улетучиваться аммиак, поэто-
му в состав «дыма» должен входить аммиак. Далее, из опыта
100 мы знаем, что уголь (всегда содержащийся в дыме и саже
дымоходов) поглощает аммиак. Отсюда следует, что сажа дол-
жна содержать аммиак.
Опыт 151. Получение аммиака из сажи
Поручите нескольким энтузиастам — ученикам собрать из
обычных печных дымоходов сажу и принести ее в класс. На-
сыпьте в обычную открытую колбу несколько граммов сажи,
увлажните ее разбавленным раствором едкого натра и на-
гревайте колбу. Пользуясь влажной красной лакмусовой бу-
мажкой, проведите реакцию на аммиак. Я лично с помощью
этого метода всегда обнаруживал в саже аммиак. Аналитики
сообщают, что в саже часто содержится до 7% аммиака. Об-
судите вопросы, связанные с наличием аммиака в саже и
использованием сажи в качестве удобрения.
Опыт 152. Препаративное получение аммиака:
предварительный опыт
Укрепите пробирку аналогично вышеописанному с тем,
чтобы ее можно было нагревать. Смешайте по десертной ложке
хлористого аммония и гашеной извести. Пересыпьте смесь в
пробирку и осторожно ее нагревайте. Если запах аммиака клас-
сом не ощущается, то с помощью ручных мехов направьте газ
в сторону учащихся. Очевидно, что в результате действия осно-
вания на соль образуется новое основание и новая соль.
Замечание. При проведении препаративного получения ам-
миака в качестве лекционного опыта нагревание сухой смеси
представляется нежелательной процедурой. Оно требует по-
стоянного внимания, а колбы и пробирки при данном способе
часто лопаются. Предпочтительнее добавлять к смеси неболь-
шое количество воды, а затем нагревать ее с помощью неболь-
шого пламени. В этой модификации реакция не требует по-
стоянного внимания.
140
Для того чтобы показать, какое соединение является ис-
точником аммиака и объяснить смысл происходящей реакции,
один раз следует получить аммиак из хлористого аммония, а
далее, при необходимости получения газа для лекционных це*
лей, следует пользоваться нагреванием водного раствора.
Опыт 153. Получение аммиака из хлористого аммония
(Д. Пристли, 1774 г.)
Действуя гашеной известью на хлористый аммоний, получа-
ют свободный аммиак. Для осушения аммиак пропускают через
колонку, заполненную кусками негашеной извести
после чего
собирают в газоприем-
ник, вытесняя из пос-
леднего воздух свер-
ху вниз.
Соберите прибор,
аналогичный изобра-
женному на рисун-
ке 42. Для усиления
впечатления подбери-
те максимальную из
имеющихся в вашем
распоряжении коло-
нок, скажем высотой
30—40 см, и заполни-
те колонку кусками из-
вести, величиной с
обыкновенный орех.
Вне работы плотно за-
крывайте колонку.
Это позволит надолго
сохранить ее эффек-
тивность. Газоприем-
ники и банки можно
либо устанавливать не-
посредственно на ко-	Л	„
донку, как это показа-	Рис* 42, ПолУчение аммиака.
но на рисунке 42, ли-
бо накрывать специальными крышками к газоприемнику (стр. 153)
и вводить аммиак в сосуд по короткой отводной трубке. Обнару-
жение аммиака на выходе длинной трубки свидетельствует о за-
полнении сосуда. Следует взять препаративную колбу емкостью
150—200 мл. Для убедительности погасите немного извести на
виду у класса. Поместите в колбу около 20 г хлористого ам-
мония и 20 г гашеной извести (количество, намного превышаю-
щее действительно необходимое) и добавьте 10—15 мл воды.
Нагревайте колбу на небольшом пламени. Наденьте на отвод-
141
ную трубку колонки лист сухого картона и установите на нем
газоприемник. Подсуньте под картон кусочек влажной красной
лакмусовой бумаги и, когда она станет синей, осторожно уда-
лите газоприемник, прикрывая его картоном. В момент снятия
газоприемника с отводной трубки подведите под газоприемник
вместо картонной крышки стеклянную и на место удаляемо*
го заполненного газоприемника установите пустой. Наполните
аммиаком число газоприемников, необходимое для последую-
щих опытов, а также колбу емкостью 500 мл, используемую
далее для демонстрации растворимости аммиака. Остающийся
в приборе газ с помощью устройства D (рис. 66) пропустите
в воду.
СВОЙСТВА аммиака
Несколько опытов с аммиаком описаны в других местах
этой книги. Его лёгкость, аналогично водороду, может быть по-
казана с помощью «переливания вверх». Однако для большей
убедительности следует определить его плотность (опыты 385
и 391). Соединение аммиака с хлористым водородом описано
в опыте 168.
Опыт 154. Растворимость аммиака
Наполните аммиаком 500-миллилитровую колбу. Далее по-
ступайте аналогично методу опыта 166, однако красную лакму-
совую бумажку держите в ванне.
Аналогично тому, как это^описано для хлористого водорода
в опыте 416, заполните аммиаком длинную закрывающуюся
трубку или прямой эвдиометр. С помощью изогнутой пипетки
введите в нее немного воды. Вместо воды можно ввести в газ
кусочек льда.
Опыт 155. Отношение к горению
С заполненного аммиаком перевернутого вверх дном газо-
приемника удалите крышку и медленно введите в газ горящую
свечу. Свеча гаснет, однако у отверстия моментально появляет-
ся зеленоватое пламя. (Возможно, что нагревание, вызываемое
медленно движущейся свечой, приводит к частичному разложе-
нию аммиака и далее к горению водорода.) Далее следует пред-
положить,— лучше если это будет сделано самими учащими-
ся,— что, может быть, аммиак будет гореть в атмосфере чисто-
го кислорода.
Для проверки этого предположения проводится следующий
опыт.
Опыт 156. Горение аммиака в кислороде
(Э. Фрэнклэнд, 1872 г.)
Струю аммиака вводят в атмосферу кислорода. Газ воспла-
меняют, и аммиак горит желтовато-коричневым пламенем.
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисун-
142
ке 43. Диаметр широкой трубки может варьировать примерно
от 2,5 до 15 см. Для того чтобы наблюдать истинный цвет пла-
мени аммиака, следует к концу трубки, по которой он посту-
пает, аналогично опыту 184, подсоединить кварцевый или пла*
тиновый наконечник. На дно широкой
трубки поместите неплотный слой ва-
ты. Это делается для того, чтобы по-
ступающий кислород равномерно рас-
пределился внутри трубки. В 200-
миллилитровую колбу, снабженную
согнутой под прямым углом отводной
трубкой, налейте 20 мл раствора ам-
миака (d = 0,88). С помощью резино-
вого шланга соедините отводную
трубку с аппаратом для сжигания.
Из баллона или аспиратора или поль-
зуясь методом, описанным в опы-
те 382, подайте медленную струю кис-
лорода. Очень осторожно нагревайте
нашатырный спирт. Он не должен ки-
петь. Примерно через минуту, поль-
зуясь красной лакмусовой бумажкой,
покажите, что из отверстия трубки
выделяется аммиак. Зажгите его. Ам-
Рис. 43. Горение аммиака
в кислороде.
миак горит небольшим желтовато-коричневым пламенем. Ам-
миак непосредственно реагирует со многими солями, образуя
комплексные соединения — аммиакаты.
Опыт 157. Образование сернокислой пентааммино-меди (2).
CuSO4-5NH3 (Купрамминсульфата)
(Ф)
Соберите прибор для получения сухого аммиака, аналогич-
ный изображенному на рисунке 42. Налейте в колбу около
20 мл раствора аммиака (d = 0,88). В трубку для сжигания,
^изготовленную из мягкого стекла, поместите несколько граммов
безводной сернокислой меди. Соедините трубку с колонкой,
заполненной известью. Очень осторожно нагревайте колбу, ибо
нужно, чтобы аммиак выделялся медленно. Безводная серно-
кислая медь нагревается и становится темно-синей, что говорит
о том, что происходит химическая реакция. Вращайте трубку
для сжигания таким образом, чтобы подвергнуть действию
аммиака еще не окрасившиеся частицы сернокислой меди.
По окончании реакции извлеките часть синего порошка, насыпь-
те его в пробирку и осторожно нагрейте. Стремительно выде-
ляется аммиак, а твердое вещество последовательно окраши-
вается в различные цвета (см. опыт 391). Сильно нагревайте
143
пробирку, пока осадок не станет белым. Дайте ему охладиться
и добавьте воду. Образуется синяя масса, следовательно, белое
вещество действительно было безводной сернокислой медью.
Опыт 158. Образование хлористого гексамино-кальция
СаС12.6NH3
Возьмите длинную трубку и, в соответствии с опытом 439,
над ртутью заполните ее аммиаком. Введите в аммиак шарик
плавленного хлористого кальция. Аммиак поглощается, а
ртуть подымается до верхушки трубки.
Замечание. Данные два опыта говорят о том, что аммиак
обладает способностью прямо соединяться с некоторыми со-
лями. (В младших классах не следует приводить химические
названия образующихся соединений.) Это явление широко рас-
пространено и часто используется при обычных анализах. Дан-
ные две соли часто используются для сушки газов. Очевидно,
что для сушки аммиака их использовать не следует.
КАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ АММИАКА
При прохождении через раскаленную докрасна трубку ам-
миак разлагается. Однако из продуктов его разложения может
быть выявлен в данном случае только водород. В следующем
опыте водород удаляется из аммиака при помощи химической
реакции с окисью меди. Этот метод позволяет обнаружить
Другую составную часть аммиака — азот. Полученный результат
подтверждают действием хлора на аммиак.
Аммиак полностью разлагается при 400—500° С. Разложе-
ние может быть проведено:
а)	В короткой «глазированной» кварцевой трубке (2—
3 мм), нагреваемой пламенем горелки Бунзена. Этот метод яв-
ляется наиболее простым. Аппаратура может быть собрана за
несколько минут, а сам опыт проведен не более чем за 5 минут.
б)	В сантиметровой кварцевой трубке длиной 30 см, запол-
ненной пемзой. Трубку можно нагревать в настольной печи,
аналогично описанной на странице 49. Если учитель распо-
лагает временем (а аппаратура в школе имеется), то следует
ее использовать. Кроме своей внешней эффектности, данный
метод, обеспечивая полное разложение аммиака, позволяет да-
лее провести определение его объемного состава с помощью
подсчета числа пузырьков газа (стр. 148).
в)	В железной трубке — полудюймовой газовой трубе дли-
ной 60 см. Разложение в нагретой железной трубке является
очень эффективным методом, интересным также с исторической
точки зрения, однако в этом случае неясно, является ли разло-
жение аммиака чисто термическим.
Детально будет описан только метод (а).
144
Опыт 159. Термическое разложение аммиака
(Ф.)
Разложение аммиака было описано Пристли в 1774 г. Собе-
рите прибор для получения сухого аммиака, аналогичный изоб-
раженному на рисунке 44. Когда все будет подготовлено, на-
лейте в препаративную колбу 10—20 мл раствора аммиака
(d=0,88). Между прибором для получения аммиака и пневма-
тической ванной введите узкую кварцевую трубку длиной 20
либо 30 см. (Использование 30-сантиметровой трубки позволя-
ет далее проводить нагревание двумя или тремя горелками
Бунзена, что столь же эффективно, как и нагревание в настоль-
Рис. 44. Термическое разложение аммиака.
ной печи.) Между заполненной известью колонкой и кварцевой
трубкой введите промывную склянку, содержащую медицинский
парафин. К находящемуся в пневматической ванне выходному
концу отводной трубки подсоедините клапан Бунзена (смотрите
стр. 417). Вначале нагревать колбу не следует, ибо аммиак
самопроизвольно поступает в находящуюся над раствором ат-
мосферу. Когда же выделение его приостановится, время от
времени нагревайте колбу. Пользуйтесь очень небольшим пламе-
нем— высотой не больше 1 см. Как только из клапана переста-
нет выделяться воздух — а это произойдет примерно через ми-
нуту после начала выделения аммиака — установите над клапа-
ном отводной трубки наполненный водой перевернутый газо-
приемник и с помощью одной либо двух горелок Бунзена на-
грейте среднюю часть кварцевой трубки докрасна. Сразу же
из клапана начинает выходить нерастворимый газ и заполнять
газоприемник. Судя по количеству и непрерывности поступле-
ния газа, это не воздух. Столь же очевидно, что это и не ам«
10 Фоулз
миак. Удалите газоприемник и исследуйте газ с помощью го*
рящей свечи. Выясняется, что этот газ — водород. Теперь по-
старайтесь, чтобы можно было сосчитать число пузырьков. Как
и ранее, попросите одну половину учащихся считать число пу-
зырьков аммиака, а другую — число пузырьков предполагаемо-
го водорода. Обычно получаются не столь точные ре-
зультаты, как в опыте 161, однако по ним наглядно видно, что
объ^м газообразных продуктов разложения намного больше
объема разложившегося аммиака.
Опыт 160. Получение азота из аммиака
Очевидно, что аммиак, не может разложиться только на одно
вещество, так же как нельзя расщепить на одну часть линейку.
Поэтому в надежде обнаружить другие составные части
аммиака попытаемся удалить из него водород.
Аммиак пропускают над нагретой окисью меди, в результате
чего образуются вода и медь и выделяется свободный азот.
«Крекинг» аммиака является современным промышленным
методом получения водорода.
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисун-
ке 48. Сухую окись меди распределите на участке длиной 5 см.
расположив ее между неплотными пробками, сделанными из
асбестовых нитей. Поскольку окись восстанавливается аммиа-
ком при не слишком высоких температурах, можно пользовать-
ся трубкой, изготовленной из мягкого стекла. При желании при-
емник В, представляющий собой охлаждаемую водой неболь-
шую колбу Вюрца или [/-образную трубку, можно не вводить.
В этом случае конденсирующаяся вода будет стекать с конца
трубки для сжигания. Как и ранее, подсоедините к выходному
концу отводной трубки клапан Бунзена. Подсоедините трубку
для сжигания к прибору для получения сухого аммиака, опи-
санному в Предыдущем опыте. Нагревайте препаративную кол-
бу и осторожно пропускайте аммиак до тех пор, пока из клапа-
на перестанет выходить воздух. Затем установите над клапаном»
вверх дном, заполненный водой газоприемник и нагревайте
трубку едва светящимся пламенем. Через клапан проходит бес-
цветный нерастворимый газ, в трубке образуется блестящая
медь, и в приемнике собирается бесцветная жидкость. Иссле-
дуйте газ и покажите, что он является азотом. Если время поз-
воляет, продолжайте восстановление до тех пор, пока соберется
количество жидкости, достаточное для проведения ее иденти-
фикации. Вследствие образования небольших количеств ам-
миачной гидроокиси меди (гидроокиси купраммония) жидкость
часто окрашивается в слегка синеватый цвет. (Если проведен
опыт 157, это можно легко объяснить.) Несмотря на это, при
нагревании жидкость обесцвечивается и кипит при 100°С. По-
этому она в основном представляет собой воду. Поскольку в
146
замкнутой системе в конце опыта содержится только медь, азот
и вода, а в начале опыта — только окись меди и аммиак, то
очевидно, что в состав аммиака входят только азот и водород.
Этот вывод в дальнейшем будет подтвержден синтезом.
(См. также стр. 199.)
Опыт 161. Разложение аммиака хлором
(К, Л. Бертолле, 1785 г,; А. В. Гофманн, 1865 г.)
В концентрированный раствор аммиака пропускают хлор.
Происходит бурная реакция, и выделяется свободный азот.
ЗС12 + 8NH3 = 6NH4CI + N2
Замечание. Успевающий класс, знающий о большом сродст-
ве хлора с водородом, должен быть в состоянии заранее пред-
видеть результат реакции (см. стр. 19). Я слышал, что некото-
рые учителя говорят, что, вопреки утверждению Гофманна,
хлор не вспыхивает под слоем раствора аммиака. Тем не менее
в действительности, при обеспечении правильных условий, а
именно—подведении нагретого неразбавленного воздухом хло-
ра (т. е. быстрой струи чистого хлора), вспышка, несомненно,
имеет место. Я лично при проведении данного опыта получаю
хлор действием соляной кислоты на перманганат калия
(опыт 388), благодаря чему могу, абсолютно контролируя ход
опыта, получать при желании’ быструю либо медленную струю
хлора. Таким образом, исключается опасность образования
треххлористого азота при использовании избыточного количест-
ва аммиака. Далее, по ходу опыта образуется не слишком
много азота, поэтому следует избегать его потерь, происходя-
щих в результате необходимости вытеснять воздух. Для этого
следует, насколько это возможно, уменьшить «мертвые прост-
ранства» воздуха.
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисун-
ке 45. При желании промывную склянку Дрекселя можно ис-
ключить. Однако ее наличие позволяет осуществить интересный
учебный прием. D — большая по размеру склянка Дрекселя.
С тем же успехом будет служить и небольшая склянка Вульфа.
Засосите в стебель капельной воронки концентрированную
соляную кислоту и заполните кислотой шарик воронки. В склян-
ку В насыпьте несколько граммов перманганата калия. Вы-
годнее вытеснить воздух из препаративной колбы и промывалки
до того, как они будут подсоединены к склянке D. Осуществля-
ется это очень просто: по каплям добавляют к перманганату
кислоту и пропускают газ в ловушку, пока занимаются осталь-
ной частью прибора. В склянку D наливают 80 мл раствора
аммиака (d=0,88). При желании можно позади склянки D по-
местить черный экран и затемнить комнату. Для того чтобы по-
лучить энергичную струю хлора, добавьте к перманганату 1 мл
кислоты. Если воздух был вытеснен в соответствии с данными
выше инструкциями, то вспышка обязательно произойдет. Про-
должайте опыт до тех пор, пока’ в газоприемнике не соберется
количество газа, достаточное для его исследования. Покажите,
•что полученный газ является азотом.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СООТНОШЕНИЙ ОБЪЕМОВ С ПОМОЩЬЮ
ПОДСЧЕТА ЧИСЛА ПУЗЫРЬКОВ ГАЗОВ
Много лет назад, желая поддержать внимание класса во
время медленно идущего накопления азота, мне пришла в го-
лову мысль позволить классу считать пузырьки азота и хлора.
Неожиданно результаты оказались столь успешными как в от-
ношении учебного приема, так и в отношении количественного
проведения опыта, что в дальнейшем я пользовался этим мето-
дом как при данном, так и при других аналогичного типа опы-
тах. В связи с этим я всегда забочусь о том, чтобы отводные
трубки были одного диаметра.
Действительно, данный метод, экономя время, может заме-
нить обычные количественные определения. Действуйте следую-
щим образом: отрегулируйте скорость поступления соляной кис-
лоты таким образом, чтобы можно было сосчитать число вы-
деляющихся пузырьков хлора. Попросите одну половину класса
вслух считать число пузырьков выделяющегося хлора, а вто-
рую— азота. Когда будет сосчитано, скажем, 60 пузырьков хло-
ра (20 пузырьков азота), запишите результат на доске и на-
чинайте счет сначала, договорившись прекратить счет на два-
дцатом пузырьке азота. К моменту двадцатого пузырька азота
148
число пузырьков хлора превышает 50 — результат, приводящий
к сильному возбуждению учащихся.
На данной стадии следует провести некоторые из опытов
436—440, посвященных определению качественного состава ам-
миака.
СИНТЕЗ АММИАКА
Все прежние методы получения аммиака бледнеют в срав-
нении с современным промышленным процессом каталитическо-
го синтеза его, проводящимся под высоким давлением и при
низкой температуре. Поэтому следует попытаться в какой-то
степени воспроизвести подобный процесс. Однако в настоящее
время, в условиях школы невозможно получить высокое дав-*
ление. Модные учебные методы синтеза, а именно пропускание
искры через смесь азота и водорода и тихий разряд в этой
смеси, представляют только академический интерес и не иллю-
стрируют синтез при невысоких температурах. Все же, при по-
мощи приведенной далее серии опытов, может быть иллюстри-
рована реакция соединения, проходящая при низких темпера-*
турах, которую можно считать также проходящей при высоком
давлении.
Опыт 162. Получение азота из селитры
Нагревают смесь селитры и железных опилок и получают
азот. При желании в данном месте можно, несколько забегая
вперед, провести опыт 207 с тем, чтобы показать, что селитра
содержит кислород. Смешайте 3 г сухой тонкоизмельченной
селитры с 12 г чистых железных опилок. Не следует брать же-
лезо в меньшей пропорции к сёлитре, ибо в этом случае реак-
ция пойдет столь быстро, что улавливание газа станет затруд-
нительным. Пересыпьте смесь в пробирку. Вставьте в пробирку
пробку с отводной трубкой и укрепите ее в штативе таким
образом, чтобы далее можно было вести нагрев. Введите от-
водную трубку в пневматическую ванну с тем, чтобы собрать
выделяющийся газ. Подготовьте заранее два наполненных во-
дой газоприемника и воспользуйтесь помощью ученика, ибо газ
выделяется очень быстро. Сначала нагрейте участок смеси, рас-
положенный ближе всего к пробке. Через всю массу смеси
пробегает искра и выделяется струя газа. Заполните газом оба
газоприемника. Исследуйте содержимое второго газоприемника
и покажите, что содержащийся в нем газ является азотом. Об-
ратите внимание, сколь большой объем занимает образовавший-
ся азот и в сколь малом объеме исходной селитры он должен
был находиться. Действительно, 10 г селитры занимают объем,
равный 5 мл, а выделяют количество азота, занимающее при
комнатной температуре объем, равный 1150 мл.
149
Опыт 163. Получение водорода из гидроокиси калия
Гидроокись калия нагревают с железными опилками: виде*
ляется свободный водород.
2КОН + Fe = К2О + FeO 4- Н2
Реакция идет при умеренных температурах. Измельчите 5 г
гидроокиси калия и смешайте ее с 15—20 г чистых железных
опилок. Пересыпьте смесь в пробирку, вставьте пробку с отвод-
ной трубкой и укрепите пробирку в штативе с тем, чтобы ее
далее можно было нагревать. Осторожно нагревайте смесь.
Задолго до того, как вся пробирка нагреется до темно-красного
каления, начнет выделяться непрерывная струя газа. Пользуясь
пневматической ванной, обычным образом соберите над водой
выделяющийся газ. Заполните им половину газоприемника
и отбросьте его, считая, что теперь воздух вытеснен пол-
ностью.
Далее заполните следующий газоприемник и испытайте газ
с помощью горящей свечи. Выяснится, что этот газ является
водородом. Из 1 г гидроокиси калия получают количество во-
дорода, занимающее при комнатной температуре объем, равный
200 мл. Как’ и в опыте 162, можно считать, что содержащий-
ся в гидроокиси калия водород находится под большим давле-
нием.
Опыт 164. Образование аммиака
(Д. В. Доберейнер, 1838 г.)
Смешивают селитру, гидроокись калия и железные опилки.
Смесь нагревают: выделяется аммиак.
Смешайте 2 г селитры с 3 г измельченной гидроокиси калия
и 20 г чистых железных опилок. Пересыпьте смесь в пробирку.
Подберите к пробирке пробку. Наденьте ее на согнутую под
прямым углом отводную трубку. Укрепите пробирку таким об-
разом, чтобы её можно было нагревать. Наружная часть отвод-
ной трубки должна быть направлена вертикально вверх. Из вы-
шепроведенных двух опытов следует, что в данном опыте мы
можем ожидать одновременного выделения водорода и азота,
находящихся в момент выделения под давлением.
Медленно нагревайте пробирку и держите у выхода отвод-
ной трубки влажную полоску красной лакмусовой бумажки.
Бумажка становится синей, обнаруживая наличие аммиака,
выделяющегося в большом количестве. Выделяющиеся одновре-
менно азот и водород, находясь под давлением, соединяются,
и образуется аммиак. Теперь можно рассказать о промышлен-
ном процессе получения аммиака.
150
СОЛЯНАЯ КИСЛОТА
При добавлении серной кислоты к обычной соли происходит
бурная реакция, сопровождающаяся шипением и вспениванием.
Бурное течение реакции затрудняет собирание газа.
Обычно для уменьшения интенсивности реакции пользуются
следующими способами:
а)	Соль расплавляют, а затем измельчают на куски жела-
тельной величины.
б)	Кислоту несколько разбавляют с тем, чтобы свободный
хлористый водород выделялся только при нагревании. Одни
специалисты рекомендуют брать 11 объемов кислоты на 8 объе-
мов воды, другие—’12 объемов кислоты на 4 объема воды.
Следует приготовить про запас достаточное количество разбав-
ленной кислоты.
Я лично не пользуюсь ни одним из этих методов, а просто
нагреваю каменную соль с концентрированной серной кислотой.
Таким образом мне не приходится ни плавить соль, ни готовить
и хранить специальный запасной раствор, а этого не может не
одобрить преподаватель, ценящий свое время. Более того, ка-
менная соль недорога. Если каменная соль достаточно хороше-
го качества, то при реакции выделяется устойчивая равномер-
ная струя газа.
Опыт 165. Получение «паров» соли
(Д. Р. Глаубер, 1648 г.)
а)	Предварительный опыт
Насыпьте в сухой газоприемник чайную ложку «с верхом»
обычной поваренной соли и добавьте несколько миллилитров
концентрированной серной кислоты. Обратите внимание на бур-
ный характер реакции. Подуйте на выделяющиеся пары и опу-
стите в них влажную полоску красной лакмусовой бумажки.
Расскажите о «паре» соли. Подействуйте серной кислотой на
кристалл каменной соли величиной с фасоль и обратите вни-
мание на то, что интенсивность реакции зависит от величины
поверхности соли, подвергшейся действию кислоты.
б)	Собственно опыт
Разбейте каменную соль на кусочки размером с маленький
орех. Держа колбу емкостью 400—500 мл горизонтально, осто-
рожно опустите в нее примерно 20 кусочков соли. Наденьте
пробку на шариковую воронку и отводную трубку, вставьте ее
в колбу и укрепите колбу в штативе с тем, чтобы ее можно бы-
ло далее нагревать. Доберите остальную часть прибора и нали-
вайте через воронку концентрированную серную кислоту, пока
151
она не закроет соль. С помощью небольшого пламени нагре-
вайте колбу. При этом будет выделяться совершенно сухой
газ, однако если вы. хотите сделать видимой скорость его вы-
деления, то введите в прибор содержащую серную кислоту про-
мывную склянку. Собирайте газ, вытесняя им воздух вверх.
С этой целью воспользуйтесь описанной ниже специальной
Рис. 46. Получение ядовитого газа вне вытяжного шкафа
с использованием крышки Фрэнклэнда и газовой ловуш-
ки Вэра.
крышкой к газоприемнику. Избыток газа отведите в вытяжной
шкаф или в газовую ловушку Вэра, заполненную крупными
кусками углекислого аммония и палочками едкого натра, ув-*
лажненными раствором аммиака (d = 0,88) (рис. 46).
При отсутствии специальной крышки к газоприемнику по-
ступите следующим образом: пробейте в куске картона отвер-
стие для отводной трубки и закройте картоном подлежащий за-
полнению газоприемник. С помощью резинового шланга до-
статочной длины подсоедините к колбе отводную трубку с тем,
чтобы ее можно было извлекать из газоприемника, не снимая
картонной крышки (рис. 64). Когда газоприемник заполнится
газом, медленно извлеките отводную трубку, подведите под
картон стеклянную крышку, удалите заполненный газоприемник
и введите вместо него пустой. Имейте под рукой необходимое
число газоприемников, колб и цилиндров. Лишь заполнив их,
переходите далее к опытам.
По заполнении газом необходимого числа сосудов подсоеди-<
ните к колбе перевернутую шариковую воронку, аналогично D
рисунка 46, и отведите в раствор оставшийся в колбе газ.
152
Специальная крышка к газоприемникут
(Э. Фрэнклэнд, 1872 г.)
При собирании газов с помощью метода вертикального вы-
теснения воздуха, проводимом непосредственно на лекционном
столе, вне вытяжного шкафа, лучше накрывать газоприемники
не куском картона, а специальной крышкой (D, рис. 46). Она
представляет собой стеклянную крышку с отверстием, в кото-
ром находится корковая пробка с проходящими сквозь нее
длинной и короткой отводными трубками. Следует пользоваться
корковой пробкой, а не резиновой, ибо смазанная вазелином
стеклянная трубка через некоторое время резиновой пробкой
схватывается столь -плотно, что сдвинуть ее становится невоз-
можно. Для того чтобы длинная трубка свободно скользила по
отверстию пробки, ее необходимо смазать вазелином. Легкие га-
зы следует вводить через короткую отводную трубку, а тяже-
лые— через длинную. Стеклянную крышку следует хорошо
смазать с тем, чтобы она плотно закрыла газоприемник и
сделала его газонепроницаемым, В этом случае избыток газа
сможет выйти только через вторую отводную трубку, с помощью
которой его можно будет отвести либо в вытяжной шкаф, либо
в газовую ловушку.
При собирании тяжелого газа трубку D с помощью резино-
вого шланга следует подсоединить к препаративной колбе.
Шланг должен быть достаточно длинным с тем, чтобы конец
трубки D можно было поднять до поверхности пробки. Когда
газоприемник заполнится, подымите от водную трубку, сдвиньте
специальную крышку с заполненного газоприемника и одновре-
менно надвиньте ее на очередной пустой сосуд. С помощью это-
го устройства и газовой ловущки Вэра можно прямо на лекци-
онном столе, вне вытяжного шкафа, наполнять неприятными
газами сосуд за сосудом, не испытывая каких-либо неудобств.
Самодельная крышка к газоприемнику. Обычные поступаю-
щие в продажу крышки Фрэнклэнда изготавливаются из стекла,
толщиной 3 мм. Для того чтобы пробка с уверенностью закрыла
отверстие в такой пластинке, она должна пройти сквозь нее и
выйти с обратной стороны. Поэтому при смене сосудов обяза-
тельно теряется какая-то часть газов. Я пользуюсь крышкой
толщиной 1,2 см. В этом случае пробка сидит плотно даже тог-
да, когда она располагается заподлицо с нижней поверхностью
крышки.
Из алебастра можно легко сделать самодельную фрэнклэн-
Довскую крышку к газоприемнику.
Сделайте квадратную картонную изложницу размером при-
мерно 7,5—8,5 см и глубиной 1,5—2,5 см. Для этого вырежьте
из углов крышки картонной коробки два квадрата (вместе с
1 См. стр, 545.
153
угловыми бортиками) и склейте их с помощью липкой бумаги.
На проходящую сквозь центр дна картонной изложницы канце-
лярскую кнопку посадите пробку, аналогичную необходимой для
изготовляемой крышки. Внутреннюю часть изложницы и поверх-
ность закрепленной в ней пробки смажьте вазелином. Смешайте
одну весовую часть цемента с двумя или тремя весовыми частя-
ми гипса, смочите смесь водой, перемешайте ее и заполните
изложницу полученной массой, хорошо уплотняя ее вокруг проб-
ки. Дайте форме день постоять. Хотя к концу этого времени
отливка затвердеет, однако она еще будет достаточно мягкой
и ее можно будет резать и зачищать. Удалите картонную излож-
ницу и, пользуясь в. качестве шаблона картонным диском диамет-
ром 8 см, придайте отливке круговую форму. Затем, смачивая
основание крышки водой, осторожно шлифуйте ее об идеально
плоский камень, пока поверхность основания не станет Совер-
шенно гладкой.
СВОЙСТВА <паров> соли
В заполненный газом сосуд опустите горящую свечу. Свеча
гаснет. Определение плотности газа сразу показывает, что этот
газ тяжелее воздуха (опыт 387). Его можно провести как
в качестве лекционного опыта, так и в качестве лаборатор-
ного занятия. Во время заполнения цилиндра обратите внима-
ние на пары, стелющиеся по дну сосуда.
Опыт 166. Демонстрация высокой растворимости газа
Метод 1. Так называемый опыт с фонтаном
(Е. Ф. Торуп-Бизаней, 1859—1868 гг.)
Большое сродство с водой обладающего большой раствори-
мостью газа может быть
Рис. 47. Опыт с фонтаном.
показано с помощью двух в одинако-
вой степени эффектных методов.
Наполняют газом большую кол-
бу. Пробку колбы надевают
на стеклянную трубку. Внешний ко-
нец трубки должен быть длиной
около 5 см, а внутренний — доста-
точно далеко входить в шарообраз-
ную часть колбы. Его следует оття-
нуть наподобие форсунки.На внеш-
ний конец трубки следует надеть
резиновый шланг с зажимом.
Возьмите сухую колбу емкостью
500—1000 мл и пропускайте в нее в
течение 2—3 минут хлористый во-
дород, слегка прикрывая отверстие
154
колбы ватой. Медленно извлеките из колбы отводную трубку
и вставьте подготовленную пробку с трубкой. Налейте в чашку
воду и слегка подкрасьте ее лакмусом. Переверните колбу, опу-
стите резиновую трубку в воду и укрепите колбу в этом поло-
жении. Можно просто опереть колбу на небольшое кольцо ме-
таллического штатива, аналогично рисунку 47. Попросите уче-
ника отпустить зажим. Сначала вода медленно подымается по
трубке, но, достигнув колбы, она выбрасывается из форсунки
с большой силой. Одновременно лакмус изменяет свою окраску.
Опыт легко проводится и оставляет неизгладимое впечатление.
Редко случается, чтобы студенты забыли об этом наглядном
доказательстве растворимости. При 18° С в 1 мл воды раство-
ряется 451 мл НС1.
Опыт 167. Демонстрация растворимости. Метод 2.
(М. Фарадей, 1827 г.)
В длинный узкий цилиндр, наполненный ртутью, пропускают
хлористый водород. В газ, через ртуть, вводят небольшое коли-
чество воды. Газ быстро растворяется, и ртуть стремительно
подымается к верхушке трубки.
Можно воспользоваться закрытой с одного конца толстостен-
ной трубкой с диаметром примерно 1,2 см и длиной около
30—50 см. Однако значительно легче опыт проводится в пря-
мом эвдиометре с трехходовым краном, типа изображенного
на рисунке 102, или даже просто в‘бюретке со стеклянным
краном.
Заполните трубку ртутью, заткните ее большим пальцем и
установите над сосудом, заполненным ртутью. Пропускайте в
трубку хлористый водород, пока он не вытеснит всю ртуть. Ука-
зания о методах работы с ртутью приведены на странице 327.
Достаньте пипетку с концом, согнутым в виде полукруга. На-
сосите в пипетку, примерно до половины, воду, введите конец
пипетки под наполненную хлористым водородом трубку и осто-
рожно вдуйте в трубку около 1 мл воды (см. рис. 130). Ртуть
стремительно подымается к верхушке трубки.
При работе с эвдиометром, с трехходовым краном сначала,
в соответствии с детальным описанием, приведенным на страни-
це 323, впустите через кран газ, а затем поступайте аналогично
вышеописанному.
Опыт 168. Соединение хлористого водорода с аммиаком
(Д. Пристли, 1774 г.)
Над сосудом, заполненным сухим аммиаком (получение
см. опыт 150), установите перевернутый сосуд, заполнен-
ный хлористым водородом. Уберите крышки. Когда белые пары
осядут, откройте сосуд и покажите белую соль.
155
Опыт 169. Реакции раствора
Покажите, что раствор газа обладает сильно кислой реакцией
на лакмус. На отдельные порции раствора подействуйте метал-
лами магнием и цинком. К другой порции раствора, находя-
щейся в цилиндре, добавьте раствор азотнокислого серебра. Вы-
падает белый осадок. Для того чтобы осадок свернулся, взбол-
тайте смесь. Образование этого осадка представляет собой спо-
соб идентификации хлористого водорода, однако в младших
классах объяснять химизм этого процесса не следует.
КАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ «ПАРОВ» СОЛИ
До сих пор кислый газ следует называть «паром» (или «па-
рами») соли. Пока состав его не будет установлен с помощью
анализа или синтеза, называть его хлористым водородом не
следует. Из хлористого водорода свободный хлор может быть
выделен с помощью двуокиси марганца, перекиси свинца или
свинцового сурика. Выберите сами любой из этих реактивов.
Применение двуокиси марганца имеет исторический интерес. Эта
реакция также часто используется для препаративного получе-
ния хлора. С другой стороны, состав двуокиси марганца уча-*
щимся неизвестен и установлен ими быть не может, в то время
как анализ окислов свинца является простой и обычной про-
цедурой. Опыт можно провести, либо пропуская струю газа над
нагретым окислом, аналогично опыту 170, либо более просто, в
цилиндре с пробкой, в соответствии с описанием опыта 171.
Опыт 170. Получение свободного хлора из «паров» соли
Над находящейся в трубке нагреваемой двуокисью марган”
ца пропускают струю хлористого водорода. Выделяющийся сво-
бодный хлор собирают над соляным раствором.
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисунке 48.
А — трубка для сжигания, изготовленная из мягкого стекла, дли-
ной примерно 22 см, В — приемник (его можно исключить): при-
емником может служить небольшая колба Вюрца либо U-образ-
ная трубка; С — пневматическая ванна, заполненная насыщенным
раствором обычной соли. Пока прибор собирается, насыпьте в
чашку несколько граммов двуокиси марганца и нагревайте ее
на едва светящемся пламени горелки, с тем чтобы двуокись стала
совершенно сухой. Сухой хлористый водород получайте анало-
гично опыту 165 (б), однако возьмите колбу поменьше и помести-
те в нее 3—4 кусочка каменной соли, величиной с фасоль. Запол-
ните сухой двуокисью марганца примерно 8—10 см трубки для
сжигания и вставьте по обе стороны двуокиси марганца пробки
из асбеста.
Очень осторожно нагревайте трубку для сжигания (реакция
идет при низкой температуре) и пропускайте сквозь нее равное
156
мерную струю хлористого водорода. Над раствором соли собира-
ется зеленый газ. Введите в газ длинную полоску влажной крас-
ной лакмусовой бумаги. Бумага немедленно обесцвечивается.
Рис. 48. Получение хлора из .паров* соли.
Назовите этот газ. Выпустите из сосуда немного газа с тем, что»
бы запах его распространился по комнате. Покажите, что соб-
равшаяся в приемнике бесцветная жидкость является водой.
Опыт 171. Получение свободного хлора из «паров» соли
(А. Алесси, 1889 г»)
Закрывающийся пробкой сосуд заполняют сухим хлористым
водородом. Затем в цилиндр вводят двуокись свинца, в резуль-
тате чего выделяется свободный хлор.
РЬОг + 4НС1 -> РЬС12 + 2НгО + С12
Сосуд открывают под водой или соляным раствором, которые
подымаются и заполняют сосуда.
Заполните сухим хлористым водородом цилиндр емкостью
100 мл с пробкой или сухую закрывающуюся колбу, изготовлен-
ную из белого стекла. Воздух вытесняйте вверх. Извлеките
пробку, быстро насыпьте в сосуд десертную ложк> (без «верха»)
Двуокиси свинца (или больше, смотрите ниже) и немедленно
вставьте пробку. (1 г РЬОг реагирует с 400 мл НС1, находящегося
при комнатной температуре.) Коричневое твердое вещество стано-
вится белым, тем самым показывая, что химическая реакция
действительно имеет место. Примерно через 1—2 минуты
откройте цилиндр под водой или соляным раствором. Жид-
157
кость заполняет часть цилиндра, и над ней отчетливо виден
зеленый хлор. Поставьте цилиндр обычным образом и иссле-
дуйте хлор, опуская в него полоску лакмусовой бумаги.
ВЫДЕЛЕНИЕ СВОБОДНОГО ВОДОРОДА ИЗ «ПАРОВ* СОЛИ
(Гей-Люссак и Тенард, 1809 г.)
В лекционных опытах хлористый водород можно разложить
с помощью натрия, железа, магния, цинка или алюминия. Раз-
ложение с помощью натрия представляет собой наиболее эф-
фектную реакцию, однако этот опыт приходится проводить в
трубке, изготовленной из твердого стекла, которая по ходу ре-
акции всегда разрушается. Тем не менее при проведений этой
реакции в младших' классах я предпочитаю пользоваться на-
трием, ибо в результате этой реакции синтезируется обычная
соль. Опыт этот не труден, однако его следует проделать пред-
варительно. Амальгама натрия легко разлагает хлористый во-
дород, и при этом не приходится расплачиваться прибором. Гей-
Люссак пользовался калием.
Исходя из теоретических соображений, из оставшихся метал-
лов наиболее подходящим должен был бы быть магний, ибо он
наиболее химически активен. В действительности имеется фак-
тор, ограничивающий активность магния, а именно — физические
свойства его хлорида. Нелетучесть и тугоплавкость хлористого
магния (т. пл. 708° С) приводит к тому, что металл покрывается
пленкой соли, уменьшающей активную поверхность металла и
столь сильно замедляющей реакцию, что даже при использова-
нии двух горелок Бунзена требуется полчаса, для того чтобы
наполнить водородом один сосуд. Хлористый цинк (т. пл. по
различным данным в- пределах 250°—365°С) плавится и улету-
чивается с поверхности металла, а хлористый алюминий улету-
чивается при 183° С и затем конденсируется на стенках трубки.
Эти два металла реагируют с хлористым водородом при уме-
ренных температурах; одна и та же трубка может быть ис-
пользована многократно. Кроме того, данная реакция иллюстри-
рует способ образования важных безводных хлоридов, многие
из которых используются в промышленности в качестве катали-
заторов. Поэтому при преподавании краткого курса химии в
классе, быстро усваивающем материал, я рекомендую прово-
дить разложение хлористого водорода либо цинком, либо алю-
минием.
Опыт 172. Выделение свободного водорода
из «паров» соли
а) С помощью натрия
«Пар» соли пропускают над нагретым натрием: выделяется
водород; его собирают и идентифицируют.
Этот опыт нетруден, однако он требует навыка. Введите
трубку для сжигания между препаративной колбой и пневмати-
ке
целой, получение газа ве-
Рис. 49. Получение водорода
из «паров* соли.
поместите в трубку для сжи-
концентрированную серную кис-
ческой ванной. К концу отводной трубки подсоедините клапан
Бунзена. Трубка для сжигания должна быть сделана из твердого
стекла хорошего качества. Выберите лучшую из трубок, имею-
щихся на складе, в противном случае трубка может лопнуть»
как только воспламенится натрий, и вы не успеете собрать не-
обходимое количество водорода. Редко случается, чтобы труб-
ка осталась после опыта
дите либо в небольшой
колбе Вюрца (150 —
200 мл), либо в небольшой
склянке с пробкой и от-
водной трубкой. Для того
чтобы над натрием прохо-
дила интенсивная струя
газа, не вводите в прибор
промывную склянку. На-
клонив колбу, осторожно
опустите в нее 6—7 кус-
ков каменной соли, вели-
чиной с фасоль. Вырежь-
те из куска натрия кубик;
очистите его от бензина и
гания. Наливайте в склянку
лоту, пока она не закроет соль, и нагревайте склянку с по-
мощью небольшого пламени. Как только из клапана Бунзена пе-
рестанет выходить воздух, а для вытеснения воздуха требуется
менее двух минут после начала реакции, поместите над клапа-
ном наполненный водой перевернутый газоприемник и начните
нагревать натрий. Одновременно должно быть обеспечено по-
ступление интенсивной струи хлористого водорода. Вскоре нат-
рий воспламеняется, в связи с чем начинается выделение газа
из клапана. Когда реакция закончится, извлеките из ванны на-
полненный газом сосуд и поднесите к газу пламя. Газ горит,
однако углекислый газ при этом не образуется; следовательно,
этот газ является .водородом. Так как и натрий и водород яв-
ляются элементами, то водород может происходить только из
<пара» соли. Если время позволяет, вытесните из трубки для
сжигания хлористый водород, извлеките и покажите белое ве-
щество. Дайте его попробовать, покажите, что оно растворимо
в воде, и идентифицируйте его. Это обычная соль.
Внимание! Черное вещество, образующееся в трубке побли-
зости от натрия, в основном является кремнием.
Метод Макнэйра (Д. С. Макнэйр, 1902 г.).
Вместо трубки длиной 23 см для сжигания Макнэйр пользо-
вался пробиркой, изготовленной из твердого стекла. Метод его
аналогичен выше описанному, а прибор изображен на ри-
сунке 49.
1W
Опыт 173. Выделение свободного водорода из «пара» соли
б)	С помощью амальгамы натоия
Возьмите изготовленную из твердого стекла трубку диамет-
ром 1,5 см и длиной 45 см. Слегка согните ее в 8 см от каждого
конца с тем, чтобы она приобрела \_/ форму. Введите ее меж-
ду прибором для получения хлористого водорода и пневматиче-
ской ванной. Амальгамируйте 2 г натрия 20 мл ртути, пользуясь
методом, детально описанным в опыте 418. Поместите амальгаму
в трубку. Желательно воспользоваться клапаном Бунзена, одна-
ко с его помощью нельзя отметить момент, когда небольшое коли-
чество воздуха вытесняется из трубки, так как реакция идет на
холоду. Поэтому, прежде чем подсоединять препаративную кол-
бу к трубке с амальгамой, обождите, пока хлористый водород
вытеснит из колбы воздух. Поместите над отводной трубкой за-
полненный водой перевернутый сосуд, осторожно нагревайте
амальгаму, пропускайте над ней слабую струю сухого хлористо-
го водорода и покачивайте трубку с тем, чтобы хлористый во-
дород мог действовать на новые поверхности. Водород получа-
ется легко.
Можно также поместить амальгаму в небольшую колбу Вюр-
ца (Гейманн, 1876 г.) и пропускать сквозь нее пузырьки хлори-
стого водород* Однако при этом необходимо иметь устройство,
поддерживающее хлористый водород под достаточным давле-
нием, ибо в противном случае он не будет проходить в амаль-
гаму. В вышеописанной модификации опыт удается легко.
Аргументация. Опыты 171 и 172 показывают, что «пар» соли
содержит водород и хлор. Опыт 184 показывает, что «пар» соли
может быть получен только из водорода и хлора. Поэтому да-
лее можно пользоваться названием «хлористый водород». В дан-
ном месте можно с успехом провести определение количествен-
ного состава хлористого водорода согласно опытам 416 и 421.
Опыт 174. Выделение свободного водорода из «паров» соли
(Ф)
в)	С помощью алюминия
В этом опыте образуется безводный хлористый алюминий.
Воспользуйтесь прибором, аналогичным использовавшемуся в
опыте 172, однако между препаративной колбой и трубкой для
сжигания введите промывную склянку с серной кислотой. Сле-
дует взять трубку для сжигания, изготовленную из стекла сред-
ней твердости. Введите в трубку несколько граммов алюминие-
вой фольги. Поместите ее в центре половины трубки, располо-
женной ближе к препаративной колбе. Одну асбестовую пробку
поместите вблизи пробки, а другую — сразу за фольгой. Таким
160
образом, большая часть трубки остается прозрачной, и учащиеся
могут легко видеть сублимирующийся хлористый алюминий.
Как и ранее, прежде чем начать нагревание трубки для сжига-
ния, вытесните воздух. Поскольку реакция начинается на холоду,
прекращение выделения пузырьков газа не слишком очевидно
классу; когда весь воздух вытеснится, а это произойдет пример-
но через 2 минуты, если размер используемой аппаратуры соот-
ветствует вышеописанной, встреча пузырьков с воздухом будет
сопровождаться появлением белого дыма. G помощью пламени
горелки Бунзена нагревайте трубку в месте нахождения алюми-
ния. Выделяется водород. За 5 минут можно легко заполнить
сосуд емкостью 300 мл. При желании заполните еще один сосуд.
Дайте остыть трубке для сжигания.
Постучите по трубке, либо соскребите с ее поверхности снего-
подобное вещество — хлористый алюминий — и перенесите его в
сухую пробирку. Немедленно закройте ее пробкой. При соответ-
ствующем обсуждении экспериментальных результатов младшим
классам следует показать хлористый алюминий и отметить, что
он является ценным химическим реактивом. Нанесите на хлорид
алюминия одну-две капли воды. Происходит реакция, сопро-
вождающаяся сильным шипением, и содержимое трубки стано-
вится горячим.
Опыт 175. Выделение свободного водорода из «пара» соли
г)	С помощью цинка
Воспользуйтесь прибором и методом опыта 174. Безразлич-
но, какого вида цинком пользоваться для данной реакции —па-
лочками, фольгой, порошком или каким-либо другим, ибо цинк
вскоре сплавляется в одну большую глобулу (т. пл. 419°С). Под-
вижный расплавленный цинк растекается вдоль трубки. Поэто-
му я предпочитаю помещать его в лодочку. Для этой цели очень
подходит самодельная никелевая лодочка, описанная К. X. Ха-
гопьяном (1934 г.). Хлористый цинк плавится (т. пл. 290°С) и
стекает с цинка. Поэтому в течение всего опыта поверхность цин-
ка остается блестящей и серебристой. Полный сосуд водорода
можно легко собрать примерно за 5 минут.
Как и в опыте 174, после окончания обсуждения главного
содержания опыта, соскребите хлористый цинк и покажите,
сколь энергично он реагирует с водой.
Как мыть лодочку. Погрузите лодочку на 1 минуту в разбав-
ленный раствор соляной кислоты, скажем 4 н.; в результате цинк
разрыхлится и основную часть его затем можно будет легко
соскрести старым ножом. Снова погрузите лодочку в кислоту, с
тем, чтобы растворился весь оставшийся на лодочке цинк. Если
лодочку держать в кислоте слишком долго, то растворится и
некоторое количество никеля.
11 Фоулз
161
Опыт 176. Разложение хлористого водорода магнием
Этот метод медленный и пользоваться им не рекомендуется,
за исключением того случая, когда хотят получить безводный
хлористый магний. Воспользуйтесь прибором и методом опы-
та 174. В трубку для сжигания введите свернутую в спираль
магниевую ленту весом 0,5—1,0 г. Вытесните воздух и нагревайте
магний. Металл плавится (т. пл. 633°С) и в течение всего опыта
остается серебристо-ярким. Однако, глобулы металла тонут в
трудно видимом хлориде, что максимально замедляет выделение
водорода, из-за чего за 30 минут едва удается заполнить водоро-
дом один сосуд. К несчастью, магний реагирует со стеклом, в ре-
зультате чего обычно трубки портятся.
ПРЕПАРАТИВНОЕ ПОЛУЧЕНИЕ ХЛОРА
Существует ряд удовлетворительных учебных методов Ьолу-
чения хлора средней степени чистоты. Поэтому преподаватель
должен детально разработать лишь тот из них, которым он со-
бирается пользоваться. Возможно, что следующие два способа
являются наиболее общими учебными методами:
а)	Действие соляной кислоты на двуокись марганца — пов*
торение оригинального опыта Шееле (1774 г.).
б)	Действие несколько разбавленной серной кислоты на смесь
соли и двуокиси марганца — К. Л. Бертолле (1785 г.).
Оба эти метода удовлетворительны, а химизм реакций —
простой. Газ можно собирать прямо на лекционном столе вне
вытяжного шкафа, при помощи вытеснения воздуха, пользуясь
специальной крышкой к газоприемнику и ловушкой, в точном
соответствии с описанием получения хлористого водорода, при-
веденным в опыте 165. В некоторых опытах лучше собирать
хлор над соляным раствором. Поэтому для того чтобы можно
было быстро произвести замену, имейте наготове небольшую
чашку, заполненную соляным раствором, и соответствующую
отводную трубку. Не следует непосредственно на лекционном
столе собирать над соляным раствором значительное количество
хлора. Наличие в атмосфере комнаты небольших количеств хло-
ра не ведет к каким-либо неприятностям, однако если случайно
в комнату проникнут большие количества его, следует стол и
пол комнаты опрыснуть нашатырным спиртом. Если хлор попал
в легкие, то нагрейте в чашке немного нашатырного спирта и
подышите его парами.
Опыт 177. Получение хлора
(К. Шееле, 1774 г.)
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисунке46.
Емкость колбы А должна быть около 500 мл; шариковую ворон-
ку при желании можно исключить. В промывной склянке В ДОЛЖ-
НО
на содержаться вода. При желании получить сухой хлор введите
между В и D промывную склянку, содержащую концентрирован-
ную серную кислоту. Однако в младших классах без необходимо-
сти не следует усложнять прибор.
Если вытяжной шкаф или вытяжной колпак расположены
удобно, то избыточный газ можно отвести в них; однако более
поучительно пользоваться устройством опыта 165 и собирать
газ непосредственно на лекционном столе. Поместите в газовую
ловушку Е несколько кусочков углекислого аммония, размером
с фасоль, и приливайте 4н. раствор NaOH, пока он не закроет
углекислый аммоний. Осторожно опустите в препаративную
колбу 20—30 г двуокиси марганца (в виде небольших кусочков,
ибо с порошком реакция пойдет слишком быстро) и добавьте
80—100 мл концентрированной соляной кислоты. С помощью
маленького пламени очень осторожно нагревайте колбу. Как
и в случае с хлористым водородом, необходимое число сосудов
можно заполнить до начала опытов, однако в данном случае
это не столь обязательно, ибо газ выделяется равномерно и
опасность обратного всасывания маловероятна. Шлифованные
поверхности крышек и газоприемников смажьте вазелином.
В этом случае неизрасходованный хлор будет сохранен в газо-
приемниках в течение многих недель и сможет быть при необ-
ходимости использован, чтю сэкономит время, необходимое для
сборки прибора.
АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ МЕТОД
Опыт 178. Получение хлора
(К. Л. Бертолле, 1785 г.)
При действии концентрированной серной кислоты на смесь
поваренной соли с двуокисью марганца бурно выделяется хлор.
Экспериментально показано, что если кислота несколько
разведена водой, то газ выделяется более равномерно. Были ре-
комендованы различные разведения, например отношения объ-
емов кислоты: вода — 2:1; 11:8; 3:1. Каждое из этих соотно-
шений обеспечивает выделение равномерной струи газа, но при
несколько различных температурах. Для этого опыта необходи-
мо заранее запасти как определенное количество соответствую-
щим образом разбавленной кислоты, так и смеси двуокиси мар-
ганца и соли.
На каждые 130 г соли возьмите по 100 г пиролюзита. Получа-
емый по этому методу газ пригоден для большинства лекционных
опытов, однако следует помнить, что в большинстве случаев по-
ступающая в продажу двуокись марганца содержит карбонат, в
чем можно убедиться, действуя на нее разбавленным раствором
серной кислоты. В случаях, когда требуется чистый хлор, его сле-
дует получать по методу опыта 390.
Воспользуйтесь прибором, аналогичным изображенному на ри-
сунке 46, но исключите шариковую воронку. В колбу Л помести-
те 100 г твердой смеси. После того как все подготовлено, налейте
в колбу 200 мл охлажденного разбавленного раствора кислоты
(скажем И объемов кислоты на 8 объемов воды). Для того что-
бы далее твердая смесь не спеклась, в течение минуты взбалты-
вайте жидкость круговыми движениями, с тем чтобы она опусти-
лась на дно. Как и прежде, в промывную склянку В налейте не-
много воды. Медленное выделение газа имеет место и без
нагревания. При желании получить более быструю струю газа
следует нагревать колбу с помощью маленького пламени. Далее
поступайте аналогично предыдущему опыту.
ХИМИЯ ПРЕПАРАТИВНОГО МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА
(ФЗ
Этот дополнительный материал в младших классах излагать
не следует; смотрите замечание на странице 44.
Опыт 179. Образование и разложение хлористого марганца
В маленькую колбу поместите чайную ложку так называе-
мой гранулированной двуокиси марганца (кусочки величиной с
половину фасоли; не пользуйтесь порошком, ибо его реакцион-
ная способность слишком велика) и добавьте около 50 мл кон-
центрированной соляной кислоты. В течение одной минуты жид-
кость становится мутной и темной. Слейте мутную жидкость в
другую колбу. Покажите, что если 10 мл темной мутной жидко-
сти развести до 50 мл, то она превратится в светло-коричневый
прозрачный раствор. Нагревайте колбу с оставшейся частью не-
разбавленной мутной жидкости. Выделяется большое количество
газа. Введите в газ полоску влажной лакмусовой бумажки и
покажите, что этот газ — хлор. Темная окраска разрушается
хлором, и остается бесцветная жидкость (или слегка зеленова-
тая, из-за наличия железа). Нейтрализуйте светлую жидкость,
для чего лучше всего добавляйте небольшими порциями безвод-
ную соду. Пользуясь какой-либо из известных учащимся реак-
ций, исследуйте жидкость на наличие марганца. Становится
очевидным, что прозрачная жидкость является раствором хло-
ристого марганца, а, следовательно, темная жидкость должна
поэтому быть высшим хлоридом марганца МпСЦ или МпОз.
Следовательно, механизм реакции, вероятно, состоит в образо-
вании четыреххлористого марганца и его последующем разложе-
нии при нагревании жидкости.
МпОг + 4НС1 = MnCU + 2Н2О
MnCk = MnCh + Cl2
164
Эти промежуточные реакции были бы достаточны для объяс-
нения механизма образования хлора как по методу Бертолле,
так и по методу Шееле, если бы не результат нижеследующего
опыта.
Опыт 180. Действие серной кислоты на двуокись марганца
В небольшую колбу насыпьте чайную ложку порошкообраз-
ной двуокиси марганца, добавьте несколько миллилитров кон-
центрированной серной кислоты и осторожно нагревайте смесь
в течение 2—3 минут. Введите в колбу тлеющую лучинку. Лу-
чина вспыхивает, обнаруживая присутствие кислорода. Во из-
бежание неудачи, всегда вводите в колбу лучину лишь через
1—2 минуты после начала выделения газа. Действительно, из-за
присутствующего в двуокиси марганца карбоната вначале-всег-
да выделяется углекислый газ. Далее, тлеющая лучина вспых-
нет только тогда, когда в атмосфере будет содержаться более
40% кислорода.
Ясно, что при взаимодействии серной кислоты с твердыми
составными частями образуются кислород и хлористый водород.
Однако действительным продуктом реакции является только
хлор. Отсюда следует, что образующийся свободный кислород
с помощью выделяющейся при реакции энергии должен окислять
хлористый водород. Это исследование очень интересно, ибо оно
показывает, что при химических реакциях одни и те же конеч-
ные продукты могут быть получены различными путями.
СВОЙСТВА ХЛОРА
Опыт 181. Растворимость хлора
Цвет и запах воды, через которую пропускают хлор, делают
очевидным его растворимость в воде. При желании раствори-
мость хлора можно показать прямо, действуя следующим обра-
зом. Наполните хлором 100-миллилитровый цилиндр. Налейте
в цилиндр 20 мл воды и взбалтывайте содержимое цилиндра
в течение минуты. Установите цилиндр на фоне белого экрана и
обратите внимание на цвет водной фазы. Вылейте раствор в от-
крытый сосуд и погрузите в жидкость полоску лакмусовой бумаги.
Для того чтобы показать растворимость хлора в растворе едкого
натра и йодистого калия, пропускайте хлор в наполненную соля-
ным раствором бюретку, перевернутую над наполненным соля-
ным раствором сосудом. Вместо бюретки можно взять закрытую
с одного конца стеклянную трубку диаметром 1,2 см и длиной
30 см. Опустите наполненную хлором трубку в сосуд, содержащий
один из упомянутых растворов. Жидкость подымается и запол-
няет трубку. Сам процесс заполнения хлором сосудов говорит
о том, что хлор — тяжелый газ. Значение плотности хлора мож-
но определить с помощью опытов 388, 390.
165
Опыт 182. Обесцвечивание с помощью хлорной воды
(К. Л. Бертолле, 1789 г.)
Обесцвечивающее действие лучше всего демонстрировать с
помощью разбавленной хлорной воды. В несколько небольших
цилиндров или газоприемников налейте различные растворы:
индиго, красные чернила, черные чернила, раствор лакмуса, вы-
тяжку окрашенных лепестков и т. д. В каждый сосуд налейте
по нескольку миллилитров хлорной воды. Некоторые красители
обесцвечиваются медленно, а остальные — быстро. На куске га-
зеты напишите что-нибудь обычными чернилами и опустите ее
в сосуд, содержащий хлорную воду. Обесцвечиваются только
слова, написанные чернилами.
Опыт 183. Сухой хлор не обесцвечивает
За несколько часов до начала урока в наполненный хлором
сосуд налейте около 20 мл концентрированной серной кислоты и
закройте сосуд хорошо смазанной крышкой. Прикрепите к стек-
лянной палочке кусок яркой ткани и водой напишите на этой тка-
ни какую-нибудь букву. Не берите воды больше, чем ее надо для
написания буквы и не увлажняйте зря материю. Снимите крышку
и быстро введите ткань в сосуд. Ткань обесцвечивается только на
увлажненном месте, и таким образом становится видной напи-
санная водой буква.
Достаточно успевающему классу следует далее рассказать о
широком использовании хлора в промышленности в качестве
обесцвечивающего агента. Получение белильной извести описа-
но в опыте 344.
ЬодйрСЭ
Рис. 50. Синтез
хлористого во-
дорода.
Опыт 184. Синтез хлористого водорода
а)	Переверните заполненный хлором сосуд
и установите его над сосудом, заполненным
врдородом. Опыт этот не следует проводить
на ярком солнечном свету. Удалите крышки.
Становится видным, как хлор «падает» в во-
дород. Для того, чтобы газы перемешались не-
сколько раз, переверните сосуды. Затем за-*
кройте каждый сосуд. Воспламените содержи-
мое сосуда, предварительно полностью убрав
крышку. Раздается сильный взрыв, и образу-
ются пары хлористого водорода.
б)	Е. Ф. Горуп-Бизаней, 1859—1868 гг. Вос-
пользуйтесь аппаратом Киппа, либо каким-
нибудь иным из устройств, описанных на стра-
нице 60, и, соблюдая указанные предосторож-
ности, зажгите выходящий из кварцевой фор-
сунки водород. Отрегулируйте пламя с тем,
166
чтобы длина его была около 6 мм (рис. 50). Опустите
пламя 8 заполненный хлором сосуд. Из сосуда подыма-
ются пары хлористого водорода. Идентифицируйте эти па-
ры, для чего подуйте на них и введите в них полоску
влажной синей лакмусовой бумаги. Воспользуйтесь длинной
полоской, скажем, 15X2,5 см, с тем чтобы реакция была
видна всему классу.
Опыт 185. Реакция с фосфором
Поместите в ложку для сжигания кусочек сухого фосфора,
величиной с горошину, и опустите ложку в заполненный хлором
сосуд. Фосфор самовоспламеняется и горит слабым зеленоватым
пламенем. Так как в данном случае оба реагирующие вещества
являются элементами, то оседающее на стенках сосуда желто-
ватое вещество может быть только хлористым фосфором.
Опыты гр. 186. Хлор энергично реагирует с металлами
а)	Хлор и сурьма, (или мышьяк)
В кусочек муслина заверните немного тонко измельченной
порошкообразной сурьмы. Потрясите мешочек с сурьмой над
наполненным хлором сосудом с тем, чтобы мельчайшие частич-
ки сурьмы упали в сосуд. Частички сурьмы, попадая в хлор,
воспламеняются и сгорают ярким пламенем.
Внимание! В больших количествах пары металла ядовиты и
поэтому (что может случиться, если опыт проводится вне вы-
тяжного шкафа) не следует их напрасно вдыхать. Конечно, этот
опыт лучше проводить в вытяжном шкафу.
б)	Хлор и медь
Для этого опыта следует взять голландский металл (имита-
ция золотых листочков CuZn). В небольшую банку или сосуд
(без бортиков) с горлышком такого же диаметра, как и у газо-
приемника, поместите 2—3 листочка металла. Установите на-
полненный хлором сосуд над банкой. Тяжелый хлор опускается
на листочки, которые воспламеняются и горят тусклым пла-
менем.
в)	Хлор и магний
(О. Оманн, 1920 г.)
Привяжите связку магниевой проволоки к железному стерж-
ню, посыпьте магний порошкообразной сурьмой и опустите его
в наполненный хлором сосуд. Воспламеняющаяся сурьма зажи-
гает магний, который горит очень бурно. Снегоподобный лету-»
чий хлористый магний покрывает стенки сосуда.
167
г)	Хлор и ртуть
(К. Д. Вудвард, 1895 г.)
В заполненный хлором цилиндр с пробкой налейте 2—3 мл
ртути и взболтайте содержимое цилиндра. Стенки цилиндра по-
крываются сплошной пленкой ртути, как будто бы они изнутри
посеребрились. Поставьте цилиндр на виду у класса и попроси-
те учащихся наблюдать за ним. Вскоре серебристая пленка
исчезает, поглощаемая белыми пятнами образующейся хлори-
стой ртути.
д)	Хлор и натрий
(К. Гейманн, 1876 г.)
В связи с его теоретической важностью желательно провести
этот синтез в виде специального опыта и не пытаться проводить
его в газоприемнике. Натрий воспламеняется в быстрой струе
хлора. Воспользуйтесь отрезком трубки для сжигания, изготов-
ленной из высококачественного твердого стекла. Соедините труб-
ку для сжигания с небольшой широкогорлой колбой Вк}рца, в
данном случае служащей приемником. Для этого введите трубку
поглубже в горлышко колбы. Избыток хлора будет выходить из
бокового отростка колбы Вюрца и может быть далее отведен
либо в вытяжной шкаф, либо в ловушку. Осушите кусочек на-«
трия, величиной с половинку фасоли, поместите его в трубку,
соедините трубку с прибором, служащим для получения хлора,
и в течение нескольких минут пропускайте газ с тем, чтобы вы-
теснить воздух. Натрий покрывается корочкой хлорида, предо-
храняющего его от дальнейшей реакции. Сильно нагрейте на-»
трий и пропустите быструю струю хлора. Натрий воспламеняет-
ся и горит исключительно интенсивным желтым пламенем.
Хлористый натрий переносится избыточным хлором и отлагает-
ся в холодном приемнике. Так как в закрытой системе содер-
жатся только хлор и натрий, то белое вещество должно быть
хлористым натрием. Отсоедините прибор для получения хлора
и с помощью ручных мехов вытесните током воздуха избыток
хлора. Покажите, что белое вещество растворяется в воде и об-
ладает вкусом обычной соли.
Опыт 187. Горение свечи в хлоре
Согните конец железной проволоки в виде полукруга и при-
вяжите к нему кусок свечи. Зажгите свечу и опустите ее в за-
полненный хлором сосуд. Свеча горит красным пламенем. Осе-
дает сажа. Появляются пары; их легко идентифицировать: это —
хлористый водород. Накапливаясь, пары гасят йламя. Свеча
снова загорается, если ее опускают под слой паров в атмосферу
непрореагировавшего хлора. При желании можно подробно ра-
зобрать результаты опыта. Очевидно, что в состав вещества све*
чи входит углерод и водород.
168
Опыт 188. Скипидар и хлор
(Ф, Аккум, 1817 г. Модификация)
Нагрейте в чашке немного скипидара, погрузите в него связ-
ку стеклянной ваты, отожмите стеклянную вату и опустите ее в
заполненный хлором сосуд. Не закрывайте сосуд. Скипидар за-
горается. Появляются белые пары, и выделяется углерод. Иден-
тифицируйте пары. Это — хлористый водород. Часто при прове-
дении этого опыта скипидаром смачивают не стеклянную вату, а
промокательную бумагу. Однако в этом случае исчезает нагляд-
ность того, что горит именно скипидар.
ДЕЙСТВИЕ ХЛОРА НА ВОДУ
(К. Л. Бертолле, 1785 г.)
Предыдущие опыты показывают, что хлор энергично реаги-
рует с целым рядом элементов и соединений, в особенности с
теми соединениями, в состав которых входит водород. Возникает
вопрос: может ли хлор реагировать с водородом, входящим в
состав воды? Очевидно, что при обычных условиях эта реакция
не происходит, ибо в противном случае не могла бы существо-
вать хорошо известная хлорная вода. Однако если воду поме-
стить в условия, при которых связь между элементами ослабля-
ется, то хлор с успехом реагирует с водой.
Опыт 189. Разложение хлорной воды солнечным светом
Возьмите длинную стеклянную трубку диаметром 1,5 см и
длиной 50—75 см, закройте ее с одного конца, наполните хлор-
ной водой и опустите открытым концом в соляной раствор. По-
ставьте прибор на яркий прямой солнечный свет. В верхней ча-
сти трубки собираются пузырьки бесцветного газа. На ярком
солнечном свету достаточное для идентификации количество га-
за образуется за несколько часов. Переверните трубку и введи-
те в газ тлеющую лучину. Лучина воспламеняется.
Опыт 190. Разложение перегретого пара хлором
(К. Гейманн, 1876 г.)
Через нагретую до красного каления трубку пропускают смесь
хлора и пара. Выходящий из трубки газ пропускают через ра-
створ едкого натра и собирают. Демонстрируют, что этот газ
является кислородом.
Не обязательно нагревать трубку в настольной печи. Реак-
цию можно провести легко и быстро при простом нагреве пла-
менем горелки достаточно узкой кварцевой трубки. Соберите
прибор, аналогичный изображенному на рисунке 51. В изобра-
женном на рисунке приборе хлор получают при действии (по
169
каплям) концентрированной соляной кислоты на двуокись мар-
ганца (ем. стр. 343). Однако с тем же успехом для данного опы-
та может подойти и любой другой удобный метод получения
хлора. Введите в прибор промывную склянку, содержащую сер-
ную кислоту. Хотя ее наличие и не обязательно, однако оно даст
Рис. 51. Разложение пара хлором.
возможность подсчитывать число пузырьков хлора (см. стр. 148)'.
Налейте в ванну разбавленный раствор едкого натра и подго-
товьте наполненный аналогичным раствором газоприемник.
D — представляет собой кварцевую трубку диаметром 2—3 мм и
длиной 20 см, подсоединенную с помощью резиновых шлангов с
одной стороны к колбе, служащей для получения пара, а с дру-
гой — к отводной трубке. При желании можно воспользоваться
корковыми пробками. Однако использование резины позволяет
собрать прибор более быстро. Трубку, через которую хлор посту-
пает в колбу, где образуется пар, не следует погружать в кипящую
воду, ибо это может привести к засасыванию воды в препаратив-
ную колбу. Когда все будет подготовлено, отсоедините резиновый
шланг С, соединяющий промывную склянку и колбу. Нагрейте
содержащуюся в колбе воду до кипения, тем самым параллельно
вытесняя воздух из кварцевой трубки. Тем временем приступите
к получению хлора, вводя, однако, в препаративную колбу не бо-
лее 1 мл кислоты. Как только зеленая окраска хлора покажет,
что он заполнил препаративную колбу и промывную склянку (на
это требуется менее 2 минут), немедленно прекратите нагрев во-
ды и подсоедините промывную склянку к колбе. С помощью
сильного пламени горелки нагрейте центральную часть трубки D
и введите в ванну наполненный раствором едкого натра газопри*
емник. Примерно через одну минуту в газоприемнике Е начинает
собираться газ. Заполните газом примерно одну треть или поло-*
170
вину газоприемника и исследуйте его с помощью тлеющей лучи-
ны. Становится ясным, что этот газ — кислород.
Объяснение опыта. В младших классах я объясняю реакцию
следующим образом: хлор обладает большим сродством с во-
дородом, но, очевидно, что сродство с водородом кислорода так-
же велико. При обычных условиях хлор не может оторвать водо-
род от кислорода. Нагревание приводит к разложению многих со-
единений, и, хотя при температуре красного каления вода не
разлагается, при этом, вероятно, прочность связи между кисло-»
родом и водородом ослабляется. Вследствие этого хлор оказы-
вается способным действовать на молекулы воды с ослабленной
связью между водородом и кислородом, в результате чего обра-
зуется хлористый водород. Из этого следует, что при использу*
емых условиях хлористый водород является более прочным со-
единением, чем вода. Более того, этот опыт открывает способ-
ность солнечных лучей вызывать химические реакции. Содержа-
щаяся в солнечных лучах энергия разлагает хлорную воду на
холоду. Для осуществления подобной же реакции требуется на*
гревание до красного каления.
Другие реакции хлора: Реакция хлора с сероводородом опи-
сана в опыте 238; с йодистым водородом — в опыте 328; с нега-
шеной известью — в опыте 112; с гашеной известью — в опыте
344; с этиленом — в опыте 137.
АЗОТНАЯ КИСЛОТА И ПРОДУКТЫ ЕЕ РАЗЛОЖЕНИЯ
Опыт 191. Получение азотной кислоты из селитры
(Д. Р. Глаубер, 1648 г.; М. Фарадей, 1827 г.)
На селитру действуют избыточным количеством серной кис*
лоты. Образующуюся при реакции обмена азотную кислоту от-
гоняют.
Лучше, если азотная кислота будет получена самими уча-
щимися в лаборатории. Однако если этот опыт потребуется
провести в качестве лекционного, поступите следующим об-
разом.
В реторту с пробкой поместите 40 г селитры (можно восполь-
зоваться также и азотнокислым натрием) и с помощью шарико-
вой воронки с короткой трубкой введите в реторту 30 мл кон-
центрированной серной кислоты. Закройте реторту стеклянной
пробкой и соберите прибор в соответствии с рисунком 52. Обра-
тите внимание на отсутствие пробок и резиновых шлангов. Осто-
рожно нагревайте реторту. Вскоре жидкость закипает, реторта
заполняется коричневыми парами, а в приемнике собирается жел-
тая жидкость. В младших классах излагать химический смысл
реакции не следует. Конечно, образование коричневых паров яв-
ляется следствием неустойчивости образующейся в первой фазе
реакции 100-процентной азотной кислоты, частичное разложение
171
которой приводит к образованию кипящей при определенной тем-
пературе более стабильной смеси, содержащей 98,6% HNO3.
В младших классах достаточно напомнить, что азотная кислота
полностью разлагается при температуре красного каления
(опыт 31), почему при используемых умеренных температурах
можно ожидать ее частичного разложения. Когда жидкость пере-
станет кипеть, удалите пламя. Этот момент заметить очень легко,
ибо азотная кислота кипит при 86° С, а серная (98-процентная) —
при 338°С. Помните, что полученный продукт (около 16 мл)
представляет собой азотную кислоту хорошего качества, а имен-
но 98,6-процентную кислоту удельного веса 1,51. Ее следует хра-
нить в банке со стеклянной пробкой и приберечь для специальных
опытов. Обычная поступающая в продажу азотная кислота
(d= 1,42) кипит при 120,5°С и состоит из 68%'НМОзи32% воды.
Желательно вылить из реторты кислый сернокислый калий, пока
он еще расплавлен, ибо при затвердевании его реторта может
лопнуть. Сливая расплавленную соль, не держите реторту вы-
соко над водой. Возьмите реторту рукой за тубус и вылейте со-
держащуюся в ней жидкость (через тубус) в сухой глиняный
лоток.
СВОЙСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
Опыт 192. Разъедающая способность кислоты
С помощью стеклянной палочки нанесите на полоску синей
лакмусовой бумаги каплю кислоты (del,5). Сначала бумажка
краснеет, но вскоре изменяется и превращается в желтое соеди-
нение— бумага разлагается.
172
Налейте на тарелку несколько капель кислоты и погрузите
в кислоту кончик птичьего белого пера. Смоченная кислотой
часть пера становится желтой. Возьмите цветок за стебель и по-
грузите его лепестками в кислоту. Аналогичные опыты проведи-
те с пробкой, посаженной на стеклянную палочку, куском шер-
сти или куском окрашенной ткани. Кислота разъедает все пере-»
численные предметы и окрашивает их в желтый цвет. Нанесите
небольшую капельку кислоты на ноготь пальца — образуется
желтое соединение.
Если имеется в наличии кусочек золота (18 каратов или бо-
лее), поместите его в налитую в цилиндр кислоту — никакой ре-
акции не происходит. Покажите, что платина столь же инертна
по отношению к азотной кислоте. В другой цилиндр положите
кусочек латуни и добавьте к ней несколько капель кисло-
ты. Происходит бурная реакция, и интенсивно выделяются
коричневые пары. Как только пары достигнут верхушки ци-
линдра, закройте цилиндр и перенесите его в вытяжной
шкаф.
Учащиеся должны приготовить в лаборатории уже извести
ные соли азотной кислоты — например азотнокислые аммоний,
кальций, медь, свинец, калий, натрий.
РАЗЛОЖЕНИЕ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ ПРИ НАГРЕВАНИИ
Термическое разложение азотной кислоты показывает, что
одними из соединений, входящих в состав азотной кислоты, яв-
ляются кислород и коричневый газ. Термическое разложение
азотной кислоты лучше всего проводить в длинной глиняной ку-
рительной трубке. Этот опыт уже был описан ранее (опыт 31).
В данный момент его неплохо повторить. После того как будет
собран и идентифицирован кислород, удалите пневматическую
ванну и дайте учащимся понаблюдать за выходящим из мунд-
штука коричневым газом. Очевидно, что прежде коричневый
газ был невидим вследствие того, что он растворялся в воде.
Объясните классу, что разложение кислоты вызывается сообще-
нием ей добавочной энергии. В данном случае кислота получила
тепловую энергию. Иные формы энергии будут вызывать анало-
гичное разложение. Поскольку эта кислота столь легко отдает
кислород, она должна вести себя как окислитель. Следователь-
но, восстановители (за счет энергии химической реакции) будут
соединяться с кислородом азотной кислоты и таким образом
вызывать распад ее молекулы. В результате этого распада бу-»
дет выделяться коричневый газ. Поэтому выделение при реак-
ции с азотной кислотой коричневого газа — «поднятие красно-
коричневого флага» — всегда является свидетельством того, что
кислота отдает кислород восстановителю.
173
Опыт 193. Энергичное окисление скипидара
(Д. Г. Валтон, 1931 г.)
Поместите в газоприемник стеклянную вату и как следует
утрамбуйте ее. Следует взять количество ваты, достаточное для
образования подушки, толщиной 5—8 см. Заранее налейте в две
небольшие колбы или пробирки соответственно 5 мл скипидара и
2 мл дымящей азотной кислоты. Нагрейте скипидар до 50—60° С
и вылейте его на подушку, после чего добавьте азотную кислоту-
Поднимается интенсивная струя коричневых паров, и через 2—
3 секунды (а потому будьте наготове) масса почти со взрывом
воспламеняется.
Опыт 194. Энергичное окисление угля
(Г. Хип. Личное сообщение)
Налейте на часовое стекло азотную кислоту (d^l,5). До-*
троньтесь до поверхности кислоты тлеющей кедровой лучиной
(для того, чтобы масса раскаленного докрасна угля была по-
больше, лучше взять плотно связанные 3—4 лучины). Лучина
воспламеняется, а над поверхностью кислоты подымаются кори-
чневые пары. Этот опыт надо проводить на фоне какого-нибудь
белого предмета. (Описанный метод столь прост и настолько
превосходит методы, приведенные в первом издании, что я ре-
шил последние опустить.)
Опыт 195. Получение водорода из азотной кислоты
При действии металлов на серную и соляную кислоты сред-
них концентраций выделяется водород. Будет обнаружено, что
действие металлов на азотную кислоту средней концентрации
приводит к выделению не водорода, а бесцветного газа, превра-
щающегося на воздухе в коричневый. Однако водород может
быть получен действием магния на очень разбавленный раствор
азотной кислоты.
Возьмите 200-миллилитровую колбу, подберите к ней проб-
ку и наденьте пробку на отводную трубку, соединенную с пнев-
матической ванной. Аналогично рисунку 77 укрепите колбу та-
ким образом, чтобы ее можно было нагревать. Смешайте 10 мл
азотной кислоты (d=l,42) с 250 мл воды. Этой смесью довер-
ху заполните колбу. Насосите в отводную трубку воду с тем,
чтобы она заполнилась водой доверху, и попросите ассистента
поместить* в колбу несколько граммов магниевой ленты, после
чего вставьте в колбу пробку. Нагревайте колбу и собирайте
выделяющийся газ. Покажите, что этот газ обладает свойства-
ми водорода. Однако из данного опыта не следует делать выво-
да, что азотная кислота содержит водород. Такой вывод будет
ненаучным, так как известно, что магний, до тех пор пока на
174
его поверхности не образуется защитная пленка, разлагает го*
рячую воду. Необходимые доказательства могут быть получе-
ны при помощи следующего опыта.
Опыт 196. Выявление водорода,
содержащегося в азотной кислоте
(Ф.)
В небольшую сухую колбу поместите несколько граммов
обычной соли, измельченной в тонкий порошок. Увлажните соль
несколькими каплями азотной кислоты (d=l,5). Выделяется газ,
обладающий кислыми свойствами, который дымит, если на него
подуть, и дает белый осадок при введении в него стеклянной
палочки, смоченной раствором азотнокислого серебра. Отсюда
следует, что выделяющийся газ обладает свойствами хлористого
водорода, а так как в-состав соли входит лишь натрий и хлор,
то это значит, что водород должен происходить из азотной ки-
слоты. Ни этот опыт, ни предыдущий с полной убедительностью
не доказывают, что в состав азотной кислоты входит водород.
Когда в разрешении проблемы возникает такого рода трудность,
мы подходим к решению ее различными путями и делаем за-
ключение из суммы накоп-
ленных фактов.
В описываемом далее
опыте при попытке синтези-
ровать азотную кислоту бу-
дет использован водород.
Опыт 197. Азот является
составной частью
азотной кислоты
(А. Джоли и Р. Леспие, 1904 г.)
Смесь паров азотной кис-
лоты и водорода пропускают
над нагретой платиной. Об-
разуется аммиак. Входящий
в его состав азот может про-
исходить только из азотной
кислоты.
Соберите прибор, анало-
гичный изображенному на
рисунке 53. Заполните ко-
лонку почти доверху стек-
лянными бусинками; в ша-
Рис. 53. Восстановление азотной
кислоты до аммиака.
риковую капельную воронку налейте дымящую азотную кисло-
ту. Возьмите трубку для сжигания, изготовленную из мягкого
стекла, и введите в трубку платинированный асбест с тем, что-

бы он образовал рыхлую пробку длиной 5 см (см. ниже). Под-
соедините колонку к аппарату, служащему для получения су-
хого водорода. Струей водорода вытесните из прибора воздух
и введите в колонку несколько миллилитров азотной кислоты
с тем, чтобы бусинки увлажнились. Очень осторожно нагревай-
те трубку (помните, что аммиак разлагается при 500° С) и вве-
дите в струю выходящего из трубки газа влажную полоску
красной лакмусовой бумажки. Аммиак образуется очень легко.
Введите в струю выходящего газа стеклянную палочку, смочен-
ную раствором соляной кислоты. Пользуясь небольшими меха-
ми, направьте струю газа по направлению к учащимся.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПЛАТИНИРОВАННОГО АСБЕСТА
Возьмите тигельными щипцами пучок асбестовых нитей дли-
ной, скажем, 25 мм и диаметром 12 мм и, пользуясь небольшой
пипеткой, смочите несколькими каплями раствора хлористой пла-
тины. Нагревайте асбест в пламени горелки Бунзена. Соль разла-
гается, и платина наподобие черной краски покрывает асбест.
Продолжайте нагревание до тех пор, пока не прекратится вы<
деление паров и асбест не раскалится добела. Извлеките асбест
из пламени и немедленно введите его в трубку для сжигания.
Для обычного опыта достаточно двух пучков упомянутого раз-*
мера. К сожалению, платинированным асбестом можно пользо-
ваться не более двух раз, ибо в результате длительного нагре-
вания асбест становится хрупким и превращается в порошок.
Однако это в определенной степени и полезно, так как необхо-
димость готовить его для каждого опыта представляет классу
возможность наблюдать за процессом, основанным на легком
разложении солей металлов, расположенных в конце электро-
химического ряда напряжений.
Замечание. Проведение синтеза азотной кислоты следует от-
ложить до тех пор, пока не будут изучены окислы азота. Если
изучение ведется в форме научного исследования по путям, ре-
комендованным в приложении 1, то вначале действительное на-
звание и состав окислов азота приводить не следует. До сих
пор в ходе изучения азотной кислоты выявились два новых
газа — окись азота, которую пока следует называть бесцветным
газом, получаемым из азотной кислоты, и коричневый газ —
двуокись азота, образовывавшийся при нескольких реакциях.
Опыт 198. Получение бесцветного газа (окиси азота)
(В этом параграфе название «окись азота» используется для
краткости)-.
Этот газ образуется при взаимодействии меди с умеренно
разбавленным раствором азотной кислоты.
Возьмите колбу, шариковую воронку, отводную трубку и
176
пневматическую ванну и соберите прибор для получения газа,
аналогичный изображенному на рисунке 10. Некоторое количе-
ство азотной кислоты (d=l,42) разбавьте равным объемом во-
ды. Осторожно насыпьте в колбу 20—30 г меди (в виде кусочков
либо стружек). Вставьте пробку. Проследите за тем, чтобы конец
воронки почти касался дна колбы. Добавляйте в колбу кислоту,
пока она не закроет кончик шариковой воронки. Вскоре начинает
выделяться газ и в ^олбе появляются коричневые пары. Не сле-
дует давать никакого объяснения этого явления до тех пор, по-
ка не будет изучена реакция окиси азота с воздухом. Тем не ме-
нее Первый сосуд с собранным газом отбросьте.
Хорошо известно, что в получаемой по данному методу окиси
азота всегда содержатся некоторые количества закиси азота и
азота. Окись азота, растворяясь в растворе азотнокислой меди,
улавливается и восстанавливается медью до закиси азота.
Поэтому, если после того, как будет собрано 6 сосудов с
окисью азота, потребуется дополнительное количество газа, не-
обходимо слить раствор азотнокислой меди и начать опыт снова.
Я нашел, что чистый газ гораздо легче получить по методу Тие-
ле (опыт 381).
Опыт 199. Взаимосвязь между коричневым газом
и окисью азота
Соберите прибор, аналогичный использовавшемуся в преды-
дущем опыте для получения окиси азота. В препаративную кол-*
бу не добавляйте ничего, кроме количества воды, достаточного
для того, чтобы закрыть кончик шариковой воронки. Над отвод-
ной трубкой установите банку или цилиндр, наполовину запол-
ненный окисью азота. Введите в колбу несколько миллилитров
воды с тем, чтобы соответствующий объем воздуха вытеснился
из колбы в цилиндр, содержащий окись азота. Внутри цилиндра
появляется коричневый газ, который вскоре растворяется в во-
де. Введите в цилиндр еще несколько миллилитров воздуха и
продолжайте эту процедуру до тех пор, пока не прекратится
образование коричневых паров. При использовании цилиндра
с пробкой коричневый газ проще всего удалять простым
взбалтыванием содержимого цилиндра. Более того, если препо*
даватель знает объем взятой окиси азота, то можно заранее
взять требуемое для реакции количество воды.
Исследуйте оставшийся газ и покажите, что он является азо-
том. Отсюда следует, что кислород и окись азота были удалены
из цилиндра с помощью химической реакции, при которой, оче-
видно, имело место их соединение, в результате которого обра-
зовался растворимый в воде коричневый газ.
Повторите опыт, однако вместо колбы с воздухом возьмите
заполненный кислородом аспиратор. При осторожном добавлен
нии кислорода содержащийся в цилиндре газ полностью исче*
12 Фоу«	177
зает. Таким образом подтверждается, что в данном случае дей-
ствительно имеет место реакция соединения с кислородом.
Расскажите о попытках Пристли (1772 г.) провести анализ
воздуха при помощи этой реакции.
Опыт 200. Образование нитрозила
сернокислого двувалентного железа
FeSO4 • NO
Конечно, в младших классах, где учащиеся называют еще
окись азота «бесцветным газом, получающимся из азотной кис-
лоты», этим названием пользоваться не следует.
Налейте в стакан 20 мл разбавленного раствора соляной кис-
лоты и растворите в нем несколько граммов сернокислого двува-
лентного железа. Быстро перелейте раствор в циАиндр с проб-
кой, предварительно заполненный окисью азота. В течение не-
скольких секунд взбалтывайте содержимое цилиндра. Образует-
ся темно-коричневая жидкость. Перелейте темную жидкость в
небольшую склянку. Склянку следует заполнить доверху; если
жидкости не хватает, заполните оставшуюся часть склянки во-
дой. Подберите к склянке пробку, наденьте пробку на отводную
трубку, заполните, отводную трубку водой и вставьте пробку в
колбу. Нагревайте склянку и собирайте выделяющийся газ в
небольшую пробирку. К раствору возвращается его исходная
обычная зеленая окраска. Исследование показывает, что выде-
ляющийся газ является окисью азота. Поэтому темноокрашен-
ная жидкость либо является соединением окиси азота с солью
двувалентного железа, либо является раствором этого соедине-
ния. Образование этой жидкости используется в качестве мето-
да идентификации окиси азота.
Опыт 201. Объяснение реакции образования
коричневого кольца
(Ф)
При реакции холодной концентрированной азотной кислоты и
горячей разбавленной азотной кислоты с сернокислым двува-
лентным железом образуется окрашенное в темный цвет неста-
бильное соединение FeSCh’NO.
Приготовьте раствор сернокислого двувалентного железа
средней концентрации. Для этого растворите 10 г соли (кристал-
логидрата) в 100 мл 2—4н. раствора серной кислоты. Часть это-
го раствора перелейте в цилиндр либо мензурку и добавьте к не-
му несколько миллилитров концентрированной азотной кислоты.
Сразу во всей массе жидкости образуется нестабильное нитро-
зилсернокислое двувалентное жблезо. Так как известно, что тем-
ное вещество представляет собой соединение окиси азота с сер-
нокислым двувалентным железом, то отсюда следует, что какая-то
178
часть сернокислого двувалентного железа должна была восста-
новить азотную кислоту.
К другой части» раствора сернокислого двувалентного желе-
за добавьте 10—20 мл чистой разбавленной азотной кислоты,
скажем, 4н. концентрации: никакого коричневого соединения не
образуется (некоторое окрашивание впоследствии может по-
явиться; быстрота образования окраски зависит от концентрации
реактивов; поэтому следует заранее провести пробный опыт).
Нагревайте смесь. Вскоре образуется коричневое соединение,
которое, однако, в горячей жидкости быстро разлагается. Теперь
возьмите пробирку и проведите обычную реакцию с коричневым
кольцом. Налейте в пробирку несколько миллилитров раствора
двувалентного сернокислого железа, добавьте равный объем
разбавленного раствора азотной кислоты и стеклянной палоч-
кой перемешайте жидкости. Как и ожидается, никакой реакции
не происходит. Теперь наклоните пробирку и медленно, по
стенке приливайте концентрированную азотную кислоту, пока
не образуется слой кислоты высотой 2,5 см. (Нет необходимо-
сти говорить, что столь большие количества реактивов берутся
лишь для того, чтобы происходящее явление было видно всему
классу.) На поверхности серной кислоты образуется коричневое
кольцо; содержащаяся в пограничной зоне серная кислота быст-
ро соединяется с водой с выделением тепла; при этом разбавлен-
ная азотная кислота не только концентрируется, но также и на-
гревается. Поставьте пробирку таким образом, чтобы можно
было наблюдать за ее содержимым. Коричневый слой медленно
подымается по жидкости и в конце концов полностью исчезает.
Для того чтобы подтвердить данное объяснение, попросите
учащихся подыскать другое дегидратирующее соединение, а
именно хлористый кальций (может быть использован также и
хлористый цинк).
Опыт 202. Образование коричневого кольца
при использовании хлористого кальция
Под водный раствор* хлористого железа и азотной кислоты
вводят слой концентрированного раствора хлористого кальция.
Над зоной раствора хлористого кальция появляется темно-ко-
ричневый нитрозил хлористого железа.
Для того чтобы приготовить достаточно крепкий раствор
хлористого железа поместите в 4 н. раствор соляной кислоты
избыточное количество железных гвоздей и нагревайте смесь,
пока не прекратится реакция. Охладите раствор хлористого
железа, перелейте его в цилиндр или пробирку и смешайте с
разбавленным раствором азотной кислоты в соотношении 10 : 1.
Добавляйте к жидкости твердый безводный хлористый кальций,
пока объем твердого осадка станет равным объему находящей-’
ся над осадком жидкости. Вскоре хлористый кальций растворя-
12*	179
ется, одновременно по ходу растворения нагреваясь, и образует
слой тяжелой жидкости. Через минуту образующийся нитрозил
хлористого железа окрашивает зону хлористого кальция в жел-
тый цвет; вскоре эта зона становится коричневой, а через 10—
15 минут образуется изумительная коричневая полоса, распо-
лагающаяся в виде шапки над слоем раствора хлористого
кальция.
Опыт 203. Фосфор и окись азота; отношение к горению
Обсушите кусочек фосфора размером с сантиметровый ку-
бик и поместите его в ложку для сжигания. Дотроньтесь до
фосфора нагретой палочкой или проволокой с тем. чтобы он
воспламенился, и, пока пламя еще невелико, опустите фосфор
в сосуд, заполненный окисью азота. Пламя гаснет. Извлеките
ложку из сосуда; обычно на границе с воздухом фосфор само-
произвольно воспламеняется. Дайте пламени разгореться как
следует, после чего опустите ложку в новый сосуд, заполненный
окисью азота. Бурное горение продолжается. Взболтайте со-
держимое сосуда с водой и добавьте раствор синего лакмуса.
Лакмус окрашивается в красный цвет, указывая на наличие
кислоты. В наполненные окисью азота сосуды опустите ярко
светящийся древесный уголь и интенсивно горящую серу. Го-
рение немедленно прекращается.
Замечание. Хотя термическое разложение окиси азота начи-
нается уже при 500°С, однако даже при 900° С она разлагается
еще очень медленно. Следовательно, горящая свеча, интенсивно
горящая сера и едва горящий фосфор будут гаситься окисью
азота. Однако при бурном горении фосфора развивается тем-
пература, при которой окись азота разлагается быстро. Следо-
вательно, в этом случае фосфор будет гореть в выделяющемся
свободном кислороде.
Опыт 204. Окись азота и сероуглерод
(В. Одлинг, 1869 г.)
Пламя горящего сероуглерода достаточно горячо, для того
чтобы разложить окись азота.
Тщательно вымойте газоприемник (техника мойки описана
на стр. 25), с тем чтобы при введении в него воды капли ее не
оставались на стенках газоприемника. Вытесняя воду из газо-
приемника, заполните его окисью азота; одну-две минуты по-
держите его над отводной трубкой с тем, чтобы вода успела
стечь со стенок. При закрывании сосуда следует тщательно сле-
дить за тем, чтобы внутрь его не попала вода; не страшно, если
при этом в сосуд попадет немного воздуха. Заранее налейте в
пробирку 1—2 мл сероуглерода. Пробирка должна быть закры-
та пробкой. Слегка приоткройте газоприемник и быстро влейте в
180
него сероуглерод. Распределите жидкость по стенкам газопри-
емника и дайте закрытому газоприемнику постоять по меньшей
мере минуту. При возможности, затемните комнату и поднесите
к газоприемнику горящую свечу. Происходит реакция, сопро-
вождающаяся ярко-синей вспышкой.
Замечание. О составе бесцветного газа (окиси азота).
Газ может быть восстановлен путем пропускания над горя-
чим металлом (железо, никель или медь); в результате образу-
ется окись металла и азот, который идентифицируют. К не-
счастью, из наиболее активного из этих металлов — железа —<•
образуется черная окись двувалентного железа, в связи с чем
проходящая специфическая реакция не является для класса
очевидной. (В связи с этим смотри также замечание на стр. 410.)
Поэтому необходимо пользоваться медью, которая, однако, об-
ладает меньшей активностью, в связи с чем ее приходится на-
гревать до более высокой температуры. Когда изучение ведется в
форме научного исследования, лучше сначала определить состав
газа (глава V, стр. 401), а лишь потом перейти к изучению его
свойств.
Опыт 205. Получение азота из бесцветного газа
(окиси азота)
Бесцветный газ пропускают над нагретой медью. В резуль-
тате образуются окись меди и азот.
Предварительно заполните аспиратор окисью азота. Наибо-
лее легко чистый газ получается по методу опыта 381. Не сле-
дует в данном месте знакомить учащихся с методом получения
окиси азота, ибо это излишне осложнит занятие. Следует про-
сто отвести из аспиратора немного газа и показать, что этот
газ — окись азота. Возьмите изготовленную из твердого стекла
трубку для сжигания длиной 22 см и подсоедините один конец
ее к аспиратору, а другой — к пневматической ванне. Между
аспиратором и трубкой для сжигания введите содержащую
серную кислоту промывную склянку. В трубку для сжигания
поместите слой порошкообразной меди длиной 10 см. Необходи-
мо пользоваться свежевосстановленной медью. Желательно про-
вести восстановление меди перед началом урока, ибо успех
опыта во многом зависит от активности меди. Через холодную
трубку для сжигания пропускайте интенсивную струю окиси
азота. Окись азота следует пропускать до тех пор, пока не ис-
чезнет образующийся вначале коричневый газ. Затем начните
нагревание трубки для сжигания, уменьшите скорость поступ-
ления окиси азота до двух пузырьков в секунду и установите
над отводной трубкой, заполненной водой, перевернутый сосуд.
Нагрейте трубку для сжигания до темно-красного каления и,
когда реакция достигнет достаточной интенсивности, попросите
учащихся считать пузырьки (см. стр. 148). Продолжайте полу-
чение газа как можно дольше. Оставьте лишь время, достаточ-
181
ное для проведения идентификации и обсуждения результатов.
Покажите, что образующийся бесцветный газ является азотом.
Обратите внимание на образовавшееся в трубке черное веще-
ство (предположительно, окись меди). Теперь можно сказать,
что бесцветный газ называется окисью азота. Обычно по ходу
урока не остается времени для того, чтобы показать, что черное
вещество является окисью меди. Поэтому наличие в составе
окиси азота кислорода не следует считать полностью доказан-
ным.
ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ СОЛЕЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
В младших классах элементарное изучение остальных про-
стых соединений азота удобно провести в форме исследования
термического разложения солей азотной кислоты. Изучите де-
тально три типичные соли азотной кислоты, а именно: азотно-
кислый свинец или кальций, азотнокислый натрий или калий и
азотнокислый аммоний. В дополнение, если этот опыт еще не
проведен, следует провести термическое разложение самой
азотной кислоты.
Из азотнокислых солей тяжелых металлов для этой реакции
часто выбирают азотнокислый свинец. Имеется много причин,
оправдывающих этот выбор. Азотнокислый свинец не содержит
кристаллизационной воды и начинает разлагаться при 226° G.
В связи с этим метод разложения его наиболее простой. Одна-
ко вследствие образования основных солей, которые разлагают-
ся при более высоких температурах, реакцию трудно довести до
конца с тем, чтобы точно идентифицировать изменившее ок-
раску, теперь уже желтое, соединение и, таким образом, пока-
зать разложение соли на основной и кислый окислы. Поэтому
многие преподаватели предпочитают проводить более поучи-
тельное разложение азотнокислого кальция. Кристаллогидрат
Са(МОз)2-4НгО теряет воду легко, при 132°С«он превращается
<в безводную соль, которая плавится при 561е С. Примерно при
этой же температуре она начинает разлагаться. Поэтому впол-
не возможно провести разложение до конца, пользуясь трубкой
из мягкого стекла, и выделить и идентифицировать как известь,
так и компонент, обладающий кислотными свойствами. Если
разложению подвергается гидратированный азотнокислый каль-
ций, то среди продуктов разложения обнаруживаются известь
и азотная кислота. Это показывает, что термическое разложе-
ние представляет собой реакцию, обратную реакции нейтрали-
зации. Такие результаты, типичные для большого класса соеди-
нений, очень полезны при формулировании обобщений, введении
понятий диссоциация и обратимость и при изучении влияния ус-
ловий на течение реакции.
Следует избегать использования азбтнокислой меди для по-
лучения жидкой двуокиси азота. Безводная соль является очень
редким химическим соединением, а при термическом разложении
182
кристаллогидрата, еще до появления воды, выделяется большое
количество коричневого газа. Такой ход разложения приводит
к загрязнению жидкой двуокиси азота перегоняющейся азотной
кислотой.
Однако если основная часть исследования разложения солей
азотной кислоты проведена на соли свинца или кальция, необхо-»
димо далее поместить в пробирки несколько других солей азот-
ной кислоты, скажем, азотнокислые медь, цинк, кобальт и барий,
разложить их и лишь потом сформулировать общие выводы.
Для демонстрации разложения азотнокислых солей щелоч-
ных металлов одинаково подходят как селитра, так и азотно-
кислый натрий.
Опыт 206. Термическое разложение азотнокислого свинца
(М. Фарадей, 1827 г.)
Азотнокислый свинец подвергают сухой перегонке. При
этом выделяются два газа: 1) коричневый газ, легко конденси-
рующийся в желто-коричневую жидкость, и 2) бесцветный газ,
легко идентифицируемый. В пробирке остается окись свинца.
Рис. 54. Термическое разложение азотнокислого свинца.
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисун-
ке 54. А — пробирка, изготовленная из твердого стекда. Однако
для лабораторных опытов, в целях экономии, можно пользо-
ваться и обычными пробирками хорошего качества. Ими можно
пользоваться до тех пор, пока они не разрушатся. Соединитель-
ная трубка В должна быть изготовлена из цельной стеклянной
трубки. Приемником может служить либо U-образная трубка,
183
либо, как это показано на рисунке, небольшая колба Вюрца. По*
местите приемник в большую воронку. Заполните воронку из-*
мельченным льдом. Измельчите в тонкий порошок немного азот-
нокислого свинца, пересыпьте его в чашку для выпаривания и
нагрейте до 150—200° С. Продолжайте нагревание, пока он не
станет совершенно сухим.
Если эта предосторожность будет опущена, то не удаленная
из азотнокислого свинца гигроскопическая вода будет
реагировать с двуокисью азота. Насыпьте в пробир-
ку А 7—10 г сухого азотнокислого свинца. Пользуясь едва све-
тящимся пламенем, осторожно нагревайте пробирку. Сначала
нагревайте участок соли, ближайший к пробке. Первую про-
бирку с газом отбросьте, ибо это воздух. Продолжайте нагрева-
ние, пока в приемнике не соберется 1—2 мл сжиженного газа-
Вовремя прекратите перегонку с тем, чтобы вы успели провести
исследование полученных веществ до окончания урока. Покажи-
те, что бесцветный газ является кислородом. Отсоедините при-
емник и покажите учащимся коричневую жидкость. Перелейте
половину жидкости в сухую склянку. Очень осторожно нагре-
вайте склянку. Жидкость испаряется. Как только склянка за-
полнится парами, закройте склянку пробкой, либо перенесите ее
в вытяжной шкаф.
Остальную часть сконденсированного газа перелейте в со-
держащую воду небольшую склянку. Кажется, что газ кипит
и выделяется некоторое количество коричневых паров. Погрузи-
те в раствор полоску синей лакмусовой бумаги. Бумажка стано-
вится красной. Это значит, что скорее всего коричневый газ
является окислом не металла. При проведении занятия в хоро-
шо успевающем классе можно показать, что в этой жидкости
содержатся азотная и азотистая кислоты. Обратите внимание на
находящееся в пробирке желтое вещество, которое должно
быть соединением свинца.
Замечание. Если опыт 199 и 205 уже проделаны, то должно
быть известно, что коричневый газ является окислом азота.
Опыт 207. Термическое разложение
азотнокислого кальция
Следует проводить либо опыт 206, либо этот. Поместите в
чашку немного гидратированного азотнокислого кальция и осто-
рожно нагревайте его в течение нескольких минут, пока не уда-
лится кристаллизационная вода. Затем усиливайте нагревание,
пока соль не расплавится и не начнет разлагаться. Дайте рас-
плавленной соли затвердеть, измельчите ее на мелкие кусочки и
пересыпьте в плотно закупоривающуюся склянку. Соберите при-
бор, аналогичный описанному в опыте 206, пользуясь, как и ра-
нее, обычной пробиркой хорошего качества. Насыпьте в про-
бирку 3—5 г безводной соли. Для полного разложения этого
184
количества соли требуется 15—20 минут. Из 3 г Ca(NO3)2 по*
лучается 1 г СаО, 1,68 г NO2 и несколько более 200 мл кисло-
рода. Поэтому кислород следует собирать не в газоприемник,
а в большие пробирки, скажем, размером 18X1,5 см. Нагревайте
пробирку, пока соль не расплавится и не начнет разлагаться,
после чего отрегулируйте пламя таким образом, чтобы газ вы-
делялся интенсивной струей. При приближении окончания реак-
ции нагрейте пробирку до красного каления. Пробирка хороше-
го качества выдержит нагревание в течение 20 минут, однако
на этой стадии она лопнет. Когда реакция закончится, а это
произойдет тогда, когда все вещество в пробирке из жидкого
превратится в твердое, отсоедините пробирку и, пользуясь руч-
ными мехами, полностью удалите из пробирки коричневый газ.
Извлеките из пробирки основную массу белого вещества —
обычно для этого приходится разбить пробирку; прикрепите
часть его к платиновой проволоке и введите в самый горячий
участок пламени горелки. Это вещество не плавится, как без-
водный азотнокислый кальций, а просто накаляется и ярко све-
тится. Другую часть белого вещества взболтайте с водой и по-
грузите в жидкость полоску красной лакмусовой бумаги. Бу-
мага окрашивается в синий цвет. Ясно, что белое вещество яв-
ляется основным окислом — известью. Исследуйте коричневый*
газ и кислород так же, как это делалось в предыдущем опыте^
Результаты неоспоримо показывают, что соль разложилась на
летучий компонент, обладающий кислыми свойствами, и нелету-
чий компонент, обладающий щелочными свойствами.
Опыт 208. Получение двуокиси азота
при взаимодействии меди с азотной кислотой
При взаимодействии меди с концентрированной азотной кис-
лотой образуется большое количество коричневого газа.
Эту реакцию можно провести как в простом приборе
(рис. 33), так и в несколько более сложном, получаемом при
добавлении к предыдущему прибору изображенной на рисунке
46 установки для собирания газа.
Поместите в колбу 20 г медных стружек и при необходимо-
сти порциями по 1—2 мл добавляйте азотную кислоту (d=l,42).
Газ выделяется быстро. Так как он окрашен, то сразу виден
момент заполнения сосуда. Заполните газом 3 сосуда. Возьмите
3 ложки для сжигания, поместите в них соответственно уголь,
серу и фосфор, зажгите их и введите в заполненные газом сосу-
ды. Элементы легко горят, ибо двуокись азота выше 140° G
начинает диссоциировать на кислород и окись азота.
В течение одной-двух минут пропускайте коричневый газ в
содержащую воду небольшую колбочку. Покажите, что жид-
кость стала очень кислой. Отлейте часть жидкости и добавьте
к ней раствор сернокислого двувалентного железа. Немедлен-
185
но во всей массе жидкости образуется темное неустойчивое со-
единение (опыт 201).
Реакции двуокиси азота описаны также в опытах 267 и 269.
Опыт 209. Термическое разложение азотнцкислого калия
(К. Шееле, 1777 г.)
Можно взять либо азотнокислый калий, либо азотнокислый
натрий. Обе соли разлагаются между 350—400° С.
Т. пл. KNOs — 339° С; т. пл. NaNO3 — 316° С3
Желательно начать одновременно два опыта: в первом — по-
мещают селитру в пробирку из твердого стекла и нагревают
ее, собирая кислород, во втором — помещают селитру в тигель,
и нагревание ведут более сильно, с тем, чтобы получить неко-
торое количество твердого остатка.
В пробирку, изготовленную из твердого стекла, насыпьте не-
сколько граммов селитры. Закройте пробирку пробкой с отвод-
ной трубкой и закрепите прибор в штативе таким образом,
чтобы пробирку можно было нагревать. Примерно в течение
минуты осторожно нагревайте пробирку; затем усиливайте на-
гревание, пока соль не расплавится и не начнет разлагаться.
Соберите над водой выделяющийся газ и покажите, что этот
газ является кислородом. Как только газ будет идентифициро-
ван, прекратите опыт, удалите пневматическую ванну и дайте
пробирке охладиться. Тем временем возьмите небольшой ти-
гель, наполните его до половины селитрой, установите его на
треугольную глиняную трубчатую подставку и осторожно на-
гревайте, пока селитра не расплавится. Теперь нагревайте
тигель гудящим пламенем горелки Бунзена с тем, чтобы было
заметно (преподавателю) бурное выделение кислорода. Если
это возможно, продолжайте нагревание в течение 20—30 ми-
нут; в противном случае в следующем опыте не удастся отчет-
ливо доказать образование азотистой кислоты. Возьмите тигель
за край щипцами и, пока еще тигель горячий и содержащееся
в нем вещество находится в расплавленном состоянии, подне-
сите его как можно ближе к наполненному чистым песком
лотку или оловянной крышке и вылейте на нее расплавлен-
ную массу. Затвердевая, масса спекается и затем легко отделя-
ется. Измельчите ее и, если исследование ее. из-за недостатка
времени нельзя провести сразу, поместите в плотно закупори-
вающуюся пробирку. (Этот опыт следует провести в лекцион-
ной лишь в том случае, если он не может быть проведен уча-
щимися в лаборатории.)
Поместите в пробирку немного полученного вещества и до-
бавьте к нему разбавленный раствор соляной кислоты. Выде-
ляются коричневые пары, и образуется синяя жидкость. Оче-
видно, что это вещество отличается от исходного — азотнокис-
лой соли. Поскольку на проведение анализа каждого нового
<86
получаемого вещества не хватает времени, следует назвать это
вещество и описать его состав.
Замечание. Теперь удобно описать свойства азотистой кис-
лоты, однако лучше отложить это до того, пока повторно не
будет изучено окисление и восстановление и учащиеся позна-
комятся с некоторыми наиболее характерными окислителями
и восстановителями. Для описываемых далее опытов следует
брать разбавленный раствор азотистокислого натрия. Лучше все-
го брать раствор известной концентрации с тем, чтобы работать
полуколичественно. Подходящим является 1,0 М раствор, т. е.
раствор, в 100 мл которого содержится 6,9 г NaNO2. Этот раствор
вполне подходит для проводимых далее опытов. Следует
помнить, что азотистая кислота — исключительно неустойчивое
соединение. Максимально концентрированным раствором ее,
который удается получить, является 0,2 н. раствор. Поэтому к
10мл вышеупомянутого раствора азотистокислого натрия нет
смысла добавлять более 1 мл 2н. раствора НС1, так как этого
количества достаточно для получения 0,2 н. раствора азотистой
кислоты. Дальнейшее прибавление соляной кислоты будет про-
сто приводить к разложению азотистокислого натрия, если,
конечно, водород кислоты автоматически не нейтрализуется в ре-
акции, о которой идет речь.
Опыт 210. Окисление йодистоводородной кислоты
азотистой кислотой
(Ф.)
Приготовьте разбавленный раствор йодистого водорода. Для
этого к 20 мл 1,0 М раствора KJ добавьте 2 мл концентриро-
ванного раствора соляной кислоты. В небольшой колбочке при-
готовьте (вышеописанным способом) 20л«л разбавленного раст-<
вора азотистой кислоты и перелейте в колбу йодистоводород«
ную кислоту. В осадок выпадает йод, вследствие чего жидкость
становится черной.
2HNO2 + 2Ш = J2 + 2NO + 2Н2О
Нагревайте жидкость, пока колба не заполнится парами йо-
да. Сравните азотистую кислоту с разбавленной (2—4н.) азот*
ной кислотой. Последняя при данной концентрации не реагирует
с йодистым водородом.
Азотистая кислота в реакциях с сильными окислителями
является восстановителем, в реакциях с сильными восстановите-
лями — окислителем.
Опыт 211. Окисление сероводорода азотистой кислотой
Разбавленный раствор азотистокислого натрия подкислите
разбавленным раствором соляной кислоты. Пропустите сквозь
полученный раствор газообразный сероводород или добавьте к
187
нему равный объем сероводородной воды. Немедленно образу*
ется желтый осадок серы.
2HNO2 + H2S = 2NO + 2НгО + S
Сравните поведение разбавленных азотистой и азотной кис-
лот и подчеркните, что азотистая кислота является более силь-
ным окислителем.
Опыт 212. Окисление соли двувалентного железа
азотистой кислотой
Приготовьте некоторое количество раствора сернокислого
двувалентного железа, скажем 0,2н. раствор FeSCh в 2н.
раствора H2SO4, т. е. раствор, в 100 мл которого содержит*
ся 5,6 г FeSO4’7H2O.
В небольшую колбу налейте 50 мл этого раствора и добавь-
те к нему 1—2 мл разбавленного раствора азотистокислого нат-
рия. Во всем объеме жидкости образуется темный неустойчивый
FeSCh-NO (сравните с поведением азотной кислоты).
Нагревайте жидкость, пока не разложится нитрозилсерно-
кислое двувалентное железо. Добавляйте к нагретой жидкости
раствор азотистокислого натрия, пока не прекратится образова-
ние темноокрашенного соединения. Это означает, что в растворе
больше не содержится сернокислого двувалентного железа.
Теперь отлейте часть раствора и добавьте к нему раствор едко-
го натра: в осадок выпадает рыжевато-красная гидроокись
трехвалентного железа. Для сравнения прибавьте раствор едко-
го натра к части исходного раствора сернокислого двувалент-
ного железа.
Опыт 213. Взаимодействие меди с азотистой кислотой
(В. Г. Велье, 1890 г.)
Налейте в колбу или мензурку 20 мл разбавленного раствора
азотистокислого натрия и подкислите его 2 мл разбавленного
раствора серной кислоты. Добавьте полоску медной фольги.
Происходит энергичная реакция. Посмотрите, как действует
медь: 1) на разбавленную серную кислоту (реакция не проис-
ходит), 2) на разбавленный — 2 н. — раствор азотной кислоты (за
время урока никакой реакции не отмечается) и 3) на разбавлен-
ный— 4 н. — раствор азотной кислоты (реакция начинается при-
мерно через 20 минут). Снова становится очевидным, что азо-
тистая кислота является сильным окислителем. Продемонстри-
рованные в данном опыте реакции лежат в основе объяснения
действия меди на азотную кислоту.
188
Опыт 214, Окисление азотистой кислоты бромной водой
Налейте в колбу 20 мл раствора азотистокислого натрия
и подкислите его 5 мл разбавленного раствора серной кислоты.
Добавьте несколько миллилитров бромной воды. Окраска брома
немедленно исчезает. Осторожно добавляйте бромную воду (ра-
зумно в конце прибавлять разбавленную бромную воду), пока
образуется устойчивая желтая окраска. Кипятите воду, пока не
испарится избыток брома. Охладите жидкость и к одной части
ее добавьте раствор азотнокислого серебра: в осадок выпадает
желтое бромистое серебро. Со второй частью раствора проведи-
те реакцию на коричневое кольцо: раствор содержит азотную
кислрту и не содержит азотистой кислоты.
HNO2 + Вг2 Н2О = HNOs + 2НВг
Эта реакция имеет существенное значение, ибо она показы-
вает неспособность азотной кислоты окислять бромистый водо-
род (как и хлористый водород) и лежит в основе метода иден-
тификации и определения галоидов при их одновременном при-
сутствии в смеси.
Опыт 215. Окисление азотистой кислоты
перманганатом калия
Внимание! К 20 мл разбавленного раствора азотистокислого
натрия потребуется добавить около 300 мл обычного 0,1 н. раст-
вора КМпО4. Поэтому для этого опыта желательно иметь более
концентрированный раствор, скажем, 1,0 н. Для того чтобы его
приготовить, растворите 3—4 г КМпО* в 100 мл 2—4 н. раство-
ра H2SO4.
Налейте в небольшую колбу 20 мл раствора азотистокислого
натрия и нагрейте жидкость примерно до 50° С. В соответствии
с вышеприведенным методом, добавьте, в колбу несколько мил-
лилитров раствора перманганата калия: розовая окраска ис-
чезает. Продолжайте добавлять раствор перманганата калия,
пока жидкость не окрасится в устойчивый розовый цвет. Охла«
Дите жидкость и исследуйте ее на содержание нитрата.
2КМпО4 4- 3H2SO4 + 5HNO2 =
= 5HNO3 + K2SO4 + 2MnSO4 4- ЗН2О
Можно провести аналогичный опыт, взяв вместо перманга-
ната калия двухромовокислый калий.
Получение чистого азота при взаимодействии растворов хло-
ристого аммония и азотистокислого натрия описано на страниц
Не 328.
189
азотнокислый аммонии и закись азота
Замечание
Хорошо известно,, что состав продуктов, образующихся при
термическом разложении азотнокислого аммония, зависит от
температуры, при которой ведется разложение. При низких тем-*
пературах (разложение начинается при 170° С) оно идет по
уравнению (1).
NH4NO3=N2O + 2H2O
Однако при несколько более высокой температуре разложе-
ние идет со скоростью, напоминающей взрыв (обычно проис-
ходит слабый взрыв, способный лишь выбить пробку из колбы).
Так называемое высокотемпературное разложение, для кото-
рого различные специалисты приводят значения температуры от
200 до 260° С и на течение которого, по-видимому, влияет как
наличие различных примесей, так и другие факторы, может быть
выражено уравнением (2).
2NH4NO3 = 2NO + N2 + 4НгО
Однако уравнение (2) не отражает действительный полный
состав образующихся при разложении продуктов, ибо послед-
ний варьирует в зависимости от условий опыта. Поэтому препо-
даватель должен все время сам наблюдать за нагреванием пре-
паративной колбы, так как температура разлагающейся массы
может стать слишком высокой.
Однако если нагревать смесь азотнокислого натрия и сер-
нокислого аммония, взятых в соотношении моль: моль, то при
плавлении кристаллов, происходящем при 240° С, начинается
обратимая реакция,
2NaNO3 + (NH4)2SO4 Na2SO4 + 2NH4NO3
в результате которой образуется азотнокислый аммоний, раз-
лагающийся в момент образования.'Эта реакция лежит в осно-
ве получения закиси азота (опыт 426). Следовательно, в этом
случае выделяется устойчивая струя закиси азота и отсутствует
опасность разложения со взрывом. Поэтому, если целью урока
является демонстрация термического разложения азотнокислого
аммония, то следует нагревать чистый азотнокислый аммоний.
Однако если требуется закись азота, то получать ее следует по
методу опыта 426.
Опыт 216. Разложение азотнокислого аммония
при низкой температуре
(К. Л. Бертолле, 1785 г.)
Получение закиси азота. Соберите прибор, аналогичный изо-
браженному на рисунке 55. Емкость колбы А должна быть око-
ло 50—100 мл. Газ следует собирать над водой, нагретой до
190
температуры 60—80° С. Налейте газоприемник до половины хо-
лодной водой, а остальную половину его заполните кипящей во-
дой. Возьмите в руку горелку и, двигая ею, нагревайте азотнокис-
Рис. 55. Получение закиси азота.
лый аммоний с помощью едва светящегося пламени, пока газ не
начинает выделяться равномерной струей. Если пламя отрегули-
ровано таким образом, что высота образуемой выделяющимся га-»
зом пены не превышает 6 мм, разложение будет идти спокойно
К безопасно. Заполните газом 5—6 сосудов и 2 трубки.
Покажите, что находящаяся в приемнике жидкость является
водой.
Опыт 217. Азотнокислый аммоний.
Разложение при высокой температуре
(ФО
Насыпьте в сухую пробирку около 1 г азотнокислого аммо-
ния и нагревайте ее б самой горячей части пламени горелки,
держа пробирку таким образом, чтобы отверстие ее было на-
правлено в противоположную от учащихся сторону. Начинается
бурное шипение и из отверстия пробирки вырывается струя
белых паров. Вскоре происходит небольшой взрыв, в резуль-
тате которого пробирка заполняется коричневыми парами. Ча-
сто на этой стадии опыта часть выделяющегося газа (водород)
воспламеняется и горит на выходе из пробирки. Как только
произойдет взрыв и пробирка заполнится коричневыми парами,
тут же прекратите нагревание и поместите позади пробирки
лист белой бумаги. Интенсивность коричневой окраски увели-»
чивается, говоря таким образом о том, что выделяющийся газ,
191
вероятно, является окисью азота. Нагревание вызывает (а)
термическое разложение и одновременно (б) термическую дис-
социацию.
NH4NO3 NH3 + HNOs
Оба соединения, образующиеся при термической диссоциа-
ции выше определенной температуры, подвергаются термиче-
скому разложению, в результате чего образуются новые веще-
ства, взаимодействующие друг с другом. Отсюда следует, что
идущее при высокой температуре разложение азотнокислого
аммония нельзя описать одним уравнением.
Опыт 218. Горение в закиси азота
Замечание. Термическое разложение закиси азота начина*
•ется при 500°С. Следовательно, вещество, при горении которого
развивается такая температура, будет при горении разлагать
газ и гореть в выделяющемся кислороде.
Опустите в заполненный закисью азота сосуд ярко тлеющую
лучину — она воспламеняется. Иногда опыт не удается. Это
случается тогда, когда лучина не очень накалена, т. е. темпера-
тура ее не достигает 500° С.
Возьмите 3 ложки для сжигания и нагрейте в них соответст-
венно уголь, серу (до кипения) и фосфор. Опустите ложки в
заполненные закисью азота сосуды.
Положите в холодную ложку кусок серы, зажгите серу с о/^
ного угла таким образом, чтобы она едва горела, и опустите
ложку в заполненный закисью азота сосуд. Сера гаснет.
Возьмите к/ипцами связку железной проволоки, раскалите
концы проволоки докрасна и опустите ее в заполненный закисью
азота сосуд. Проволока горит так же, как в чистом кислороде.
Опыт 219. Растворимость закиси азота
Возьмите закрытую с одного конца трубку (разме-
ром 30x1,5 см). В начале урока заполните ее закисью азота и
установите над заполненным холодной водой сосудом. По ходу
урока вода медленно, но вполне заметно будет подыматься
вверх по трубке.
Заполните закисью азота еще одну трубку и аналогичным
образом установите ее над заполненным этиловым спиртом не-
большим сосудом (удобно воспользоваться ступкой). Спирт по-
дымается по трубке быстрее, чем вода.
Опыт 220. Отличие закиси азота от кислорода
Установите над ванной заполненный водой перевернутый
сосуд и пропускайте в него окись азота, пока газ не заполнит
половину сосуда. Теперь пропускайте в сосуд не содержащую
воздуха закись азота: коричневый газ не появляется.
192
СВЯЗЫВАНИЕ АЗОТА
Роль азота в природе и проблема связывания азота — это
такие вопросы, которые должны быть представлены в любом
действительно научном курсе.
Следует попытаться проиллюстрировать некоторые из из-
вестных синтезов. Синтез аммиака уже был обсужден. Методы
синтеза азотной кислоты и каталитического окисления аммиака
вполне подходят для лекционного изложения.
КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ АММИАКА
С помощью какого-либо из рекомендуемых методов, демон-
стрирующих каталитическое окисление аммиака, очень легко
получить белые пары азотистокислого аммония либо раствор
этой соли. Однако гораздо лучше, в особенности при проведе-
нии занятия в младшем классе, стремиться получить в резуль-
тате реакции коричневый окисел азота. В этом случае опыт
выглядит более эффектно, а сама реакция — более понятна;
в то же время исключается ряд осложнений, как например не-
обходимость проведения реакции на азотистокислую соль, про-
цедуры с которой учащимся возможно и незнакомы. Как и в
случае многих других, считающихся трудными опытов, не-
обходимо знать как химизм используемой реакции, так и усло-
вия, благоприятствующие образованию желаемых веществ.
Окисление аммиака может идти по меньшей мере двумя пу-
ТЯМИ:	1.4NH3 + ЗОг = 2N2 + 6Н2О
2.4NHs + 502 = 4NO + 6Н2О
Первой реакции способствует высокая температура, недоста-
ток кислорода и использование в качестве катализатора тонко
измельченной платины. Второй способствует наличие умеренной
температуры, избытка воздуха или кислорода и использование
в качестве катализатора компактной платины (проволоки или
фольги). При лекционном изложении необходимо иметь в виду
еще одно обстоятельство. ЕсЛЬ вашей целью является демонст-
рация образования коричневого газа, то должен быть окислен
почти в весь аммиак, находящийся в зоне реакции; в противном
случае избыточный аммиак образует азотистокислый аммоний и
будут видны лишь его белые пары. Окислейи-е аммиака до окиси
азота (а далее, последней до двуокиси азота) в виде лекцион-
ного опыта может быть легко проведено следующими путями:
1)	Пропуская смесь воздуха и аммиака над платиновой
чернью.
2)	Пропуская чистый аммиак или смесь его с воздухом над
нагретой докрасна двуокисью марганца.
3)	По методу, согласно которому в смесь кислорода и ам-
миака вводят спираль платиновой проволоки.
13 Фоулз	193
Опыт 221. Каталитическое окисление аммиака
(А. В. Гофманн, 1869 г.)
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисун-
ке 56. Возьмите трубку для сжигания длиною 25—30 см, изго-
товленную из стекла средней твердости. В центре трубки уча-
сток длиной 2,5—5 см набейте платинированным асбестом.
Рис. 56. Каталитическое окисление аммиака.
Внутри трубки, у каждого конца ее, поместите по полоске синей
лакмусовой бумаги длиной 5 см. В колбе А содержится раз-
бавленный раствор аммиака (5—6 н.). Помните, что трубка,
через которую поступает воздух, не должна быть погружена
в раствор, ибо это привело бы к слишком интенсивному испа-
рению аммиака. В качестве приемника D можно использовать
колбу или склянку аспиратора. Однако она должна быть доста-
точно большой и стоять на белом фоне, с тем, чтобы всем были
видны коричневые пары. Нагревайте трубку для сжигания с
тем, чтобы платина раскалилась докрасна. Затем включите
ваккум-насос. Через несколько секунд после включения ваку-
ум-насоса в приемнике появляются коричневые пары, а лакму-
совая бумажка D становится красной. Никаких белых паров
не образуется. Если время позволяет, погрузите в раствор ам-
миака трубку, по которой поступает воздух. Коричневый газ
исчезает из приемника и вместо него появляются обильные бе-
лые пары азотистокислого аммония.
Опыт 222. Окисление аммиака двуокисью марганца
(М. Фарадей, 1827 г.; И. Мильнер, 1788 г.)
Над нагретой двуокисью марганца пропускают аммиак и
получают двуокись азота. Реакция, возможно, идет по следую-
щему уравнению:
4NH3 + 21МпО2 « 7MmO4 + 4NO2 + 6Н2О
194
Если время позволяет, в качестве предварительного опы-
та следует провести термическое разложение двуокиси мар-
ганца.
Аммиак и двуокись марганца должны быть сухими. В про-
тивном случае выделяющаяся вода растворит и замаскирует
коричневый газ. Для того чтобы высушить двуокись марганца,
насыпьте ее в чашку и нагревайте в течение некоторого времени
до темно-красного каления: если температура не достигнет
530° С, кислород выделяться не будет. Для получения струи
сухого аммиака соберите прибор, аналогичный изображенному
на рисунке 45, стр. 147. Для того чтобы сделать видимой ско-
рость поступления аммиака, введите в прибор промывную склян-
ку, содержащую медицинское парафиновое масло. В22сл1 труб-
ку для сжигания насыпьте сухую двуокись марганца. Она дол-
жна занимать участок трубки длицой 15 см. По краям двуокиси
марганца введите асбестовые пробки. Один конец трубки для
сжигания подсоедините к прибору, служащему для получения
аммиака, к другому концу подсоедините согнутую под прямым
углом отводную трубку и введите ее в сухой газоприемник.
Налейте в препаративную колбу около 10 мл концентрирован-
ного раствора аммиака и время от времени, с помощью ма-
ленького пламени, подогревайте колбу с тем, чтобы через инди-
каторную склянку проходило не более 2—3 пузырьков газа в
секунду. С помощью сильного пламени двух горелок разогрейте
двуокись марганца до ярко-красного каления. Появляются ко-
ричневые пары, через несколько минут заполняющие сосуд. Если
аммиак выделяется слишком быстро, то в приемнике получатся
только белые пары азотистокислого аммония. Довольствуйтесь
одной банкой газа, так как двуокись марганца вскоре исто-
щается. Если вышеприведенное уравнение правильно отражает
происходящую реакцию, то 10 г МпО2 должны дать около
470 мл двуокиси азота.
Опыт также можно провести путем пропускания над дву-
окисью марганца смеси воздуха и аммиака. Для этого восполь-
зуйтесь прибором опыта 221 и точно следуйте описанной там
же процедуре. Замените платинированный асбест слоем 12—
15 см двуокиси марганца, при помощи пламени двух горелок
нагрейте ее докрасна и лишь потом пропускайте смесь воздуха
с аммиаком.
Опыт 223. Каталитическое окисление аммиака
(С. Генелин, 1918 г.)
С помощью вытеснения воздуха заполните кислородом
сухую широкогорлую 500-миллилитровую колбу. Пользуясь пи-
петкой, введите в колбу 2—5 капель раствора аммиака
(d==0,88). Вставьте пробку и дайте колбе одну минуту по-
стоять. К стеклянной палочке проволокой привяжите кусок
платиновой фольги. Укрепите колбу в горизонтальном положе-
нии на фоне белого экрана. Извлеките пробку и поднесите
пламя горелки вплотную к отверстию колбы. Разогрейте фольгу
докрасна, введите ее в колбу и в этот же момент выключите
газ (погасите пламя). В колбе мгновенно образуются желтые
или коричневые пары. Вскоре коричневые .пары исчезают и
вместо них образуются белые пары азотистокислого аммония.
Взболтайте пары с небольшим количеством воды и полученную
жидкость исследуйте на содержание азотистокислых солей,
аналогично опытам 210 и 212. Вместо кислорода можно также
воспользоваться и воздухом.
Опыт 224. Каталитическое окисление аммиака
(К. К раут, 1865 г.)
Нагретую платиновую спираль опускают в смесь аммиака
и кислорода.
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисун-
ке 57. Следует взять короткогорлую колбу емкостью 500—
700 мл. Для того чтобы сделать платиновую спираль, на-
мотайте платиновую проволо-
ку вокруг обычного каранда-
ша. Достаточно 15—20 витков.
Спираль следует растянуть,
насколько это возможно. За-
крутите один конец ее вокруг
деревянной или стеклянной па-
лочки.
Проволока должна почти
касаться поверхности жидко-
сти. Поскольку в данном опы-
те необходимо иметь возмож-
ность легко контролировать
скорость поступления кислоро-
да, удобнее всего его получать
из баллона. Налейте в кол-
бу крепкий раствор аммиака
(d = 0,88). Высота слоя жид-
кости должна быть около 12 мм.
Рис. 57. Каталитическое
окисление аммиака.
1.	Пропустите в колбу сильную струю кислорода (т. е. та-
кую струю, при которой точно сосчитать число пузырьков не-
возможно). Извлеките спираль, раскалите ее докрасна в пла-
мени горелки и снова установите в нужное положение. Возмо-
жен и другой метод, при котором спираль вводят в смесь газов.
Она раскаляется все ярче и ярче, и вскоре смесь воспламеня-
ется. При этом происходит слабый, вполне безопасный взрыв,
и образуется желтое пламя, а платина моментально перестает
196
светиться. Вскоре» однако, платина снова начинает светиться,
яркость свечения возрастает и снова резко исчезает, как только
происходит взрыв. Тем временем в колбе появляются белые па-
ры азотистокислого аммония. Часть паров струей выходит из
горла колбы, а часть — поступает в раствор. Отлейте часть жид-
кости, подкислите ее и добавьте к ней йодокрахмальный раст-
вор. На вторую часть раствора подействуйте подкисленным
раствором сернокислого двувалентного железа.
2.	Установите конец трубки, по которой поступает кислород,
почти на поверхности жидкости и поднесите его почти вплотную
к спирали. Теперь пустите сильную струю кислорода. После
того как произойдет взрыв, кислород воспламеняется и горит
зеленовато-желтым пламенем, которое не исчезает даже при
погружении трубки в жидкость. Может оказаться нужным об-
новить раствор аммиака или увеличить поступление газа с по-
мощью осторожного нагревания колбы.
3.	Уменьшите скорость поступления кислорода до 2—3 пу-
зырьков в секунду, т. е. до величины, достаточной для того,
чтобы платина нагревалась до темно-красного каления. При-
мерно через минуту колба заполняется коричневым пламенем.
Если образуется не коричневый газ, а лишь белые пары азоти-
стокислого аммония, то это, несомненно, значит, что имеется
локальный избыток аммиака. Вылейте раствор из колбы и
налейте более разбавленный раствор аммиака, скажем, смесь
одного объема воды с 1 объемом крепкого раствора аммиака.
Теперь повторите опыт. Если белые пары появляются опять,
снова разбавьте раствор аммиака. Добиться успеха очень легко,
однако нужно найти необходимые для опыта условия.
Опыт 225. Каталитическое окисление аммиака
Вместо кислорода пользуются воздухом.
Этот опыт не столь эффектен, однако, с другой стороны, в
этом случае взрыва не происходит и можно пользоваться за-
крытой колбой.
Подсоедините к вакуум-насосу отсосную склянку. Подбе-
рите к колбе резиновую пробку с двумя отверстиями. В одно
отверстие вставьте короткую, стеклянную трубку с тем, чтобы
в колбу мог поступать воздух. Во второе отверстие вставьте
тонкую стеклянную палочку. Из платиновой проволоки длиной
30—35 см намотайте спираль и прикрепите ее к палочке. На-
лейте в склянку несколько миллилитров раствора аммиака
(d = 0,88). Извлеките пробку, нагрейте спираль в пламени
горелки до красного каления, включите насос и быстро вставьте
пробку в склянку. Спираль будет продолжать светиться в те-
чение почти всего урока, являясь превосходной иллюстрацией
катализа. В удобный момент остановите реакцию, перелейте
часть жидкости в колбу, подкис'лите ее и добавьте к ней раст-.
197
уже она при охлаждении
Рис. 58. Искровой разряд
в воздухе./
вор сернокислого двувалентного железа или йодистого калия-
Промывную склянку с одним из этих растворов можно ввести
между реакционной колбой и насосом.
Опыт 226. Получение двуокиси азота
при искровом разряде в воздухе
(В. Крокс, 1892 г.)
С помощью индукционной катушки в ограниченном объеме
воздуха получают искровой разряд. Через несколько минут воз-'
дух становится коричневым вследствие образования двуокиси
азота. (Выше 600° G двуокись азота неустойчива; поэтому в
действительности за счет тепла искры образуется окись азота, а
соединяется с кислородом.)
Для этого опыта необходимо
иметь колбу или склянку с тремя
отверстиями, индукционную катуш-
ку и электрический ток. Можно со-
здать импровизированную аппара-
туру, однако сначала будет описан
опыт в его классической форме и
лишь затем рассмотрены более про-
стые модификации.
Соберите прибор, аналогичный
изображенному на рисунке 58. Под-
соедините конец вторичной обмот-
ки к концам А и В. Большую ка-
тушку можно питать от осветитель-
ной сети переменного тока. В этом
случае следуйте указаниям, дан-
ным на странице 97, и соблюдайте
соответствующие предосторожности. Можно питать катушку
4—6 аккумуляторами или последовательно соединенными 4—
6 новыми сухими батареями.
Если время лекции невелико, то желательно обогатить воздух,
добавив к нему кислород, и работать со сжатыми газами. Пропус-
кайте из баллона в колбу кислород до тех пор, пока шкала С
не покажет давления 150—250 мм рт. ст. Затем вклю-
чите ток. Движущиеся извилистые линии пламени (азот горит
в кислороде) пробегают по промежутку между электродами.
Через несколько минут (или через минуту, при использовании
мощной катушки) в колбе образуется заметное количество ко-
ричневого газа.
В нижеописанной модификации опыта 160 определение
объема азота, содержащегося в аммиаке, может быть проведе-
но с удивительной точностью, при помощи метода, основанного
на подсчете пузырьков. Эта модификация совместно с опы-
198
том 385 и той частью опыта 159, где описывается техника под-
счета пузырьков, представляет собой простое, но полное иссле-
дование газового объемного состава аммиака.
Опыт 227. Определение объема азота,
входящего в состав аммиака
Участок трубки для сжигания опыта 160 полностью запол-
няют асбестовыми нитями, покрытыми окисью меди. Медленно
проходящий сквозь асбест аммиак полностью разлагается. Под-
считывают число пузырьков азота и аммиака, проходящих через
совершенно одинаковые склянки, заполненные равными количе-
ствами парафинового масла.
Соберите прибор в соответствии с указаниями на страни-
це 157 и рисунке 48, но замените первую колбу прибором для
получения и сушки аммиака, изображенным на рисунке 44,
стр. 145. Заполните промывную склянку медицинским парафи-
новым маслом; между В и С прибора рисунка 48 введите
аналогичную, таким же образом заполненную промывную склян-
ку. Вокруг В поместите лед с тем, чтобы пузырьки пара не
смогли бы пройти сквозь парафин и быть принятыми за азот.
Погрузите асбестовые нити в насыщенный раствор азотно-
кислой меди и высушите их затем в паровой бане. Растрепите
асбест в пушистую, напоминающую шерсть массу.
Заполните асбестом участок трубки длиной по меньшей ме-
ре в 10 см. Осторожно нагревайте трубку и отсасывайте или
нагнетайте в нее воздух до тех пор, пока на асбесте останется
только сухая окись меди. В последующем опыте нагревайте
трубку для сжигания с помощью горелки Рамсея и медленно
пропускайте над асбестом аммиак.
ГЛАВА IIJ
СЕРА И ЕЕ СОЕДИНЕНИЯ
(НАУЧНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
Вводные замечания. В этой главе, посвященной изучению
серы, сульфидов, сульфатов и разделов химии, прямо связанных
с их рассмотрением, продолжается изучение кислот, оснований
и солей. Метод изложения изменен таким образом, чтобы те
разделы, которые поддаются этому, можно было изложить в ви-
де научного исследования, проводимого учителем совместно с
классом. В соответствии с этим подробно описаны методы пре-
подавания, пути подхода к излагаемому материалу, наглядные
пособия, вопросы и ответы класса. Поэтому здесь я старался
более точно разъяснить технику моего метода преподавания и
рискнул, на примере этой главы, показать, как может быть пре-
творен в жизнь научный метод, несмотря на ограниченные воз-
можности, свойственные школьному обучению. С помощью этого
метода излагаются и некоторые другие, разделы, однако его под-
робное описание привело бы к чрезмерному увеличению книги.
СЕРА И ЕЕ СОЕДИНЕНИЯ
Соберите в лекционной образцы кристаллической серы, че-
ренковой серы, серного цвета, пиритов железа, марказита и
диаграммы или деревянные модели призматической и монокли-
нической серы.
Опыт 228. Получение серы из пиритов железа.
Сублимация серы
(Д. Майо, 1674 г.; Ф.)
Этот опыт служит для демонстрации двух методов получения
серы: все еще использующегося в настоящее время, хотя и в
незначительной степени, метода получения серы при помощи
сухой перегонки пиритов железа и метода получения серы при
помощи сублимации, при котором сера очищается от глины и
кремнезема.
200
Рис. 59. Получение
серы из пиритов.
Пириты железа разлагают сильным нагреванием, а выделяю-
щуюся газообразную серу улавливают и конденсируют в
приемнике.
Возьмите кусок асбестового листа размером 10X10 см и вы-
режьте в нем отверстие диаметром 1,2—1,5 см. Отверстие сле-
дует вырезать таким образом, чтобы асбест
плотно облегал пробирку или горлышко не-
большой колбочки. Обрежьте пробирку так,
чтобы ее длина не превышала 5 см, или вос-
пользуйтесь небольшой обрезанной колбочкой.
Введите горлышко в отверстие асбеста: нару-
жу должен выступать конец длиной 0,5 см
(см. рис. 59).
Положите асбест на металлическое кольцо
штатива. Дно пробирки должно быть внизу,
с тем, чтобы пробирку можно было нагревать.
Насыпьте в пробирку 10—20 г измельченного
пирита и наденьте на пробирку перевернутую
вверх дном короткогорлую 500 мл колбу.
Медленно нагревайте пирит. Обратите внима-
ние класса на конденсирующиеся в колбе бе-
лые пары окиси мышьяка (если класс уже
подготовлен к пониманию этого). Теперь на-
грейте пробирку докрасна. Вскоре колба за-
полняется желтыми парами. После того, как
в колбу проникнет достаточное количество
паров, — а это произойдет после сильного
двухминутного нагрева, — снимите колбу, за-
кройте ее пробкой и оставьте охлаждаться. Пары оседают, об-
разуя на стенках колбы полоски желтого осадка серы.
Опыт 229. Получение призматических кристаллов серы
(К. Хьюмен, 1876 г.)
Расплавьте серу в большой чашке диаметром 7—12 см либо
.в тигле. В чашку нужно положить такое количество серы, чтобы,
при переходе в жидкое состояние, она заполнила 4/s чашки.
Снимите чашку с огня и поставьте ее на деревянную подстав-
ку. Как только на поверхности охлаждающейся серы образует-
ся корка, проткните ее в двух местах стеклянной палочкой
и быстро вылейте незатвердевшую серу. Взломайте и извлеки-
те корку. На ее нижней поверхности видно большое количество
образовавшихся игольчатых кристаллов. Дайте каждому уче-
нику лично ознакомиться с ними или покажите их классу при
помощи эпидиаскопа. Если получились очень хорошие кристал-
лы, сохраните их. Спекшуюся кристаллическую массу через
несколько дней можно целиком извлечь из чашки.
201
Опыт 230. Осаждение из раствора моноклинической серы
(А. Ф. Уэлден и Б. Лэмберт, 1920 г.)
Кривая растворимости серы в толуоле резко поднимается
между 50° и 180°С. При охлаждении, еще не доходя до точки
перехода (97°С), образуется большое количество моноклиниче-
ской серы.
В колбу среднего размера емкостью около 300 мл поместите
кусок черенковой серы весом ~ 20 г (измельчать его не следует)
и налейте 60 мл толуола. Поставьте колбу на сетку или песча-
ную баню. Нагрейте ее на слабом огне до кипения. Когда рас-
плавится достаточное количество серы, температура раствора
превысит 114°, после чего не растворившаяся еще сера рас-
плавляется с образованием жидкости красивого янтарного цве-
та. За 10—15 минут сера полностью растворяется, образуя
темно-желтую жидкость. В пробирку объемом около 80 мл на-
лейте 20 мл толуола и, нагревая 2—3 минуты, доведите толуол
до кипения. Наполните пробирку горячим раствором серы и
поставьте ее в заполненный ватой ящик с тем, чтобы раствор
медленно охлаждался. Иногда еще до конца урока образуются
игольчатые кристаллы, длина которых достигает 5 см. Оставьте
кристаллы в растворе, не закрывая пробирки, до следующего
занятия. Образующиеся в бесчисленном количестве ромбические
кристаллы часто срастаются с длинными иглами, иногда давая
изумительные узоры. Извлеките такой кристалл и покажите
его с помощью микропроектора. Отчетливо видны кристаллы
двух форм.
Образование моноклинических кристаллов серы и их превра-
щение в устойчивую ромбическую форму представляет собой
пример широко распространенного явления. Более подробно оно
разобрано в главе VIL
Будьте осторожны: помните, что толуол (т. кип. 112°С) огне*
опасен. При пользовании небольшой колбочкой пары кипящего
толуола конденсируются у вершины горлышка и толуол может
легко выплеснуться и воспламениться. На всякий случай имей-
те под рукой средства для гашения. Однако если вы последуе-
те совету и воспользуетесь 300-миллилитровой колбой с доста-
точно длинным горлом, воспламенения не произойдет. Не сле-
дует к кипящему толуолу добавлять серу кусочками. Каждая
добавка вызывает бурное выделение паров, которое часто при-
водит к выбрасыванию толуола на пламя.
Опыт 231. Получение ромбических октаэдральных
кристаллов серы
(К. Хьюмен, 1876 г.)
В цилиндр с пробкой налейте 20—50 мл сероуглерода. До-
бавляйте небольшими порциями измельченную черенковую серу
(но не серный цвет) и отметьте, как легко она растворяется.
202
(Растворимость =30 при 0е С, 37—при 15° С, 94 — при 38°С,
181 - при 55°С.)
Продолжайте добавлять серу до тех пор, пока в каждых
10 мл не будет содержаться до 1 г серы. Налейте небольшое
количество раствора на часовое стекло или в кристаллизатор и
выпарьте раствор в вытяжном шкафу. Передайте кристаллы
учащимся с тем, чтобы все их увидели, или покажите их при
помощи эпидиаскопа. Оставшийся раствор вылейте в открытый
цилиндр. Цилиндр поставьте в ящик, заполненный сеном или
ватой (во избежание охлаждения током воздуха) и поместите
ящик в вытяжной шкаф, с тем чтобы жидкость медленно ис-
парялась. Этим способом часто можно получить кристаллы дли-
ной до 1,5—2,5 см.
Опыт 232. Действие на серу нагревания:
пластическая сера
(Е. В. Г ору п-Бизаней, 1859 г.)
Нагревайте медленно серу до точки кипения и отмечайте
происходящие при этом явления. Вылейте кипящую жидкость в
холодную воду. Получается пластическая сера. Наполните се-
рой четверть пробирки и, держа пробирку голой рукой, с тем
чтобы подчеркнуть легкость, с которой сера плавится, вращайте
пробирку над небольшим пламенем, пока не расплавится сера.
(Ведя одновременно объяснение и опыт, трудно расплавить серу
таким образом, чтобы она приобрела янтарно-золотистый цвет.
Поэтому целесообразно, чтобы одновременно кем-либо другим
проводился параллельный опыт. Заполните серой около Уз кол-
бы и нагревайте ее медленно и осторожно на песчаной бане,
поддерживая температуру, несколько большую температу-
ры плавления. Получается расплавленная сера янтарного
цвета.)
Продолжайте нагревать расплавленную серу. Обратите
внимание на изменения окраски. Вращайте пробирку и наблю-
дайте за движущейся жидкостью. Как только жидкость начнет
сгущаться, а это произойдет при температуре 250—260°С, и
горячая сера приобретет оттенок темного мармелада, уберите
пламя и переверните пробирку. Сера, имеющая вид темно-ко-
ричневого желе, остается в пробирке. Держите перевернутую
пробирку на виду у класса до тех пор, пока вследствие охлаж-
дения сера не начнет плавиться. Теперь возьмите пробирку
держателем или зажмите ее каким-нибудь хомутиком и про-
должите нагревание. Желе плавится, образуя темную вязкую
жидкость. Обратите внимание на сосуд с расплавленной серой
и продемонстрируйте таким образом две формы жидкой серы.
Доведите серу до кипения (444°С). Поддерживая кипение и не
обращая внимания на воспламеняющуюся у края пробирки се-
ру, вылейте медленно текущую струю серы в большую чашку с
203
водой. Если позволяет время, дайте остыть оставшейся в про-
бирке сере и обратите внимание класса на происходящие при
этом явления.
Для того чтобы получить большое количество пластической
серы хорошего качества, опыт надо проводить следующим об-
разом: плоскую реторту заполните на 7з серой и доведите серу
до кипения. Тем временем второй горелкой нагрейте отвод
реторты. Сливайте дистиллят в чашку, одновременно поддер-
живая интенсивное кипение. Как только сера потечет равномер-
ной сильной струей, замените чашку большим сосудом с водой,
в который вставлена перевернутая концом кверху воронка, и
зажгите серу у конца реторты. Поднесите воду как можно
ближе к выходу реторты. При резком охлаждении расплавлен-
ная и почти кипящая сера образует красивые прозрачные нити
желтого или янтарного цвета.
Извлеките пластическую серу из воды и покажите ее классу.
Взболтайте немного пластической серы с сероуглеродом. Сера
не растворяется. Обычно пластическая, сера содержит 99% ^8 ,
нерастворимой в сероуглероде. Сохраните кусочек пластической
серы до следующего занятия с тем, чтобы показать, что за это
время ее свойства изменились. .
Раздайте ученикам оставшееся количество серы с тем, чтобы
они понаблюдали за ней в течение нескольких дней.
СУЛЬФИДЫ
Синтез сульфида железа. Повторите опыт 72 или проведите
его, если он не был проведен. Сохраните полученный про-
дукт.
Если позволяет время, синтезируйте несколько других суль-
фидов с тем, чтобы показать как общность методов синтеза,
так и различие в его интенсивности. Сера соединяется с алюми-
нием почти со взрывом. Выделяющаяся при этом теплота нагре-
вает образующийся сульфид до белого каления. При соедине-
нии цинка и серы образуется пламя. Для того чтобы медь сое-
динилась с серой, необходимо непрерывное нагревание. Измель-
ченные пестиком натрий и сера соединяются на холоду с не-
большой вспышкой. Еще раз становится очевидным, что коли-
чество выделяющегося тепла различно и соответствует положе-
нию металла в ряду напряжений.
Опыт 233. Синтез сульфида алюминия
Тщательно смешайте немного порошкообразного алюминия с
вдвое большим количеством серного цвета и насыпьте смесь в
пробирку. Возьмите пробирку держателем и сильно нагревайте
ее дно до начала реакции. Направьте пробирку в безопасную
сторону, ибо смесь, нагреваясь до белого каления, иногда
204
может выскочить из пробирки. В пасмурный день влага воздуха
немедленно реагирует с сульфидом и в комнате появляется
запах сероводорода.
Опыт 234. Синтез сульфида цинка
(Г. Шварц, 1882 г.)
Осторожно и тщательно смешайте 6 г порошкообразного
цинка с 3 г порошкообразной серы. Положите на треножник
кафельную плитку и высыпьте на нее смесь так, чтобы она
образовала конусообразную кучку. Положите под треножник
большой кусок синей или коричневой бумаги. Затемните поме-
щение. Поднесите к смеси горящую свечу, держа ее от себя на
расстоянии вытянутой руки. Вспыхнувшая смесь бурно горит,
образуя пламя зеленоватого цвета. На бумагу падает обильный
град белых хлопьев одинакового размера. Соберите объемистый
продукт и покажите, что он является сульфидом. Сохраните его
для последующих опытов.
Замечание. При смешивании будьте осторожны? так как хо-
рошо смешанные компоненты могут взорваться от удара. Цинко-
вая пыль (т. е. смесь окиси цинка с порошкообразным цинком)
и цинковые опилки не годятся для этого опыта. Подходит лишь
такой цинковый* порошок, который при наклоне бутыли движет-
ся подобно жидкости.
Опыт 235. Синтез сероводорода
(Е. Ф. Горуп-Бизаней, 1857—1868 гг.)
Пропустите водород в пары кипящей серы. Происходит реак-
ция, и образуемся сероводород.
К небольшой колбе Вюрца подгоните пробку с трубкой
(см. рис. 60). Трубка служит для подачи водорода, в качестве
источника которого можно использовать аппарат Киппа, запол-
ненный водородом цилиндр или один из приборов, изображенных
на странице 62. В колбу Вюрца поместите несколько граммов
серы.
Налейте в промывную склянку Серную кислоту. Проходя
через промывную склянку, водород освобождается от влаги,
и в то же время становится видимой скорость его поступления.
Сильной струей водорода вытесните из колбы воздух с тем, что-
бы в ней остались лишь сера и водород. Направьте струю водо-
рода на лист бумаги, смоченный раствором нитрата или ацетата
свинца; никаких изменений не происходит. Потрите серным цве-
том увлажненную раствором нитрата свинца бумагу. Опять не
происходи! никакой реакции. Направьте струю водорода на по-»
крытую слоем серы бумагу. И в этом случае не отмечается ни-
каких изменений. Из проделанных опытов следует, что ни сера,
205
ни водород, ни смесь этих элементов не действуют на ацетат
свинца. Нагрейте колбу до слабого кипения, пропуская через
прибор небольшую струю водорода. Подставьте под струю вы-
ходящего газа бумагу, увлажненную раствором нитрата свинца.
Бумага немедленно чернеет,
а в комнате появляется не-
приятный запах. Прекрати-
те нагрев. Выходящий из
трубки газ отличается от во-
дорода и серы рядом
свойств. Следовательно, газ
должен быть иным вещест-
вом. Это соединение может
быть только сероводородом.
Замечание. При жела-
нии можно определить со-
став сероводорода. Если вы
хотитё провести анализ пу-
тем определения плотности
сероводорода и объема водо-
рода в данном объеме газа,
то лучше всего проведите
далее опыты 386, 431 и 432.
По этим данным может быть
выведена формула серо-
водорода.
О сероводороде. Серово-
дород является очень реак-
ционно-способным соединением. Он одинаково ценен и как оса-
дитель и как восстановитель. Методы его получения, анализа и
синтеза легко демонстируемы. Его реакции очень эффектны и
полны химического смысла.
Единственное, что препятствует использованию сероводоро-
да, это его отвратительный запах и ядовитость. Тем не менее, не
следует уклоняться от изучения химии этого газа. Следует ее
использовать, не считаясь с запахом.
Если позволяет время, можно провести исследовательскую
работу на тему: получение сероводорода при помощи реакции
разложения (см. опыт 236). В соответствии с данными там де-
тальными указаниями соберите над водой около 9 л газа, сле-
дя за тем, чтобы весь избыточный газ поглотился. После этого
можно проводить опыты на открытом месте, испытывая лишь не-
значительные неудобства.
Сульфид сурьмы усложняет работу, поэтому пользоваться
им не следует.
Приготовленный по методу опыта 72 сульфид железа не со-
держит железа, и из него действием холодного разбавленного
раствора кислоты может быть получен чистый сероводород.
2G6
Для демонстрации свойств сероводорода его легче собирать
над горячей водой, находящейся в цилиндрах; работать следует
в вытяжном шкафу.
В этом случае можно даже получить и сухой газ, вытесняя
воздух вниз.
Если откуда-нибудь можно получить уже приготовленный серо-
водород, го предварительно заполните сероводородом требуемое
количество цилиндров и держите их наготове в лекционной.
Несмотря на это, для учебных целей я рекомендую пользо-
ваться более трудоемким, но зато очень наглядным методом
получения газа вне вытяжного шкафа (опыт 237), при котором
используется заполненный хлором специальный сосуд для газа,
снабженный ловушкой Вэра. Можно наполнять сосуд за сосу-
дом, не опасаясь иногда появляющегося слабого запаха серо-
водорода. Учащиеся, знакомые с отвратительным запахом этого
газа, живо реагируют на его успешное устранение.
КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ПОЛУЧЕНИЕ СЕРОВОДОРОДА
Для количественного получения сероводорода предложено
очень большое число приборов. Из известных автору наибо-
лее эффективным является прибор, изображенный на рисунке 15.
Удаление ненужного сероводорода. Оставшийся неисполь-
зованным сероводород следует сжечь. Использованные сосуды,
содержащие недостаточные для сжигания количества сероводо-
рода и водные его растворы, следует обработать раствором соли
меди. Этот реактив следует предпочесть каустической соде или
бромной воде. Выбрасываемый в раковину сульфид натрия раз-
лагается сливаемой в раковину кислотой, и выделяющийся
сероводород поступает в комнату. Сульфид меди на холоду не
растворяется даже в концентрированных кислотах.
Если нечаянно в помещение проникло много сероводорода,
разбрызгайте по столу и полу бромную воду. Это вскоре осве-
жит атмосферу.
Резервуар для избыточного сероводорода (Ф.). Возьмите
большой прочный сосуд емкостью не менее литра. Можно ис-
пользовать большую банку, пригоден также любой стеклянный
или глиняный сосуд с широким горлом. Примерно четверть со-
суда заполните раствором сульфата меди. Добавьте столовую
ложку порошкообразной хлорной извести и приливайте концент-
рированную соляную кислоту в количестве, обеспечивающем
медленное выделение хлбра. Накройте приемник куском карто-
на. Ловушка должна быть заполнена предварительно, с тем
чтобы к началу урока она была полна хлором. В этот резер-
вуар следует слить жидкость из сосудов, содержащих недоста-
точное для сжигания количество сероводорода. Горлышко со-
суда следует сначала ввести в резервуар с хлором и лишь за-
тем открыть его.
207
Опыт 236. Действие соляной кислоты на сульфид железа
(К. Шееле, 1777 г.; Д. Дальтон, 1810 г.)
Предварительное исследование. Подействуйте соляной кис-
лотой на небольшое количество сульфида железа, синтезирован-
ного в опыте 72. Исследуйте выделившийся газ и покажите, что
он является сероводородом и что только он может образовать-
ся при двойном разложении.
Возьмите плоскодонную колбу, газоприемник и воронку и
соберите прибор, изображенный на рисунке 61; конец воронки
Рис. 61. Взаимодействие соляной кислоты
с сульфидом железа.
должен почти касаться дна колбы. Насыпьте в колбу 3—4 г
сульфида железа, полученного в опыте 72, и налейте в воронку
немного концентрированной соляной кислоты, разведенной рав-
ным объемом воды. Введите в колбу 2—3 мл кислоты и осто-
рожно нагревайте колбу; как только начнется реакция, уберите
пламя с тем, чтобы газ выделялся медленно и не бесконтрольно.
Уберите первый сосуд, как только количество собранного в нем
газа станет примерно равным половине объема воздуха, нахо-
дившегося первоначально в колбе. При медленном выделении
газа,ч можно ввести трубку во второй сосуд, не потеряв даже
пузырька газа. Как только второй сосуд заполнится наполовину,
налейте в воронку воду. При этом кислота разбавляется и реак-
ция останавливается, а газ вытесняется в газоприемник. По-
скольку состав обоих использованных .реактивов нам известен,
так как они были нами ранее синтезированы (в предыдущих
опытах), мы видим, что полученный в изучаемой нами химиче-
ской системе бесцветный газ может быть либо водородом либо
его сульфидом. Быстро приоткройте находящийся в вытяжном
шкафу сосуд с газом и введите в него свинповоацетатную бу-
магу. Обычно, несмотря на предосторожности, в комнате сразу
ощущается заметный запах сероводорода. Таким образом, при-
208
рода газа установлена. Теперь налейте в приемник раствор
нитрата свинца или лучше сульфата меди: содержащаяся в нем
жидкость немедленно чернеет. Растворенный сероводород пол-
ностью связывается; в то же время обнаруживается его способ-
ность растворяться в воде. Так как ученики знают состав обоих
соединений, то им ясно, что водород, входящий в состав серо-
водорода, может происходить только от кислоты, а сера — толь-
ко от сульфида железа. Остается объяснить, что происходит с
железом и хлором. Атмосфера в реакционной колбе бесцветна,
так что отсутствие свободного хлора очевидно. Обычно класс
догадывается, что железо и хлор соединяются с образованием
хлорида железа, однако доказательство этого следует отложить
до тех пор, пока учащиеся не ознакомятся с реакциями обна-
ружения железа в растворе.
Опыт 237. Получение сероводорода вне вытяжного шкафа
При использовании специального газоприемника и газовой
ловушки Вэра, заполненной хлором, все количество сероводоро-
да, необходимое для демонстрации его свойств, может быть по-
лучено вне вытяжного шкафа без каких-либо неудобств.
Рис. 62. Получение сероводорода вне вытяжного шкафа.
Соберите прибор, изображенный на рисунке 62. В колбу Я
насыпьте 10—20 г сульфида железа, приготовленного соответ-
ственно опыту 72, и заполните воронку концентрированной со-
ляной кислотой. Промывная склянка С содержит воду, кото-
рая нужна для того, чтобы сделать видимой интенсивность
поступления газа. Необходимо, чтобы газ поступал непрерывно-
14 Фоулз	209
В противном случае находящийся в ловушке хлор пойдет в об-
ратном направлении и, попав в приемник во время его напол-
нения, вызовет выпадение серы и испортит опыт. На дно ловуш-
ки Е насыпьте тонкий слой порошкообразной хлорной извести.
Прибавьте порциями несколько миллилитров разведенной кис-
лоты с тем, чтобы ловушка заполнилась хлором. Удобно при-
звать на помощь учеников, которые должны следить за скоро-
стью выделения сероводорода и при необходимости с помощью
небольшого пламени или нескольких капель кислоты поддер-
живать равномерное выделение газа. Когда приемник заполнит-
ся сероводором, из ловушки начнет выходить хлористый во-
дород. Для каждого нового газоприемника используйте свою
трубку G. По осаждающейся на конце трубки сере можно лег-
ко судить о заполнении приемника газом. Наполните требуемое
количество цилиндров и приемников и проведите опыты, де-
тально описанные ниже. Для того чтобы до демонтирования уда-
лить из аппарата остающийся в нем сероводород, поступите
следующим образом: разведите водой содержимое воронки В
и спускайте жидкость в колбу А, добавляя все время воду, с
тем чтобы в воронку не прошел воздух. Таким образом почти
весь газ, содержащийся в колбе и промывной склянке, будет вы-
теснен в ловушку. Затем снимите резиновую трубку F и соедини-
те ее с грушей. Медленно вытесняйте газ из приемника и соеди-
нительных трубок в ловушку. Вылейте содержимое сосудов А и В
в описанный на странице 207 резервуар для избыточного серово-
дорода.
Опыт 238. Сероводород и хлор
Смешайте сероводород и хлор; при этом образуется хлори-
стый водород и осаждается сера. Эту реакцию следует изучить
ранее, поскольку она объясняет химические процессы, происхо-
дящие в ловушке, используемой в опыте 237. Переверните сосуд,
содержащий хлор, и поставьте его на сосуд, в котором нахо-
дится сероводород. Прежде чем удалить разделяющие сосуды
крышки, попросите класс предсказать результат реакции. Сни-
мите крышки, откройте сосуды. Подуйте на пары и погрузите
в них влажную красную лакмусовую бумагу и смоченную в
концентрированном растворе аммиака стеклянную палочку. Эти
реакции могут быть проведены и учениками, правильно пред-
сказавшими результат реакций.
Опыт гр. 239. Сероводородная вода
(К. Л. Бертолле, 1776 г.)
а)	Ее кислотность
Уже было показано (опыт 236), что сероводород растворяет-
ся в воде. Водный раствор его имеет кислую реакцию. Возьмите
полоску синей лакмусовой бумажки длиной 15 см и сложите ее
21С
вдоль, с тем чтобы она приобрела некоторую жесткость. Смо-
чите конец полоски и введите ее в банку или цилиндр с сухим
сероводородом. Влажная часть бумаги немедленно краснеет, од-
нако цвет ее будет менее ярким, чем при pH в 4. Если бумагу
оставить в сосуде с сероводородом на час или более, то она
полностью обесцветится (обесцвечивание, вероятно, вызывает-
ся восстановлением органических красителей). То, что серово-
дород является кислотой, имеет большое значение, так как бла-
годаря этому можно понять и предсказать многие из его хими-
ческих свойств, например его взаимодействие с основаниями и
солями.
б)	Его неустойчивость
Налейте в сосуд немного сероводородной воды, закройте его
пробкой и оставьте для наблюдения. Вследствие образования
коллоидной серы через несколько часов или к следующему уро-
ку жидкость приобретает молокообразный вид. Сероводород
медленно окисляется кислородом воздуха. Образующийся при
этом коллоидный раствор серы неустойчив. Превращение кол-
лоидной серы в желтую оседающую форму длится несколько
недель.
в)	Его применение
Реакции сероводорода с азотной кислотой, хлорной или
бромной водой и сернистой кислотой можно проводить в раство-
рах, прибегая к нагреванию смеси в тех случаях, когда это
необходимо. Дополнительно, если класс достаточно успевает,
можно по отдельности изучить взаимодействие сероводорода с
подкисленными растворами нитрита натрия, перманганата ка-
лия, хромата калия и хлорного железа.
г)	Осаждение сульфида
Подействуйте сероводородом на растворы сульфата или хло-
рида меди либо нитрата свинца.
Эти реакции служат примером того, каким образом серово-
дород реагирует как кислота, и класс знает, что при этом долж-
ны образоваться новая кислота и новая соль.
В цилиндр с пробкой налейте 20—40 мл разведенного раст-
вора хлорида меди (годится 0,1 М раствор, т. е. содержащий
1,7 г CuCl? в 100 мл воды) Добавьте к нему немного больший
объем сероводородной воды. Насыщая воду сероводородом при
комнатной температуре, получают приблизительно 0,1 М рас-
твор. Взбалтывайте смесь несколько минут. Дайте осесть осад-
ку с тем, чтобы можно было видеть бесцветный раствор и
черный осадок. Погрузите в прозрачную жидкость полоску си-
ней лакмусовой бумажки. Лакмус становится красным, указы-
вая на то, что раствор является сильной кислотой. Прокипятите
14*
211
часть прозрачной жидкости, с тем чтобы удалить избыток серо-
водорода. Подействуйте на охлажденный раствор нитратом се-
ребра.
Опыт 240. Сжигание сероводорода
Зажженный сероводород горит синим пламенем. В нижней
части сосуда осаждается сера. Остающийся газ обладает запа-
хом двуокиси серы. Зажгите находящийся в сосуде сероводород
и попросите класс наблюдать за происходящими при этом яв-
лениями. Как только пламя погаснет, закройте сосуд. Пусть
несколько учеников понюхают образовавшийся газ. Имея в виду
опыт 242 и опыты, демонстрирующие сжигание, остерегайтесь
объяснять осаждение серы окислением.
Опыт 241. Восстановление азотной кислоты
Налейте в сосуд с сероводородом концентрированную азот-
ную кислоту; из сероводорода выделяется сера, а азотная кис-
лота разлагается с образованием двуокиси азота (перекиси
азота). 2HNOs + H2S = 2НгО + 2NO2 + S
Методическое замечание. Так как сероводород горит на воз«
духе, т. е. подвергается энергичному окислению, класс должен
предвидеть его способность быть восстановителем. Для того
чтобы выявить его способность быть восстановителем, мы до-
бавляем газ к различным окислителям. Азотная кислота разла-
гается при нагревании на воду, двуокись азота и кислород; при-
бавление восстановителя к азотной кислоте вызывает тот же
процесс, осуществляемый за счет химической энергии. Выделе-
ние коричневого газа является указанием на то, что азотная
кислота потеряла кислород. Др. Лл. Хэмик образно называет
это явление «поднятием красно-коричневого флага». Аналогич-
ным образом выделение серы указывает на действие сероводо-
рода в качеств^ восстановителя.
В сосуд, содержащий сероводород, налейте из пробирки
2 мл концентрированной азотной кислоты и быстро его закрой-
те. Сразу же происходит реакция, и образующаяся мелкодис-
персная сера маскирует газовое содержимое сосуда. Нагревший-
ся за счет выделившегося при химической реакции тепла сосуд
охладите проточной водой. Перелейте газ (NO2) в пустой сухой
сосуд, как если бы он был жидкостью. Таким образом, класс
видит находящиеся в разных сосудах продукты разложения
сероводорода и азотной кислоты.
Опыт 242. Восстановление серной кислоты сероводородом
К находящемуся в банке или лучше в закрывающемся ци-
линдре или бутыли сероводороду быстро прилейте 1 мл концен-
трированной серной кислоты. В течение секунды никакой реак-
212
ции не видно. Вращайте затем цилиндр вокруг оси: кислота рас-
текается по стенкам, и появляется белый осадок серы, вскоре
превращающийся в желтый.
Серная кислота является устойчивым соединением, и немно-
гие из веществ, с которыми класс, вероятно, далее близко озна-
комится, обладают способностью восстанавливать серную кис-
лоту. Поэтому этот опыт показывает, насколько сильным вос-
становителем является сероводород. Более того, этот опыт об-
наруживает те трудности, которые придется преодолевать, при
необходимости получить сухой сероводород.
Опыт 243. Восстановление сернистого газа
(двуокиси серы) сероводородом
Если газы будут хотя бы даже в умеренной степени сухими,
в течение 20—30 минут может не произойти видимого на глаз
взаимодействия. Это осложнение можно обойти, если хотя бы
один из газов будет влажным.
Наполните небольшой сосуд сернистым газом (двуокисью
серы), переверните его и поставьте на вдвое больший по разме*
ру сосуд, наполненный сероводородом. Если отсутствуют сосуды
необходимых размеров, используйте обычные бутыли с проб-
ками, с горлышками одинакового размера. Удалите крышки и
дайте газам смешаться. На стенках сосудов осаждается болы*
шое количество серы. Как и в случае с серной кислотой, очень
мало соединений обладают способностью отнимать у сернистого
газа кислород при обычной температуре. Таким образом, класс
убедится, что сернистый газ — высокоустойчивое соединение, ибо
он является одним из продуктов термического разложения сер-
ной кислоты.
СОСТАВ СЕРНОЙ кислоты
Введение к исследованию. Учитель объявляет, что предметом
изучения в течение ближайших нескольких недель будет уже
известный реактив — серная кислота. Класс соглашается, что
исследование желательно начать с изучения состава этого ве-
щества.
Конечно, классу уже известно, что эта жидкость дает кис*
лую реакцию, для того чтобы напомнить это, можно к раствору
лакмуса добавить каплю серной кислоты. Кислотность обычно
воспринимается классом как достаточное доказательство при*
сутствия водорода. Однако вначале следует убедить учащихся
считать серную кислоту неизвестным веществом. Поэтому они
решают не верить тому, что серная кислота содержит водород
и серу, до тех пор, пока эти элементы действительно не будут из
нее выделены. Для того чтобы обойти ассоциации, связанные с
названием, напоминающие о том, что кислота содержит серу,
следует вернуться к ее прежнему названию—«купоросное масло».
213
В этой связи классу следует объяснить, что, хотя изготовляемая
в настоящее время «содовая вода» обычно содержит мало соды,
она получила это название в связи с тем, что ранее сода исполь-
зовалась в качестве источника получения углекислого газа
(двуокиси углерода). Обычно желая провести анализ неизвест-
ного вещества, его нагревают, так как нагревание приводит к
разложению многих сложных веществ на более простые, легко
идентифицируемые соединения.
Нагрейте кислоту в соответствии с описанием опыта 244.
Соберите в газоприемник выделяющиеся плотные белые пары.
Постепенно пары исчезают, и через несколько минут остается
бесцветный нерастворимый газ. Учитель просит объяснить при-
чину появления и исчезновения белого облака; ученики обычно
предполагают, что временно образуется туман, и это объясне-
ние на данный момент следует признать приемлемым: прежде
чем исследовать бесцветный газ, следует обсудить его возмож-
ную природу; большая часть — почти весь класс, под влиянием
уверенного ответа некоторых, считает, что этот газ является
водородом Однако при исследовании этот газ оказывается кис-
лородом. Учитель должен показать, сколь опасно делать вы-
воды при недостаточности доказательств.
В результате разложения кислоты не может быть получено
только одно вещество; поэтому обычно высказывается пред-
положение, что остальные составные части, вероятно, раствори*
лись в воде. (Сильный класс всегда обращает внимание на то,
сколь быстро газ входит в сосуд и как медленно заполняется
банка.) Оказывается, что вода в чашке и в банке с предпола*
гаемым кислородом пахнет сернистым газом (двуокисью серы) —
во всяком случае таково мнение класса. Затем следует пустить
по классу бесцветную жидкость (муравьиную кислоту), при этом
следует попросить класс идентифицировать выделяющийся газ
по его запаху; почти всегда большинство заявляет, что это сер-
нистый газ (двуокись серы), в редких случаях какой-нибудь
мальчик скажет, что это запах уксуса. Следует снова подчерк-
нуть опасность делать заключения при недостаточности дока-
зательства и убедить учащихся в необходимости освободиться
от предубеждений. Затем удалить чашку с водой и возобновить
нагревание кислоты. При этом выделяются белые плотные пары,
вызывающие кашель; ощущается также запах сернистого газа.
Сернистый газ бесцветен и не вызываем кашля. Очевидно, что,
кроме кислорода, выделяются по меньшей мере еще два от-
личающихся от него газа. В данном случае возникает новая
трудность: вследствие появления белых паров до того, как газ
входит в газоприемник, напрашивается ранее принятое объясне-
ние об «искусственном тумане». Здесь оказывается возможным
показать, что при появлении новых факторов надо смело изме-
нять уже установившиеся взгляды и отбрасывать или улучшать
уже существующую теорию. Действие нагревания показывает,
214
что «купоросное масло», несомненно, содержит кислород и, воз-
можно, серу. Ожидавшийся водород пока еще не обнаружен.
Очевидно, что с помощью действия тепла не удастся по*
лучить какие-либо новые данные. Поэтому приходим к предпо*
ложению (высказываемому классом) о желательности, изуче-
ния действия металлов. Первым испытуемым металлом явля-
ется медь, и обычно класс ожидает, что должен выделиться
водород. Ёместо этого выделяется газ, пахнущий горящей серой.
В это время, если после наводящих вопросов класс не в состоя-
нии предложить разумных путей исследования, учитель должен
предложить ввести газ в раствор сильного восстановителя (тут
же приготовляемого из-известных реактивов). Выделяется сера.
Теперь учитель напоминает классу о часто встречаемом при
научных исследованиях явлении, столь же небезызвестном и во
многих других областях человеческой деятельности. Например,
целью исследования является разрешение вполне определенной
задачи, однако в ходе работы совершенно неожиданно откры-
вается новое, что-то выдающееся и ценное.
Ожидаемый водород пока еще не выделен. Учащиеся неиз-
менно требуют, чтобы было испытано действие цинка. Проводят
соответствующий опыт и получают сернистый газ (двуокись
серы) и большое количество серы. Обычно на этой стадии
сообразительные ученики возражают против разведения сер-
ной кислоты водой, так как считают ошибочным предположение
о том, что водород выделяется из серной кислоты. Иногда,
когда класс не очень сообразительный, автор поступает следую-
щим образом: кусочек цинка кладется -в воду, и отмечается от-
сутствие реакции. Затем в воду наливается серная кислота; на-
чинается бурное выделение водорода, и класс убеждается в том,
что водород явно происходит из кислоты, с чем учитель времен-
но соглашается. Затем опыт проводится в обратном порядке.
Кусочек блестящего цинка бросают в неразведенную серную
кислоту; конечно при этом никакого взаимодействия не происхо-
дит. Затем осторожно приливают кислоту в воду и требуют,
чтобы класс сделал отчетливый вывод из предыдущей аргумен-
тации, а именно, что водород происходит из воды. Аналогичным
образом объяснение продолжают далее. Изложенное выше доста-
точно полно объясняет сущность метода. Дискуссии и пробные
опыты вызывают у учащихся большой интерес. Возникающие
при этом проблемы требуют постоянного умственного напряжения.
Опыт 244. Термическое разложение купоросного масла
(А. В. Гофманн, 1869 г.)
(Получение кислорода из серной кислоты)
Через кварцевую трубку, наполненную пемзой и нагретую
до оранжевого каления настольной печью, медленно пропускают
купоросное масло. Выделяющийся кислород собирают над во-
215
дой. Убирают приемник и отмечают цвет и запах газа, выходя*
шего из керамиковой трубки. Запах выделяющихся газов за*
ставляет заподозрить наличие среди них сернистого газа.
Соберите аппарат, изображенный на рисунке 63. Длина
Рис. 63. Получение кислорода из серной кислоты.
кварцевой трубки должна быть не менее 30 см, а диаметр
— 1,2—1,6 см. Наполните среднюю часть трубки небольшими ку-
сочками пемзы. Для того чтобы не допустить нагрева стола,
поставьте печь на перевернутый ящик. Наклоните ящик таким
образом, чтобы уклон был примерно 1 лб. Изображенная на
рисунке печь представляет собой секцию печи Флетчера (см.
стр. 50) длиной 15 см. Работает она превосходно. Если для
этого опыта была припасена капельная воронка, то сначала
удлините ее конец, припаяв к нему стеклянную трубку, а затем
согните его под нужным углом. В противном случае соедините
воронку с трубкой, вводя их впритык в резиновый шланг. Проб-
ка выдерживает несколько опытов и может быть как корковой,
так и резиновой. Корковую пробку можно использовать и у ниж*
него конца трубки. Однако в этом случае ее хватает лишь для
заполнения кислородом одной банки. Обуглившаяся пробка, по*
падая в воду, загрязняет ее, тем самым ставя под угрозу
исследовательскую работу. Лучше пользоваться кислоустойчивы-
ми и жароустойчивыми пробками. Это особенно полезно, если
опыт будет повторяться и в параллельном классе. Однако пока
я не нашел еще вполне удовлетворительных пробок. В настоя*
шее время я оборачиваю входной конец трубки полоской увлаж*
ненного листового асбеста, таким образом получается влажная
216
и пластичная коркообразная масса, которую можно спрессовать
и ввести в трубку; после этого следует ее извлечь и дать ей
высохнуть.
Вставьте асбестовые пробки в отверстия и плотно промажь-
те их замазкой. Разогрейте печь максимально возможным обра-
зом и, когда прекратится выделение расширяющегося газа, вве-
дите в чашку газоприемник. Выпускайте время от времени из
воронки по 2—3 капли кислоты. Попадание в печь каждой капли
сопровождается выделением белого газа. Внимательные учени-
ки сами замечают, что количество собираемого газа заметно
меньше числа пузырьков, поступающих в газоприемник. Через
несколько минут после появления белые пары исчезают и в
сосуде остается бесцветный нерастворимый газ. Обычно класс
связывает это явление с образованием и исчезновением тумана,,
и в данный момент с этим объяснением нужно согласиться.
Обнаруживается, что полученный газ является кислородом, а
не водородом, как это обычно предполагается.
Теперь удалите чашку с водой и выводную трубку. Подставь*
те под конец кварцевой трубки сухую чашку. Пропустите в
кварцевую трубку несколько капель кислоты. У открытого кон*
ца появляется струя белых паров. Их появление кажется про-
тиворечащим прежде данному объяснению—«туману», и на-
блюдаемое явление на время остается неразрешимой загадкой.
Пусть учащиеся подойдут к трубке и понюхают газы, которые
легко направить в сторону класса, пользуясь грушей, соединен*
ной с резиновой трубкой. Обычно ученики уверенно заявляют,
что это сернистый газ. Кроме того, они ощущают удушливое
действие до сих пор неизвестного им серного ангидрида (трех*
окиси серы). Дайте понюхать находящийся в газоприемнике
кислород. Как правило, несколько учеников обнаруживают
в действительности там присутствующий сернистый газ.
Опыт 245. О необходимости не спешить с выводами
В результате опыта 244 класс самоуверенно считает, что ку-
поросное масло содержит кислород и сернистый газ.
Налейте в колбу Эрленмейера несколько миллилитров не*
известной жидкости — муравьиной кислоты — и пустите ее по
классу. Необходимо, чтобы каждый ученик понюхал жидкость
и самостоятельно, без обсуждения, записал бы название выде-
ляющихся паров. Согласно моему опыту, из класса хорошо успе-
вающих учеников 13—15-летнего возраста 50—60% учащихся
записывают сернистый газ, 30% — хлористый водород, а осталь-
ные или гадают или не отвечают вовсе. Действительно этот за*
пах столь близко напоминает запах сернистого газа, что усыпля-
ет бдительность и вводит в заблуждение многих квалифициро-
ванных опытных химиков. Следует назвать эту жидкость и ука-
зать, чго не следует считать полученный в опыте 244 газ сер*
217
Рис. 64. Восстановление
сернистого газа.
«истым газом до тех пор, пока из него действительно не будет
получена сера.
Термическое разложение купоросного масла не привело к
получению ожидавшегося водорода, и класс приходит к мысли,
что необходимо испытать действие металлов.
Опыт 246. Действие меди на купоросное масло
(Д. Пристли» 1774 г.)
(Предварительный опыт)
При реакции меди с горячим купоросным маслом выделяется
газ. Этот газ не является водородом, а обладает запахом сер-
нистого газа. Соберите изображенный на рисунке 64 прибор.
Этот прибор служит как для по*
лучения газа, так и для его со*
бирания. Последнее достигается
с помощью вытеснения воздуха.
Поместите в колбу 10 г медных
стружек и залейте их концентри*
рованной серной кислотой. От*
метьте, что реакция на холоду не
происходит. Медленно нагревай*
те колбу и удалите пламя, как
только начнется достаточно ин*
тенсивная реакция. Таким обра*
зом, нагревать надо до 130° С, а
не до температуры кипения, как
это написано в некоторых учеб*
никах. Начинает выделяться газ.
Появление тумана показывает,
что газоприемник заполнен. Уда*
лите газоприемник и введите ко-
нец выходной трубки в сосуд с
газообразным аммиаком с тем,
чтобы уловить остатки выделяю-
щегося газа. Исследуйте газ при
помощи зажженной свечи. Пла-
мя гаснет, следовательно, этот
газ не является водородом.
Дуньте на газ с тем, чтобы он распространился в сто-
рону учащихся, или просто опрокиньте газоприемник. Ощу-
щается запах сернистого газа. Это второй случай в исследовании,
когда запах дал основание подозревать наличие сернистого газа.
Поэтому учитель должен заранее подготовиться к опыту, демон-
стрирующему разложение этого газа и выделение из него серы.
Для этого имеется с полдюжины простых способов. Следует вос-
пользоваться одним из предлагаемых классом методов. Обычно
высказывается предположение, что следует попытаться провести
218
восстановление, и в качестве восстановителей обычно класс
предлагает использовать водород, фосфор или магний. Дейст-
вительно восстановление молекулярным водородом (опыт 247 а)
проводится легко, выглядит очень . эффектно и является наи-
лучшим из этих методов, так как образование воды из сухих
газов показывает наличие кислорода в предполагаемом серни-
стом газе. Если времени мало, то следует провести восстановле-
ние водородом, выделяющимся в момент получения (опыт 247б).
Наиболее простым является опыт, в котором разложение осу-
ществляется при помощи горящего магния, однако, принимая во
внимание, что при этом выделяется очень мало серы, этот метод
не рекомендуется.
Если выдвигается предложение использовать фосфор, я со-
ветую пользоваться его раствором (опыт 248). Этот метод обес-
печивает хороший выход серы. Для ясности в ниже приведенных
описаниях используется название «сернистый газ». Конечно, во
время проведения исследования следует подчеркнуть, что пока
это лишь только предположение.
Опыт 247. Восстановление сернистого газа водородом
а) Молекулярным водородом
Удобно воспользоваться способностью платины содействовать
течению химической реакции. Пропустите над слегка нагретой
платиновой чернью смесь водорода и сернистого газа. Происхо-
дит реакция: у холод-
ного конца трубки
осаждаются вода и
сера. Аппарат собира-
ется легко, и сам опыт
занимает всего не-
сколько минут. Так
как реакция происхо-
дит при умеренной
температуре, то мож-
но пользоваться труб-
кой из обычного стек-
ла. Соберите изобра-
женный на рисунке 65
прибор. В склянку
Вульфа налейте сер-
ную кислоту. Трубка
АВ может быть любых
Рис. 65. Восстановление сернистого газа
водородом.
размеров, например 150 X 12 мм.
Для того чтобы прибор был собран быстро, следует оття*
нуть коней В трубки АВ с тем, чтобы на него можно было
надеть резиновую трубку.
Для того чтобы вытеснить из прибора воздух, пропускайте
через прибор в течение минуты струю светильного газа.
219
Отсоедините затем трубку С от газовой сети и соедините ее с
аппаратом Киппа или каким-нибудь другим прибором, исполь-
зуемым для получения водорода. Если подобная аппаратура
у вас отсутствует, используйте вместо водорода светиль-
ный газ. Следите за тем, чтобы водород не поступал слишком
сильной струей. Подготовьте заранее прибор для получения сер-
нистого газа (двуокиси серы), аналогичный описанному в
опыте 246. Отрегулируйте пламя с тем, чтобы газ выделялся
достаточно энергично. После того как будут заполнены два газо-
приемника, можно считать, что воздух из реакционной колбы
вытеснен полностью. Соедините реакционную колбу с трубкой Д.
Наблюдение за получением сернистого газа поручите ученику.
Объясните ему, что он должен обеспечить непрерывное поступ-
ление достаточно энергичной струи газа, прибегая при необходи-
мости к подогреву колбы слабым пламенем. Обратите внима-
ние, что на холоду реакция не идет. Затем, пользуясь едва све-
тящимся пламенем, нагрейте трубку у места Р. Через минуту»
примерно в 2,5 см от места Р, на стенках трубки образуется бе-
лый осадок, вскоре превращающийся в толстую желТую плен-
ку. При поступлении сильной сгруи газовой смеси платина про-
должает светиться и после удаления пламени.
Для того чтобы остановить реакцию, отключите водород, под-
соедините к реакционной колбе ранее снятую прямоугольную
трубку и опустите ее в наполненный газообразным аммиаком
сосуд, с тем чтобы уловить продолжающий выделяться сер-
нистый газ. Обратите внимание на находящуюся у конца труб-
ки А бесцветную жидкость.
При желании желтый осадок можно идентифицировать. Для
этого либо пропустите над осадком водород и покажите, что
при этом образуется сероводород, либо пропустите над ним воз-
дух и покажите, что осадок горит характерным пламенем, либо
нагрейте осадок и отметьте происходящие при этом явления.
б) Восстановление водородом в момент его выделения
Поместите в колбу 20—30 г гранулированного цинка. До-
бавьте в нее 20—30 мл воды и концентрированную соляную кис-
лоту в количестве, обеспечивающем достаточно интенсивное вы-
деление водорода. Направьте струю сернистого газа непосредст-
венно в жидкость. Сначала жидкость приобретает молокообраз-
ный вид, а затем становится желтой и темной. При достаточно
интенсивной струе сернистого газа молекулярный водород почти
не выделяется, так как водород полностью окисляется в момент
выделения.
Отделите коллоидную серу от цинка и вскипятите жидкость
с тем, чтобы перевести серу в зернистую, легко осаждающую-*
ся форму. Если хотите, можете идентифицировать серу,
пользуясь данными в предыдущем опыте указаниями.
2?о
Опыт 248. Восстановление сернистого газа
раствором фосфора
(Д, Волард, 1885 г.)
Используется большое сродство фосфора с кислородом. Для то-
го чтобы избежать потери серы за счет возгонки, пользуются раст-
вором фосфора. Фосфор растворяют в концентрированном раство-
ре каустической соды. Раствор подкисляют соляной кислотой и
пропускают в него сернистый газ. Немедленно осаждается сера.
2НзРОг + SO2 = 2НзРОз + S
Замечание. Нет необходимости объяснять ’классу начинаю-
щих происходящие при этом химические реакции. Учащиеся зна-
ют, что действие фосфора обычно сопровождается появлением
пламени. Хотя приготовление раствора фосфора и представля-
ется достаточно сложным, йсе используемые при этом реактивы
не содержат серы и уже известны классу.
Налейте в небольшую колбочку или чашку 20—30 мл кон*
центрированного раствора каустической соды (20—40гЫаОНна
100 мл воды); поместите смесь в вытяжной шкаф и нагрейте
ее. Добавьте 2—3 кусочка желтого фосфора, размером с зеле-
ный горошек, и нагревайте раствор до растворения фосфора.
Подкислите раствор концентрированной соляной кислотой и
снова нагрейте его. Теперь пропускайте в раствор сернистый
газ. Немедленно выпадает желтый осадок. Нагрейте раствор до
кипения с тем, чтобы осадок скоагулировал и легко осел. Слей-
те жидкость, после чего при желании можете идентифицировать
осадок. Проще всего это можно осуществить следующим обра-
зом: перенесите осадок в пробирку; насколько это возможно,
высушите пробирку фильтровальной бумагой, нагрейте ее и
сублимируйте желтое вещество. Наблюдаемое явление вполне
отчетливо указывает на присутствие серы. Другим способом
идентификации может служить нагревание предполагаемой серы
с железными опилками и последующее действие разбавленной
кислоты на образовавшееся соединение. Возможен и третий
способ: поместите влажный осадок на дощечку, осторожно вы-
сушите его над пламенем, а затем зажгите. Отметьте синий
цвет пламени и запах сернистого газа.
Опыт 249. Электролиз сернистой кислоты
(М. Фарадей, 1833 г.)
Пользуясь платиновыми электродами, подвергните электро-
лизу раствор сернистой кислоты. Как только начинается электро-
лиз, вокруг катода немедленно образуется белая суспензия. Для
того чтобы осадок скоагулировал, вскипятите раствор. Отделите
осадок и идентифицируйте серу.
221
Этот метод является еще одним ценным способом демонст-
рации восстановления сернистой кислоты водородом в момент
его выделения.
Соберите прибор, описанный в опыте 459, и воспользуйтесь
описанным методом. Налейте в электролитическую кювету
(рис. 137) насыщенный водный раствор сернистого газа и в
течение нескольких минут пропускайте через раствор электриче-
ский ток от двух-трех последовательно соединенных аккумуля-
торов.
Для того чтобы сера осела, вскипятите раствор. В соответст-
вии с описанием опыта 250 идентифицируйте серу.
Опыт 250. Восстановление сернистого газа магнием
(Ф. Кесслер, 1869 г.)
В сосуд с сернистым газом быстро опустите горящий магний:
выделяется сера. Это столь простое восстановление осуществля-
ется на практике не совсем удовлетворительно. В результате
реакции образуются не только окись магния и сера, но также
и сульфит и тиосульфат магния. Вследствие высокой темпера-
туры реакции лишь небольшая часть выделяющейся серы кон-
денсируется. Наилучшие результаты могут быть получены сле-
дующим образом:.
Наполните короткогорлую колбу (годится также колба с
обрезанным горлом) сухим сернистым газом. Возьмите щип-4
цами кусок магниевой ленты. Держите ее вертикально над гор-
лышком колбы. Зажгите нижний конец ленты или попросите
это сделать ассистента. Опустите магний поглубже в колбу. На
горлышке колбы сублимируется сера. Смысл фиксирования лен-,
ты точно над горлышком колбы сосогоит в том, что этот способ
позволяет спокойно опускать металл в нужное положение, не-
смотря на ослепительно яркое пламя. Попытка зажечь магний
на некотором расстоянии от колбы с тем, чтобы потом ввести
его в горлышко в том случае, когда не пользуются синими очка-
ми, приводит к тому, что металл касается стенок и колба ло-
пается.
Опыт 251. Восстановление сернистого газа хлористым
оловом (хлоридом олова)
(Ф-)
Раствор хлористого олова (хлорида олова) в соляной кисло-
те является сильным восстановителем. Он готовится из уже из-
вестных реактивов, не содержащих серы. Газ, образующийся при
взаимодействии меди и серной кислоты, следует пропустить в
этот раствор. При этом осаждается сера и выделяется серо-
водород.
3SnCl2 + 6НС1 + SO2 = H2S + 3SnCh + 2Н2О
2H2S + SO2 = 2НгО + 3S
222
Около 4 г олова растворите в 30 мл подогретой кон*
центрированной соляной кислоте. Сначала охладите жидкость
(в противном случае обычная фильтровальная бумага порвет-
ся), а затем профильтруйте ее. Обычно на фильтре остается чер-
ный осадок свинца. Перелейте жидкость в чашку и нагрейте ее
примерно до 60° С. Вымойте освободившуюся после опыта 246
трубку и соедините ее с перевернутой шариковой воронкой
(рис. 66 D). Край воронки должен касаться поверхности жид-
кости. Пропустите в раствор хлористого олова интенсивную струю
газа. Образующийся немедленно осадок серы покрывает купол
воронки; в жидкости накапливается грязнокоричневая пластиче-
ская масса. Стенки часто покрываются чистой желтой се-
рой, бесспорно образующейся при взаимодействии сероводо-
рода с сернистым газом. Подержите над чашкой кусок бума-
ги, смоченной раствором ацетата свинца. Почернение бумаги
и ощущаемый запах указывают на присутствие сероводо-
рода.
Желтый осадок можно соскоблить, поместить на дощечку щ
проводя над небольшим пламенем, высушить. Зажгите его. Он
горит знакомым синим пламенем серы и пахнет сернистым газом.
Опыт 252. Действие цинка на серную кислоту
Обычно когда оказывается, что действие меди на купорос-
ное масло не приводит к выделению водорода, класс требует
испытать действие цинка.
Поместите в небольшую длинногорлую колбу 10—20 г цинка
(лучше пользоваться известным классу неочищенным гранули-
рованным цинком — чистый цинк менее активен). Пользуясь
шариковой воронкой, налейте в колбу концентрированную»
серную кислоту с тем, чтобы она покрыла цинк, не разбрыз-
гиваясь по стенкам колбы. Имейте наготове пробку с вставлен-
ной в нее согнутой под прямым углом отводной трубкой. Трубку
следует установить таким образом, чтобы сернистый газ при
его выделении можно было бы отвести в ловушку с аммиаком.
Как и в опыте с медью, реакция на холоду не идет. Нагревайте
жидкость, пока не начнется бурное выделение газа. Выделяю-
щийся газ не горит и обладает запахом сернистого газа. Вставь-
те в колбу пробку с трубкой и поместите отводную трубку над
находящимся в колбе раствором концентрированного аммиака.
Продолжайте нагревать еще несколько минут. На стенках и
горлышке колбы появляется белый осадок.
Заключение. Следует напомнить, что опыт 246 был проделан
с целью получения из купоросного масла водорода. Вместо не-
уловимого водорода была получена сера. Однако в науке, как
и в повседневной жизни, часто случается, что в поисках одного
обнаруживают совершенно другое.
Попытка синтезировать серную кислоту. Таким образом, из
223
серной кислоты были получены три элемента и не было обнару-
жено каких-либо признаков наличия других элементов. Поэтому
следует попытаться из этих трех элементов синтезировать сер-
ную кислоту.
Исходя из усвоенного материала, обсудите и критически раз-
берите предлагаемые схемы синтеза: например, использование
в качестве исходного соединения сероводорода.
Опыт 253. Синтез сернистой кислоты
(Г, Е. Шталь, 1702 г.; Ф.)
Сожгите серу в сухом кислороде и образовавшийся серни-
стый газ взболтайте с небольшим количеством воды. Эта жид-
кость обладает сильнокислой реакцией. Однако она не дает реак-
ций, характерных для серной кислоты.
Наполните сухой газоприемник сухим кислородом. Кислород
можно взять либо из цилиндра, либо получить его нагреванием
перманганата калия. Для этого в сухую пробирку поместите
несколько граммов этой соли, введите в пробирку рыхлую
асбестовую пробку, а затем обычную пробку с отводной труб-
кой. Осторожно нагревайте перманганат калия. Собирайте газ
в газоприемник. Держа зажженную лучину над горлышком га-
зоприемника, собирайте газ. Как только газоприемник заполнит-
ся, лучинка вспыхнет ярким пламенем.
Положите в колбу серу и сожгите ее в кислороде обычным
образом. Накройте газоприемник, добавьте в него 10—12 мл
воды и взболтайте содержимое. Перелейте жидкость в неболь-
шую колбу с пробкой. Опустите в жидкость полоску синей лак-
мусовой бумажки: бумажка краснеет. Из этого следует, что
произошла реакция соединения и' водород воды стал водородом
кислоты. Предположим поэтому, что эта жидкость является
раствором серной кислоты. Налейте в две химические склянки
немного разведенной серной кислоты и добавьте в одну бром-
ную воду, а в другую—раствор перманганата калия. Не отме-
чается каких-либо изменений; отметьте, что серная кислота не
пахнет. Теперь подействуйте этими реактивами на небольшие
количества предполагаемой серной кислоты. В обоих случаях
реактивы обесцвечиваются. Хотя этот раствор и является раст-
вором кислоты, содержащей серу, ясно, что это не серная кис-
лота. Класс вспомнит, что при тепловом разложении купорос-
ного масла выделялись сернистый газ и свободный кислород.
Может быть сделано предположение, что полученной кислоте
недостает этого дополнительного кислорода. Введите снова на-
звание «серная кислота». Налейте в колбу немного полученного
раствора и оставьте ее открытой примерно на неделю, с тем
чтобы раствор подвергся действию воздуха. Через несколько
дней (обычно через пять) жидкость полностью теряет запах,
224
однако сильнокислая реакция на лакмус сохраняется. Иссле-
дуйте жидкость на следующем уроке и покажите, что она удов-
летворяет всем пробам на серную кислоту.
Теперь следует несколько отклонитьВя в сторону, с тем что-
бы изучить сернистый газ и сернистую кислоту.
Опыт 254. Получение сернистого газа и сернистой кислоты
Сернистый газ может быть получен количественно при по-
мощи аппарата и метода, описанных в опыте 246. Газ может
быть собран с помощью простого способа, в котором использу-
ется вытеснение воздуха в вертикальном направлении (рис. 65).
Рис. 66. Сжижение сернистого газа.
Держите у входа в газоприемник горящую спичку; как толь-
ко сосуд заполнится газом, спичка погаснет. Наполните требуе-
мое для занятий число цилиндров и газоприемников. Затем к
наполненному водой стакану D (рис. 66) подведите сернистый
газ, получая таким образом его раствор.
Газ можно также собрать при помощи метода, использо-
ванного при получении сероводорода. Показанная на рисунке 62
капельная воронка не нужна. Наполните промывную склянку С
концентрированной серной кислотой, а в ловушку Е налейте
несколько миллилитров концентрированного раствора аммиака.
15 Фоулз	225
Как только газоприемник наполнится сернистым газом, в ло-
вушке появятся плотные белые пары.
Несколько опытов с^сернистым газом были уже проделаны
ранее !.
Опыт 255. Окисление сернистой кислоты галогенами
а)	Хлорная вода как окислитель
Налейте хлорную воду в закрывающийся цилиндр, напол-
ненный сернистым газом. Обнаруживается/, что полученная жид-
кость содержит серную и соляную кислоты/
В цилиндр, наполненный сернистым газом, налейте хлорную
воду и обратите внимание на исчезновение зеленой окраски.
Обесцвечивание смеси указывает на химическую реакцию, ве-
дущую к исчезновению свободного хлора (40 мл хлорной воды,
насыщенной при 15°, реагируют со 100 мл сернистого газа).
К одной части жидкости добавьте азотную кислоту и раствор
азотнокислого серебра, к другой части — раствор хлористого
бария (хлорида бария).
В младших классах происходящая реакция может быть
объяснена следующим образом: без помощи дополнительной
энергии хлор не в состоянии разложить воду. Однако хлор обла-
дает большим сродством с водородом; аналогично сернистая кис-
лота обладает большим сродством с кислородом. Совместное
действие этих двух реактивов приводит к диссоциации молеку-
лы воды. Поэтому ясно, что источником кислорода является
вода.
б)	Бромная вода как окислитель
Реакцию проводят так же, как описано в опыте а). Добав-
ляйте бромную воду до появления устойчивой слабо-желтой
окраски. Затем проведите реакции на бромид и сульфат. Под-
черкните, что бромная вода является более удобным окислите-
лем, чем хлорная вода, так как при ее применении наблюдает-
ся значительно более резкое изменение окраски.
Опыт 258. Сернистая кислота восстанавливает
азотную кислоту
К находящемуся в цилиндре сернистому газу прибавляйте
по каплям обычную концентрированную азотную кислоту
(d = l,42), состоящую из 67% HNO3 и 33% воды. Образующаяся
сначала сернистая кислота восстанавливает азотную кислоту..
При этом образуется серная кислота и выделяется двуокись
азота (перекись азота).
К находящемуся в закрытом цилиндре сернистому газу до-
бавьте 5 мл концентрированной азотной кислоты. В сосуде по-
являются коричневые пары (см. опыт 267, стр. 236).
1 Примерно в этом месте следует определить плотность сернистого газа
и провести газовый объемный анализ (см. гл. V).
226
Опыт 257. Обесцвечивание при помощи сернистой кислоты
Большие количества сернистой кислоты используются в про-
мышленности для обесцвечивания органических веществ. По-
этому для четкой демонстрации обесцвечивающего действия по-
лезно воспользоваться окрашенными цветами.
Обесцвечивание сернистой кислотой происходит медленнее,
чем обесцвечивание хлором. Некоторые цветы не обесцвечива-
ются в течение длительного времени, поэтому для этого опыта
не подходят. Наиболее подходящими являются нежные красные
и пурпурные лепестки летних цветов.
Используйте раствор сернистой кислоты, полученный в опы-
те 254. Поместите один большой красный лепесток в купол пере-
вернутой шариковой воронки, а второй — в сернистую кислоту.
Лепестки следует брать от одного цветка. Оставшиеся лепестки
сохраните для сравнения. Это особенно необходимо в то время
года, когда можно найти лишь устойчивые к обесцвечиванию
цветы, как например хризантемы, красная окраска которых за
время урока успевает лишь слегка поблекнуть.
Извлеките обесцвеченный лепесток и прилепите его к внут-
ренней стенке сухого газоприемника, это делается для того,
чтобы следующая операция была видна всему классу. Наклони-
те газоприемник и налейте (вдоль стенки) 1 мл концентрирован-
ной азотной кислоты (или 20-процентный раствор Н2О2) таким
образом, чтобы кислота смочила лепесток. Через минуту окрас-
ка восстанавливается. Красная кислая вытяжка синих или пур-
пурных лепестков большинства цветов содержит чувствитель-
ные красители. Отмойте азотную кислоту. Если кислоту не от-
мывают, то обычно образуются желто-коричневые продукты рас-
пада. Обесцвечивание и восстановление окрасок легче прове-
сти, пользуясь водными вытяжками цветов. Однако работая с
цельными лепестками, можно провести опыт более наглядно.
Обесцвечивание хлором приводит к полному разрушению мо-
лекул красителя. При обесцвечивании сернистой кислотой кра-
ситель теряет кислород; поэтому прибавление окислителя легко
восстанавливает окраску.
Сошлитесь на обесцвечивание соломенных изделий и напом-
ните, какой цвет они имеют в конце сезойа.
Большое количество бумаги для газет изготовляется из дре-
весной массы, обесцвеченной кислым сернистокислым кальцием.
Цвет бумаги старых газет, вследствие восстановления окраски,
часто напоминает цвет древесной массы.
Опыт 258. Сжижение сернистого газа
(М. Фарадей, 1827 г.)
В приемник, погруженный в охлаждающую смесь, направьте
струю сернистого газа. Несконденсировавшийся газ поглощается
раствором каустической соды.
15*
227
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисунке 66,
кислоту получайте согласно опыту 246. Насыпьте 50 г меди и
прилейте кислоту в количестве, полностью покрывающем медь.
Присоедините к прибору промывалку с серной кислотой, с тем
чтобы сделать видимым поступление газа. Приготовьте изо льда
и соли охлаждающую смесь (см. стр. 84) и окружите ею при-
емник. Охлаждающая смесь должна быть приготовлена точно,
с тем чтобы температура опустилась по меньшей мере до
— 12° С—15° С, так как сернистый газ кипит при—10°. Пропу-
скайте в приемник, в течение 15—20 минут равномерную струю
газа, поглощая избыток его при помощи устройства D, изобра-
женного на рисунке. Тем временем расскажите о комнатных хо-
лодильниках, об обесцвечивании древесной массы, об использо-
вании сернистого газа в качестве дезинфицирующего средства
и т. п., или начните другой опыт, например получение тиосуль-
фата натрия.
Извлеките приемник из охлаждающей смеси и покажите по-
лученную жидкость. Если опыт продолжается 20 минут, то обра-
зуется около 5 мл жидкости. Слейте жидкость в небольшую кол-
бочку, содержащую примерно вдвое больший объем холодной
воды. Жидкость, взаимодействуя с водой, интенсивно кипит, в
то время как вода, охлаждаемая сжиженным газом, превраща-
ется в лед. Для того чтобы связать сернистый газ, добавьте в
колбочку каустическую соду.
Замечание. При наличии твердой углекислоты (см. стр. 110)
сжижение сернистого газа может быть проведено намного быст-
рее. Погрузите пробирку в отверстие, проделанное в куске су-
хого льда, и пропустите в нее струю сернистого газа. Колбу с
ее твердым содержимым сохраните и используйте для изучения
действия меди на серную кислоту.
Опыт 259. Восстановление хромата и перманганата
Превращение соединений марганца и хрома в перманганаты
и хроматы, соответственно происходящее при обычном сплавле-
нии их с окислителями и щелочами, является хорошо известной
аналитической процедурой. Если к настоящему времени класс
уже знаком с методами идентификации неизвестных простых
веществ, то учащимся будет понятна вышеупомянутая процедура
и им можно показать упомянутую обратимую химическую реак-
цию. Таким образом, работа в лаборатории будет коррелировать
с объяснением в классе.
Добавьте несколько капель разбавленного раствора каусти-
ческой соды к 50 мл 0,1 н. раствора КМпО4 и в полученный
раствор пропустите струю сернистого газа. Перманганат
калия меняет окраску, и получается белый осадок (далее
становящийся коричневым) двуокиси марганца.
Пропустите сернистый газ в 50 мл 0,1 н. раствора К2СГ2О72
228
в растворе образуется зеленый сульфат хрома. Теперь добавляй-
те каустическую соду до тех пор, пока раствор приобретет ще-
лочную реакцию; выпадает зеленый осадок гидроокиси хрома.
Опыт 260. Простой способ получения сернистого газа
(В. Р. Ходжкинсон, 1908 г.)
На дно большой колбы (700—1000 мл) насыпьте слой песка.
Наполните колбу кислородом. Можно, однако, пользоваться и
колбой с воздухом. В небольшой чашке расплавьте несколько
граммов серы и зажгите ее. Держа чашку щипцами, вылейте го-
рящую массу на песок и накройте колбу часовым стеклом. Через
некоторое время пламя погаснет, однако колбу не трогайте, пока
не осядут пары серы. Переведите содержимое колбы в несколько
сосудов или пробирок и поставьте опыты с лакмусом, горящей
свечой, водой и раскаленной докрасна платиновой спиралью.
Опыт 261. Получение тиосульфата натрия
Растворите серу в водном растворе сульфита натрия. Полу-
ченная жидкость обладает удивительной способностью раство-
рять хлористое (хлорид серебра) и бромистое серебро (бромид
серебра).
Приготовьте концентрированный раствор сульфита натрия,
растворив 40 г соли Na2SO3’7H2O в 100 мл воды. Разделите
раствор на две части. Одну половину сохраните, а другую пере-
лейте в большую колбу с тем, чтобы ее можно было бы без
опасений взбалтывать. Вскипятите жидкость. К 1 г серы до-
бавьте немного воды и разотрите смесь в кашицу.
Перенесите кашицу в небольшую колбу и взбалтывайте смесь
до тех пор, пока она не превратится в суспензию. Суспензию
перелейте в кипящий раствор сульфита, следя за ^ем, чтобы в
кипящий раствор не попали крупные, оседающие частицы серы.
Следите за тем, чтобы раствор продолжал слегка кипеть. После
5 минут кипячения отфильтруйте часть раствора и прибавьте к
нему несколько миллилитров концентрированной соляной кис-
лоты. Появляется обильный осадок. Таким образом, ученики
убеждаются в том, что растворение действительно произошло.
Через 15—20 минут жидкость становится полностью прозрачной.
Если нельзя уделить опыту столь длительное время и жидкость
остается мутной, то профильтруйте ее. Охладите жидкость про-
точной водой. Возможно, класс сознает, что находящиеся в
растворе вещества являются химически активными соединения-
ми, и ожидает проявления каких-то удивительных свойств»
Возьмите 5 мл 0,1 н. раствора AgNOa, осадите хлористое се-
ребро, нагрейте суспензию и, взбалтывая, дайте осадку свернуть-
ся. Промойте осадок 2—3 раза, декантируя воду. Добавьте к
осадку около 10 лы раствора «гипосульфита»: хлористое серебро
229
быстро растворяется. Приготовьте аналогичным образом броми-
стое серебро и повторите опыт. Таким образом, нерастворимые
в воде и сильных кислотах бромид и хлорид серебра легко
растворяются в полученном растворе серы.
Приготовьте еще немного бромистого серебра и покажите,
что в обычном (оставленном про запас) растворе сульфита
натрия он не растворяется.
Нагрейте в стакане немного раствора «гипосульфита», после
чего добавьте к нему часть (по объему) концентрированной
соляной кислоты. Сначала жидкость становится мрлокообразной,
а затем вследствие выпадения серы — мутно-желтой. Добавьте
соляную кислоту также и к запасному раствору сульфита нат-
рия: сера не осаждается.
ДЕЙСТВИЕ МЕДИ НА СЕРНУЮ КИСЛОТУ
Появление в колбе черного осадка, образующегося при по-
лучения сернистого газа, привлекает внимание учащихся и тре-
бует дополнительного исследования.
Количество образующейся твердой фазы зависит от темпе-
ратуры, при которой проходила реакция, и интенсивности реак-
ции. Если реакция проходит при умеренной температуре, около
130—200° С, и длится недолго, то образующийся сульфид меди
полностью покрывает безводный сульфат меди. Однако если
продолжительность реакции увеличивается и температура про-
должает возрастать, превышая 230°, сульфид меди постепенно
превращается в безводный сульфат меди, нерастворимый в сер-
ной кислоте. Твердое вещество становится белым или грязно-
серым, и на горле колбы появляются полосы сублимированной
серы. Автор предлагает следующее объяснение образования
сульфида меди, основанное на эксперименте (неопубликован-
ные данные):
4Cu + SO2 = Cu2S + 2CuO
2CuO + H2SO4 = 2CuSO4 + 2Н2О
При нагревании меди с серной кислотой через некоторое
время в кодбе можно обнаружить небольшое количество субли-
мированной серы.
Реакции, при которых образуется сера, сложны и не изучены.
В результате образуется также сульфат закисной меди, наличие
которого в горячей жидкости успевающему классу можно про-
демонстрировать.
Для настоящего исследования желательно сохранить реакци-
«энные колбы с нетронутым содержимым из опыта 245—258.
Если в какой-либо колбе нельзя рассмотреть отчетливых зелено-
белых кристаллов, нагревайте ее в вытяжном шкафу на песча-
ной бане 10—15 минут до их появления. Пустите реакционные
230
колбы по классу с тем, чтобы все ученики их рассмотрели.
Класс отмечает, наличие в колбах двух твердых веществ: одного
черного, другого серого. Однако никаких следов наличия ожи-
давшегося голубого сульфата меди не находят. Возникает во-
прос, действует ли каким-нибудь образом серная кислота на вод-
ный сульфат меди. Этот вопрос приводит к следующему опыту.
Опыт 262. Взаимодействие синего купороса
с концентрированной серной кислотой
Разотрите в порошок несколько граммов синего купороса.
Пересыпьте порошок в небольшую колбу и прилейте концентри-
рованную серную кислоту в количестве, закрывающем слой ку-
пороса. Медленность, с которой на холоду купорос взаимодейст-
вует с кислотой, можно интерпретировать как иллюстрацию
прочности, с которой купорос удерживает воду. Осторожно на-
гревайте колбу в течение нескольких минут, проводя тем вре-
менем очередной опыт.
Образуется безводный сульфат меди.
Этот опыт наглядно показывает, что безводный сульфат ме-
ди не может отнимать воду у слегка разведенной серной кис-‘
лоты.
Поэтому, вероятно, что серовато-белые кристаллы, оставшие-
ся в колбе, в которой велось получение сернистого газа, явля-
ются безводным сульфатом меди.
Обратный опыт проводить не обязательно, но если класс
этого требует, проведите его для убедительности. Добавьте к
0,5 мл воды 6—7 мл концентрированной серной кислоты. Пере-
лейте жидкость в небольшую колбу и добавьте к ней несколько
граммов безводного сульфата меди. Сульфат меди при этом
не изменяется.
Опыт 263. Получение кристаллогидрата сульфата меди
Для того чтобы показать, что сероватый осадок является
безводным сульфатом меди, подействуйте на него водой.
Вылейте из реакционной колбы содержащуюся в ней кислую
жидкость и один раз промойте твердый остаток водой, быстро
ее декантируя. Если опустить эту предосторожность, то кислый
раствор сульфата меди окажется зеленым.
В младших классах всегда следует пользоваться этим при-
емом, с тем чтобы избежать нежелательных осложнений.
Разведите содержимое реакционной колбы равным объемом
воды. Обычно при этом смесь сильно разогревается. Отфиль-
труйте ее в высокий цилиндр. В цилиндр стекает темно-синяя
жидкость, из которой еще во время урока выпадают кристаллы
кристаллогидрата сульфата меди.
231
Опыт 264. Идентификация черного нерастворимого
вещества
ГФ.)
Разведите содержимое реакционной колбы большим Коли-
чеством воды и тщательно ее взболтайте, с тем чтобы получить
суспензию черного твердого вещества. Перелейте суспензию в
другую колбу. Дайте .твердому веществу осесть и промойте его
декантацией, пользуясь горячей водой, до получения бесцветной
воды. Сначала все без исключения считают, что образующееся
при взаимодёйствии меди и серной кислоты черное нераствори-
мое вещество является окисью меди.
Нагрейте заранее запасенную окись меди с разведенной
серной кислотой: твердое вещество растворяется. Подействуйте
аналогичным образом разведенной серной кислотой на черное
вещество, кипятя смесь в течение нескольких минут. Черное ве-
щество не изменяется, следовательно, оно не является окисью
меди. Смочите небольшую часть твердого вещества концентри-
рованной соляной кислотой. Пользуясь железной проволокой,
введите в пламя небольшое количество полученной смеси. Цвет
пламени показывает, что это вещество является соединением
меди. Из рассмотрения веществ, пр!шененных для его получения»
следует, что это соединение может быть только сульфидом меди.
На этой стадии на лабораторных занятиях следует проделать
реакцию на нерастворимую серу. Однако для лекционной де-
монстрации следующий опыт является более предпочтительным.
В открытую колбу поместите алюминиевую фольгу и разве-
денную соляную кислоту. Нагревайте колбу, пока не начнется
реакция, после чего немедленно уберите пламя. Введите в гор-
лышко колбы кусочек ацетатносвинцовой бумаги: выделяющиеся
газы на бумагу не действуют. Нагревайте снова колбу до тех
пор, пока не начнется бурное выделение водорода. Добавьте
в колбу небольшое количество черного вещества и введите
в горлышко вместо первой вторую полоску ацетатносвинцовой
бумаги. Немедленно обнаруживается сероводород.
Опыт 265. Получение серного ангидрида.
(Е. Ф. Г ору п-Бизаней, 1859—1868 гг.; Перевран Филипс, 1831 г.)
Пропустите смесь сернистого газа и кислорода над нагретой
платиновой чернью. В охлаждаемом приемнике осаждаются бе-
лые кристаллы. Эти кристаллы непосредственно соединяются
с водой, образуя серную кислоту- Поэтому они являются серным
ангидридом и должны состоять из сернистого газа и кислорода
(стр. 225).
Замечание. Твердый серный ангидрид может быть получен
и исследован в течение 40—45-минутного урока лишь в том слу-
чае, если все подготовлено заранее. Реактивы и аппаратура
232
должны быть сухими, так как наличие даже небольшого коли»
чества воды будет мешать образованию кристаллов.
Проведение опыта немного облегчается, если имеются ци*
линдр с кислородом и сифон с жидким сернистым газом. В этом
случае легко отрегулировать скорость течения, и все внимание
может быть сосредоточено на последующем опыте. Если же со*
суды с газом отсутствуют, получите кислород нагреванием пер*
манганата калия (возьмите пробирку, наполовину наполненную
Рис. 67. Получение ангидрида.
перманганатом калия). Сернистый газ следует получить по ме*
тоду опыта 254, поручив способному ученику заполнение прибо*
ра реактивами и регулировку с Помощью небольшого пламени
скорости выделения газа.
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисунке 67,
так как оптимальная температура реакции —400°С, следует
пользоваться трубкой для сжигания, изготовленной из обычного
стекла. Длина трубки 30—40 см. Если необходимо, слегка оття-
ните ее конец, с тем чтобы она свободно входила в шейку не-
большой колбы Вюрца или другого приемника. Уплотните место
входа трубок в сосуды, обернув их асбестовой тканью и залив
парафином. Соединить следует после помещения в трубку пла-
тиновой черни, но до добавки льда. Служат они очень хорошо.
Те части прибора, которые войдут в соприкосновение с серным
ангидридом, должны быть тщательно очищены от пробок или
резины. Эти предосторожности подчеркивают корродирующее
действие этого соединения. Для опыта достаточно пучка плати-
нированного асбеста, величиной с половину мизинца. Сильно
его нагрейте и тщательно проследите за тем, чтобы из него
были полностью удалены пары. Перемените положение щипцов
и повторите нагревание. Эти приготовления должны быть за-
кончены к началу занятий. Теперь окружите приемник измель-
ченным льдом (но не охлаждающей смесью). Если будет ис-
пользована охлаждающая смесь, то непрореагировавший серни-
233
стый газ превратится в жидкость и растворит серный ангид-
рид. Показанная на рисунке промывная склянка содержит
серную кислоту. С ее помощью легко обнаруживается утечка;
в то же время она защищает прибор от проникновения влаж-
ного воздуха, возможного в пусковом периоде опыта. Когда
все будет подготовлено, впустите в прибор сернистый газ, в ко-
личестве примерно 2—3 пузырька в секунду. Кислород, конеч-
но, должен поступать с вдвое меньшей скоростью. Нагревайте
платину ярким пламенем. Из платины немедленно начинают вы-
деляться белые пары. Пропускайте газы в течение 10—20 минут,
однако не увлекайтесь, и оставьте время для исследования кри-
сталлов. Если вы пропустите сильную струю газа, то платина
будет некоторое время светиться темно-красным цветом и без
всякого нагрева. Отделите приемник от прибора: выделяется
много белых паров. Пустите приемник по классу с тем, чтобы
все увидели шелковистые кристаллы. При помощи стеклянной
палочки или ложки извлеките часть кристаллов и перенесите их
в пробирку, содержащую немного воды. Обеспечьте во время
опыта полную тишину с тем, чтобы можно было слышать ши-
пение, появляющееся при бурной реакции. Покажите, что полу-
ченный раствор обладает кислой реакцией, что он дает осадок
при действии на него смеси соляной кислоты и хлорида бария
и что он не обесцвечивает ни бромную воду, ни раствор перман-
ганата калия. Таким образом, полученное твердое вещество
непосредственно соединяется с водой и образует серную кис-
лоту.
Опыт можно упростить, исключив аппаратуру, необходимую
для конденсации, и получая лишь газообразный серный ангид-
рид. В этой модификации пользуйтесь изогнутой трубкой для
сжигания, показанной на рисунке 67. Погрузите открытый ко-
нец ее в сосуд с водой. Обратите внимание на большое коли-
чество паров, проходящих через воду: пузырьки серного ангид-
рида защищаются адсорбированным на их поверхности кисло-
родом. Теперь замените приемник сосудом, содержащим
95-процентную серную кислоту (обычная концентрированная
серная кислота), и обратите внимание на увеличение поглоще-
ния паров.
Опыт 266. Образование серного ангидрида
(С. Генелин, 1918 г.)
Если вы хотите продемонстрировать только образование
серного ангидрида и не стремитесь получить его в существен-*
ных количествах, то достаточно проделать следующий простой
опыт.
В колбу емкостью в 2 л налейте 10 мл насыщенного водного
раствора сернистого газа. Взбалтывайте колбу в течение мину-
ты. Прикрепите проволокой кусочек платиновой фольги к стек-
лянной палочке. Раскалите фольгу докрасна и введите ее в кол-
234
бу. В течение нескольких секунд платина остается красной и
появляется облако белых паров.
Опыт можно провести в газоприемнике, беря количество
сернистой кислоты в соответствии с его размером. При отсут-
ствии платиновой фольги можно воспользоваться пучком пла-
тинированного асбеста.
ОПЫТЫ, ИЛЛЮСТРИРУЮЩИЕ КАМЕРНЫЙ СПОСОБ
ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
Повторите объяснение процесса синтеза сернистой кислоты и
ее превращения в серную кислоту. Объясните, что этот процесс
в огромных масштабах осуществляется в промышленности; что
в качестве окислителя в этом процессе используется
друокись азота, достоинства которой будут показа-
ны в предстоящем исследовании; что вместо исполь-
зуемых в лаборатории колб и цилиндров в промыш-
ленности применяют огромные свинцовые камеры
и что реагирующие соединения поступают в эти
камеры в газообразном состоянии. Для того чтобы
стал понятен используемый в промышленности про-
цесс, следует выделить отдельные реакции, проис-
ходящие в свинцовых камерах, и изучить их после-
довательно одну за другой.
Для этого требуется несколько бутылей белого
стекла с пробками либо цилиндров; лучше всего
воспользоваться 100-миллилитровыми градуирован-
ными (или неградуированными*) цилиндрами с
пробками (рис. 68), однако подходят и обычные
бутылки с притертыми пробками. Наполните сухим
сернистым газом два цилиндра. Для этого восполь-
зуйтесь либо сифоном со сжиженным сернистым
газом, либо получите сернистый газ, согласно опы-
ту 246. Действуя медью на азотную кислоту, по-
лучите двуокись азота (опыт 208) и заполните ею
3 или 4 цилиндра, вытеснив из них воздух. Ци-
линдр, заполненный не сразу после начала реак-
ции, может содержать небольшие количества окиси
азота, которая может испортить опыт 270. Поэто-
му пометьте два цилийдра, заполнявшиеся пер-
Рис. 68.
Цилиндр.
выми, и сохраните их для этого опыта.
Так как в промышленности используются два
метода получения двуокиси азота, следует продемонстрировать
оба метода:
1) Восстановление азотной кислоты, полученной из чилий-
ской селитры, сернистой кислотой (опыт 267).
2) Каталитическое окисление аммиака (для иллюстрации
этого метода проведите или повторите опыт 221).
235
Опыт 267. Получение окислителя
Налейте азотную кислоту в цилиндр с сернистым газом:
бурно выделяется двуокись азота. При этом образуются также
белые кристаллы сернокислого нитрозила (нитрозил гидросуль-
фата)
2HNO3 + SO2 = H2SO4 + 2NO2
HNOs + SO2 = NOHSCU
Предварительно налейте в пробирку 2 мл азотной кислоты
(d = 1,42). Влейте кислоту в 100-миллилитровый цилиндр, напол-
ненный сернистым газом. Реакция протекает очень бурно, и
обычно изредка приходится придерживать пробку. Если на
стенках цилиндра появятся белые кристаллы, скажите классу,
что они будут впоследствии идентифицированы, однако пока не
обращайте на них внимания. Обычно класс считает, что эти
кристаллы являются серным ангидридом. Добавляя азотную
кислоту в избытке, можно избежать осложнений, возникающих
при образовании сернокислого нитрозила. Влейте в цилиндр
5 мл азотной кислоты таким образом, чтобы она растеклась
по стенкам. Во второй цилиндр, наполненный сернистым газом,
добавьте с помощью капельной воронки 5—10 капель азотной
кислоты (d=l,5) и закройте цилиндр. Образующийся в первой
фазе реакции коричневый газ в течение урока может почти
полностью исчезнуть, и в цилиндре останется только белое веще-
ство, часто имеющее вид красивых кристаллов. Сохраните этот
цилиндр для последующего исследования (100 мл сернистого
газа реагируют с 0,3 г — около 4 капель — дымящей азотной
кислоты).
Замечание. Следующий опыт является основным для пони-
мания химии камерного процесса. Поэтому постарайтесь, чтобы
опыт прошел успешно. условиях урока трудно работать
быстро и в то же время быть уверенным в том, что используют-
ся эквивалентные количества реактивов. Поэтому имейте наго-
тове запасной цилиндр и работайте полуколичественно. Если
опыт не получился, что бывает редко, следует взять более точ-
ные количества и повторить опыт. Действительный объем
100-миллилитрового цилиндра, судя по положению градуиро-
ванной метки, равен 120—150 мл. Приготовьте небольшое ко-
личество, например 10 мл, насыщенного водного раствора сер-
нистого газа и разведите его равным объемом воды. На обыч-
ный 100-миллилитровый цилиндр с пробкой, объем которого
равен примерно 120 мл, возьмите определенный объем (3—5мл)
разведенной сернистой кислоты. Если вы возьмете недостаточ-
ное количество кислоты, газ полностью не обесцветится, если
будет добавлен большой избыток сернистой кислоты, то при
открывании цилиндра коричневые пары не появятся вследствие
236
возможного восстановления окиси азота до закиси азота. Если
вы будете следовать данному ниже указанию, то повторять
опыт придется лишь в очень редких случаях.
Опыт 268. Сернистая кислота и двуокись азота
(Ф.)
В цилиндр, содержащий двуокись азота, налейте небольшой
избыток сернистой кислоты: образуется серная кислота и окись
азота.»
В 100-миллилитровый цилиндр с йробкой, заполненный
двуокисью азота, налейте 4 мл полунасыщенного раствора сер-
нистого газа. Жидкость приливайте по стенкам. В течение не-
скольких секунд коричневый газ полностью исчезает; класс по-
лагает, что оставшийся газ является либо окисью азота, лцбо
азотом. Если цилиндр еще не остыл, охладите его проточной
водой.
Теперь, держа цилиндр на белом фоне, на мгновение извле-
ките пробку. Содержащийся в цилиндре газ становится корич-
невым. Это показывает, что сначала проходила следующая реак-
ЦИЯ:	H2SO3 + NO2 = H2SO4 + NO
Доказательство того, что образовавшаяся жидкость являет-
ся серной кислотой, отложите и перейдите к следующему опыту.
Опыт 269. Выявление механизма каталитической реакции
(Ф-)
В течение нескольких секунд взбалтывайте содержимое • ци-
линдра опыта 268, пока не исчезнет коричневый газ. (Если ко-
ричневый газ не исчезает, то, очевидно, было добавлено мало
сернистой кислоты. В этом случае повторите опыт 268, взяв но-
вый цилиндр с двуокисью азота и большее, по сравнению с
первым случаем, количество сернистой кислоты.) Извлеките на
мгновение пробку, с тем чтобы снова образовался коричневый
газ. Опыты с исчезновением и образованием коричневого газа
могут быть успешно повторены несколько раз. В каждом опыте
проникающий в цилиндр кислород через двуокись азота передает-!
ся находящейся на дне цилиндра сернистой кислоте. При этом
сцова образуется окись азота, связывающая кислород. Таким об-
разом, обнаруживается механизм катализа, состоящий в непре”
рывном образовании и разложении промежуточного соединения.
При катализе одна медленно текущая реакция, как например
H2SO3+O=H2SO4,
заменяется двумя быстротекущими:
H2SO3 + NO2 = H2SO4 + NO
2N(f + О2 == 2NO2
237
Класс сразу понимает, что при соответствующей последова-
тельности труб, ловушек и приемников можно с легкостью вво-
дить в реакцию новую сернистую кислоту взамен расходуемой,
удалять серную кислоту и вводить воздух без существенных по-
терь коричневого газа.
Теперь следует сказать, что среди соединений, находящихся
в свинцовой камере, имеется также и серная кислота, и рассмот-
реть ее взаимодействие с находящимися там газами. Инерт-
ность кислорода, азота, окиси азота и сернистого газа уже из-
вестна из предыдущих опытов, в которых они, с целью осушки,
пропускались через серную кислоту. Однако, как взаимодей-
ствует с серной кислотой двуокись азота, еще не выяснено. Хотя
класс и полагает, что и в этом случае не будет взаимодействия,
однако следует убедиться на опыте.
Опыт 270. Серная кислота и двуокись азота
Смешайте серную кислоту с определенным объемом двуоки-
си азота. Газ растворяется, и в цилиндре образуется вакуум.
При разбавлении «нитрованной серной кислоты» выделяется ко-
ричневый газ.
В 100-миллилитровый цилиндр с пробкой, заполненный дву-
окисью азота, налейте 5 мл концентрированной серной кислоты.
Если кислота течет по стенкам цилиндра, коричневый газ исче-
зает менее, чем за минуту. Что же при этом происходит? Окис-
ление серной кислоты, судя по опыту 265, при котором катали-
тическое окисление сернистого газа приводило к образованию
серного ангидрида, видимо, невозможно. Если же газ просто
растворялся в кислоте, то в цилиндре должен образоваться ча-
стичный вакуум. Попросите ученика открыть цилиндр. Для то-
го чтобы открыть цилиндр, надо приложить определенное уси-
лие, и, если в комнате тихо, то можно отчетливо услышать
свист врывающегося в цилиндр воздуха. Растворение двуокиси
азота, вероятно, неблагоприятно сказывается на производствен-
ном процессе, так как приводит к загрязнению кислоты и выве-
дению катализатора из сферы его действия.
Перелейте «нитрованную кислоту» в пробирку, с тем чтобы
можно было и определить ее объем и увидеть, что она бесцвет-
на. В другую пробирку налейте вдвое бЪльшее по объему коли-
чество воды. Теперь перелейте воду в большую сухую колбу,
держите колбу на белом фоне и перелейте в нее нитрованную
кислоту. Немедленно или после непродолжительного взбалты-
вания появляется коричневый газ, тут же заполняющий колбу.
Закройте колбу и поместите ее в вытяжной шкаф. Теперь ста-
новится ясным, что раствор, содержащий около 50% по весу
серной кислоты, не будет растворять двуокиси азота. Если вре-
мя позволяет, повторите опыт и возьмите на этот раз от одного
до трех объемов воды: снова выделяется газ. Легко определить
238
предельное значение концентрации: равно 70%, однако на это
уходит много времени. Классу следует сообщить предельное зна-
чение концентрации и рассказать, что в промышленности кислота
выводится из камеры, как только концентрация ее достигает 68%.
Обсуждение. Возникает вопрос: происходит ли при образо-
вании «нитрованной кислоты» физическое или химическое рас-
творение. Обсудите с классом этот вопрос. Опыт 270 говорит
как будто в пользу физического растворения, однако против
этого говорит отсутствие окраски. Обратите внимание на водные
растворы обычной соли и сульфата меди. Твердые вещества
придают жидкости свою окраску. Поставьте рядом бутыль, на-
половину наполненную бромной водой и находящимися над
жидкостью парами брома. Видно, что водный раствор газа бо-
лее сильно окрашен, чем сам газ. (Действительно, около 4 г,
т. е. 600 мл, газообразного брома растворяются в 100 мл воды.
Поэтому интенсивность окраски раствора в 6 раз больше интен-
сивности окраски газа.) 100 мл бромной воды содержат около
1 мл брома. Поэтому интенсивность окраски брома должна быть
в 100 раз больше, чем его раствора. Действительно, красно-бу-
рцй бром кажется классу почти черным. Вернитесь к опыту 270.
В этом опыте 120 мл коричневого газа, растворяясь в 5 мл сер-
•ной кислоты, образуют бесцветный раствор, а не в 24 раза бо-
лее окрашенный, чем. газ. В опыте 270 было взято 5 мЛ, т. е.
приблизительно 10 г серной кислоты, и только 0,2 г двуокиси
азота. Посоветуйте повторить опыт, используя более сравнимые
количества.
Опыт 271. Образование камерных кристаллов
(сернокислого нитрозила)
Откройте цилиндр, наполненный двуокисью азота, наклоните
его и, касаясь пипеткой стенки цилиндра, дайте 3—5 каплям
'серной кислоты стечь по стенке. Часто кристаллизация насту-
пает немедленно и кислота, стекая, оставляет за собой белый,
похожий на мел след. Рост кристаллов продолжается еще неко-
торое время. Иногда кристаллизация происходит медленно и за-
тягивается на 5—20 минут. Если это случилось, закройте плот-
но цилиндр и оставьте его до следующего урока. Часто обра-
зуются звездообразные массы, в особенности через час после на-
чала опыта; отдельные кристаллы достигают 1—3 см длины.
Очевидно, что в данном случае имеет место химическая реак-
ция. Дайте кристаллам химическое название и сообщите, как
они называются в промышленности. Классу, привыкшему назы-
вать образующееся в «коричневом кольце» соединение нитро-
зилсульфатом железа, название «сернокислый нитрозил» не бу-
дет казаться слишком непонятным.
При помощи небольшой груши вытесните из цилиндра остав-
шееся в нем небольшое количество коричневого газа. Теперь
239
добавьте в цилиндр несколько миллилитров воды. Кристаллы
реагируют с водой, и, шипя, выделяется коричневый газ. Пока-
жите, что образовавшаяся жидкость является раствором серной
кислоты. Если вытяжной шкаф расположен удобно, этот опыт
можно выполнить следующим образом:
Налейте в пробирку 1—2 мл серной кислоты и пропустите
в нее сильную струю двуокиси азота. Газ быстро поглощается,
и жидкость нагревается. Через несколько минут, когда станет
видно, что газ более не поглощается, охладите пробирку. Со-
держимое пробирки превращается в слегка желтоватое твердое
вещество. Расплавьте его заново и, наклоняя пробирку, дайте
жидкости растечься по ее стенкам. Пробирка остывает, и на ее
стенках появляются кристаллы.
H2SO4+2NO2=NO -Н • SO4+HNO3
Опыт 272. Идентичность состава кристаллов,
образовавшихся в опытах 267 и 271
(ФЭ
Сбереженный после опыта 267 цилиндр пустите по классу с
тем, чтобы находящиеся в нем кристаллы учащиеся сравнили
с кристаллами, полученными в опыте 271. Их идентичность оче-
видна. Далее, сообщите учащимся формулу сернокислого нитро*
зила NOHSO4. Напишите затем формулы реактивов, использу-
емых в опыте 267 (SO2+HNO3). При внимательном рассмотре-
нии этих формул учащиеся легко соображают, что при соеди-
нении SO2 и HNO3 может образоваться сернокислый нитрозил.
Вытесните из цилиндра коричневый газ и, исследуя кри-
сталлы, аналогично опыту 270, установите идентичность их с
кристаллами опыта 271. Опыт 270 объясняет химические про-
цессы, происходящие в башне Гей-Люссака. Теперь, пользуясь
схемами и изображениями башен и камер, легко описать ка-
мерный способ промышленного получения серной кислоты.
Опыт 273 (а). Реакции, происходящие в башне Гловера
(Ф-)
Смесь нитрованной серной кислоты с камерной кислотой
вполне устойчива, однако с сернистым газом она реагирует
с образованием концентрированной серной кислоты и выделе-
нием окиси азота. Эти реакции могут быть описаны с помощью
нижеприведенного уравнения, в котором для простоты обе кис-
лоты изображены эмпирически (в скобках).
(H2SO4 + Н2О) + (H2SO4 + NO2) + SO2 = 3H2SO4 + NO
В 100-миллилитровый цилиндр с пробкой, заполненный
двуокисью азота, добавьте 5 мл концентрированной серной кис-
лоты и в течение минуты взбалтывайте смесь. К прозрачной
жидкости добавьте 5 мл камерной кислоты (получение
240
см. стр. 236). Никакой реакции не отмечается. Перелейте смесь
в 100-миллилитровый цилиндр, наполненный сернистым газом-
Расскажите классу, что в башню Гловера поступают те же сое-
динения. однако температура в башне высокая, и поэтому они
быстро реагируют друг с другом. В цилиндре же находятся
ненагретые вещества. Поэтому наклейте на цилиндр этикетку и
оставьте его до следующего урока. Откройте цилиндр: находя-
шийся в нем газ немедленно становится коричневым. Иногда
случается, что из-за того, что в цилиндре очень много окиси
азота, в него не может проникнуть воздух и поэтому образуются
лишь маленькие коричневые облака. При помощи груши осто-
рожно введите в цилиндр воздух: цилиндр немедленно напол-
няется коричневыми парами. Запах газа и его действие на про-
питанную двухромовокислым калием бумагу показывают, что
сернистый газ исчез полностью. Нередко при. открывании ци-
линдра стенки его вдруг покрываются сернокислым нитрозилом.
ФИОЛЕТОВАЯ КИСЛОТА (H2SO4 • NO,или SOe NHi)
На некоторой стадии опыта постоянно появляется нестабиль-
ное промежуточное соединение красивого темно-фиолетового
цвета. Эта так называемая пурпурная или фиолетовая кислота
хорошо известна химикам, старавшимся выяснить механизм ка-
мерного процесса. О составе и роли этого соединения в реак-
циях существуют противоречивые мнения и по сути до сих
Пор и то и другое остается неизвестным. Это соединение иногда
появляется на поверхности смешанных кислот в виде темно-;
фиолетовой полосы, медленно распространяющейся по всей
жидкости. Иногда фиолетовая окраска мгновенно появляется
при открывании цилиндра. Если конечная Жидкость получается
окрашенной в фиолетовый цвет, то ее можно обесцветить про-
стым взбалтыванием. Появление этого изумительно красивого
соединения и сообщение о том, что до сих пор опытные химики
не сумели, определить его состав, всегда возбуждают учащихся,'
желающих предложить собственные пути решения проблемы.
Приведенные ниже реакции протекают одновременно, од-
нако для того, чтобы выявить каталитический цикл, ведущий к
образованию серной кислоты, они написаны последовательно.1
Следует отметить, что, исходя из полученных данных, можно
сделать вывод, что для того, чтобы камерный процесс был наи-
более производительным и экономичным, его следует вести при
давлении, большем атмосферного.
Реакция 1: Образование сернокислого нитрозила. Сернистый
газ, вода, воздух и окислы азота взаимодействуют друг с дру-
гом на поверхности раздела жидкость — газ.
4SO2+2H2O+O2+4NO2=4NO • Н • SO4
Реакция 2: Образование фиолетовой кислоты (H2SO4-NO).
Сернокислый нитрозил, соединяясь с водой, окисляет серии-
16 Фоулз
241
стую кислоту до серной кислоты, сам восстанавливаясь до фио-
летовой кислоты.
2NO • HSO4+ 2Н2О 4- SO2 = H2SO4 + 2H2SO4 • NO
Реакция 3: Разложение фиолетовой кислоты.
H2SO4-NO = H2SO4 + NO
Реакция 4: Окисление окиси азота кислородом воздуха.
Реакция 5: Окисление фиолетовой кислоты
2H2SO4 • NO + NO2 = 2NO • HSO4 + NO + Н2О
Эта реакция идет при избытке коричневого газа. С ее помощью
регенерируются два соединения каталитического цикла. Пяти
главным реакциям в определенной степени сопутствуют побоч-
ные реакции:
Реакция 6: H2SO3 + Nq2 m H2Sq4 + NQ
Реакция 7:	H2Sq3 + Nq2 = H,SO4 . N0
Согласно теории Берла, фиолетовая кислота является быстро
распадающимся промежуточным соединением. Таким образом,
выясняется до сих пор не подозревавшееся значение фиолетовой
кислоты при каталитическом окислении. Отсюда следует, что
для того, чтобы камерный процесс протекал успешно, необходи-
мо найти условия, благоприятствующие образованию и быстрому
распаду этой кислоты. В связи с этим я разработал следующую
серию опытов, которые должны служить продолжением опыта
273 (а).
Опыт 273 (б). Цикл реакций камерного процесса
(Ф-)
Равновесную смесь 2NO2 N2O4, называемую для краткости
коричневым газом, для демонстрационного опыта получают дей-
ствием влажного сернистого газа на азотную кислоту.
2HNO3 + SO2 = H2SO4 + N2O4
Дальнейшее действие влажного сернистого газа приводит
последовательно к образованию сернокислого нитрозила и его
восстановлению в фиолетовую кислоту, при распаде которой
образуется окись азота. Введение в реакционный сосуд воздуха
или кислорода приводит к регенерации коричневого газа. В свою
очередь коричневый газ окисляет еще не разложившуюся часть
фиолетовой кислоты до сернокислого нитрозила. При этом
выделяется окись азота, и таким образом замыкается цикл
реакций. По нижеизложенным причинам в условиях лекционно-
го опыта я объясняю образование сернокислого нитрозила сле-
дующей реакцией:
3NO2 + Н2О + 2SO2 = 2NO • HSO4 + NO
242
Поскольку воздух вытесняется из сосуда поступающим в него
сернистым газом, он не может принимать участия в реакции;
коричневый газ исчезает лишь при избытке сернистого газа;
однако, впуская в сосуд воздух, в нем всегда можно обнару-
жить окись азота.
К 10 мл азотной кислоты (d = l,42) добавьте 5 мл концентри-
рованной серной кислоты. Охладите смесь, после чего перелей-
те ее в большую склянку Дрекселя (^400 мл). Можно исполь-
зовать и иной подходящий реакционный сосуд (например, кол-
бу Вюрца с пробкой, в которую вставлена отводная трубка).
Вращайте колбу таким образом, чтобы жидкость увлажнила
стенки колбы. Затем жидкость, не смочившую стенки колбы,
слейте. Соедините входную трубку склянки Дрекселя с сифоном с
сернистым газом, а отводную трубку — с газовой ловушкой, со-
держащей концентрированный раствор нашатырного спирта.
Между склянкой Дрекселя и сифоном с сернистым газом вве-
дите промывалку, содержащую небольшое количество воды (но
не серную кислоту). Вода является источником водорода, необ-
ходимого для образования фиолетовой кислоты (реакция 2).
Пузырьки сернистого газа, выделяющиеся из его водного раст-
вора, несут с собой количество воды, вполне достаточное для
увлажнения атмосферы. Откройте клапан с тем, чтобы серни-
стый газ выходил из сифона сильной струей. Коричневый газ,
появляющийся примерно через 60 секунд, за 3—4 минуты пол-
ностью заполняет склянку Дрекселя. Вскоре после этого на дне
сосуда, где имеется избыток сернистого Газа, появляется серно-
кислый нитрозил, имеющий вид белых хлопьевидных кристаллов
одинакового размера. Количество кристаллов растет, и вскоре
они полностью покрывают стенки колбы. На этой стадии уве-
личьте максимально возможным образом, не забывая о техни-
ке безопасности, скорость поступления сернистого газа. Белые
кристаллы превращаются в капли фиолетовой пенящейся жид-
кости. И в этом случае изменения начинаются на дне склянки,
где образуется хорошо очерченная фиолетовая зона. Постепенно
и непрерывно фиолетовая зона увеличивается, достигая верхуш-
ки склянки. Иногда образующийся по ходу опыта сернокислый
нитрозил немедленно восстанавливается до фиолетовой кисло-
ты. В этом случае поднимающаяся полоса белых кристаллов
сменяется немедленно следующей за ней фиолетовой зоной. Это
явление является эффектной и разъясняющей иллюстрацией ме-
ханизма катализа, ибо непосредственно становится видным дей-
ствие обеих кислот в качестве быстрораспадающихся промежу-
точных соединений.
Теперь постепенно уменьшайте скорость поступления серни-
стого газа, не допуская, однако, проникновения в систему на-
ходящегося в ловушке аммиака. Отсоедините сифон и промы-
валку и подсоедините грушу или какой-либо источник кисло-
рода к вводной трубке реакционного сосуда. Введите в сосуд
16*	243
воздух или кислород, Появляется коричневый газ, указывающий
на наличие в сосуде окиси азота, образовавшейся в соответст-
вии с уравнениями реакции 3 и 5. Коричневый газ и фиолетовая
кислота исчезают через несколько секунд, после чего мгновенно
по всей колбе начинается образование белых хлопьев сернокис-
лого нитрозила.
Отсоедините сосуд с кислородом, снова присоедините сифон
и промывалку и пропускайте сернистый газ. Вместо исчезающих
белых кристаллов образуется фиолетовая кислота. Вышеописан-
ное окисление и восстановление можно повторять многократно,
демонстрируя цикл реакций, ведущих к образованию серной
кислоты. По Берлу, сернокислый нитрозил и фиолетовая кис-
лота «образуют ту ось, вокруг которой вращается весь камер-
ный процесс».
Опыт 273 (в). Стабильность сернокислого нитрозила
В отсутствие воды и на холоду сернокислый нитрозил не
окисляет сернистую кислоту.
Получите нитрованную серную кислоту; для этого 5 мл кон-
центрированной серной кислоты взбалтывайте в течение мину-
ты с 100 мл двуокиси азота. Затем добавьте к нитрованной кис-
лоте 5 мл 70-процентной серной кислоты (концентрация камер-
ной кислоты). Охладите смесь и перелейте ее в склянку Дрек-
селя. Подсоедините к склянке Дрекселя сифон с сернистым га-
зом; для улавливания избыточного газа воспользуйтесь газовой
ловушкой Вэра (рис. 46). Пропускайте сернистый газ в тече-
ние 5—15 минут. Коричневый газ не появляется, и никаких изме-
нений не отмечается. Перелейте жидкость в небольшую колбу
и нагрейте ее. Как только температура жидкости приближается
к 100-, жидкость становится темно-фиолетовой и пенистой, а за-
тем снова обесцвечивается. Этот опыт демонстрирует неспособ-
ность сернокислого нитрозила окислять сернистую кислоту на
холоду и в отсутствие воды и подчеркивает необходимость изу-
чения условий, обеспечивающих эффективную работу башни
Гловера.
Опыт 273 (г). Разложение фиолетовой кислоты
(Ф)
Аналогично опыту (в) приготовьте 5 мл нитрованной серной
кислоты, но в этот раз прибавьте к ней 10 мл 70-процентной
(камерной) серной кислоты. Охладите смесь, перелейте ее в
склянку Дрекселя и, аналогично предыдущему, соедините склян-*
ку с сифоном сернистого газа. Для того чтобы насытить жид-
кость сернистым газом, пропускайте в течение минуты интен-
сивную струю, после чего установите клапан сифона на малую
скорость истечения. В пределах 1—10 минут на поверхности
жидкости появляется фиолетовая зона. В течение минуты про-»
244
пускайте сильную струю сернистого газа, с тем чтобы показать,
что эта процедура приводит к разложению фиолетового соеди-
нения. Затем снова ослабьте струю газа. Вскоре (2—5 минут)
вся жидкость становится темно-фиолетовой. Постепенно окраска
жидкости, содержащейся в реакционном сосуде, слабеет, одна-
ко она еще различима даже через 24 часа. Энергично взболтай-
те часть свежеприготовленной жидкости: жидкость вспенивается
и становится бесцветной. Другую часть налейте в пробирку или
небольшую колбу; нагрейте ее: выделяется бесцветный газ, пре-
вращающийся при соприкосновении с воздухом в коричневый.
Влейте в воду немного фиолетовой жидкости: фиолетовый цвет
исчезнет.
Опыты (в) и (г) для ясности описаны раздельно; однако
удобнее проводить их в одну операцию, последовательно под-
соединяя склянки Дрекселя к сифону с сернистым газом.
СУЛЬФАТЫ И СИНТЕТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Замечание. Изучение серной кислоты следует закончить из-
ложением ее промышленного значения и ознакомлением учащих-
ся с наиболее важными синтетическими и встречающимися в
естественных условиях сульфатами. Из этой темы выделяются
многочисленные области химии и, таким образом, выявляются
связывающие их звенья.
Например, изучение термического разложения зеленого ку-
пороса представляет не только исторический интерес; на его
основе можно сделать вывод об общности действия нагревания
на кислородсодержащие соли. Таким образом, изучение терми-
ческого разложения карбонатов и нитратов приводит к еще бо-
лее важному обобщению.
Далее, способность серной кислоты соединяться с обычными
сульфатами, показанная на примере образования бисульфата
калия (кислого сернокислого калия), приводит к представлению
о кислых солях и основности; в то же время применение опи*
санного метода образования кислой соли для получения супер*
фосфата иллюстрирует потребление серной кислоты такой
отраслью промышленности, которая потребляет ее в количест*
вах больших, чем любая другая.
Если это возможно, следует собрать коллекцию встречаю-
щихся в природе сульфатов и сульфидов. Легко можно найти
также различные разновидности сульфата кальция и образцы
тяжелого шпата. Таким образом, выявляемая снова связь хи-
мии с минералогией идет на пользу учащимся, проявляющим
интерес к этим областям знания.
Большие возможности открываются также для преподава-
телей, предпочитающих исторический метод изложения. Так,
например, описание получения металлов из галенита, пиритов,
англезита и других тяжелых руд и указание на неумение в
245
средние века, вплоть до появления работ Дэви, выделять металл
из тяжелого шпата увеличивают привлекательность. предмета.
Получение из тяжелого шпата окиси бария прямо приводит к
изучению перекиси водорода и перекисей металлов.
Таким образом, хотя здесь и нет слишком большой очевид-
ности, и в тех случаях, когда опыт непосредственно не сопровож-
дается лекционным изложением материала, сохраняется после-
довательность и связь между различными демонстрируемыми
явлениями.
ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ЗЕЛЕНОГО КУПОРОСА
(Гей-Люссак, 1807 г.)
(Замечание Л. Д.)
Зеленый купорос является единственным сульфатом металла,
термическое разложение которого можно изучать в трубке из
тугоплавкого стекла; остальные сульфаты разлагаются при
слишком высоких температурах.
Перегонка с разложением, ведущая к получению «купорос-
ного масла», имеет и промышленное и историческое значение.
Для того чтобы исключить возможность поломки тугоплавкой
стеклянной трубки и обеспечить проведение опыта в течение
урока, следует пользоваться предварительно хорошо высушен-
ным безводным сернокислым железом. Между прочим, идущая
с разложением перегонка этого соединения довольно близко
напоминает промышленное производство. С другой стороны, для
того чтобы получить твердый остаток хорошего качества, сле-
дует распределить тонкий слой безводного сернокислого железа
по поверхности кусочка фарфора (можно воспользоваться об-
ломком чашки) и сильно нагревать его до прекращения реакции.
Опыт 274. Разложение зеленого купороса при перегонке
Насыпьте в пробирку несколько граммов зеленого купороса
и нагрейте его. Выделяется сильная струя пара, и в пробирке
остается безводная соль цвета портландского камня.
Примерно четверть небольшой пробирки из тугоплавкого
стекла размером 15X1,5 см заполните безводным или почти без-
водным сульфатом двувалентного железа. Вставьте в пробирку
пробку с изогнутой под прямым углом отводной трубкой. Для
того чтобы пробирку можно было нагревать, сожмите ее хому^
гиком.
Сначала нагревайте пробирку осторожно, а затем увеличьте
нагрев, пользуясь двумй хорошими горелками. Выделяется бе-
лый дымящий газ. Пусть учащиеся по очереди понюхают его.
Обычно они считают, что это серный ангидрид, но отмечают так-
же и наличие сернистого газа. Далее в течение нескольких ми-
нут насыщайте этим газом 5—10 мл воды. Полученная таким
246
образом жидкость обладает кислой реакцией; она обесцвечива-
ет бромную воду и перманганат калия, однако при добавлении
раствора хлористого бария в соляной кислоте немедленно обра-
зует осадок. Поэтому эта жидкость содержит как сернистую, так
и серную кислоты.
Извлеките из трубки твердый остаток или лучше воспользуй-
тесь аналогичным готовым соединением. Потрите его о кусок
белой бумаги, с тем чтобы отчетливо выявилась яркая красная
окраска.
Теперь опишите используемый в промышленности процесс.
Следует отметить, что пирит, прежде чем быть использованным,
в течение трех лет подвергается действию воздуха. За это время
двувалентное железо почти полностью превращается в трехва-
лентное. Поэтому промышленный продукт содержит лишь не-
большие количества сернистой кислоты.
ОБ ОБРАЗОВАНИИ СОЛИ И ОСНОВНОСТИ
Введение понятия основности приводит лишь к бесплодному
расширению курса элементарной химии. Конечным этапом иссле-
дования является определение молекулярного веса, основанное
на совершенно ошибочной аргументации, а именно на том, что
серная кислота образует лишь одну соль, в то время как в дейст-
вительности известно, что она образует несколько солей.
Поэтому я разработал этот раздел несколько необычным
образом. Я показал, что образование кислых солей является
частью общего явления, включающего также образование основ-
ных и двойных солей, и что понятие основности, являясь част-
ным, вытекающим из общего, понятием, имеет второстепенное
значение. Поэтому теме было дано новое» направление, целью
которого является исследование наиболее важной из всех кис-
лых солей — суперфосфата.
Опыт 275. Образование двойной соли
ГФ.)
Смешивают холодные насыщенные растворы сульфата дву-
валентного железа и сульфата аммония. Образуется осадок,
который, согласно анализу, является индивидуальным, соедине-
нием — двойной солью сернокислого аммония и сернокислого
двувалентного железа.
Поместите в ступку кристаллы сернокислого двувалентного
железа, добавьте к ним 30—50 мл воды и попросите ученика
растирать соль до тех пор, пока она не перестанет растворяться.
Аналогичным образом в другой ступке приготовьте холодный
насыщенный раствор сернокислого аммония. Профильтруйте ра*
створы. Учащиеся не ожидают появления каких-либо изменений
при смешивании растворов. Они знают, что две соли могут реа-
гировать друг с другом по типу реакции двойного обмена, с
247
образованием двух новых солей, однако в данном случае такое
взаимодействие исключается. Налейте в пробирку или толсто-
стенный цилиндр равные объемы обоих растворов. Обычно при
этом ничего не происходит. Затем введите в раствор стеклян-
ную палочку и потрите ею стенку цилиндра. Немедленно начи-
нается кристаллизация, и быстро выпадают блестящие кристал-
лы. Слейте жидкость и дайте ей постоять. Обычно при этом обра-
зуются еще большие кристаллы. Перенесите осадок на фильтр
и промойте его водой. Разделите раствор на несколько частей
и проведите реакции на ионы двувалентного железа, аммония
и сульфата. Результаты реакции показывают, что эти три иона
являются главными составными частями раствора. Если вы
сумеете подобрать большие кристаллы упомянутых трех солей,
то простое сравнение их с полученной солью показывает, что
полученная вами соль является иным соединением. В против-
ном случае покажите это с помощью определения растворимо-
сти. Подчеркните, что растворимость является точной и полез-
ной характеристикой, и поэтому вещество можно идентифициро-
вать с помощью простого определения растворимости. Мы уже
видели, что полученное нами вещество растворяется в воде,
содержащей сульфаты аммония и двувалентного железа, хуже,
чем растворяются в воде исходные соли. Теперь определите их
относительную растворимость в воде. Разотрите в порошок по
5 г кристаллогидрата сернокислого двувалентного железа, сер-
нокислого аммония и полученного вещества и поместите их в
соответствующие пробирки. Добавьте в каждую пробирку по
10 мл воды. Вставьте пробки и взболтайте содержимое. Суль-
фаты железа и аммония вскоре полностью растворяются, в то
время как полученное вещество не растворяется полностью да-
же после продолжительного взбалтывания (растворимость при
15°FeSO4-7H2O=70, FeSO4- (NH4)2-SO<-6Н2О=29, (NH4)2SO4=
= 74,5). Поэтому полученное нами вещество является иным сое-
динением, обладающим своей собственной величиной раствори-
мости. Следовательно, происходит соединение двух простых со-
лей, в результате чего образуется двойная соль.
ОБРАЗОВАНИЕ ОСНОВНОЙ СОЛИ [CuSO<.3Cu(OH)>]
К кипящему раствору сульфата меди прилейте суспензию
влажной свежеприготовленной гидроокиси меди. Реагирующие
вещества немедленно соединяются, образуя зеленый основной
сульфат меди. Над отстоявшимся осадком остается чистая вода.
CuSO4 + 3Cu(OH)2 = CuSO4-3Cu(OH)2
Для того чтобы опыт прошел успешно, следует пользоваться
свежеприготовленной и еще влажной стабильной кристалличе-
ской формой гидроокиси меди. Получение, осуществляемое очень
просто, следует провести либо на уроке, либо непосредственно
перед его началом.
248
ПОЛУЧЕНИЕ СТАБИЛЬНОЙ ГИДРООКИСИ МЕДИ
Образующуюся кристаллическую основную сернокислую медь
разлагают на холоду раствором гидроокиси натрия или калия.
Образующаяся основная соль CUSO4 • ЗСи(ОН)2 • Н2О по со-
ставу не отличается от встречающегося в природе брохан-
тита. Таким образом, в этой соли на три моля гидроокиси меди
приходится один моль сернокислой меди. Поэтому самым про-
стым способом ее получения будет количественная реакция
между одним объемом титрованного раствора сернокислой меди
и гидроокисью меди, полученной количественно из трех объемов
аналогичного раствора.
Приготовьте 0,5 М раствор, т. е. раствор, содержащий на
каждые 100 мл раствора 12,5 г CuSO<*5H2O; 20 мл используйте
в качестве раствора сернокислой меди, а 61—62 мл — для полу-
чения гидроокиси (небольшой избыток требуется для компен-
сации потери при промывании осадков).
Налейте в стакан раствор сернокислой меди и нагрейте его
до кипения. Добавляйте небольшими порциями разбавленный
раствор нашатырного спирта до полного осаждения меди. Этот
момент можно определить очень легко, так как при прекращении
нагрева образовавшаяся зеленая кристаллическая соль немед-
ленно оседает и жидкость становится бесцветной. Можно доба-
вить небольшой избыток нашатырного спирта. Избыточное коли-
чество аммиака обнаруживается по запаху или по образуемой
им бледно-синей окраске раствора. Промойте 2—3 раза основ-
ную соль горячей водой, декантируя промывные воды, затем до-
бавьте к основной соли холодный 2—3 н. раствор каустической
соды до верхнего уровня соли. Дайте смеси постоять 5 минут,
время от времени тщательно перемешивая ее стеклянной палоч-
кой. Из кристаллической основной соли получается кристалли-
ческая гидроокись. Промойте ёе несколько раз холодной водой.
После этого можно промыть гидроокись и горячей водой, не
опасаясь почернения. Храните гидроокись под водой.
Опыт 276. Получение основного сульфата меди
(Ф-)
Налейте в стакан 20 мл вышеупомянутого раствора серно-
кислой меди, разведите его до 50 мл и доведите жидкость до
кипения. Гидроокись меди перенесите в колбу, добавьте 20 мл
воды и суспензируйте гидроокись в воде. К кипящему раство-
ру сернокислой меди медленно прибавляйте суспензию гидро-
окиси. Как только голубая гидроокись попадает в жидкость,
образуется зеленое нерастворимое соединение. Профильтруйте.
Стекает бесцветная жидкость, которая, очевидно, является во-
дой, так как не содержит ни меди, ни сульфата. Таким образом,
в результате химической реакции гидроокись и средняя соль
24<>
исчезли и вместо них образовалась вода и зеленое вещество. По-
этому зеленое вещество представляет собой соединение, состоя-
щее из гидроокиси меди и сернокислой меди; оно называется
основной сернокислой медью. Подействуйте на основную соль
разведенной серной кислотой; образуется синий раствор серно-
кислой меди.
Снова следует подчеркнуть, что при действии основания на
соль обычно образуются новое основание и новая соль. В дан-
ном случае, однако, обменная реакция не происходит, а вместо
нее имеет место прямое соединение.
Опыт 277. Получение среднего и кислого
сернокислого калия
а)	Средняя соль
Заготовьте предварительно две бюретки: одну — с 2—3 н. раст-«
вором гидроокиси калия (11,2—16,8 г на 100 лл), а вторую —
с более концентрированным раствором серной кислоты, напри-
мер 8—12 н. Не следует брать для этого опыта каустическую
соду, ибо при ее действии образуется соль — кристаллогидрат,
что приводит к нежелательным осложнениям.
Налейте в колбу 25 жл раствора гидроокиси калия, добавь-
те каплю индикатора и прибавляйте серную кислоту до нейтра-
лизации основания. Запишите объем израсходованной кислоты.
В колбе находится раствор соли — сернокислого калия. Объясни-
те, что данная реакция является примером обычного метода
получения соли. Перелейте раствор в стакан. Нагрейте жидкость
до кипения и выпаривайте ее, пока не испарится Уз жидкости.
Оставьте раствор кристаллизоваться.
б)	Получение кислого, сернокислого калия
sAнaлoгичнo вышеописанному, налейте в колбу 25 мл раст-
вора гидроокиси калия и добавьте эквивалентное количество
серной кислоты. Таким образом получится нейтральный раст-
вор> Добавьте к нему еще один эквивалентный объем серной кис-
лоты, затем третий, затем любой желаемый объем, например
половину эквивалентного. Задайте вопрос: может ли образовать-
ся средняя соль в присутствии избыточного количества кисло-
ты? Как и ранее, выпаривайте раствор до начала кристаллиза-
ции. Полученные кристаллы класс пока должен называть
«солью из кислого раствора».
Замечание. Кислый сернокислый калий кристаллизуется толь*
ко из растворов, кислотность которых больше определенного
минимального значения. Если к нейтральному раствору серно-«
кислого калия добавить один эквивалент кислоты и концентриро-
вать раствор, то до тех пор, пока не будет достигнута мини-
мальная предельная концентрация кислоты, в осадок будет вы-
250
падать средний сернокислый калий. Следовательно, для того
чтобы обеспечить осаждение кислой соли, необходимо добавить
2 или 3 эквивалента кислоты.
Целесообразно сначала получить сульфаты калия с тем, что-
бы можно было еще во время урока успеть отделить кристал-
лы, а затем начать опыты 275 и ^76. В течение следующего
одного или двух уроков, на которых должны будут поставлены
эти опыты, можно будет отделить кристаллы, высушить их на
воздухе и подготовить для исследования.
Кислый сернокислый калий выпадает либо в виде иголок,
либо в виде ромбических пластинок. Для целей сравнения более
подходят игольчатые кристаллы. Игольчатая форма менее ста-
бильна и может быть получена только из горячего раствора.
Находящиеся в маточном растворе игольчатые кристаллы в
течение нескольких дней превращаются в ромбические пла-
стинки.
Опыт 278. Исследование сульфатов калия
(Ф.)
В данном параграфе для ясности используются истинные
названия солей, однако не следует забывать, что класс ожидает
ответа на вопрос: идентичны ли полученная обычным образом
соль и соединение, полученное из кислого раствора.
Пустите соли по классу с тем, чтобы учащиеся осмотрели
их. Если кристаллизация проходила медленно, то сернокислый
калий выпадает в виде плотных кварцеподобных кристаллов,
которые легко отличить по внешнему виду от игольчатых кри-
сталлов кислой соли. Отвесьте по 1 г каждой соли и разотрите
их в тонкий порошок. Насыпьте порошки в пробирки и добавь-
те к каждой по 5 мл воды. Попросите двух учеников взболтать
пробирки. Пусть они соревнуются, стремясь скорее растворить
смеси. Кислая соль полностью растворяется менее чем за ми-
нуту. Средняя соль не желает растворяться до конца, несмотря
на продолжительное взбалтывание пробирки многими учащими-
ся (1 г K2SO4 при комнатной температуре растворяется в 10 мл,
а 1 г KHSO4 — B 2 мл). Испытайте растворы при помощи чув-
ствительного красителя.
Очевидно, что растворимости этих солей различны. Подроб-
но объясните, что растворимость является важным, характер-
ным для каждого вещества свойством. Одной этой пробы уже
достаточно для того, чтобы установить неидентичность изучав-
шихся двух солей.
Наконец, поместите в сухую пробирку немного средней соли
и нагрейте смесь с помощью не очень яркого пламени горелку
Если кристаллы достаточно велики, то они рассыпаются, пре-
вращаясь в порошок; в противном случае при данной темпера-
туре соль не изменяется. Поместите в сухую пробирку кислую
соль и нагрейте ее таким же пламенем. Соль легко и быстро
25!
плавится (т. пл. 197° С), превращаясь в бесцветную жидкость.
Опять-таки один этот опыт уже является решающим. Нагрейте
жидкость сильнее. Выделяются и обнаруживаются вода и сер-
ный ангидрид. Другими словами, от кристаллов отделяется
серная кислота. Полное разложение кислой соли является уто-
мительной и Неприятной процедурой и не подходит для лек-
ционного опыта. Класс может провести его в лаборатории. Соль
следует брать платиновой проволокой. Неидентичность солей бы-
ла показана в достаточном числе опытов, и класс с готовностью
приходит к выводу, что игольчатые кристаллы представляют со-
бой сернокислый калий, соединенный с серной кислотой. Те-
перь расскажите, как эти соли называются. Суммируйте сказан-
ное об образовании солей и объясните понятие основности. На-
помните, что с кислыми солями, как например с бикарбонатами
натрия и кальция, учащиеся уже встречались ранее, и, если
время позволяет, получите кислый виннокислый калий.
Опыт 279. Образование кислого виннокислого калия
(Ф.)
Заранее приготовьте эквивалентные растворы винной кисло-
ты и гидроокиси калия. Годятся 2 н. растворы (16,8 г винной
кислоты в 100 мл раствора, 11,2 г КОН в 100 мл раствора).
Налейте в колбу 20 мл раствора гидроокиси калия, добавьте
индикатор: каплю раствора фенолфталеина, а затем из бюрет-
ки— эквивалентное количество раствора винной кислоты.
Таким образом, теперь в колбе содержится раствор винно-
кислого калия. Добавьте в раствор дополнительное количество
винной' кислоты. Немедленно образуется кристаллический оса-
док. Если он не образовался, взболтайте содержимое колбы.
Осадок представляет собой кислый виннокислый калий, об-
разование которого является хорошо известной реакцией на
радикалы калия и винной кислоты. Сообщите об этом. Разво-
дите раствор гидроокиси калия до тех пор, пока он, даже при
взбалтывании или потирании стеклянной палочкой о стенку
пробирки, не перестанет давать реакцию на калий. Расскажите
о промышленном получении этой соли и ее использовании в
хлебопечении для приготовления шипучих напитков.
Опыт 280. Получение из костей вторичного кислого
фосфорнокислого калия (суперфосфата)
(Ф.)
Кости сжигаются в пламени обычной комнатной печи. На
золу костей действуют 70-процентным раствором серной кисло-
ты (концентрация камерной кислоты), после чего получают су-
хой нерастворяющийся порошок.
Саз(РО4)2 + 2H2SO4 + 4Н2О = СаН4(РО4)2 + 2CaSO4-2H2O
252
Исследуют качественно растворимость в воде полученного ве-
щества и сравнивают ее с растворимостью исходной золы кости
и фосфата.
Попросите учащихся принести прокаленные на огне кости.
Отделите от озоленной кости несколько чистых белых кусков и
измельчите их в мелкий порошок.
Отвесьте 16 г полученного порошка и смешайте его с 1—2 г
порошкообразного мела. Этим достигается достаточно близкое
приближение к промышленному процессу. Выделяемый из мела
газ содействует получению пористого продукта и облегчает пере-
мешивание. Поместите смесь в чашку и постепенно, при по-
стоянном и энергичном перемешивании, добавьте 6,5 мл камер-
ной кислоты. (Если камерная кислота отсутствует, то до урока
следующим образом приготовьте 70-процентный раствор серной
кислоты. Налейте в колбу 40 мл воды и постепенно добавьте
60 мл 95-процентной серной кислоты.)
Смесь разогревается и приобретает пастообразный вид, од-
нако еще до конца урока оседает совершенно сухой порошок.
Храните его в неплотнозакрытом сосуде. Таким образом будет
показана его неспособность расплываться на воздухе, т. е. от-
сутствие в нем свободной серной кислоты. Вода разведенной
кислоты гидратирует образовавшийся сернокислый кальций.
Опыт 281. Сравнительная растворимость суперфосфата
Фосфорнокислый натрий, полученный учащимися суперфос-
фат и озоленную кость взбалтывают с водой и в отфильтрован-
ных растворах определяют наличие фосфата.
В три цилиндра с пробками или три колбы 4, В и С до-
бавьте соответственно по нескольку граммов фосфорнокислого
натрия, озоленной кости и полученного учащимися в опыте
280 суперфосфата. В каждый цилиндр налейте по 50 мл дистил-
лированной воды и попросите трех учащихся в течение 2 минут
взбалтывать содержимое цилиндров. Фосфорнокислый натрий
растворяется полностью, а остальные твердые вещества кажутся
совершенно нерастворимыми. Отфильтруйте жидкости в три
пробирки. В каждую пробирку добавьте равные объемы азот-
ной кислоты и молибденовокислого аммония., (При прибавле-
нии правильно приготовленного раствора молибденовокислого
аммония, в пробирках А и В осадок образуется немедленно и
на холоду.) В пробирке А образуется обильный желтый осадок,
в пробирке В — чуть меньший, а жидкость в пробирке С оста-
ется совершенно прозрачной, даже после нагревания. Объясни-
те важность полученных результатов. Подчеркните экономич-
ность умеренно растворимых удобрений и неэкономичность хо-
рошо растворимых.
Если позволяет время, то более поучительно до фильтрова-
<*>53
ния дать осадкам осесть в цилиндрах. Находящийся в цилиндре
В порошок озоленной кости быстро оседает и занимает объем,
равный исходному. Лишь небольшая часть его переходит в
коллоидное состояние. В противоположность ему, находящийся
в цилиндре С суперфосфат вследствие гидролиза резко изме-
няется, и это привлекает внимание учащихся. Теперь это веще-
ство представляет собой массу, объем которой в несколько раз
превосходит исходный. Для оседания этой массы требуется мно-
го часов. Разлагающее действие воды способствует дисперги-
рованию суперфосфата в почве и в то же время облегчает его
растворение в кислоте.
тяжелый шпат и витерит
Этот урок следует начать с ознакомления с историей упомя-
нутых минералов. Особо следует остановиться на предприни-
мавшихся в средних веках, вплоть до Дэви, попытках выделить
металл из тяжелого шпата. Следует показать учащимся раз-
личные шпаты (в скобках приведены величины плотности): фто-
ристый шпат (3,1), известковый 'шпат (2,6), полевой шпат
(2,5). Передайте классу для ознакомления кусок тяжелого шпа-
та (4,5) и куски примерно того же размера витерита (4,3), мра-
мора (2,6), гранита (2,6), кварца (2,7) и кремня (2,2).
Сравнение различных минералов делает название «тяже-
лый шпат» само собой понятным. Затем дайте классу ознако-
миться со свинцовым блеском (7,7), киноварью (9,0), вольф-
рамом (7,9), англезитом (6,4) или другими имеющимися в на-
личии рудами тяжелых металлов. Тяжелый шпат, столь же тя-
желый, как и руды железа, меди и цинка, в сравнении с этими
минералами кажется легким.
Витерит растворяется в кислотах и легко превращается в
другие соли бария. Однако минерал этот не относится к числу
широко распространенных в природе. Часто встречающийся тя-
желый шпат почти нерастворим. Для того чтобы из тяжелого
шпата можно было получить другие соли бария, его необходи-
мо превратить в кислоторастворимое соединение.
Опыт 282. Восстановление тяжелого шпата
(Получение азотнокислого бария)
При сильном нагревании с углем тяжелый шпат восстанав-
ливается до сульфида бария. Сульфид бария разлагается водой:
2BaS + 2Н2О = Ba(HS)2 + Ва(ОН)2
Пользуясь горелкой и тигельной печью Дэви (рис. 69), в
течение 10 минут непосредственно на лекционном столе легко
провести восстановление.
254
Тщательно смешайте десертную ложку осажденного серно-
кислого бария (или измельченного в порошок тяжелого шпата)
с полуторным количеством порошкообразного крахмала. Тем
временем нагрейте печь. Пересыпьте смесь в тигель и поместите
тигель в печь Дэви. В течение
10 минут нагревайте печь макси-
мально возможным образом. Из-
влеките тигель из печи, дайте ему
остыть и перенесите небольшую
часть восстановленного вещества
в кипящую воду. Немедленно вы-
деляется сероводород, обнаружи-
ваемый по почернению введенной
в г.орлышко колбы свинцовоаце-
татной бумажки. Погрузите в на-
ходящуюся в колбе жидкость по-
лоску красной лакмусовой бума-
ги. Изменение окраски указывает
на наличие в растворе окиси ме-
талла. Следовательно, в колбе со-
держатся растворимые соедине-
ния бария, из которых можно лег-
ко получить его хлористые, азот-
нокислые и иные соли.
В этом месте можно сделать
отступление и рассказать о при-
менении как встречающегося в
природе сернокислого кальция —
гипса, так и сернокислого каль-
ция, полученного из тяжелого
шпата.
При восстановлении сернокис-* Рис' Тигельная печь,
лого кальция, проводимом ана-
логично вышеописанному, получается сульфид кальция. Из
сульфида кальция можно получить сероводород, а окисляя
сероводород — серу. Этим не очень удобным методом поль-
зуются лишь в странах, обладающих большим запасом гипса,
но не имеющих залежей свободной серы. Конечно, следует упо-
мянуть о хорошо известном применении гипса для получения
алебастра и сернокислого аммония.
Опыт 283. Получение окиси бария
из азотнокислого бария
При сильном нагревании азотнокислый барий разлагается,
однако температура, при которой он разлагается, слишком вы-
сока, для тога чтобы опыт можно было провести в пробирке,
аналогично разложению азотнокислых кальция и свинца.
255
бария.
Укрепите железную
ложку над горелкой (рис-
70). Насыпьте в ложку
1—2 г порошкообразного
азотнокислого бария.
Сильным пламенем одной
горелки нагревайте ложку
снизу, а пламя другой го-
релки, находящейся в ру-
ке, направьте прямо на
соль. Нагревайте соль до
прекращения выделения
паров. Соскоблите полу-
ченное соединение, вски-
пятите его с 50 мл воды
и отфильтруйте раствор
от окиси железа. Изучите
свойства полученного ра-
створа, пользуясь указа-
ниями опыта 285.
ВИТЕРИТ
Химическая индивидуальность витерита впервые была по-
казана Витерингом в 1781 г. Сначала этот минерал ошибочно
считали тяжелым шпатом, внешне на него похожим.
Опыт 284. Получение окиси бария из витерита
ГФ.)
Витерит при высокой температуре восстанавливается угле*
родом.
Замечание. Витерит даже при высокой температуре разла*
гается очень медленно. Различные авторы приводят значения
температуры разложения, находящиеся в пределах 1450—1850°.
Поэтому термическое разложение витерита невозможно прове*
стй в виде лекционного опыта. Температура разложения пони-
жается при прибавлении углерода, возможно, вследствие образо*
вания и выделения окиси углерода.
Используйте для опыта либо осажденный углекислый барий,
либо растертый в мельчайший порошок витерит. Небольшое ко*
личество порошка смешайте с вдвое большим количеством муки
и добавляйте к смеси воду до образования пасты. Поместите
сделанный из пасты шарик, размером с зеленый горошек, на
толстую платиновую проволоку. Тонкая проволока будет проги-
баться. Можно также пользоваться несколькими сплетенными
тонкими платиновыми проволочками.
256
В течение 5—10 минут нагревайте шарик в наиболее горя-
чей части пламени горелки. Длину платиновой проволоки и ее
прогиб можно уменьшить, подкладывая под проволоку тре-
угольную пластинку из обожженной глины. Когда мука сгорит,
удалите пламя и покажите классу раскаленную массу. Как толь-
ко она достаточно остынет, перенесите ее в небольшую колбу.
Добавьте воду и доведите содержимое колбы до кипения. По-
кажите, что прлученый раствор обладает сильнощелочной реак-
цией, указывающей на наличие в растворе окиси металла. На
нерастворимый осадок лучше внимания не обращать, он еще
содержит углекислый барий. Однако если все же присутствие в
нем углекислого бария будет показано, то используйте получен-
ные данные для того, чтобы подчеркнуть трудность разложения
витерита.
Следует отметить, что в уже изложенном ряду карбонатов:
МагСОз, ВаСО3, СаСОз, РЬСОз, СиСОз, легкость разложения со-
ответствует положению металла в электрохимическом ряду.
Опыт 285. Свойства окиси бария
Поместите в пробирку 1 г окиси бария, наполните пробир-
ку до половины водой и взбалтывайте смесь в течение минуты.
Дайте суспензии осесть. Твердое вещество, по-видимому, не
растворяется. Опустите в прозрачную жидкость полоску красной
лакмусовой бумаги: обнаруживается присутствие в растворе
окиси металла. Следовательно, окись бария похожа на известь и
слегка растворима.
В небольшой колбочке приготовьте большое количество ба-
ритовой воды и при необходимости отфильтровывайте от нее
небольшие порции. Попросите учащихся, пользуясь длинной за-
гнутой под прямым углом трубкой, подышать в раствор окиси
бария: жидкость приобретает молокообразный вид. Таким обра-
зом, судя по окраске, способу получения (нагревание), раство-
римости, действию на лакмус и взаимодействию с углекислым
газом, окись бария по своим свойствам очень напоминает
известь.
Налейте в один цилиндр баритовую воду, а в другой —
известковую. Добавьте в каждый цилиндр разбавленную сер-
ную кислоту. Известковая вода, в данном случае уже раствор
сернокислого кальция, остается прозрачной; из баритовой воды
образуется нерастворимый сернокислый барий.
Смочите окись бария концентрированной соляной кислотой
и с помощью платиновой проволоки или никелевого шпателя
внесите немного жидкости в пламя. Пламя окрашивается в зеле-
ный цвет, свойственный хлористому барию. Аналогичный опыт
проведите с известью.
О способности окиси бария соединяться с кислородом лучше
не упоминать до тех пор, пока не будут изучены окислы свинца.
17 Фоулз
257
Действительно, получение перекиси бария не подходит для лек-
ционного опыта. Для получения достаточного количества пере-
киси требуется много времени, причем происходящая при этом
химическая реакция невидима. Более того, при образовании
красного сурика происходит аналогичная реакция, но сопровож-
дающаяся легко наблюдаемым изменением цвета.
ПОЛУЧЕНИЕ МАССИКОТА (ОКИСЬ СВИНЦА)
Замечание
Массикот уже получался ранее (опыты 115 и 206) при нагре-
вании азотнокислого свинца и углекислого свинца. Для того
чтобы учащиеся вспомнили эти опыты, их можно без особых
трудов повторить, пользуясь небольшими количествами солей.
В лаборатории класс может получить массикот как путем пря-
мого соединения элементов, так и путем получения и разложе-
ния гидроокиси свинца. Следует подчеркнуть, что эти методы
являются общими методами получения окислов металлов и
массикот может быть получен с помощью любого из них.
Из того, что массикот получается с помощью общепримени-
мых методов, а другие известные окислы свинца — лишь с по-
мощью специальных методов, следует, что массикот является
стабильным окислом свинца. Восстановление окиси свинца дре-
весным углем также должно быть проведено классом лабо-
ратории.
Опыт 286. Доказательство идентичности массикота
и окиси свинца
Массикот растворяют в разведенной соляной кислоте. При
этом образуется легко идентифицируемое соединение — хлорид
свинца.
Разотрите 2 г массикота в тонкий порошок, пересыпьте его
в колбу и добавьте 100 мл воды. Прибавьте несколько милли-
литров разбавленной соляной кислоты, скажем, 10 мл 4 н. раст-
вора НС1. Это количество вдвое превышает необходимое, и
поэтому растворение массикота ускоряется. Однако прибавление
большого избытка кислоты следует избегать, так как хлорид
свинца не очень хорошо растворяется в разведенной соляной
кислоте. Вскипятите жидкость: примерно за 10 минут массикот
растворяется полностью. Переставьте колбу на деревянную под-
ставку. Через несколько минут на дно оседает более 2 г хлори-
да свинца, образующего скопления мелких кристаллов. Де-
кантируйте жидкость и повторно растворите кристаллы пример-
но в 80 мл горячей воды. Опять при охлаждении жидкости обра-
зуются игольчатые кристаллы. Растворимость в горячей воде
при сравнительной нерастворимости в холодной воде является
258
характерным свойством хлорида свинца. Если время позволяет,
проведите с холодным раствором реакции на свинец и хлор.
При взаимодействии 2,2 г РЬО с 5 мл 4н. раствора НС1 обра-
зуется 2,8 г РЬОг, растворяющегося в 80 мл кипящей воды.
Опыт 287. Получение свинцового сурика
Над нагретым до 450—500° С массикотом пропускают кис-
лород. Происходит реакция соединения и образуется свинцовый
сурик.
Этот опыт, успешно проводимый мною в течение многих
лет, основан на работе Д. Мильбауера (1909—1914) и Ле Ша-
телье, 1897 г. Последний нашел, что давление при диссоциации
свинцового сурика имеет следующие значения:
Температура 		455°С	500°С	555°С	636°С
Давление 		5 мм	60 мм	183 мм	763 мм
Так как парциальное давление кислорода в воздухе равно
примерно 150 мм, то на воздухе при температуре выше 550° С
свинцовый сурик образо-
ваться не может. По раз-
личным данным опти- Г
мальная температура его
образования находится в
пределах 450—525° С.
На рисунке 71 изобра-
жен используемый для
этой цели прибор А —
консервная банка (жес*
тянка). В качестве крыш-
ки использован кусок ли-
стового асбеста, в кото-
ром проделаны отверстия
для пробирки и термомет-
ра. Изолируйте стенки
жестянки листовым асбе-
стом. Прикрепите асбест
с помощью железной про-
волоки. Дно жестянки
изолировать не следует.
Для опыта необходим
натрий-калиевый амаль-
Рис. 71. Получение свинцового сурика.
гамный термометр со
шкалой до 600° С. Если такой термометр отсутствует, то темпе*.
'ратуру можно определить эмпирически. Для того чтобы воздух
17*
259
внутри жестянки нагрелся до температуры 450—500° С и под-
держивался при этой температуре, требуются две хорошие силь-
но горящие горелки. Подгоните к пробирке, в соответствии с
рисунком, пробку с двумя проходящими сквозь нее трубками и
поместите в пробирку 10 г измельченного в тонкий порошок
массикота, полученного нагреванием углекислого свинца. Для
того чтобы кислород находился под давлением, в цилиндр на-
лейте ртуть в количестве, достаточном для образования стол-
бика ртути высотой 77 ли!. Повысьте температуру до
450—500° С, и из цилиндра со сжатым газо^ в течение при-
мерно 10 минут пропускайте кислород. В результате получается
большое количество хорошо окрашенного свинцового сурика.
Так как класс, знает, что в состав массикота входит лишь сви-
нец и кислород, то не возникает сомнения в том, что полученное
красное соединение должно быть окислом свинца.
Опыт 288. Разложение свинцового сурика
и перекиси бария
При нагревании свинцовый сурик разлагается и образуется
массикот и кислород.
К пробирке из тугоплавкого стекла подгоните пробку с от<
водной трубкой и заполните пробирку примерно, на 7з свинцо-
вым суриком. Подготовьте прибор, служащий для собирания
над водой выделяющегося газа.
Сначала нагревайте пробирку осторожно. Обратите внима-
ние на изменение цвета свинцового сурика. Затем сильно на-*
грейте пробирку и соберите выделившийся газ. Так как в первой
пробирке содержится воздух, то отбросьте ее. Покажите, что во
второй пробирке содержится кислород. Нагревайте свинцовый
сурик до окончания реакции. В пробирке остается желтый мас-
сикот. Результаты этого опыта показывают, что образование и
разложение свинцового сурика является обратимой реакцией
(см. опыт 287).
Перекись бария. На этой стадии следует рассказать о соот-
ветствующем методе образования перекиси бария. Проведите
разложение перекиси бария аналогично вышеописанному опы-
ту, но пользуйтесь обычной пробиркой, ибо пробирки из туго-
плавкого стекла неизменно портятся. До тех пор, пока темпера-
тура не достигнет 800° С, чистая перекись бария разлагается
медленно. Однако разложение ее катализирует многие окислы
металлов. Техническая окись бария часто содержит эти окислы,
поэтому такие образцы перекиси бария часто разлагаются и при
небольшом нагревании. Введите термин «перекись». В данный
момент перекись следует определить как более высший окисел,
разлагающийся при нагревании с образованием кислорода и
стабильного низшего окисла. Различные авторы называют крас-
но-коричневый окисел свинца либо двуокисью свинца, либо пере-
260
кисью свинца. Нет необходимости обращать внимание на ака3-
демическое различие между двуокисями и перекисями, о кото-
ром еще не имеется общего мнения.
Опыт 289. Свинцовый сурик и азотная кислота
На свинцовый сурик действуют горячей разбавленной азот-
ной кислотой. Получают двуокись свинца и азотнокислый сви-
нец.
В тех случаях, когда осуществляемая реакция является ча*
стью проводимого исследования, не следует пользоваться
известными названиями до тех пор, пока получаемые соеди^
нения не будут идентифицированы. Концентрацию и количе-
ство азотной кислоты следует подобрать таким образом, чтобы
азотнокислый свинец можно было отделить уже при небольшом
охлаждении жидкости.
В небольшую колбу налейте 14 мл воды и 8 мл азотной кис-
лоты (d=l,42). Доведите жидкость до кипения, уберите пламя
и прибавьте небольшими порциями 16 г свинцового сурика.
Сурик следует ввести быстро, с тем чтобы жидкость не пере-
ставала кипеть. Образуется нерастворимый порошок шоколад-
ного цвета. Обратите внимание на отсутствие коричневых паров.
Их отсутствие говорит о том, что в данном случае азотная кис-
лота действует не как окислитель. Немедленно профильтруйте
раствор, собирая фильтрат в небольшую колбу. Вскоре в фильт-
рате образуются белые кристаллы. Слейте жидкость и иденти-
фицируйте кристаллы. Покажите, что белые кристаллы являются
азотнокислым свинцом. Последнее можно осуществить любым
желаемым образом: например, можно либо нагреть сухие кри-
сталлы, либо растворить их и провести реакции на свинец и
нитрат.
Полученная таким образом при отсутствии коричневого
газа соль, азотнокислый свинец, могла образоваться лишь в
результате взаимодействия кислоты и основания. В данном слу-
чае в качестве кислоты реагировала азотная кислота, а в каче-
стве основания — окись свинца. Отсюда следует, что в состав
свинцового сурика входит массикот.
Тщательно промойте коричневое вещество горячей водой.
Лучше всего промывание вести при помощи декантации с тем,
чтобы процесс отмывки был классу видим.
Очевидно, что твердое коричневое вещество не является
азотнокислым свинцом, однако иногда класс предполагает, что
это вещество может быть кислой солью либо другой формой
азотнокислого свинца. Это предположение легко проверить, оп-
ределяя действие на это вещество нагревания. Однако для этой
реакции нужен сухой порошок. Поэтому в промежутке между
уроками его следует высушить.
261
Опыты гр. 290. Действие нагревания
на двуокись свинца
Осторожное нагревание коричневого порошка приводит к
выделению из него кислорода. Более сильное нагревание приво-
дит к образованию массикота. Как и можно было думать, судя
по опыту 287, свинцовый сурик представляет собой промежуточ-
ное соединение.
О ТЕРМИЧЕСКОМ РАЗЛОЖЕНИИ ДВУОКИСИ СВИНЦА
Двуокись свинца заметно разлагается при 290—320° С. При
этом получается смесь различных соединений. Образующийся
при 410—450°С 'РЬ2Оз, содержащий небольшое количество
РЬ3О4, при 510—640° С превращается в массикот. По легкости, с
которой соединение теряет кислород, можно приблизительно су-
дить о его способности быть окислителем. МпО2 разлагается
при 530° С, а чистый ВаО2— при 797° С.
а)	Поместите в небольшую сухую колбочку несколько грам-
мов двуокиси свинца (коричневое вещество, опыт 289) и осто-
рожно его нагрейте. Через минуту проведите реакцию на кисло-
род. Пробки и отводная трубка для этого не требуются.
б)	Поместите в пробирку немного перекиси свинца (избе-
гайте дорогих тугоплавких пробирок, ибо сплавляющийся с си-
ликатом массикот испортит их) и нагревайте его до окончания
реакции. Покажите классу желтую основную окись — массикот.
в)	Образование промежуточного соединения свинцового су-
рика. При помощи следующего оригинального способа его мож-
но продемонстрировать очень эффектно (Д. А. Маккензи,
1909 г.).
Возьмите кусок тонкого литового асбеста размером пример-
но 15X15 см и на его поверхности двуокисью свинца нарисуй-
те круг диаметром 8 см. Поместите лист горизонтально, рисун-
ком вверх, над пламенем горелки. Центр круга должен распо-
лагаться точно над верхушкой пламени. Нагревайте одну мину-
ту и удалите асбест. На листе асбеста можно видеть круг из
массикота, окруженный узкой полосой свинцового сурика и ши-
рокой полосой неразложившейся двуокиси свинца. Нельзя поль-
зоваться асбестовым картоном, так как для получения темпера-
туры, достаточно высокой для того чтобы прогреть его, тре-
буется паяльная лампа. С обычным тонким листом асбеста
опыт удается превосходно.
г)	Этот же опыт можно легко провести и следующим обра-
зом: в сухую пробирку насыпьте немного двуокиси свинца и
вращайте пробирку с тем, чтобы двуокись распределилась по
всей поверхности стенок нижней половины пробирки. Так как
обычно двуокись свинца слегка влажная, то она легко прили-
пает к стенкам пробирки. Если же почему-либо она не приста-
262
нет к стенкам, подуйте в пробирку. Погрузите в пламя пример-
но на 1,5 см нижнюю часть пробирки и нагревайте ее около
минуты, с тем чтобы нагретое вещество, находящееся на дне
пробирки, окрасилось в коричневато-оранжевый цвет. Извлеките
пробирку из пламени. На дне охлажденной пробирки виден
массикот, поверх которого последовательно располагаются
кольцо свинцового сурика и далее перекись свинца. Следова-
тельно, красно-коричневый окисел свинца является перекисью.
СОСТАВ СВИНЦОВОГО СУРИКА
Аргументация
Теперь возвратимся к действию азотной кислоты на свин-
цовый сурик. Поскольку не наблюдалось выделения коричневого
газа, образование перекиси свинца не явилось результатом
окисляющего действия азотной кислоты. Для того чтобы под-
твердить этот вывод, смешайте несколько граммов свинцового
сурика с 4—6 н. раствором серной кислоты и нагрейте смесь.
Образуется нерастворимый коричневый порошок. Следователь-
но, в состав свинцового сурика входит перекись свинца. Обра-
зование соли азотнокислого свинца показывает, что второй со-
ставной частью свинцового сурика является массикот. Таким
образом, формула свинцового сурика (РЬО) х (РЬО2) у.
О свинцовом сурике. Состав свинцового сурика можно опре-
делить в лаборатории с помощью весового либо объемного
анализа. При этом, однако, получаются неясные результаты.
В моих собственных опытах анализ неизменно давал формулу
РЬ4Об. Мои данные были подтверждены профессиональными
аналитиками, которые нашли, что технический свинцовый су-
рик обычно содержит около 26% РЬО. Новейшие работы пока-
зывают, что существует ряд твердых растворов РЬО в РЬОг, од-
ним из которых является РЬ3О4.
Опыт 291. Окисление сернистого газа двуокисью свинца
Над нагреваемой двуокисью свинца пропускают струю сер-
нистого газа: происходит соединение окислов, сопровождающее-
ся ярким свечением.
РЬО2 + SO2 = PbSO<
В открытую трубку для сжигания поместите несколько грам-
мов сухой двуокиси свинца. Для этой цели очень подходит
трубка из мягкого стекла. Один конец трубки соедините с при-
бором — источником сухого сернистого газа, аналогичным при-
бору опыта 246, либо с сифоном с жидким, сернистым
газом. Сначала с помощью струи сернистого газа вытес-
ните из трубки воздух, а затем нагрейте ближайшую к источ-
нику сернистого газа часть двуокиси свинца. Вскоре появляет-
263
ся свечение. Быстро удалите пламя и пропустите сильную струю
?аза. Свечение распространяется по всей массе вещества, пре*
вращающегося в белый сернокислый свинец.
Опыт 292. Перекись свинца и серная кислота
В небольшую колбу поместите несколько граммов двуокиси
свинца и смочите ее концентрированной серной кислотой. В те*
чение минуты осторожно нагревайте колбу, после чего проведи-
те реакцию на кислород. Газ выделяется более легко, чем при
аналогичном/ разложении двуокиси марганца.
Опыт 293. Перекиси и соляная кислота
Подействуйте разведенной соляной кислотой на перекись
бария, перекись свинца и двуокись марганца.
При растворении перекиси бария газ не выделяется и обра*
зуется жидкость, обладающая свойством окислителя. Остальные
окислы окисляют кислоту и выделяется хлор.
К находящимся в трех отдельных колбах окислам добавьте
по нескольку миллилитров разведенной соляной кислоты
(4—6 н.). Над каждой жидкостью подвесьте по полоске влаж-
ной красной лакмусовой бумаги. Перекись свинца в соответ-
ствии с легкостью, с которой она разлагается при нагревании,
немедленно реагирует с кислотой, и выделяется хлор. Содержи*
мое колбы, в которую помещена двуокись марганца, начинает
выделять хлор через несколько минут. При необходимости ус-
корьте реакцию, осторожно нагревая колбу. Перекись бария
растворяется с образованием прозрачного раствора, без выде-
ления хлора.
Техническая перекись бария обычно содержит карбонат,
вследствие чего при добавлении соляной кислоты наблюдается
вспенивание. Сначала покажите, что этот газ не является хло-
ром, а затем докажите, что он является углекислым газом.
Из того, что перекись бария не окисляет соляную кислоту
и не выделяет свободного кислорода, следует, что избыточный
кислород должен находиться в растворе. В небольшую колбу
налейте разведенную соляную кислоту, бросьте в кислоту же-
лезные гвозди, вскипятите раствор и используйте кипящий ра-
створ в качестве источника хлорида двувалентного железа. К
нескольким миллилитрам раствора перекиси бария добавьте
раствор хлорида двувалентного железа. Смесь немедленно при-
обретает желтый цвет хлорида трехвалентного железа. Добавь-
те раствор каустической соды и осадите гидроокись трехва-
лентного железа. Этот опыт убедительно доказывает, что пере-
кись бария растворяется в разведенной кислоте и образует
раствор, обладающий свойством окислителя.
264
Опыт 294. Получение из перекиси бария жидкости,
обладающей свойством окислителя (перекиси водорода)
Некоторое количество разведенной соляной кислоты насыща»
ют перекисью бария. Добавляют серную кислоту в количестве,
точно эквивалентном соляной кислоте, и отделяют осажден-
ный сернокислый барий. Добавляя в избытке углекислый сви-
нец, удаляют соляную кислоту. Находят, что в фильтрате нахо-
дится жидкость, не содержащая ни одного из использованных
для ее получения соединений, за исключением воды, но обладаю-»
щая свойством окислителя.
ВаО2 + 2HG1 = ВаС12 + Н2О2
ВаС12 + H2SO4 = BaSO4 + 2НС1
2HG1 + PbCO3 = PbGl2 4- Н2О + СО2
В последующем опыте обладающая свойством окислителя
жидкость разлагается на воду и кислород, и, таким образом,
обнаруживается ее состав. Для того чтобы объяснение было
наиболее эффективно и привлекательно, получение и разложе-
ние перекиси водорода следует провести на одном уроке. Если
все подготовлено, то вполне возможно провести оба опыта за
45-минутный урок.
Подготовьте заранее бюретки с разведенными (примерно
4 н.) растворами соляной и серной кислот и до урока убеди-
тесь, что равные объемы этих растворов эквивалентны. Кроме
этого, в небольшую колбу бросьте железные гвозди и добавьте
Избавленный раствор соляной кислоты. Полученный таким
образом свежеприготовленный раствор хлорида двувалентного
железа пригоден для реакции с перекисью водорода.
В достаточно большую колбу налейте 50 мл 4 н. раствора
соляной кислоты и небольшими порциями, до насыщения, до-
бавляйте перекись бария, должно хватить 17 г чистой ВаО2.
Заблаговременно отвесьте несколько большее количество. Раст-
вор нагревается, однако пока он обладает кислой реакцией, он
не разлагается. Тем не менее при приближении к состоянию
насыщения охладите раствор, так как избыток перекиси бария,
делая раствор щелочным, может привести к быстрому разло-
жению. Состояние насыщения определяется очень легко, ибо
благодаря тому, что техническая перекись бария всегда содер-
жит железо, выделяющаяся при щелочной реакции коричневая
гидроокись трехвалентного железа, оседая на частицах пере-
киси бария, окрашивает их, выявляя таким образом избыточное
количество перекиси бария.
Отлейте каплю или две жидкости и добавьте к ней раствор
хлорида двувалентного железа: немедленно образуется осадок
гидроокиси трехвалентного железа.
До этого момента обычно класс считает, что обладающая
свойством окислителя жидкость является раствором перекиси
265
бария. Если бы это было так, то удаление бария привело бы
к изменению свойств жидкости,. С помощью бюретки прилейте
разведенную серную кислоту в количестве, эквивалентном соля-
ной кислоте. Пользуясь насосом для отсасывания фильтрата и
плотным бумажным фильтром, отфильтруйте несколько милли-
литров жидкости. Действуя на часть фильтрата разведенной
серной кислотой, покажите, что весь барий удален. К другой
части добавьте хлорид двувалентного железа. Выявляется при-
сутствие жидкости, обладающей свойством окислителя. Из этого
следует, что она не может быть соединением бария.
Замечание. Поскольку урок продолжается не более 50—60 ми-
нут, не следует пытаться на этой стадии отфильтровать весь
сернокислый барий, ибо это процесс слишком медленный. При-
ступите к следующей части опыта, так как смесь сернокислого
бария и хлористого свинца отфильтровывается более легко.
Добавление к части фильтрата азотнокислого серебра по-
казывает, что еще не вся соляная кислота удалена; следует об-
судить методы, с помощью которых она может быть удалена
наиболее эффективно. Наиболее подходят для этой цели окись
серебра и углекислое серебро, однако более выгодно пользовать-
ся менее дорогим углекислым свинцом.
Добавляйте углекислый свинец, одновременно перемешивая
содержимое колбы, до тех пор, пока не прекратится шипение.
Как и ранее, в момент нейтрализации кислоты осадок приобре-
тет очень слабый коричневый оттенок. Прибавьте избыток угле-
кислого свинца, ибо углекислый свинец облегчает фильтрова-
ние. Начните фильтрование, и, если время не терпит, как толькЙ
отфильтруется 20—30 мл жидкости, приступите к следующему
опыту. Проведите соответствующие реакции с небольшой частью
первого фильтрата. Выясняется, что в растворе еще присутствует
жидкость, обладающая свойством окислителя. Следовательно,
она не может быть каким-нибудь соединением хлористого водоро-
да, например хлорноватой кислотой. Ионы Ba++,S О4—, Н+ и С1_
были удалены, а обладающая свойствами окислителя жид-
кость осталась.
Опыт 295. Разложение жидкости,
обладающей свойством окислителя
Жидкость нагревают: в изобилии выделяется кислород, а
остается только окисел водорода. Поэтому, согласно нашему
определению, эта жидкость является перекисью водорода.
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисунке 72.
Подберите небольшую колбу Вюрца, примерно на 50—70 мл с
тем, чтобы жидкость заняла более половины ее объема. Опусти-
те в жидкость термометр. Нагревайте жидкость и попросите
кого-нибудь из учащихся громко называть температуру. Вскоре
начинается разложение и бурно выделяется газ. Когда темпера-
266
тура достигает 60—80° С (в зависимости от концентрации раст-
вора), бурно выделяющийся газ образует видимый всему клас-
су слой пены высотой ~ 5 мм. На этой стадии удалите пламя.
Выделение газа не умень-
шается, свидетельствуя о
том, что жидкость разла-
гается, а не кипит. Собери-
те газ в пробирку. Первую
пробирку отбросьте, так
как она содержит воздух.
Обнаруживается, что этот
газ является кислородом.
Так как он выделяется
в очень больших количе-
ствах, то возможность
того, что мы имеем дело
с кислородом, растворен-
ным в воде, исключается.
Оставшаяся после вы-
деления газа жидкость
кипит при 100° С. На
минуту увеличьте пламя
и попросите ученика опре-
делить температуру. Тем-
пература не изменилась:
она равна 100° С. Сле-!
довательно, находящаяся в
Рис. 72. Разложение перекиси водорода.
колбе жидкость является водой —
окисью водорода, и поэтому разложившаяся жидкость должна
быть перекисью водорода.
Опыт 296. Неустойчивость перекиси водорода
О том, что перекись водорода неустойчива, известно из опы-
та 295. Поэтому следует изучить условия, влияющие на ее ста-
бильность.
Разложение на холоду
Постарайтесь, если это возможно, к началу урока достать
закрытую склянку с перекисью водорода. Часто пробка вылетает
с шумом, свидетельствующим о бывшем в склянке повышенном
давлении. Опустите внутрь склянки горящую лучинку — обнару-
живается присутствие кислорода. Отсюда следует, что холод-
ный раствор перекиси водорода также разлагается и что дейст-
вие нагревания, опыт 295, лишь увеличивает скорость реакции.
Если склянка была закрыта корковой пробкой, то обратите
внимание на то, что пробка обесцвечена.
267.
Опыт 297. Неустойчивость перекиси водорода
(Ф.)
Каталитическое разложение и обесцвечивающее действие
В три пробирки налейте равные объемы одного и того же
раствора перекиси водорода и,соответственно доведите раство-
ры до кислой, щелочной и нейтральной реакции. Затем три про-*
бирки погрузите одновременно в стакан с горячей водой. О ско-
рости разложения судят по интенсивности выделения газа.
В каждый из растворов погрузите по полоске лакмусовой бума-
ги и наблюдайте за скоростью обесцвечивания.
Подготовьте заранее большой стакан, наполовину наполнен-
ный горячей водой, и поддерживайте с помощью небольшого
пламени температуру воды на уровне 50—60° С (четыре пробир-
ки наполните примерно на 7з 20-процентным раствором пере-
киси водорода, можно пользоваться и 10-процентным раство-
ром, однако 20-процентный раствор эффективнее). В одну про-
бирку добавьте несколько капель разведенной кислоты и под-
весьте в пробирке длинную полоску синей лакмусовой бумаги.
Находящийся в другой пробирке раствор подщелочите разве-
денным раствором каустической соды и введите в пробирку
полоску синей лакмусовой бумаги. Раствор, находящийся в
третьей пробирке, доведите примерно до нейтральной реакции
и аналогичным же образом подвесьте в пробирке полоску лак-
мусовой бумаги. Четвертый раствор сначала подщелочите, а
затем добавьте к нему щепотку порошкообразной двуокиси мар-
ганца. Начинается бурное пенообразование, и обычно содер-
жимое пробирки переливается через край. Покажите, что вы-
деляющийся газ является кислородом.
Затем первые три пробирки одновременно погрузите в го-
рячую воду. Щелочной раствор начинает бурно разлагаться,
едва только начинается разогревание жидкости, и пена, об-
разующаяся выделяющимся кислородом, достигает 3 мм вы-
соты.
Если быстро извлечь пробирку из воды, пену можно легко
увидеть. Затем становится заметным разложение нейтрального
раствора, тогда как кислый раствор длительное время не изме-
няется.
Через несколько минут находящаяся в щелочном растворе
лакмусовая бумага полностью обесцвечивается. Для обесцвечи-
вания бумаги, находящейся в нейтральном растворе, требуется
большее время, тогда как находящаяся в кислом растворе бу-
мажка за время урока лишь чуть-чуть бледнеет. Очевидно, что
скорость обесцвечивания связана со скоростью разложения, от-
куда следует, что обесцвечивание вызывается кислородом, дей-
ствующим в момент его выделения.
268
Опыт 298, Перекись водорода как окислитель
К растворам солей кобальта, никеля и двувалентных желе-
за и марганца добавьте каустическую соду и покажите осадив-
шиеся гидроокиси. Далее, либо к каждому осадку добавляйте
перекись водорода, пока не образуются высшие окислы, либо
возьмите новые растворы, добавьте к ним сначала перекись во-
дорода, а затем каустическую соду. К солям свинца следует
сначала добавлять перекись водорода, а затем каустическую со-
ду, ибо на осажденную гидроокись свинца перекйсь водорода
не действует.
Опыт 299. Окисление сернистого свинца (сульфида свинца)
до сернокислого свинца (сульфата свинца)
До начала урока покройте фильтровальную бумагу слоем
сернистого свинца. С этой целью погрузите кусок фультровалъ-
ной бумаги в разбавленный раствор уксуснокислого свинца, а
затем быстро окуните его в разбавленный раствор сернистого
аммония или еще лучше подставьте под струю сероводорода.
При такой обработке достигается равномерная окраска бумаги.
Теперь подождите, пока бумага высохнет, или лучше высушите
ее на горячей водопроводной трубе. С влажной бумагой опыт по-
лучается хуже. Окуните стеклянную палочку в раствор перекиси
водорода и напишите что-нибудь палочкой на бумаге. Движу-
щаяся палочка оставляет за собой отчетливый белый след.
Для того чтобы показать, что наблюдаемый процесс состоит
в образовании белого сернокислого свинца, поступите следую-
щим образом. Добавьте небольшое количество сернистого аммо-
ния к избыточному количеству раствора уксуснокислого свинца,
осаждая небольшое количество сернистого свинца. Несколько
раз промойте осадок горячей водой, декантируя промывные
воды. Благодаря тому, что тяжелый осадок оседает легко, он
промывается легко и быстро. К находящемуся в колбе осадку
добавьте 100 мл воды и взбалтывайте смесь, пока не образует-
ся суспензия.
В небольшую колбочку или пробирку налейте несколько
миллилитров полученной суспензии и добавьте к ней удвоенное
(по объему) количество 20-процентного раствора перекиси во-
дорода. Черный осадок почти немедленно исчезает, и вместо
него образуется белый быстро оседающий порошок.
ПЕРЕКИСЬ ВОДОРОДА КАК ВОССТАНОВИТЕЛЬ
С этим свойством перекиси водорода класс сможет познако-
миться впоследствии, если для получения кислорода будет
использовано взаимодействие перекиси водорода с марганцовой
кислотой. Оба реактива неустойчивы, и оба выделяют кислород
269
при нагревании. Эта реакция может быть объяснена образова-
нием стабильной молекулы кислорода.
Следует рассказать о применении перекиси водорода, уде-
лив особое внимание ее применению в медицине и использова-
нию для обесцвечивания шерсти.
Опыт 299 а. Восстановление перекиси свинца
м двуокиси марганца
ГФ.)
Подействуйте на перекись свинца разведенной азотной кис-
лотой: реакция не происходит. Затем добавьте перекись водоро-
да. Перекись свинца быстро растворяется и выделяется кисло-
род. Аналогичным образом ведет себя двуокись марганца.
ГЛАВА IV
ГАЛОГЕНЫ, ФОСФОР И КРЕМНИЙ
ИЗУЧЕНИЕ ГАЛОГЕНОВ
Изучение химии солей приводит к исследованию морской
воды. Встречающиеся в природе растворймые соли сосредото*
чены либо в существующих морях, либо в высохших морях пре-
дыдущих эпох. В младших классах это исследование с успехом
можно ограничить выпариванием морской воды и проведением
фракционного осаждения присутствующих в наибольших коли-
чествах веществ. Таким образом можно выделить и идентифи-
цировать мел, гипс, обычную соль, сернокислый аммоний и
бром. С равной легкостью может быть показано наличие калия.
Затем из морских водорослей — растений, пищей которых слу-
жит только то, что содержится в море, может быть выделен
йод.
Такого рода исследование представляет чрезвычайный
интерес. С одной стороны, оно приводит к понятию о рапе,
способствуя пониманию путей образования больших залежей
солей. Связывая, таким образом, химию и физику с геологией
и океанографией, оно раскрывает взаимозависимость этих
областей знания. С другой стороны, это исследование представ-
ляет собой введение к изучению истории галогенов, и в ходе
его поиски галогенов будут проводиться теми же путями, ко-
торые привели к их открытию. Более того, по своим свойствам
галогены столь похожи друг на друга, что становится совершен-
но очевидным, что эти элементы являются членами одной груп-
пы. Таким образом, обсуждая обнаруженную взаимосвязь
свойств, можно перейти к великому обобщению — периодиче-
ской системе элементов.
Так же как и при других исследованиях, по моему мнению,
идеальный учебный процесс должен сочетать работу учащихся
в лаборатории с работой, проводимой учителем и классом в
лекционной. Очевидно, что выбор того или иного плана работы
определяется превалирующими факторами. Например, школы,
расположенные на побережье, обладают обильными источни-
ками морской воды. Разработанная же мною в результате мно-
271
голетних опытов методика приспособлена к условиям, сущест-
вующим в местностях с ограниченными источниками воды. Эта
методика представлена в виде следующей схемы:
Содержание солей в 1 литре морской воды
А	В	С	D	4 Е	F	G
Название об- наруженного иона	Количество иона А в г	Предпо лагаемая формула соли	г Количество соли С в г	Растворимость соли С при комнатной температуре	Объем воды в мл необходи- мый для раст- ворения соли С	Приблизитель- ный объем j раствора соли С в мл
Na + + С1- so4—-	10,71 19,35 2,7	NaCl эквивалентно все1 количество, достатс	27,2 |	36 ну Na 4- V2 Mg >чное для г/2 Mg		75	84
Mg+ Са+ +	0,42	MgCh MgCh. 6Н2О MgSO4 MgSOa • 7НгО C a SO* (ангидрит)1 CaSCh • 2НгО (гипс)	5,1 11,0 6.51 13,3i 1,43 1,82	54 167 33 100 0,18 0,24 (в воде) 0,72 (в рапе)	9,7 6,6 750 250	12 12 750. 250
к+	0,385	KC1	0,745	33	2,2	2,5
Вг-	0,067 j	KBr	0,1	61	0,17	0,17
СО3—	0,073	CaH2 (CO3)2 однако осаждается в виде СаСО3	0,194 0,121	0,001 (в чи- стой воде) 0,126 (в со- левом раст- воре)		
1 Количество невозможное, вследствие недостаточности сульфата.
Если So4--приписывается Са, то количество смешанных солей Mg (безводных)=5,5 г.
Следующий, трехсотый опыт, начинается с выпаривания лит-
ра воды, проводимого непосредственно на лекционном столе. Тем
временем мы беседуем о таких вещах, как круговорот воды в
природе, выщелачивание растворимых солей, о различной со-
лености морей. Приведенная таблица частично дается учите-
лем, а частично составляется самим классом.
Так, исходя из количества находящегося в литре воды ионов
натрия, класс рассчитывает, какой объем воды требуется для
перевода этого количества поваренной соли в раствор. По вели-
чинам растворимости определяют порядок, в котором будут
осаждаться из раствора различные соли, а также объем, до
которого литр воды должен быть выпарен, прежде чем можно
272
будет рассчитывать на их появление в осадке. Величина раст-
воримости гипса в солевом растворе в таблицу не включена,
поскольку в ходе опыта гипс в ожидаемое время це по-
является.
В общем в морской воде было обнаружено более 42 раство-
ренных веществ и среди них заметные количества золота, се-
ребра, йода, бора и радия.
ВЫПАРИВАНИЕ МОРСКОЙ ВОДЫ
Опыт 300. Осаждение мела из морской воды
(Ф-)
Изучение находящейся на предшествующей странице таб-
лицы показывает, что первым должен появиться в осадке мел,
образующийся в результате разложения бикарбоната.
Литр морской воды нагревают почти до кипения и упари-
вают при этой температуре до 250—300 мл. Осевшее твердое
вещество удаляют и идентифицируют. Оно является мелом.
Замечание. Согласно моему собственному опыту (ограни-
ченному выпариванием воды Ла-Манша при температуре, близ-
кой к температуре кипения), даже близко находящийся на-
блюдатель не в состоянии обнаружить выпадение какого-либо
осадка до тех пор, пока объем выпариваемой воды не умень-
шится до 500 мл.
Однако лишь при уменьшении объема до 350—250 мл мел
оседает в количестве, видимом всему классу и достаточном для
проведения идентификации. Выпадающий в осадок мел не
всегда выглядит одинаково. Иногда он отлагается на поверх-
ности в виде больших флокулирующих крупинок, которые, ве-
роятно, являются частицами органического происхождения.
Иногда он прилипает ко дну и стенкам стакана. Лучше всего,
если он появляется в виде осадка, диспергированного во всех
300—400 мл жидкости, видимого, таким образом, всему классу.
Однако основная масса мела осаждается поверх гипса, ког-
да объем жидкости уменьшается до 100—200 мл.
Возьмите высокий литровый стакан и прокалибруйте его,
наклеивая на его стенки полоски белой бумаги через каж-.
Дые 100 мл. Налейте в стакан до литровой отметки профильт-
рованную морскую воду. Поставьте стакан на песчаную баню
и нагрейте жидкость почти до кипения. Начните выпаривание
на виду у класса, на один урок раньше, чем понадобится кон-
центрированный раствор, к тому времени, когда класс соберется
снова, доведите объем жидкости примерно до 400 мл. Теперь
Упарьте жидкость примерно до 250 мл. Если мел образовал сус-
пензию, то снимите стакан с песчаной бани и дайте частицам
осесть: будучи' зернистыми, они оседают немедленно. Деканти-
руйте основную массу жидкости в другой стакан и смойте оса-
18 Фоулз	273
док в небольшую колбочку или пробирку. Перелейте жидкость
обратно в градуированный стакан и продолжайте выпаривание.
Подействуйте на осадок несколькими каплями разбавленного
раствора соляной кислоты: отмечается бурное шипение, и об-
разуется прозрачная жидкость. Введите в выделяющийся газ
стеклянную палочку, смоченную известковой водой: отмечается
положительная реакция на углекислый газ. Проделайте с жид-
костью реакции на кальций. Если осадок пристал ко дну стака*
на, то декантируйте прозрачную жидкость в другой стакан, а к
осадку мела прилейте несколько миллилитров разведенной со-
ляной кислоты. Всем отчетливо видно вспенивание. Аналогич-
ным образом проделайте с жидкостью реакции на кальций.
Опыт 301. Выделение гипса из морской воды
ГФ.)
Продолжают выпаривание, пока объем жидкости уменьшит-
ся до 100—150 мл. Выпадающее в большом количестве твердое
вещество удаляют и идентифицируют. Оно является сернокис-
лым кальцием.
Сернокислый кальций осаждается в виде больших частиц,
напоминающих хлопья риса. Класс видит, что эти частицы не
похожи на порошкообразный мел. Они также отличаются от
блестящих частиц, которые будут осаждены далее. Действи-
тельно, этот осадок является гипсом CaSO4-2H2O. Если на ис-
следование кристаллов не остается времени и они остаются на
несколько дней, скажем до начала следующей  недели, в соле-
вом растворе, то образуется большое число игольчатых кристал-
лов ангидрита (CaSO4), столь большого размера, что можно
легко рассмотреть их характерную форму.
1 Упарьте жидкость опыта 300 до 100—150 мл. Обратите вни-
мание на осадок и его характерную форму. Слейте и сохраните
прозрачную жидкость. Отделите часть осадка, перенесите его
в пробирку и взболтайте с пяти-шестикратным по объему ко-
личеством воды. Осадок кажется нерастворимым. Слейте эту во-
ду и добавьте кипящую: осадок кажется нерастворяющимся и
в кипящей воде. Проведите с «водой» реакции на кальций и
сульфат: получаются положительные результаты. Следователь-
но, это вещество является сернокислым кальцием, который, оче-
видно, слегка растворяется в воде. По меньшей мере, еще два
раза вскипятите осадок со свежими порциями воды, каждый
раз тщательно сливая раствор. Затем хорошо отмытый продукт
нагрейте с 1 мл концентрированной соляной кислоты, пока не
растворится основная часть осадка. Перенесите смесь на не-
большое часовое стекло. Смочите жидкостью хорошо отмытую
платиновую проволоку и введите ее в пламя. Если опыт вы-
полнен правильно, то пламя окрашивается в характерный для
кальция красный цвет.
274
Оставшийся гипс поместите в пробирку и добавьте к нему
несколько капель разведенного раствора соляной кислоты. От-
мечается бурное шипение. Слейте жидкость и снова добавьте
кислоту. Шипения больше не происходит, следовательно, гипс
был просто покрыт слоем мела.
Замечание. Учащиеся, не подозревающие растворимости
гипса в солевом растворе, ожидают осаждения этой соли при
достижении жидкостью объема около 750 мл. Обычно класс
приводит два объяснения отсутствия осадка: допускается
большая растворимость либо в горячей воде, либо в солевом
растворе. Охлаждение части горячей жидкости доказывает
неправильность первого предположения. Поэтому предприни-
мают исследование действия солевого раствора на гипс.
Опыт 302. Растворимость сернокислого кальция
в солевом растворе
(Ф.)
Небольшое количество сернокислого кальция,, нераствори-
мое в больших количествах как холодной, так и горячей воды,
легко переходит в раствор при добавлении к жидкости соли.
0,3—0,4 г осажденного сернокислого кальция поместите в не-
большую колбочку и добавьте 80 мл воды. Доведите жидкость
до кипения и продолжайте кипячение в течение минуты. Осадок
полностью не растворяется. (Действительно в 80 мл воды рас-
творяется 0,16 г сернокислого кальция и иногда наблюдатель-
ный ученик замечает уменьшение количества соли.) Теперь
добавьте к раствору 10 г чистого хлористого натрия. Как толь-
ко соль растворится, жидкость становится совершенно прозрач-
ной. Проведите с жидкостью реакции на кальций и сульфат и
покажите, что в растворе действительно имеется гипс.
Таким образом, стало ясным, почему гипс не выпадал в оса-
док, когда объем выпаривавшейся жидкости был в пределах
750-250 мл.
Опыт 303. Обычная соль из морской воды
(Ф)
Исходный объем (литр) морской воды, из которого осаж-
дена и удалена основная масса гипса, уменьшается до 25 мл.
Выпавший осадок удаляют и идентифицируют. Он является
обычной солью.
Жидкость опыта 301 перелейте в чашку. Выпаривайте жид-
кость, пока объем не уменьшится до 90 мл. Слейте жидкость
осевшего сернокислого кальция.
Продолжайте выпаривание: перемешивая содержимое, время
от времени сливайте его из чашки в стакан и, отделив прозрач-
ную жидкость, переливайте ее обратно в чашку, сохраняя осев-
18*
275
шую соль. Накапливающуюся время от времени над массой
соли прозрачную жидкость сливайте обратно в чашку. Обычно
получается заметное количество красивой белой и блестящей
соли. Пустите ее по классу, попросите учащихся ее попробовать
ы дайте учащимся, принесшим морскую воду, образцы соли.
Изредка сливайте выпариваемую жидкость в градуированную
мензурку и, когда объем жидкости уменьшится до 25—30 мл,
прекратите выпаривание.
Опыт 304. Обнаружение гипса в технической соли
Очевидно, что полученная в опыте 303 соль должна содер-
жать гипс. Исследование подтверждает это. Следовательно,
техническая соль, если она получается при помощи фракцион-
ного выпаривания морской воды, должна быть с примесью
сернокислого кальция.
Можно поставить очень эффектный опыт, послав купить не-
сколько пачек соли или имея про запас закрытый пакет соли
фабричного изготовления.
Попросите* ученика отколоть несколько граммов соли от
любого нравящегося ему участка пачки. Растворите соль в во-
де и проведите с раствором реакции на сульфат (хлористый
барий) и кальций (углекислый или щавелевокислый аммоний).
Я проводил эти реакции со многими образцами соли и всегда
обнаруживал кальций-ион, сульфат-ион.
ПОЛУЧЕНИЕ ЧИСТОГО ХЛОРИСТОГО НАТРИЯ
На этой стадии класс может либо из продукта опыта 303,
либо из каменной соли получить в лаборатории чистую соль,
пользуясь одним из используемых вж промышленности методов.
Для этого солевой раствор смешивают с небольшим количест-
вом углекислого натрия, отфильтровывают нерастворимые кар-
бонаты и выпаривают фильтрат до небольшого объема, оставляя
количество воды, достаточное для растворения образовавшего-
ся сернокислого натрия.
Затем можно рассказать о промышленном способе получе-
ния соли, основанном на испарении морской воды солнечными
лучами, и рекомендовать* соответствующую литературу.
ПОНЯТИЕ О РАПЕ
Жидкость, остающаяся в опыте 303, после удаления соли,
представляет собой насыщенный раствор соли и гипса, а так-
же всех других солей, содержащихся в морской воде. Пустите
по классу раствор соли магния с тем, чтобы все учащиеся по-
пробовали его на вкус. Одновременно, если есть достаточное
количество рапы, опыт 305 (специально полученной для этой
276
цели выпариванием морской воды), попросите учащихся попро-
бовать и этот раствор. Теперь объясните, что собой представля-
ет рапа, и расскажите о больших природных запасах рапы.
Опыт 305. Выделение из рапы сернокислого магния
Строго говоря, выделяющееся в действительности соедине-
ние может быть двойной солью, в состав которой входит серно-
кислый магний. Однако даже получив всего несколько граммов
осадка, можно без особых трудностей перекристаллизовать его
и получить сернокислый магний.
В результате опыта 303 из литра морской воды было полу-
чено 25 мл раствора, а основная масса осажденного из раство-
ра гипса и соли удалена.
Прокалибруйте узкий 50-миллилитровый стакан и на места, со-
ответствующие объемам 10,15 и 20 мл, наклейте полоски бумаги.
Перелейте в чашку 25 мл маточного раствора (из опы-
та 303). Если времени мало, осторожно продолжайте выпари-
вание на песчаной бане; в противном случае лучше восполь-
зуйтесь водяной баней. Для того чтобы удалить соль, непрерыв-
ное осаждение которой приводит к вспучиванию жидкости,
время от времени переливайте горячую жидкость в другой не-
большой стакан. Затем раствор переливайте в градуированный
ст*акан, с тем, чтобы класс мог зафиксировать изменение объе-
ма, после чего перелейте раствор обратно в чашку и т. д. Для
того чтобы жидкость не успевала остывать, переливания сле-
дует проводить резко и быстро. Когда объем жидкости умень-
шится до 15—10 мл, перелейте прозрачную жидкость в про-
бирку и охладите пробирку проточной водой. Выпадает боль-
шое количество кристаллов. Эти кристаллы не могут быть
хлористым натрием, ибо при изменении температуры его рас-
творимость почти не меняется. Слейте прозрачную жидкость
в небольшой стакан или кристаллизатор. При стоянии в жид-
кости образуются большие кристаллы, которые можно пока-
зать на экране. Судя по их форме, они не являются кристалла-
ми обычной соли. Растворите первый осадок в воде и с частью
раствора проведите реакцию на сульфат. Получается резко йо-
ложительная реакция, свидетельствующая о том, что сульфат
является главным компонентом раствора. Поэтому данная соль
является легко растворимым сульфатом. Оставшийся раствор
используйте для проведения известных классу реакций на маг-
ний. Например, осадите гидроокись, карбонат и смешанную фос-
форнокислую соль магния и аммония. Однако наилучшей реак-
цией на магний является следующая: подщелочите немного раст-
вора гидроокисью натрия и добавьте к нему несколько капель ра-
створа пара-нитробензолазорезорцина: выпавшая в осадок гид-
роокись окрашивается в темно-синий цвет. Эта реакция является
характерной для магния. (Приготовление реактива см. стр. 569.)
277
Опыт 306. Открытие в рапе соли калия
К небольшому количеству рапы (достаточно 0,5 мл) добавь-
те раствор кобальтнитрита натрия, пикриновую кислоту или
какой-либо иной реактив на калий, используемый в школе.
Немедленно выпадает обильный осадок, демонстрирующий на-
личие в рапе значительного количества соли калия.
Опыт 307. Выделение брома из морской воды
При действии хлорной воды на рапу, из которой удалена
основная масса сернокислого магния, выделяется свободный
бром. Бром эстрагируют эфиром, эфирный слой отделяют, бром
переводят в нелетучее состояние, связывая его в виде бромисто-
го аммония, и выпаривают эфир. Затем действием двуокиси
марганца и серной кислоты из бромистого аммония получают
свободный бром.
В небольшую делительную воронку перелейте оставшиеся
10 мл рапы. Добавляйте к рапе хлорную воду до тех пор, пока
образующаяся желтая окраска раствора не достигнет макси-
мальной интенсивности.
Замечание. Избыток хлора вреден, так как остающийся
хлор окисляет бром; при этом исчезает желтая окраска.
В литре морской воды содержится 0,067 г брома. Для его ос-»
вобождения требуется 8,4 мл 0,1 н. раствора хлорной воды,
что равноценно примерно 3,5 мл водного раствора хлора, на-
сыщенного при комнатной температуре. Я рекомендую сначала
разбавить хлорную воду в 2—3 раза, а затем с помощью йодо-
метрии определить ее титр, после чего рассчитать объем, требуе-
мый для освобождения брома, и, кроме расчетного, для компен-
сации неизбежных потерь, добавить дополнительно хлорную
воду в количестве, равном 0,9 расчетного объема.
Добавьте около 1 мл эфира или бензола и осторожно взбол-
тайте содержимое воронки. Бром переходит в эфирный слой,
образуя концентрированный раствор коричнево-красного цвета,
аналогичного цвету находящейся в склянке раствора бромной
воды. (Для того чтобы показать, что действие эфира состоит
именно в извлечении брома, можно провести дополнительно
экстракцию эфиром раствора бромной воды.)
Отделите эфирный раствор брома и переведите его в пробир-
ку. Добавляйте к раствору по каплям разбавленный раствор
нашатырного спирта, до обесцвечивания смеси, получая таким
образом нелетучее соединение брома. Многократно погружая
пробирку в стакан с кипящей водой, испарите эфир. Держите
наготове в правой руке тряпку с тем, чтобы погасить пламя,
если эфир воспламенится.
Перелейте раствор бромида в закрывающуюся склянку и
добавьте к нему щепотку двуокиси марганца и равный объем
концентрированного раствора серной кислоты. Вставьте пробку.
278
Выделившийся свободный бром может храниться в склянке
в течение многих лет. При наличии большого количества мор-
ской воды можно с уверенностью экстрагировать весь содер-
жащийся в ней бром и таким образом наглядно показать при-
сутствие брома в морской воде. Для этой цели следует вос-
пользоваться следующей процедурой.
Опыт 308. Экстракция брома из морской воды
ГФ.)
Налейте в эмалированную железную чашку литр (а если хо-
тите то и два) морской воды и выпаривайте раствор, пока его
объем уменьшится до 85 мл, т. е. до объема, при котором сы-
павшие соли сделают дальнейшее кипение затруднительным.
Охладите смесь и переведите как соль, так и жидкость в 100-
миллилитровый цилиндр с пробкой. Затем добавьте строго не-
обходимое количество хлорной воды, т. е. 8,4 мл 6,1 н. раствора.
Перемешайте содержимое цилиндра. Таким образом весь со-
держащийся в солях бром подвергается действию хлора, и весь
бром, содержавшийся в исходном литре морской воды, освобож-
дается количественно; желтая окраска брома становится види-
мой всему классу. Теперь добавьте 5 мл эфира. При таких
соотношениях объемов эфир почти нерастворим в концентри-
рованном растворе соли. Осторожно взболтайте содержимое
цилиндра. Бром переходит в эфир, образуя желто-красный слой.
На этой стадии можно либо закончить опыт, либо продолжить
его аналогично предыдущему опыту.
Месторождение солей. Теперь обсудите с классом постоянно
происходящее в природе испарение глубоких морей, приводя-
щее к отложению пластов различных солей. Такие высохшие
моря встречаются в различных частях мира и представляют
собой огромные залежи солей. Хорошо известно, что залежи ка-
менной соли часто располагаются над пластами гипса. Поэто-
му если моря предыдущих эпох по составу были аналогичны
современным морям, то каменная соль должна содержать
сернокислый кальций. Исследуйте на содержание сернокислого
кальция несколько взятых наугад образцов каменной соли.
Опыт 309. Количественное получение брома
ГФ.)
а)	При помощи вытеснения хлором
В горячий концентрированный раствор бромистого калия
пропускают хлор: выделяется бром, конденсирующийся в ох-
лаждаемом льдом приемнике.
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисун-
ке 73. Емкость реторты должна быть около 150—200 мл. Необ-
279
холимая для опыта равномерная струя хлора может быть по-
лучена с помощью метода Грабе, в связи с чем воспользуйтесь
прибором для получения хлора, изображенным на рисунке 46.
Так как пробки тубуса реторты быстро разрушаются
Рис. 73. Количественное получение брома.
галогенами, возьмите резиновую пробку или, еще лучше, в ка-
честве пробки используйте свернутый листовой асбест. Для того
чтобы сделать асбестовую пробку газонепроницаемой, промажь-
те ее менделеевской замазкой.
Налейте в реторту концентрированный раствор бромистого
калия (скажем, содержащий 20. г соли в 50 жл раствора) и
погрузите приемник в измельченный лед. Нагрейте реторту
(рис. 46) и отрегулируйте таким образом кран капельной во-
ронки, чтобы через промывалку проходил# интенсивная струя
хлора. Выделяющийся бром быстро окрашивает раствор, и че-
рез несколько минут бром в виде отдельных красных пузырьков
стекает по реторте. Продолжайте опыт, пока в приемнике не
соберется около 5 мл брома. Покажите классу полученные бром
и бромную воду, перелейте их в закрывающиеся склянки и
сохраните для дальнейшего исследования.
б)	При помощи двуокиси марганца и серной кислоты
Установите реторту и приемник в соответствии с рисун-
ком 74. Насыпьте в реторту две полные чайные ложки броми-
стого калия и одну — двуокиси марганца. К смеси с помощью
280
воронки добавьте раствор серной кислоты умеренной концент-
рации (11 объемов кислоты, 8 объемов воды) в количестве, точ-
но покрывающем смесь солей. Осторожно нагревайте реторту;
вскоре весь бром перегоняется.
Рис. 74. Получение брома.
СВОЙСТВА БРОМА
Для того чтобы показать, что по своим свойствам хлор и
бром очень похожи друг на друга, автор далее поступает сле-
дующим образом. Он просит класс написать свойственные хло-
ру реакции, а затем одну за другой проводит эти реакции, за-
меняя хлор бромом. Для большинства используемых реакций
сначала требуется перевести бром в газообразное состояние, т. е.
ему следует сообщить тепловую энергию. Отсюда следует, что
бром «менее активен, чем хлор».
Опыт 310. Обесцвечивающее действие брома
В разбавленный раствор бромной воды поместите лакмусо-
вую бумагу, лепесток цветка и кусок окрашенной ткани, типа
саржи или пике. Как и в случае с хлорной водой, происходит
обесцвечивание.
Опыт 311. Взаимодействие с водородом
Широкогорлую колбу нагрейте на песчаной бане до 40—
50° С. Перенесите колбу на деревянную подставку и добавьте
в нее с помощью пипетки 0,3—0,5 мл брома. Бром быстро ис-
паряется. Когда пары брома достигнут верхушки колбы, за-
281
кройте ее крышкой от газоприемника. Поставьте на колбу,
крышкой к крышке, аналогичный по размеру газоприемник, на-
полненный водородом. Удалите крышки и смешайте газы, пе-
реворачивая несколько раз соединенные сосуды. Накройте кол-
бу и газоприемник. Осветите их: происходит реакция, сопровож-
дающаяся слабой вспышкой; взрыва не происходит, а образу-
ются пары бромистого водорода.
Опыт 312. Взаимодействие брома с сероводородом
Аналогично опыту 311 наполните сосуд парами брома. По*
ставьте на него, крышкой к крышке, газоприемник, наполненный
сероводородом. Удалите крышки: происходит реакция, и обра-
зуются видимые классу бромистый водород и сера. Сравните
с опытом 238.
Опыт 313. Соединение с медью
Наполните сосуд парами брома и, аналогично соответст-
вующему опыту с хлором (опыт 186 6), введите в сосуд не-
сколько листочков красной меди или тонкой проволоки (из
многожильного провода).
Окисление бромом сернистой кислоты. Этот опыт уже был
проведен (опыт 255).
Опыт 314. Образование бромистого железа
СФ.)
При взаимодействии железа и бромной воды образуются
бромиды двувалентного и трехвалентного железа.
Определенное количество насыщенного водного раствора
брома разбавьте равным по объему количеством воды. Неболь-
шое количество раствора отлейте в цилиндр, для того чтобы
использовать его для сравнения. Налейте 40 мл раствора в 100-
миллилитровый цилиндр с пробкой и добавьте к нему полную
десертную ложку железных опилок или порошкообразного же-
леза. Обратите внимание на коричневые пары брома, находя*
щиеся над бромной водой. Затем несколько секунд взбалты-
вайте содержимое цилиндра: коричневые пары исчезают, и
запах брома в цилиндре более не ощущается. Погрузите в рас-
твор один конец длинной полоски красной лакмусовой бума-
ги: цвет бумаги не изменяется; погрузите обратный конец в
запасной раствор бромной воды: бумага немедленно обесцве-
чивается. Хотя жидкость и окрашена в бледно-желтый цвет
(в противоположность едва заметной окраске раствора, остав-
ленного для сравнения), очевидно, что она не содержит сво-
бодного брома. К части полученного раствора добавьте каусти-
ческую соду: обычно образуется черный осадок магнетита. От-
ставьте цилиндр в сторону и в конце урока снова исследуйте
282
жидкость. Через 15 минут после добавки каустической соды об-
разуется темно-зелеьый осадок, показывая, что большая часть
находящегося в растворе железа находится в двувалентном
состоянии. С частью раствора проведите реакцию на бромид,
добавляя азотную кислоту и азотнокислое серебро. Закройте
цилиндр и дайте смеси постоять до конца урока. К этому вре-
мени обычно оседает коричневый осадок (основной бромид
трехвалентного железа) и раствор становится бесцветным.
К части раствора добавьте каустическую соду: обычно образу-
ется светло-зеленоватый, почти белый осадок гидроокиси дву-
валентного железа.
ПОЛУЧЕНИЕ ЙОДА
Попытки освободиться от импорта йода, предпринятые в
различных странах, снова привлекли внимание к выгоде полу-
чения йода из морских водорослей.
Описанный ниже метод О. Г. Хила, действительно исполь-
зующий в качестве исходного сырья морские водоросли, обла-
дает многими преимуществами. В школах, расположенных вбли-
зи побережья, сборка и озоление водорослей могут быть про-
ведены учениками, а конечная обработка собранной золы—
учителем, на лекционном столе. К тому же выделение йода при
помощи азотной кислоты является современным промышленным
методом.
Опыт 315. Йод из морских водорослей
(Эйдрю Г, Хип, 1933 г.)
Богатые йодом морские водоросли сушат на воздухе и затем
озоляют при температуре красного каления. Полученный про-
дукт обрабатывают азотной кислотой или перекисью водорода,
благодаря чему выделяется свободный йод, не содержащий
примесей брома или хлора. Раствор перегоняют с водяным па-
ром и получают йод.
Отберите водоросли Laminaria (обычно называемые ленточ-
ными водорослями), часто находящиеся в большом количестве
на отмелях среди бурых водорослей. Слегка промойте растения
и высушите их на воздухе. Для того чтобы получить количество
йода, достаточное для демонстрации его классу как в виде
газообразного, так и твердого вещества, необходимо взять по
меньшей мере 100 г воздушносухих водорослей.
В железном лотке по частям озолите сухие водоросли, а
затем, для того чтобы уменьшить их объем, измельчите хрупкую
массу в порошок. Нагревайте золу в большом тигле или же-
лезном лотке до полного удаления углерода. Экстрагируйте
полученную массу горячей водой, раствор профильтруйте и вы-
паривайте фильтрат, пока его объем не уменьшится в достаточ-
ной степени. Перелейте жидкость в небольшую колбочку, под-
кислите ее разведенной соляной кислотой и добавьте к жидко-
283
сти несколько миллилитров перекиси водорода. Перелейте
жидкость в реторту и используйте в качестве приемника не'
большую охлаждаемую водой колбочку. Нагрейте находящую-
ся в реторте жидкость до кипения. Появляются фиолетовые Па-
ры йода, и в колбе конденсируется твердый йод.
Замечание. В 100 г воздушносухих Laminaria stengphylla со-
держится 0,42 г йода.
Опыт 316. Йод из золы водорослей
На золу водорослей, а в случае ее отсутствия на йодистый
калий, действуют двуокисью марганца и серной кислотой: вы-
деляющийся свободный йод конденсируется в специальном при-
емнике.
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисун-
ке 75. Поставьте реторту на песчаную баню. С помощью лам-
повых стекол подходящей формы и размера, например длиной
160 мм и максимальным диаметром 60 мм, имитируйте сосуд,
используемый для конденсации йода. Обрежьте конец реторты
с тем, чтобы оставшаяся часть как раз вошла в основание
первого лампового стекла.
Сделайте из картона [/-образный желоб и прибейте его к
легкой деревянной подставке. Таким образом, опора для при-
емника готова. Насыпьте в реторту побольше йодистого калия,
скажем чайную ложку «с верхом», добавьте примерно вдвое
меньшее количество двуокиси марганца и слегка смочите смесь
раствором серной кислоты средней концентрации (11 объемов
кислоты на 8 объемов воды).
284
Добавление слишком большого количества кислоты приво-
дит к выделению воды, задерживающей образование кристал-
лов йода, и тем самым к значительной затяжке опыта. Осто-
рожно нагрейте реторту: быстро выделяются пары йода и во-
ды, заполняющие шары приемника и конденсирующиеся на его
стенках. Продолжайте нагревать реторту и после того, как ее
содержимое покажется совершенно сухим. Постепенно шары
приемника высыхают, и через час или более на их стенках
образуются гроздья красивых кристаллов йода, свисающих с
верхушек первых двух шаров.
Опыт 317. Йод из чилийской рудной селитры
(Ф.)
В чилийской рудной селитре йод находится в виде йодата.
В раствор йодноватокислого калия пропускают струю сер-
нистого газа, в результате чего осаждается йод.
ШОз + 3H2SO3 = 3H2SO4 + HJ
ШОз + 5HJ = ЗН2О + 3J2
Продолжают пропускать струю сернистого газа, и через не-
сколько минут йод полностью исчезает.
Н2О + J2 + H2SO3 = H2SO4 + 2HJ
Вторая часть опыта объясняет, почему в промышленности
в чан с раствором йодата добавляют точное по весу количество
кислого сернистокислого натрия.
Растворите 1 г йодноватокислого калия в 50 мл воды и пе-
релейте раствор либо в небольшой цилиндр, либо в какой-
нибудь (иной стеклянный сосуд. Пропустите в раствор интен-
сивную струю сернистого газа. Удобнее всего пользоваться си-
фоном с жидким сернистыхм газом. Примерно через минуту жид-
кость чернеет вследствие осаждения выделившегося свободного
йода. Прекратите подачу газа и дайте кристаллам осесть.
С -помощью стеклянной ложки (либо разрезанной вдоль стек-
лянной пробирки) извлеките немного кристаллов и нагрейте
их в сухой пробирке с целью идентификации. Продолжайте
пропускать в раствор сернистый газ: через несколько минут
кристаллы растворяются.
СВОЙСТВА ЙОДА
Опыт 318. Йод и различные растворители
Подготовьте заблаговременно три 100-миллилитровых ци-
линдра с пробками, наполовину заполненные соответственно
нодой, спиртом и сероуглеродом. К воде и спирту добавьте по
нескольку кристаллов йода, а к сероуглероду — лишь неболь-
285
шую крупинку (в противном случае сероуглерод окрасится
столь сильно, что нельзя будет увидеть фиолетовую окраску).
Вода окрашивается йодом незначительно (S=0,028). До-
бавьте к водному раствору несколько кристаллов йодистого
калия, йод быстро переходит в раствор.
йод легко растворяется в спирте, образуй коричневый рас-
твор. Однако раствор йода в сероуглероде окрашен в фиоле-
товый цвет.
Учащиеся всегда задают вопрос о том, что собой представ-»
ляет «тинктура йода» аптечного производства. Она представля-
ет собой раствор, содержащий 2,5 г йода и 2,5 г йодистого
калия в 100 мл спирта ректификата.
Опыт 319. Крахмал и йод
Хотя этот опыт и прост, однако удается он далеко не всег-
да; например, если взято избыточное количество крахмала,
то при кипячении синий цвет не исчезнет. Нанесение на фильт-
ровальную бумагу избыточного количества йода приведет к
образованию скорее зеленой, чем Синей окраски. Поэтому для
гарантии лучше работать с титрованными растворами. Для
того чтобы получить подходящий для данных реакций раствор,
обычный, используемый в объемном анализе 0,1 н. раствор йо-
да, следует разбавить в 100 раз.
Возьмите почти полный газоприемник воды и добавьте к во-
де 20—30 мл раствора крахмала и 1—2 Капли 0,1 н. раствора
йода: раствор окрашивается в интенсивный синий цвет.
В небольшую колбу налейте немного раствора крахмала и
добавьте равный объем 0,001 н. раствора йода. Жидкость окра-
шивается в темно-синий цвет. Нагрейте жидкость. (Если данные
выше указания выполнены правильно, то нагревание до 70° С
приведет к обесцвечиванию жидкости, однако если к раствору
прибавлен слишком большой избыток йода, то горячая жид-
кость окрасится в желтый цвет.) Подберите заранее большой
стакан, примерно равный по высоте пробирке, избранной для
проведения реакции, и наполните стакан до половины водой.
В куске картона вырежьте круглое отверстие диаметром, рав-
ным диаметру пробирки, и накройте этим картоном стакан.
Для того чтобы нагреть пробирку, налейте в нее воду и вски-
пятите ее. Вылейте воду и наполните пробирку обесцвеченным
раствором йодида крахмала. Держа пробирку вертикально, вве-
дите ее через отверстие картона в стакан. Менее чем через ми-
нуту нижняя половина находящегося в пробирке раствора ста-
новится синей, тогда как верхняя половина его остается горя-
чей и бесцветной.
На кусок фильтровальной бумаги нанесите несколько капель
0,001 н. раствора йода. Образуется синий круг, показывая на-
личие крахмала в бумаге.
286
Подействуйте разбавленным раствором йода на несколько
других предметов — хлеб, кукурузную муку и кусочек вареного
картофеля.
Приготовление 0,1 н. раствора йода. Растворите в 10 мл
воды 3 г йодистого калия и добавьте к раствору 1,27 г йода.
Когда йод растворится, разбавьте раствор до 100 мл.
Приготовление раствора крахмала. Если вы можете приоб-
рести так называемый «растворимый крахмал», то для получе-
ния раствора следует смешать 1 г крахмала с небольшим
количеством холодной воды, перелить суспензию в 200 мл ки-
пящей воды и в качестве консерванта добавить к раствору
1 г хлористого цинка. Если же «растворимый крахмал» отсут-
ствует, то смешайте 1 г пшеничного крахмала с небольшим
количеством воды и полученную кашицу медленно перелейте
в 200 мл кипящей воды. Продолжайте кипятить в течение ми-
нуты, дайте остыть жидкости и осесть осадку и слейте прозрач-
ный раствор в бутыль. Полученный таким образом раствор
крахмала не портится в течение недели. Добавление к выше-
указанному объему кипящей жидкости 0,01 г двуйодистой ртути
или 1 г салициловой кислоты позволяет увеличить это время до
нескольких месяцев.
Опыт 320. Синтез двуйодистой ртути
Укрепите пробирку в вертикальном положении над горел-
кой.
Поместите в пробирку маленький шарик ртути (напоминаю,
что 0,5 мл ртути реагирует с 8 г йода). Нагрейте ртуть до ки-
пения и добавьте затем в пробирку десертную ложку йода.
Элементы соединяются довольно энергично и образуются крас-
ное и желтое (в горячем состоянии черное) вещества. Закройте
пробирку пробкой и сохраните пробирку до следующего урока.
Желтая двуйодистая ртуть превращается в красную. (Это пре-
вращение специально изучено в опытах 481 и 482.)
Опыт 321. Взаимодействие железа с йодом
В 100-миллилитровый цилиндр с пробкой поместите несколь-
ко кристаллов йода и прибавьте 50 мл воды. Хорошенько
взболтайте жидкость, дайте жидкости успокоиться и обратите
внимание учащихся на крайне бледную желтую окраску раст-
вора.
Затем добавьте к раствору десертную ложку («без верха»)
Железных опилок или порошкообразного железа. Вскоре жид-
кость окрашивается в темный красно-коричневый цвет и весь
йод переходит в раствор. Если прибавлено избыточное коли-
чество железа, жидкость вскоре становится бледно-зеленой.
К части раствора прибавьте раствор гидроокиси натрия; таким
287
образом открывается ион двувалентного железа. Этот метод
перевода йода в раствор лежит в основе промышленного спосо-
ба получения йодистого калия.
Опыт 322. Травление железа йодом
Лезвие ножа покройте расплавленным воском либо еще луч-
ше шеллачным лаком. На высохшей, покрытой краской поверх-
ности напишите что-нибудь тонкой иглой, следя за тем, чтобы
игла дошла до поверхности железа. Нанесите на лезвие не
слишком разведенный раствор йода в йодистом калии и через
2—3 минуты смойте раствор йода водой, а лак — спиртом. За-
тем передайте нож классу с' тем, чтобы все учащиеся его
осмотрели.
ПОЛУЧЕНИЕ ЙОДИСТОГО ВОДОРОДА
По меньшей мере три метода получения йодистого водорода
подходят для лекционных целей. Хотя метод, примененный в
опыте 323, требует наибольших забот и внимания, он наиболее
полон химического смысла.
Для преподавателей, имеющих мало времени или желаю-
щих избежать вспышек, происходящих в начале опыта 323,
я отобрал метод Аустена (опыт 324). Этот метод безопасен,
требует мало времени, блестяще осуществляется и может быть
с уверенностью рекомендован.
Я изложил сначала получение йодистого водорода, а лишь
затем — бромистого водорода и советую учителям, не распола-
гающим временем для проведения обоих синтезов, выбрать
первый, в виду того, что йодистый водород является более
сильным восстановителем и его реакции более эффектны и по-
учительны.
Опыт 323. Гидролиз йодистого фосфора
(Л. Д, Гей-Люссак, 1814 г.)
Сначала йодистый фосфор синтезируют, а затем разлагают
водой.
PJs + ЗН2О = 3HJ + Н3РО4
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисун-
ке 76 (А, В, С). Газ может быть собран либо: а) с помощью
простого метода, применявшегося уже для улавливания сер-
нистого газа (рис 64), или б) с помощью более предпочтитель-
ного метода, позволяющего работать без вытяжного шкафа.
В данном случае пользуются прибором, показанным на рисун-
ке 76, аналогичным использованному для улавливания серово-
дорода, бромистого водорода и хлора. (Я обычно храню этот
прибор (разобранным) в ящике; сборка его, при необходимости
получения какого-либо из этих газов,— дело нескольких минут.)
288
С — представляет собой приемник, заполненный стеклянной ва-
той, посыпанной красным фосфором, служащим для очистки
выделяющегося газа' от соответствующего свободного йода.
Для этой цели часто рекомендуют пользоваться аналогичным
образом заполненной [Лобразной трубкой, однако я предпочи-
таю пользоваться промывалкой Дрекселя, так как она более
Рис. 76. Получение галогеноводородов вне вытяжного шкафа.
устойчива, не требует пробок и более легко заполняется и опо-
рожняется.
Подготовьте заранее шариковую воронку и подгоните ее к
колбе с тем, чтобы после заполнения газом достаточного числа
сосудов оставшийся газ можно было перевести в раствор с по-
мощью способа, показанного на рисунке 76.
Собрав прибор, отсоедините реакционную колбу А и поме-
стите в нее 1 г красного фосфора и 10 а йода. Осторожно на-
гревайте колбу на небольшом пламени, пока содержимое колбы
не начнет испаряться и плавиться, после чего немедленно сни-
мите колбу с огня и подсоедините к прибору. Происходит ре-
акция образования йодистого фосфора. В капельную воронку В
налейте воду и по капле, очень медленно прибавляйте в колбу
воду, пока не произойдет вспышка. Возможно, что первые не-
сколько капель вызывают яркую вспышку, вследствие образова-
ния небольших количеств фосфина, так как вспышки продол-
жаются лишь до тех пор, пока содержащийся в колбе воздух
не вытесняется йодистым водородом. Когда дно колбы пол-
ностью покроется водой, начните осторожно нагревать колбу.
Обычно проходит несколько минут, прежде чем начинается вы-
деление газа, так как газ не выделяется до тех пор, пока им не
19 Фоулз	289
насытится вода (1 мл воды при 10° С растворяет 425 мл йоди-
стого водорода). Реакция стабилизируется, и газ начинает вы-
деляться равномерной струей.
Опыт 324. Гидролиз йодистого фосфора
(П. Т. А у стен, 1889 г.)
Я очень рекомендую этот метод. Для того чтобы сделать
реакцию управляемой, она несколько видоизменена. Управление
осуществляется добавлением концентрированного раствора
йодистого калия.
Воспользуйтесь прибором, изображенным на рисунке 76,
извлеките капельную воронку и закройте колбу корковой проб-
кой. Заранее растворите 3 г йодистого калия в 5 мл холодной
воды. Отсоедините от прибора реакционную колбу и поместите
в нее 10 г порошкообразного йода, 1 г красного фосфора и хо-
лодный раствор йодистого калия. Осторожно взболтайте содер-
жимое колбы. Если в комнате холодно, можно колбу осторожно
нагреть над пламенем; в обычных условиях в этом нет необхо-
димости. Смесь нагревается, и примерно через минуту начина-
ется бурное выделение йодистого водорода.
Теперь охлаждайте колбу проточной водой до полного пре-
кращения реакции. Соедините колбу с прибором и нагревайте
ее с помощью небольшого пламени. Йодистый водород выделя-
ется интенсивно и равномерно. Заполните газом цилиндры и
газоприемники.
Опыт 325. Взаимодействие фосфорной кислоты
и йодистого калия
К небольшой колбе подберите пробку с проходящей сквозь
нее отводной трубкой и поместите в колбу 30 г йодистого ка-
лия и 15 г сиропообразной фосфорной кислоты. Осторожно на-
гревайте смесь, пока она не расплавится. Затем усильте нагре-
вание, с тем чтобы начал выделяться йодистый водород. При
использовании фосфорной кислоты (d=l,75) выделяется лишь
слегка влажный газ.
Опыт 326. Разложение йодистого водорода при нагревании
Этот опыт следует провести заблаговременно, поскольку
обнаружение легкости разложения йодистого водорода, а слег
довательно, образование атомарного водорода, дает ключ к
пониманию главного свойства йодистого водорода — а именно,
его действия в качестве восстановителя. Разложение может быть
либо с помощью простого метода (а), либо, еще более эффек-
тивно, с помощью столь же простого метода (б).
а)	Раскалите докрасна стеклянную палочку или железный
стержень и резко опустите его в сосуд, наполненный йодистым
299
водородом. Если стержень достаточно раскален, а газоприем-
ник как следует заполнен йодистым водородом, то образую-
щийся свободный водород воспламенится.
б)	Наполните йодистым водородом 100—150-миллилитровую
круглодонную колбу и закройте ее пробкой. Перед началом
опыта ослабьте пробку. Укрепите колбу в штативе и нагревайте
шаровую часть колбы на не очень сильном пламени горелки.
Вскоре начинает выделяться йод, и через минуту вся колба за-
полняется фиолетовыми парами, не исчезающими длительное
время, так как колба разогрета. Иногда образовавшийся сво-
бодный водород воспламеняется с небольшим взрывом, един-
ственным неприятным последствием которого может быть выст-
рел пробкой. Не давая колбе остыть, вставьте снова пробку,
снимите колбу с пламени и поместите позади колбы белый
лист бумаги: выделяющиеся на белом фоне темно-фиолетовые па-
ры выглядят очень эффектно и привлекают внимание учащихся.
Для термического разложения бромистого водорода
(опыт 337) требуется максимальная температура, даваемая
полным пламенем самой хорошей горелки; хлористый водород
не разлагается при самых высоких температурах, достигаемых
в обычной лаборатории. Обратите внимание на обнаружившееся
таким образом последовательное увеличение устойчивости и
соответствие степени устойчивости положению элементов в пе-
риодической системе.
Опыт 327. Восстановление азотной кислоты
В наполненный йодистым водородом -газоприемник из про-
бирки налейте 1—2 мл азотной кислоты (d=l,42). Сначала
образуются плотные коричневые пары, а затем почти внезапно
все стенки газоприемника покрываются блестящими кристал-
лами йода. Через несколько минут перелейте содержимое га-
зоприемника в большой сухой стакан с тем, чтобы можно было
выявить двуокись азота.
2HNO3 + 2HJ = 2НгО + 2NO2 + J2
Опыт 328. Взаимодействие йодистого водорода с хлором
В зависимости от того, каким образом смешиваются газы,
образуются различные соединения. На газоприемник, напол-
ненный хлором, поставьте крышкой к крышке газоприемник,
содержащий более тяжелый йодистый водород. Удалите крыш-
ки. Благодаря различной плотности, газы быстро смешивают-
ся: происходит бурная реакция и выделяется свободный йод.
Повторите опыт, установив газоприемник с более легким
хлором сверху. Хлор диффундирует в сосуд, наполненный йоди-
стым водородом, и газы смешиваются, однако более медленно.
Выделяющийся свободный йод реагирует с имеющимся в из-
бытке хлором и образуется треххлористый йод, конденсирую-
щийся в верхнем газоприемнике в виде блестящих желтых игл;
одновременно образуется некоторое количество коричнево-
го JC1. Иногда треххлористый йод выпадает в виде золотого
дождя, пролетающего через темное облако йода и хлористого
йода. Если образуется много кристаллов, сохраните их на вре-
мя, закрыв верхний газоприемник.
Опыт 329. Взаимодействие с бромом
Наполните парами брома широкогорлую колбу, аналогично
опыту 309/Поместите поверх нее газоприемник с йодистым во-»
дородом и удалите крышки. Выделяется свободный йод.
Опыт 330. Восстановление серной кислоты
йодистым водородом
Йодистый водород восстанавливает серную кислоту на хо-
лоду.
В цилиндр с пробкой, наполненный йодистым водородом, до-
бавьте 5 мл концентрированной серной кислоты. Смочите
кислотой стенки цилиндра и немного обождите. Сначала обра-
зуется немного йода, однако вскоре он выделяется в значи-
тельных количествах. В младших классах реакцию можно на
этом закончить. Если опыт проводится в старших классах, то
следует показать наличие в цилиндре сероводорода. Для этого
дайте учащимся понюхать содержимое цилиндра и опустите в
цилиндр свинцовоацетатную бумажку. Если время позволяет,
слейте оставшуюся серную кислоту, добавьте йодистый калий,
с тем чтобы растворился йод, и обратите внимание на нераст-
ворившийся осадок — серу. Эта реакция показывает, каким
сильным восстановителем является йодистый водород, ибо
очень небольшое число восстановителей обладает способностью
отнимать кислород у холодной серной кислоты.
Опыт 331. Синтез йодистого аммония
Поставьте газоприемник, наполненный йодистым водородом,
крышкой к крышке, на газоприемник, содержащий аммиак.
Удалите крышки. Образуются тяжелые белые пары йодистого
аммония, конденсирующиеся на стенках газоприемников. По-
лученные результаты сравните с результатами опыта 168.
Опыт 332. Осаждение нерастворимых йодидов
К растворам азотнокислого свинца, азотнокислого серебра
и двухлористой ртути добавьте йодистый калий. Обратите вни-
мание на цвет выпавших в осадок йодидов.
292
ПОЛУЧЕНИЕ БРОМИСТОГО ВОДОРОДА
Простой метод образования бромистого водорода, основан-
ный на прямом соединении, опыт 333, не только иллюстрирует
синтез, но также и приводит к некоторому представлению о про-
исходящих при реакции превращениях энергии. Таким образом,
можно провести сравнение между превращениями энергии, про-
исходящими при синтезах хлористого водорода и йодистого
водорода.
Для получения бромистого водорода в количествах, доста-
точных для изучения его свойств, можно воспользоваться мно-
гими методами. Из них наиболее простым, требующим от учи-
теля минимума времени, внимания и несложной аппаратуры,
является метод, используемый в опыте 334, основанный на
взаимодействии бромистого калия с раствором серной кислоты
средней концентрации. Выделяющийся при этом газ не явля-
ется вполне сухим, однако он достаточно чист для любых каче-
ственных опытов. По методу опыта 336 получается более чистое
соединение, однако в этом случае газ выделяется более мед-
ленно.
Метод, описанный Балардом, основанный на образовании
и гидролизе бромистого фосфора и предпочитаемый авторами
учебников, хотя и содержит больше химии и представляет так-
же и исторический интерес, однако менее всего подходит для
лекционных целей, так как требует слишком большого вре-
мени и внимания учителя. Следует, однако, заметить, что он
позволяет получить равномерную струю газа.
Опыт 333. Прямое соединение водорода с бромом
(О. О манн, 1920 г.)
Воспламеняют смесь водорода с бромом, в результате чего
образуется бромистый водород.
Следуя указаниям опыта 309, наполните короткогорлую
колбу газообразным бромом. Поставьте на колбу, крышкой к
крышке, газоприемник, наполненный сухим водородом. Удалите
крышки и смешайте газы, в течение нескольких минут перево-
рачивая сосуды. Затем закройте сосуды. Введите в один из со-
судов зажженную свечу или раскаленную докрасна проволоку.
Происходит реакция соединения, сопровождаемая небольшим
пламенем. Взрыва, наблюдавшегося при соединении хлора с
водородом, в данном случае не произошло. Обратите внимание
на образовавшиеся пары; введите в них влажную полоску лак-
мусовой бумаги. Подышите также на пары. Зажгите газы,
находящиеся во втором газоприемнике, и введите в образовав-
шиеся пары палочку, смоченную концентрированным раство-
ром нашатырного спирта. Сопоставьте явления, наблюдавшиеся
293
при образовании хлористого водорода и бромистого водорода,
и сравните более выраженные свойства бромистого водорода
с соответствующими свойствами хлористого водорода.
ПОЛУЧЕНИЕ БРОМИСТОГО ВОДОРОДА
Метод (а)
Опыт 334. Взаимодействие бромистого калия
с серной кислотой
Если время позволяет, то до проведения синтеза можно ис-
следовать действие на бромистый калий растворов серной кис-
лоты различных концентраций с тем, чтобы показать, что при
достаточном разбавлении кислоты выделения свободного брома
не происходит. Для достаточно успевающего класса это равно-
сильно демонстрации снижения окислительного потенциала сер-
ной кислоты до величины, при которой серная кислота более
неспособна взаимодействовать с бромистым водородом.
К небольшой колбе подберите пробку с проходящей сквозь
нее отводной* трубкой. Поместите в колбу 20 г бромистого ка-
лия и добавьте раствор серной кислоты средней концентрации
(2 объема кислоты на 1 объем воды) в количестве, покрываю-
щем соль. Умеренное нагревание приводит к выделению боль-
шого количества бромистого водорода. Газ содержит немного
влаги и иногда имеет желтоватый оттенок, однако он доста-
точно чист для большинства опытов. При желании, для того,
чтобы удалить бром, введите склянку, заполненную смешанной
с красным фосфором стеклянной ватой, аналогично опыту 323;
подобно этому, для удаления паров воды можно воспользовать-
ся трубкой, заполненной хлористым кальцием или бромистым
кальцием. Соберите газ с помощью метода, использованного
для улавливания хлористого водорода (опыт 165 (б), верти-
кальное вытеснение).
Метод (б)
Метод Баларда, модифицированный Линнеманном
Если пользуются наипростейшим методом, т. е. прибавлением
по каплям брома к влажному красному фосфору, то до тех
пор, пока содержащаяся в колбе вода не насытится бромистым
водородом, бромистый водород не выделяется. Этот процесс
длится 10—20 минут и требует постоянного внимания учителя.
Поэтому здесь описана методика, рекомендованная Линнеман-
ном в Д882 г. Линнеманн смешивал красный фосфор с влажным
песком и покрывал смесь слоем сухого песка. При добавле-
нии капли брома немедленно выделяется бромистый водород.
При этом, по-видимому, происходит следующее. Капля брома,
проходя через слой сухого песка, растекается по большой по-
верхности и затем встречается с влажным фосфором. Поэтому
294
образующийся исключительно на поверхности раздела бро-
мистый водород быстро насыщает поверхностный слой воды и
немедленно выделяется.
Опыт 335. Гидролиз бромистого фосфора
(А. Д. Балард, 1826 г.; Е. Линнеманн, 1872 г.)
К влажному красному фосфору добавляют по каплям бром;
образующийся вначале бромистый фосфор гидролизуется водой.
2Р 4- ЗВг2 = 2РВг3
РВгз + ЗН-ОН = ЗНВг + НзРОз
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисун-
ке 76. Склянку С заполните стеклянной ватой, смешанной с
красным фосфором. Соберите газ вытеснением воздуха, точно
таким же образом, как улавливается хлористый водород в опы-
те 165 (б). Поместите в колбу 5 г красного фосфора и смешайте
его с 20 г песка и 5 мл воды. Насыпьте поверх смеси слой су-
хого песка (10 г). С помощью небольшой воронки (очень удоб-
но воспользоваться для этого головкой капельной воронки)
осторожно налейте в капельную воронку 10 мл брома. После
того как все подготовлено, прибавьте в колбу бром, но не более
1—2 капель. При этом держите воронку левой рукой с тем,
чтобы можно было другой рукой легко манипулировать краном.
Происходит реакция, сопровождающаяся вспышкой. Добавьте
еще каплю или две: снова произойдет вспышка, однако вскоре
вспышки прекращаются. Возможно, что вспышки вызываются
образованием и окислением фосфина, ибо испышки прекра-
щаются, когда находящийся в колбе воздух вытесняется обра-
зующимся бромистым водородом.
Метод (в)
Опыт 336. Взаимодействие фосфорной кислоты
с бромистым калием
(К. Гейманн, 1876 г.)
КВт + Н3РО4 = НВг + КН2РО4
К небольшой колбе подберите пробку. Наденьте пробку на
отводную трубку. Поместите в колбу 20 г КВг и прибавьте
сиропообразную фосфорную кислоту (d—1,7) в количестве,
едва покрывающем бромистый калий. Нагревайте смесь, пока
не начнет выделяться бромистый водород. Выделение газа, не
слишком интенсивное, прекращается, как только убирают пла-
мя. Выделяющийся газ является почти сухим. При желании его
можно высушить, введя в прибор трубку с хлористым кальцием
(или бромистым кальцием). Улавливание газа проводите ана-
логично опыту 324.
295
Опыт 337. Термическое разложение бромистого водорода
(Ф.)
Наполните пробирку сухим бромистым водородом, а затем
вставьте в пробирку не очень плотно пробку. Возьмите про-
бирку держателем и нагрейте ее в сильном пламени горелки.
Как только появится коричневый газ, прекратите нагревание.
Держа пробирку на фоне белого листа бумаги, покажите ее
классу. Все учащиеся видят отчетливо выделяющийся на бе-
лом фоне бром. Обратите внимание на то, насколько трудно
разлагается бромистый водород, и напомните, сколь легко раз-
лагается йодистый водород.
Опыт 338. Образование бромистого аммония
На газоприемник, наполненный сухим аммиаком, аналогично
опыту 331, поставьте крышкой к крышке газоприемник, напол-
ненный бромистым водородом.
Опыт 339. Реакция с хлором
На газоприемник, наполненный хлором, поставьте, крышкой
к крышке, газоприемник, содержащий бромистый водород, и
удалите крышки. Выделяется свободный бром.
Опыт 340. Восстановление серной кислоты
бромистым водородом
В' цилиндр с пробкой, наполненный бромистым водородом,
налейте 2—3 мл концентрированного раствора серной кислоты.
Врашая цилиндр, распределите кислоту по его стенкам. Через
несколько минут можно заметить выделившийся бром, коли-
чество которого увеличивается к концу урока. Сохраните ци-
линдр до следующего урока. К этому времени содержимое
цилиндра сильно окрасится бромом, а под слоем серной кисло-
ты будет виден слой жидкого брома. (Небольшое количество
суспензированного твердого вещества, вероятно, является се-
рой.)
Опыт 341. Восстановление азотной кислоты
бромистым водородом
В цилиндр, наполненный бромистым водородом, налейте
несколько миллилитров концентрированной азотной кислоты.
Немедленно образуются коричневые пары (ЫОг+Вгг).
ХЛОРАТЫ И ГИПОХЛОРИТЫ
Легко показать, что хлор быстро реагирует с растворенными
гидроокисями. Столь же легко показать, что при этом образу-
ются соединения, содержащие слабо связанный кислород и хлор
и поэтому действующие как окислители. Однако трудно опре-
296
делить количественный состав гипохлоритов, и поэтому следует
написать их формулы. Получение хлорноватокислого калия
является слишком длительной и скучной процедурой, непригод-
ной для лекционной демонстрации; аналогичный метод получе-
ния бромноватокислого калия, хотя и требует мало времени,
однако не подходит для элементарного курса химии. В получе-
нии большого количества хлорной извести вообще нет никакой
необходимости. Достаточное количество ее может быть получено
в течение минуты с помощью метода, описанного в опыте 344.
Запасите заранее наполненные хлором 3 бутылки. Бутылки
должны быть сухими, однако хлор можно и не осушать.
Опыт 342. Получение хлорноватистокислого натрия
(гипохлорита натрия)
100-миллилитровый цилиндр с пробкой, наполненный хло-
ром, установите таким образом, чтобы он находился на белом
фоне. Для того чтобы напомнить классу об обесцвечивающем
действии хлора, мгновенно извлеките пробку и введите в ци-
линдр полоску увлажненной лакмусовой бумаги. Затем налейте
в цилиндр 12—15 мл 1,0 н. раствора каустической соды (или
соответствующее количество, в зависимости от размера цилинд-
ра; на 100 мл хлора следует добавить около 10 мл 1,0 н. раство-
ра NaOH). Перемешивание содержимого цилиндра приводит к
немедленному исчезновению цвета хлора. Введите в обесцве-
тившуюся атмосферу цилиндра полоску лакмусовой бумаги:
бумага не обесцвечивается, ибо хлор отсутствует.- Сохраните
порученную жидкость.
Опыт 343. Получение бромноватистокислого натрия
В 100-миллилитровый цилиндр с пробкой налейте 10 мл на-
сыщенного водного раствора брома. Обратите внимание на пары
брома, нахоЬящиеся над жидкостью. Добавляйте разбавленный
раствор каустической соды, пока раствор почти полностью
обесцветится. Цвет и запах брома полностью исчезают. Сохра-
ните полученный раствор.
Опыт 344. Соединение хлора с гашеной известью:
получение хлорной извести
(К. Теннант, 1799 г.; Ф.)
На виду у класса погасите небольшой кусок негашеной из-
вести. Возьмите чайную ложку («без верха») гашеной извести
и, пользуясь бумажной воронкой, всыпьте ее в установленный
на белом фоне заполненный хлором цилиндр.
Окраска хлора немедленно исчезнет. Введите в цилиндр ку-«
сок влажной лакмусовой бумаги: бумага не обесцвечивается.
297
Извлеките хлорированную известь и перенесите ее в другой на-
полненный хлором цилиндр. Снова цвет хлора немедленно исче-
зает. Способность извести поглощать хлор кажется огромной.
Опыт 345. Хлорная известь содержит
слабо связанный кислород1
(Г. Дитц, 1898 г.; Ф.)
При осторожном нагревании полученное в опыте 344 соеди-
нение разлагается и выделяется кислород.
Полученное в опыте 344 вещество поместите в сухую про-
бирку. Подберите к пробирке пробку, наденьте пробку на от-
водящую трубку и соедините последнюю с пневматической ван-
ной, содержащей разведенный раствор каустической соды.
Очень осторожно нагревайте пробирку: выделяющийся газ тут
же соберите в пробирки. Введите во вторую пробирку горящую
лучину: обнаруживается кислород. Если в описанном опыте
было поглощено 200 мл хлора, то выделяется 100 мл кислорода,
количество, вполне достаточное для вытеснения из прибора
воздуха и заполнения нескольких пробирок.
Опыт, конечно, можно провести с запасенной ранее хлорной
известью, однако с свежеприготовленной хлорной известью он
удается намного лучше. К удивлению класса, вместо ожидае-
мого хлора выделяется кислород. Опыт показывает, что внедре-
ние хлора в молекулу гашеной извести приводит к перемещению
атомов, изменяющему устойчивость молекулы.
Кислород, прежде столь прочно связанный в молекуле воды
и извести, теперь легко выделяется. Следовательно, хлорная
известь должна быть сильным окислителем. Аналогичные сое-
динения, полученные в опытах 342 и 343, также должны быть
окислителями. Назовите эти соединения.
Опыт 346. Гипохлориты как окислители
Добавьте к раствору сернокислого марганца раствор каусти-
ческой соды. Образуется белый осадок гидроокиси марганца.
Дайте осадку постоять на воздухе. Вследствие образования дву-
окиси марганца ближайшая к поверхности жидкости часть осад-
ка вскоре начинает темнеть. К другой части сернокислого мар-
ганца добавьте немного раствора хлорноватистокислого натрия,
полученного в опыте 342. Немедленно образуется черный осадок
двуокиси марганца. Повторите опыт, используя вместо раствора
хлорноватистокислого натрия раствор бромноватистокислого нат-
рия или раствор хлорной извести, а вместо раствора сернокис-
лого марганца — растворы азотнокислого кобальта или серно-
кислого двувалентного железа.
1 См. стр. 569.
298
Опыт 347. Окисление двувалентного марганца
до перманганата
20 г хлорной извести взбалтывайте несколько минут с 80 мл
холодной воды и отфильтруйте твердый остаток. Перелейте
раствор в стакан, добавьте к раствору несколько миллилитров
разбавленного раствора сернокислого марганца, скажем 10 мл
0,1 М раствора MnSO4’4H2O. Доведите раствор до кипения»
уберите пламя и дайте осесть образовавшейся двуокиси мар-
ганца. Становится видимым темно-розовый раствор пермангана-
та кальция.
Опыт 348. Каталитическое разложение раствора хлорной извести
(или другого гипохлорита)
При растворении в горячей воде в присутствии катализатора
хлорная известь разлагается с выделением кислорода.
Подберите к пробирке пробку и наденьте пробку на отвод-
ную трубку. Обычным образом введите отводную трубку в
пневматическую ванну
(рис. 77). Для того
чтобы в ходе опыта
надо было бы вытес-
нять как можно мень-
ше воздуха, 3/4 объема
колбы заполните сус-
пензией хлорной изве-
сти. На каждые 100 мл
воды возьмите чайную
ложку («с верхом»)
хлорной извести. До-
бавьте несколько мил-
лилитров раствора
азотнокислого кобаль-
та. Немедленно обра-
зуется черный осадок
гад р оо киси кобальта.
О сто рожно нагревай те
смесь. Выделяется
бол ьш ое кол ич ество
кислорода.
Рис. 77. Разложение раствора
хлорной извести.
При желании можете провести аналогичные опыты с
растворами хлорноватистокислого и бромноватистокислого
натрия.
Опыт 349. Хлор из хлорной извести
На дно сухого газоприемника поместите несколько граммов
хлорной извести. Пользуясь пипеткой, увлажните хлорную из-
весть разбавленным раствором азотной кислоты. Классу виден
299
образующийся в газоприемнике хлор. Проведите реакцию на
лакмус, вводя в цилиндр полоску влажной красной лакмусовой
бумаги.
Опыт 350. Окисление аммиака хлорной известью
Получение азота
Растворенный в воде аммиак окисляется хлорной известью
и выделяется азот.
2NHe + CaOCh = N2 + ЗН2О + ЗСаС12
Соберите прибор, изображенный на рисунке 78. Приготовь-
те холодный экстракт хлорной извести в количестве, достаточ-
ном для заполнения колбы. На каждые 100 мл воды возьмите
20 г порошка. Взбалтывайте порошок с водой в течение не-
скольких минут, а затем профильтруйте раствор. На каждые
100 мл жидкости добавьте по 10 мл (d=0,88) раствора аммиа-
ка и полностью заполните колбу полученным раствором. На-»
грейте жидкость и соберите над водой выделяющийся газ. При
взаимодействии 20 г хлорной извести с эквивалентным количе-
ством аммиака образуется 1000 мл азота. Обратите внимание
на отсутствие окраски и нерастворимость газа. Удалите газо-
приемник из ванны. На мгновение слегка сдвиньте стеклянную
крышку и приоткройте газоприемник. Коричневый газ не обра-
зуется, следовательно, полученное вещество не является окисью
азота. Введите в газоприемник горящую свечу — пламя гаснет.
Наполните газом второй газоприемник и взболтайте его содер-
жимое с известковой водой.
Идентификация азота. Хотя при наличии небольших коли-
честЬ азота осуществить его идентификацию простыми мето-
дами очень трудно, однако при наличии большого количества
азота она проводится легко. Ни один из обычных газов не
обладает таким, комплексом свойств. Если реакция с известко-
вой водой проводится первой по порядку, то весь комплекс
реакций может быть проведен с одним сосудом газа.
СВОЙСТВА ХЛОРАТОВ
Несколько опытов с хлоратами были уже описаны.
Опыт 351. Хлорноватокислый калий (хлорат калия)
и серная кислота
Поместите в сухую пробирку несколько кристаллов хлор-
новатокислого калия, размером с рисовое зерно. Добавьте одну-
две капли, но не более, концентрированной серной кислоты.
При добавлении капель кислоты наклоните и держите пробирку
300
таким образом, чтобы кислота медленно стекала по стенке про-
бирки и до встречи кислоты и хлората прошло бы некоторое
время. Таким образом достигается возможность установления
отверстия пробирки в безопасном направлении, прежде чем
начнется бурная реакция. Обратите внимание класса на технику
прибавления серной кислоты к неизвестному веществу и объяс-»
ните причину принятых предосторожностей.
Этот опыт и проводится главным образом для того, чтобы
подчеркнуть необходимость соблюдения осторожности. Нагре-
вайте пробирку на пламени. Выделяется двуокись хлора (пере-
кись хлора), взрыва которой благополучно избегают.
Опыт 352. Окисление магния хлорноватокислым калием
Смешайте десертную ложку тонко измельченного порошка
хлорноватокислого калия с равным количеством порошкообраз-
ного магния. Насыпьте смесь в виде конуса на кирпич или на
помещенный на треножник кусок асбеста. Затемните комнату.
С помощью горящей свечи, прикрепленной к длинной палке,
зажгите смесь. Происходит реакция, сопровождающаяся мгно-
венной вспышкой ослепительно яркого пламени.
Опыт 353. Окисление фосфора двуокисью хлора
(Ф, Аккум, 1817 г.)
На дно 100-миллилитрового мерного цилиндра или другого
походящего сосуда поместите десертную ложку кристаллов
хлорноватокислого калия и наполните цилиндр почти доверху
водой. Бросьте на кристаллы кусочек желтого фосфора разме-
ром с зеленый горошек. С помощью шариковой воронки на-
слоите на кристаллы 5 мл концентрированной серной кисло-
ты. При введении кислоты конец воронки должен находиться
точно над кристаллами с тем, чтобы внутрь трубки воронки не
попали кристаллы и там не началась бы реакция. Выделяющая-
ся двуокись хлора окисляет фосфор, который подпрыгивает под
водой и бурно горит.
ФТОРИСТЫЙ ВОДОРОД
Из химии фтора лишь малое число реакций может быть
показано наглядно. Все же можно получить некоторое количе-
ство фтористого водорода, достаточное как для демонстрации
его сходства с другими галоидоводородами, так и для показа
его действия на стекло. Последняя реакция позволяет связать
химию фтора с химией двуокиси кремния. Получение фтористо-
го водорода было описано К- Шееле в 1771 г., однако известно
оно было намного раньше.
301
Опыт 354. Получение и свойства (травление)
фтористого водорода
На металлическое кольцо штатива поставьте свинцовую или
платиновую чашку или тигель. Свинцовый тигель можно
сделать из листового свинца, согнув его в виде чашки 1.
Нанесите на часовое стекло равномерный слой воска (можно
использовать пчелиный воск, парафин или кусок свечи). Эту
операцию можно осуществить двумя способами: 1) расплавьте
в жестянке воск, возьмите часовое стекло щипцами и погрузите
его в воск, а затем поставьте стекло на ребро с тем, чтобы из-
лишний воск стек, а оставшийся на стекле — высох; 2) нагрей-
те стекло на почти бесцветном пламени, натрите горячее стекло
куском воска, а затем поставьте стекло на ребро и дайте ему
остыть. Затем, пользуясь иголкой или'остро заточенной деревян-
ной палочкой, напишите или нарисуйте что-нибудь на стекле,
следя за тем, чтобы при этом был снят слой воска и обнажена
поверхность стекла. Из куска картона, чуть более толстого, чем
стекло, вырежьте кольцо, внутренний диаметр которого был бы
равен большему диаметру тигля. Вставьте тигель в отверстие
таким образом, чтобы его верхний край сравнялся с верхней
поверхностью картона. Вырежьте аналогичный кусок картона
и положите его поверх первого. Скрепите картонки скрепками.
Теперь, когда стекло будет находиться на тигле, воск будет
надежно защищен от действия тепла. Если используется чашка,
го ее следует поставить на металлическое кольцо штатива.
В куске толстого картона, размером 15X15 мм, вырежьте от-
верстие, диаметр которого был бы чуть меньше диаметра чашки.
Положите картон на чашку, а часовое стекло на картон. Поме-
стите в тигель десертную ложку тонко измельченного порошка
фтористого натрия или кальция и добавьте к нему около 1 мл
концентрированной серной кислоты. Пользуясь железной иглой
или тонкой стеклянной палочкой, разотрите смесь в пасту. На-
полните стекло водой, поместите его на картон и очень осто-
рожно нагревайте тигель. Ясно, что при этом нагрев должен
быть очень небольшим, ибо в противном случае может рас-
плавиться воск. Действуйте парами на стекло в течение 5—
10 минут. Затем снимите стекло и, прежде чем осмотреть его,
обратите внимание учащихся на пары фтористого водорода.
Подчеркните их сходство с парами других галоидоводородов.
Подуйте на пары, исследуйте их с помощью влажной лакмусовой
бумажки, а затем — с помощью стеклянной палочки, смоченной
раствором концентрированного нашатырного спирта. Проведя
описанные реакции, погрузите тигель в большой наполненный
водой сосуд. Ни в коем случае безрассудно не бросайте ды-
мящую массу, ибо фтористый водород очень ядовит и вызывает
болезненные ожоги.
> См. стр. 569.
302
Лишь погрузив тигель для безопасности в воду, осмотрите
стекло. Нагрейте стекло. Сначала сотрите воск промокательной
бумагой, а затем протрите стекло тряпочкой, смоченной скипи-
даром. Покажите вытравленный узор. Для того чтобы сделать
рисунок более видимым, вотрите в него немного пасты, состоя-
щей из красного сурика и глицерина — шпаклевки, используе-
мой в технике при травлении стекла.
Опыт 355. Образование и разложение фтористого кремния
(Т. Грэхэм, 1842 г.)
Образующийся при действии фтористого водорода на песок
(а также на стекло реакционной колбы) фтористый кремний
пропускают в воду, где он подвергается гидролизу.
3SiF4 + 2Н2О = SiO2 + 2H2SiFe
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисун-
ке 78. Необходимую для опыта небольшую колбу (100—150 мл)
следует заранее отобрать и по-
местить, ибо в результате опы-
та она несколько повредится,
так как поверхность ее станет
матовой. Поместите в колбу
10 г фтористого кальция или
натрия, смешанного с 10 г мел-
кого белого песка. Подберите
шариковую воронку с доста-
точно длинной трубкой, ибо
для того чтобы газ прошел че-
рез ртуть, требуется создать
достаточное давление.
Введите в цилиндр D от-
водную трубку, добавьте в ци-
линдр ртуть с тем, чтобы она
закрыла конец отводной труб-
ки, и до половины заполните
цилиндр водой. Благодаря вве-
дению слоя ртути исключает-
ся перекрывание выходного
отверстия отводной трубки,
осаждающейся двуокисью кре-
мния. Наливайте в шариковую
Рис. 78. Гидролиз фтористого
кремния.
ворон ку кон цен тр и р ов а н н ую
серную кислоту до тех пор, по-
ка кислота не закроет твер-
дую смесь.
Осторожно нагревайте колбу. Как только из прибора будет
вытеснен воздух, через слой ртути начнут проходить пузырьки
ЗОЛ
четырехфтористого кремния. Фтористый кремний подвергается
гидролизу. Большое количество выпавшей в осадок двуокиси
кремния переходит на поверхность раздела газ:—вода и обра-
зует плотную белую пену.
По окончании опыта перенесите прибор в вытяжной шкаф
и вылейте содержимое реакционной колбы в большой, напол-
ненный водой сосуд.
КРЕМНИЙ
Как кристаллический, так и аморфный кремний могут быть
получены в лекционном опыте: первый — по методу Кюне, вто-
рой— по Гаттерманну. В методе Кюне используется тепло, вы-
деляющееся при соединении алюминия и серы. Таким обра-
зом, учащиеся ознакомятся с термитным процессом. ’ (При же-
лании, на этой стадии учитель может более подробно остано-
виться на термитном процессе и получить из соответствующих
окислов расплавленные железо, хром или марганец.)
Опыт 356. Получение кремния
(Л. Гаттерманн, 1889 г.)
Двуокись кремния восстанавливается магнием.
SiOs + 2Mg = Si + 2MgO
Проведите восстановление в стеклянной трубке так, чтобы
класс мог наблюдать реакцию. В связи с тем, что обычно по
ходу реакции трубка разрушается, можно также проводить ре-
акцию в пробирке, получая таким образом, время от времени,
небольшие количества кремния. Смешайте 3,2 г осажденной и
высушенной двуокиси кремния (или сухого мелкого белого пес-
ка) с 1 г порошкообразного магния и поместите смесь в неболь-
шую обычную пробирку, скажем 8X1 см.
Укрепите пробирку на металлическом штативе таким обра-
зом, чтобы отверстие пробирки было направлено в безопасную
сторону, и подставьте под пробирку железный лоток. Нагревайте
пробирку сильным пламенем горелки.
Через несколько секунд появляются пары и тут же происхо-
дит реакция, сопровождающаяся яркой вспышкой. Часто про-
бирка разбивается вдребезги, а время от времени сильно раз-
брасываются искры, однако основная масса образовавшегося
вещества падает на железный лоток. При работе с вышеупо-
мянутыми небольшими количествами реакцию можно проводить
вне вытяжного шкафа, однако тем, кто близко не знаком с этим
опытом, следует сначала провести его в вытяжном шкафу. Ра-
ботая вне вытяжного шкафа, можно, при желании, защитить
руки перчатками, а глаза — синими очками.
Когда масса охладится, раздробите стекло и отберите самые
хорошие куски кремния. Для того чтобы очистить кремний от
304
магния и кремнистого магния, поместите кремний в небольшую
колбочку, добавьте концентрированную соляную кислоту и^про*
кипятите смесь. В промежутке между уроками отфильтруйте и
высушите кремний. Не следует отмывать кремний водой, ибо
он может перейти в коллоидное состояние. Промойте его соля-
ной кислотой, поместите в чашку и высушите в печи.
Опыт 357. Окисление кремния
Поместите немного кремния на кусок фарфора или в желез-
ную ложку, аналогично рисунку 70. Для того чтобы разогреть
его как можно сильнее, одну горелку поставьте под ложку, а
пламя второй, находящейся в руке, направьте прямо на крем-
ний. Элемент сгорает, и в результате в ложке остается белая
двуокись кремния.
Опыт 358. Взаимодействие кремния с гидроокисью натрия
Кремний реагирует с едкой щелочью, выделяется свободней
водород, и образуется щелочной силикат. Поместите в неболь-
шую колбочку немного кремния и прибавьте несколько милли-
литров 50-процентного раствора едкого кали. Осторожно на-
гревайте колбу. Выделяется водород, который можно воспла-
менить у горлышка колбы. Кремний переходит в раствор.
Опыт 359. Получение кремния — термитная реакция
(К. А. Июне, 1902 ь)
Смесь, состоящую из двуокиси кремния, серы и взятого в
избытке алюминия, расплавляют; при этом она воспламеняется.
Образуется сернистый алюминий и выделяется огромное коли-
чество тепла. Нагревающаяся благодаря этому до высокой
температуры двуокись кремния восстанавливается остающимся
алюминием.
Замечание. Реакция сопровождается образованием большо-
го пламени; раскаленные добела искры разлетаются на значи-
тельные расстояния. Поэтому этот опыт следует проводить на
воздухе или в подходящем по размеру вытяжном шкафу. Если
используются рекомендуемые ниже количества реактивов, то
искры разлетаются не более, чем на метр, что позволяет без
какой-либо опасности провести опыт в небольшом вытяжном
Шкафу.
Если же, однако, Вы хотите провести опыт с большими ко-
личествами реактивов, то сначала надо провести пробный опыт
На открытом воздухе, не забыв соблюсти соответствующие пре-
досторожности. Следует пользоваться алебастровыми тиглями,
таким же успехом можно пользоваться тиглями, сделанными
Из красной глины и высушенными на воздухе.
20 Ф°УЛЗ	ЯП5
Отвесьте 8 г алюминиевого порошка, 10 г черенковой серы
и 7 г мелкого белого песка. Реактивы должны быть сухими.
Лучше взять черенковую серу и измельчить ее, чем пользоваться
гигроскопическим серным цветом. Высыпьте песок на железный
лоток и нагревайте его в течение минуты. Насыпьте алюминий
в чашку для выпаривания и нагревайте его на песчаной бане
в течение нескольких минут. Затем тщательно смешайте высу>
шенные реактивы и поместите смесь в тигель (см. ниже).
Возьмите магниевую ленту длиной 15 см и половину ее сверни-
те в спираль, наподобие часовой пружины. Положите спираль
поверх смеси и засыпьте ее порошкообразным магнием. Поставь-
те тигель на находящийся в вытяжном шкафу кирпиМ или ана-
логичного рода подставку. Затемните комнату. Зажгите с по-*
мощью пламени горелки свободный > конец ленты и закройте
вытяжной шкаф. Если опыт проводится на открытом вЬздухе,
то класс должен находиться по меньшей мере на расстоянии
двух метров от тигля. Происходит бурная реакция, сопровож-
дающаяся образованием большого яркого пламени и большого
числа искр. Когда тигель достаточно остынет, соскоблите содер-
жимое тигля в большой стакан воды. Эту операцию следует
проводить в вытяжном шкафу, поскольку при гидролизе серни-
стого алюминия образуется большое количество сероводорода.
Держите в руке сосуд с негодным медным купоросом и непре-
рывно сливайте в него воду и легкие частицы. Взболтайте оста-
ток несколько раз с водой, каждый раз сливая всплывающие
легкие частицы. Обычно кристаллический кремний представляет
собой спекшуюся массу частиц размером с горошек или более.
Отберите крупные куски и отбросьте остаток. Поместите их в
небольшую колбу и кипятите с разбавленной соляной кислотой
с тем, чтобы растворить застрявший в них алюминий. Слейте
кислоту и дайте учащимся ознакомиться с полученными бле-
стящими кристаллами.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТИГЛЯ ИЗ АЛЕБАСТРА
(Ирвин Файн» 1931 г.)
Сначала изготовьте бумажную форму (Ирвину Файну тре-
бовались тигли для различных реакций, и он пользовался в ка*
честве формы стеклянной воронкой, выложенной изнутри бу-
магой). Отрежьте полоску жесткой бумаги, шириной 8 см.
Трижды или более оберните бумагу вокруг небольшого стек”
лянного бокала, приклеивая второй и третий слой бумаги. Для
того, чтобы сделать дно формы, сначала вырежьте из бумаги
круг диаметром на 2,5 см больше диаметра дна бокала. По-
ставьте бокал в центр круга и подогните выступающие края.
Для того чтобы бортик дна плотно приклеился к стенкам, вы
режьте из бортика в нескольких местах треугольники. Приклей-
те основание и, прежде чем снять форму со стекла, дайте ей
306
высохнуть. Добавьте к алебастру воды и замесите смесь. Ее
следует мять, пока она не станет пластичной. Затем, с помощью
ложки шпателя или пальцев, покройте внутренние стенки фор-
мы слоем алебастра, толщиной 3—6 мм. Через несколько ми-
нут, после того как алебастр затвердеет, снимите бумагу и,
пользуясь скальпелем или другим подходящим инструментом,
подравняйте тигель. Изготовленный таким образом тигель вы-
держит несколько реакций.
Опыт 360. Получение кремнистого водорода
(А. Гаттерманн, 1889 г.)
При нагревании двуокиси кремния с избытком магния об-
разуется кремнистый магний.
2Mg + Si = Mg2Si
При взаимодействии кремнистого магния с соляной кисло-
той образуется кремнистый водород и хлористый магний.
Mg2Si + 4НС1 = SiH4 + 2MgCl2
Наконец, самопроизвольно воспламеняющийся кремнистый
водород реагирует с кислородом воздуха.
SiH4 + 20г = SiO2 + 2Н2О
Следуя указаниям опыта 358, в обычную маленькую пробир-
ку поместите смесь, составленную из 4 г порошкообразного
магния и 2,5 г сухой двуокиси кремния. Нагрейте смесь. Проис-
ходит реакция, сопровождающаяся ослепительно яркой вспыш-
кой. Разломайте пробирку, перенесите полученное вещество в
небольшую колбу и добавьте разбавленный раствор соляной
кислоты. Выделяется кремнистый водород. При встрече его с
воздухом раздается резкий выхлоп и вспыхивает пламя. Обра-
зуется белый дым — двуокись кремния. Образование кремни-
стого водорода легко показать с помощью простого и изящного
метода Мермета.
Опыт 361. Образование и разложение кремнистого водорода
(А. Меряет, 1887 г.)
При взаимодействии магния со стеклом (двойной солью
кремнекислого кальция) и кремнекислого натрия -кальций-
натрий силикат) образуются кремний и кремнистый магний.
На полученный продукт, как и в предыдущем опыте, действуют
Разбавленным раствором кислоты.
В пробирку размером 8X1,5 см поместите магниевую ленту
Длиной 2,5 см. Магниевую ленту следует опустить на дно
Пробирки таким образом, чтобы лента расположилась вдоль
стенки пробирки. Осторожно нагревайте пробирку. В результате
2°*	307
лента выравнивается и прилипает к стенке пробирки. Введите
в пробирку еще одну полоску магния, расположив ее в 6 мм
от первой, и повторите нагревание. Аналогичным образом вве-
дите в пробирку еще две полоски магния. Теперь нагревайте
пробирку докрасна, пока магний не почернеет. Создается впе-
чатление, что при этом образуется амальгама. Дайте пробирке
остыть. Затем налейте в пробирку несколько миллилитров раз-
бавленного раствора соляной кислоты. Выделяющийся газ вос-<
пламеняется при выходе из пробирки, и образуется облако
двуокиси кремния. Следовательно, выделяющийся газ является
самовоспламеняющимся соединением кремния.
Опыт 362. Образование нерастворимых силикатов:
кремниевые «растения»
Многие химики считают жидкое стекло коллоидной суспензи-
ей двуокиси кремния в растворе каустической соды. Твердые со-
ли металлов, образующих нерастворимые силикаты», медленно
реагируют с растворимым стеклом. Нерастворимые силикаты,
осаждающиеся в желатинообразном состоянии, образуют по-
хожие на растения побеги, имеющие фантастически красивый
вид.
Разбавляйте некоторое количество растворимого стекла (ра-
створимый кремнекислый натрий), пока плотность раствора
не уменьшится примерно до 1,1. Наполните этим раствором
банку из-под варенья (белого стекла) или большой стакан.
В различные части банки бросьте небольшие количества раз-
личных солей. Для этой цели можно использовать сульфаты
меди, никеля, хрома, кобальта, марганца и двувалентного же-
леза; добавьте также обычные железные квасцы. Прикройте
банку, во избежание попадания пыли, и дайте ей постоять до
следующего дня. Образуются ростки, напоминающие стебли
растений, каждый из которых окрашен в соответствующий, ха-
рактерный для иона данного металла, цвет.
ФОСФОР
Фосфор является столь реакционноспособным соединением,
что его химия сама по себе представляет источник эффектных
иллюстраций. Химики проявили много выдумки в разработке
такого рода опытов. Поэтому всегда существует соблазн
уделить изучению этого элемента непропорционально много
времени в ущерб столь важному элементу, как кремний. Число
крайне эффектных реакций, типа реакции опыта 372, должно
быть не велико, так как вызываемое ими возбуждение нравится
учащимся и запоминается, а химический смысл реакции часто
упускается, что может затруднить или даже сделать невозмож-1
ным дальнейшее исследование.
308
Несколько сложных и эффектных методов, иллюстрирующих
некоторые интересные явления, я опустил, так как они требуют
много времени для предварительной подготовки и помощи ас-
систента на лекции, и заменил их более простыми опытами.
Сначала описаны опыты, иллюстрирующие свойства красного
и желтого фосфора, а лишь затем изучаются взаимные превра-
щения аллотропических форм, ибо знание их свойств позволяет
подтвердить действительность происходящих взаимопревраще-
ний. Само собой понятно, что теоретическое изучение фосфора
следует дополнить рассказом о его применении, особенно в про-
изводстве спичек и суперфосфата.
Рекомендуется заканчивать лекционное изучение фосфора
проведением самими учащимися анализа головок сгоревших спи-
чек. Для каждой реакции достаточно одной спичечной головки.
ОБРАЩЕНИЕ С ЖЕЛТЫМ ФОСФОРОМ
Желтый фосфор следует хранить и резать под водой. Извле-
ките щипцами из бутыли кусок желтого фосфора и, держа его
щипцами, перенесите на дно наполненного водой прочного со-
суда, типа большой ступки или глиняной чашки. Если такой со-
суд отсутствует, то разрежьте фосфор на куске дерева, после
чего немедленно перенесите все куски в воду. Отрезайте куски
правильной формы с тем, чтобы их можно было легко высушить.
Высушите фосфор, плотно прижимая к его поверхности промо-
кательную бумагу. Если при сушке обернутый бумагой фосфор
держать руками, то в жаркий летний день он может легко
воспламениться. Поэтому для сушки желтый фосфор следует
положить на кусок дерева. Работать с желтым фосфором
в жаркое время дня очень утомительно. Поэтому желательно
проводить эти уроки при более подходящей погоде.
Осевший на стенках колбы или пробирки фосфор можно
быстро и безопасно удалить действием бромной воды или под-
кисленного раствора хлорной извести.
Опыт 363. Растворимость аллотропических видоизменений
фосфора в сероуглероде
В цилиндр с пробкой или склянку поместите 10 мл сероуг-
лерода и 1 г сухого желтого фосфора. Вскоре фосфор растворя-
ется. (Фосфор превосходно растворяется в сероуглероде.) Этот
раствор очень опасен и оставлять его без присмотра не следует.
Поэтому сразу перелейте его в заранее помеченную закрываю-
щуюся склянку; он будет нужен для последующих опытов.
^Смочите несколькими каплями раствора кусок фильтроваль-
ной бумаги. Растворитель испаряется, а фосфор воспламеняется
и зажигает бумагу. Поместите в пробирку 2—3 мл сероугле-
рода и щепотку красного фосфора, вставьте пробку и взболтайте
309
смесь. Никаких изменений не наблюдается. Нанесите каплю
прозрачной жидкости на фильтровальную бумагу. Растворитель
испаряется, однако воспламенения не происходит.
Опыт 364. Температура воспламенения
различных аллотропических форм фосфора
На различные участки металлической линейки помещают
красный и желтый фосфор. Красный фосфор кладут ближе к
источнику тепла. Линейку нагревают. Первым воспламеняется
желтый фосфор.
Полоску металла длиной 20—25 см (можно воспользоваться
металлической линейкой) укрепите в горизонтальном положении
таким образом, чтобы свободный конец ее можно было нагре-
вать горелкой.
На линейку в 15 см от находящегося у горелки конца
положите кусочек желтого фосфора, а в 5 см — небольшую куч-
ку красного фосфора. Нагревайте свободный конец линейки.
Желтый фосфор вскоре воспламеняется; продолжайте нагрев,
пока не воспламенится красный фосфор, т. е. пока температура
не достигнет 260° С.
Метод Д. Эмерсон Рейнольдс
Помещенные в капсулы желтый и красный фосфор плава-
ют на поверхности горячей воды. Желтый фосфор быстро
воспламеняется, а красный не воспламеняется вообще.
Наполните большой стакан почти доверху горячей водой,
скажем нагретой до 60° С. В одну небольшую капсулу помести-
те щепотку красного фосфора, а в другую — кусочек белого
фосфора величиной с рисовое зерно. (Превосходными «лодочка-
ми» могут служить алюминиевые винтовые пробки от аптечных
склянок из-под пилюль или пенициллина, следует лишь удалить
из них прокладки.) Обе заполненные капсулы поместите одно-
временно на поверхность горячей воды. Желтый фосфор вскоре
воспламеняется. Нагрейте воду до кипения: красный фосфор
не изменяется. Притроньтесь к красному фосфору раскаленным
докрасна железным стержнем: красный фосфор горит так же,
как и желтый. В отличие от красного,— желтый фосфор можно
перегнать с водяным паром.
Опыт 365. Образование хлористого фосфора
Поместите небольшой кусочек желтого фрсфора, величиной
с рисовое зерно, в ложку для сжигания и внесите его в газо-
приемник с хлором. Фосфор самопроизвольно воспламеняется и
горит зеленоватым пламенем. Если в газоприемнике содержится
избыточное количество хлора, то на стенках осаждается твер-
дый пятихлористый фосфор. Налейте в газоприемник воду и про-
ведите с полученным раствором реакции на хлорид и фосфат.
310
Опыт 366. Фосфор и бром
В 100-миллилитровый цилиндр налейте 10 мл насыщенного
водного раствора брома и с помощью пипетки добавьте в ци-
линдр 4—5 капель брома. Описываемая реакция протекает
очень бурно, с выбрасыванием жидкости, в связи с чем прово-
дите ее в глубоком цилиндре. Бросьте в цилиндр кусочек жел-
того фосфора. Элементы соединяются со вспышкой и жидкость
выбрасывается вверх. Если фосфор взят в избытке, то жидкость
обесцвечивается.
Заполните цилиндр, аналогично предыдущему, введя бром
под слой его водного раствора. Добавляйте к жидкости красный
фосфор небольшими порциями. Происходит бурная * реакция,
обычно, однако, не сопровождающаяся вспышкой. Если осто-
рожно добавлять фосфор небольшими порциями, то постепенно
жидкость полностью обесцвечивается. С достаточно подготов-
ленным классом проведите реакции на бромид и фосфит.
Опыт 367. Превращение желтого фосфора в красный
Желтый фосфор, содержащий в качестве катализатора сле-
ды йода, перегоняют в атмосфере углекислого газа.
Этот опыт в том виде, в каком он здесь описан, проводится
быстро, просто и безопасно.
Наполните углекислым газом сухую пробирку размером
8X1,5 см. При желании можно взять и большую пробирку.
Закройте пробирку пробкой. Высушите кусочек белого фосфора
размером с горошину и пустите его в пробирку. Укрепите про-
бирку в штативе и слегка извлеките пробку. Нагрейте фосфор
на небольшом пламени. Элемент испаряется и конденсируется
в виде желтых капель на холодных частях пробирки. Теперь
плотно вставьте пробку и оставьте пробирку охлаждаться, пос-
ле чего дайте всем ученикам ее осмотреть. Конечно, после пе-
регонки фосфор не изменился. Лишь при использовании слиш-
ком высокой температуры у нагретого конца пробирки может
появиться немного красного фосфора. Налейте в пробирку
бромную воду. Бром быстро и вполне безопасно реагирует с
фосфором.
Затем наполните углекислым газом еще одну пробирку и
бросьте в нее кусочек фосфора. Если вы опасаетесь, что при
этом улетучилось много углекислого газа, то пропустите его в
пробирку снова. С помощью стеклянной палочки выберите ма-
ленький кристалл йода, скажем плоский кристалл величиной,с
букву шрифта этой книги. Вводя палочку в пробирку и вра-
щая ее, когда она дойдет до нужного положения, перенесите
кристалл в пробирку и поместите его на стенку на расстоянии
около 1,5 см от фосфора. Так как при этом теряется углекислый
газ, то пропускайте его снова в течение минуты, следя за тем,
311
чтобы кристалл йода не сдвигался по направлению к фосфору.
Укрепите пробирку в штативе и слегка ослабьте пробку. Быстро
сильным пламенем нагрейте фосфор. Через несколько секунд,
когда весь .фосфор сублимируется, плотно вставьте пробку и
дайте пробирке охладиться. Теперь стенки пробирки оказыва-
ются покрытыми красным сублиматом, а местами — ярко-крас-
ным. Откройте охлажденную пробирку и продуйте ее грушей
с тем, чтобы вытеснить углекислый газ. Дотроньтесь до красно-
го осадка слегка нагретым стержнем (температура его не долж-
на превышать 200°С). Воспламенения не происходит. Затем
нагрейте стержень сильнее: красное вещество воспламеняется.
Опыт 368. Превращение красного фосфора в желтый
Красный фосфор перегоняют в атмосфере углекислого га-
за. Большая часть паров конденсируется в виде желтого фос-
фора.
В сухую пробирку поместите 0,3—0,5 г сухого красного фос«
фора. В течение минуты пропускайте в пробирку углекислый
газ, а затем неплотно вставьте пробку. Укрепите пробирку в
штативе. Нагревайте фосфор не очень сильно (он перегоняется
при температуре 269°С). Пробирка наполняется желтыми па-
рами, а на более холодных частях стенок появляются желтые
капли, впоследствии превращающиеся в желтые твердые нале-
ты. Прекратите нагрев и плотно вставьте пробку. Как только
пробирка остынет, дайте ученикам ее осмотреть. Так как ско-
рость обратной реакции — превращения желтого фосфора в
красный — быстро возрастает с увеличением температуры, то
ближайшие к месту нагрева частицы сублимированного фосфо-
ра обычно бывают красными. Если красный фосфор влажный,
то он может сублимироваться неполностью и оставшаяся часть
его может превратиться в стекловидную массу метафосфорной
кислоты.
Снова закрепите пробирку в штативе. Дотроньтесь железным
стержнем до небольшой кучки красного фосфора: воспламе-
нения не происходит. Тем же стержнем дотроньтесь до субли-
мированного желтого фосфора: он легко воспламеняется. Можно
поступить иначе: взболтайте содержимое пробирки с 2 мл
сероуглерода и вылейте раствор на фильтровальную бумагу,
аналогично опыту 363.
Опыт 369. Свечение окисляющегося фосфора
Струя паров фосфора, попадая в воздух, начинает светиться
и имеет вид обычного газового пламени.
К небольшой колбе, емкостью 100—200 мл, подберите проб-
ку и наденьте пробку на трубку диаметром 1 см, а длиной
2,5 см. Вставьте пробку в колбу.
312
Заполните колбу наполовину водой, и
для того чтобы вы-
теснить из нее воздух, кипятите воду в
Затемните комнату. Бросьте в трубку
кусочек белого фосфора величиной с
рисовое зерно. Пары фосфора, увлекае-
мые паром, при встрече с воздухом на-
чинают светиться. Попросите ученика
попытаться (опыт не удается) зажечь
этим пламенем свечу или кусок бумаги.
Холодность этого пламени хорошо
демонстрируется следующим опытом.
Опыт 370. Холодное пламя
окйсляющегося фосфора
(А, Смителлс)
Фосфор испаряют в атмосфере угле-
кислого газа. При встрече струи парооб-
разного фосфора с воздухом он окисля-
ется и образуется пламя бледно-зелено-
го цвета столь низкой температуры,
что можно держать в нем палец без
всякого для себя вреда. Соберите при-
бор, аналогичный изображенному на
рисунке 79. Колбу емкостью 200—300 см
набейте стеклянной ватой и поместите в
нее 2—3 кусочка сухого желтого фосфора
размером с горошину. Затемните комнату,
течение 5 минут.
Рис. 79. Холодное
пламя.
пропустите в колбу
сильную струю углекислого газа. Образуется зеленое пламя.
Введите в пламя палец.
Опыт 371. Фосфор не светится в чистом кислороде
В темной комнате, на воздухе фосфор обладает яркой фос*
форесценцией, однако в кислороде остается совершенно темным.
Приготовьте заранее несколько сухих газоприемников, два
из которых должны быть заполнены кислородом. Вырежьте
из толстой белой промокательной бумаги несколько широких
полос такого размера, чтобы потом в газоприемниках они стоя-
ли бы вертикально. На две полосы нанесите по нескольку ка-
пель сероуглеродного раствора, полученного в опыте 363. По-
местите одну полоску в газоприемник, наполненный кислоро-
дом, и закройте сосуд. Вторую полоску поместите в газоприемник
с воздухом. Затемните комнату. Находящаяся в газоприемнике
с воздухом бумага вскоре начинает ярко фосфоресцировать, а
затем, когда растворитель испарится, фосфор воспламеняется
и бумага сгорает. В то же время бумага, находящаяся в газо-
приемнике, заполненном кислородом, не изменяется. Снимите
313
крышку и выньте бумагу. Бумага немедленно воспламеняется.
Как и ранее, смочите кусок пористой бумаги сероуглеродом и
поместите ее в газоприемник, заполненный воздухом. Туда же
поместите кусочек ваты, смоченный скипидаром. Закройте га*
зоприемник стеклянной крышкой. Пока бумага находится в
газоприемнике, фосфоресценция не наблюдается.
Действие фосфора в качестве восстановителя может быть
показано несколькими способами.
Опыт 372. Взрыв при восстановлении
хлорноватокислого калир
(Б. Ф. Оттель, 1888 г.)
На треножник положите кусок фильтровальной бумаги и
насыпьте на нее десертную ложку («без верха») тонко измель-
ченного хлорноватокислого калия. Смочите порошок несколь-
кими каплями раствора фосфора в сероуглероде (1—2 г жел-
того фосфора и 10 мл сероуглерода). Затемните комнату. Как
только растворитель испаряется (1—2 минуты), смесь взрыва-
ется: образуется большое пламя. Выберите большой кристалл
хлорноватокислого калия, потрите его о спичечную коробку и
поднесите к открытой газовой горелке: горелка зажигается.
Опыт 373. Восстановление солей фосфором
(Ф, Аккум, 1817 г.)
Растворенные соли металлов, расположенных в конце элект-
рохимического ряда, легко восстанавливаются фосфором. Ме-
талл выпадает в осадок, и затем образуется фосфид.
Возьмите палочку фосфора. Если она покрыта местами
красным фосфором, соскоблите его. Погрузите палочку в
0,5 М раствор сернокислой меди. Раствор можно предвари-
тельно подогреть до 30° С. Через несколько минут на палочке
оседает слой красной меди (одновременно образуется черный
фосфид меди). Пусть реакция продолжается до следующего
урока; в результате раствор обесцвечивается. Если класс доста-
точно подготовлен, покажите, что в растворе содержится фос-
форная кислота.
Проведите аналогичный опыт, используя вместо сернокислой
меди азотнокислое серебро. Следует провести аналогичный опыт
и с раствором золота, если он имеется.
Опыт 374. Получение окиси фосфора
Поставьте небольшой тигель на обычную глиняную тарелку.
Поместите в тигель кусочек желтого фосфора, размер которого
должен соответствовать величине используемого колокола (на
количество кислорода, содержащееся в 5 л воздуха, следует
314
брать I г фосфора. Если фосфор будет взят в избытке, то часть
его превратится в красный в ущерб опыту). Для того чтобы
фосфор воспламенился, дотроньтесь до него нагретым стержнем,
после чего накройте тарелку самым большим из имеющихся в
вашем распоряжении колоколом. Образуется большое количест-
во белого дыма, оседающего в виде белых хлопьев на стенках
сосуда. Дайте осесть полученному соединению, после чего собе-
рите его и храните в закрытой склянке. Оставьте достаточное
количество полученного соединения на тарелке с тем, чтобы
можно было наблюдать, как оно на воздухе расплывается. Не-
много белых хлопьев поместите на влажную синюю лакмусовую
бумагу.
Опыт 375. Различные фосфорные кислоты
Подбирая соответствующие условия, можно показать, что
при реакции пятиокиси фосфора с водой могут быть получены
три различные кислоты.
Р2О5 + Н2О ->2НРОз + НЮ 0Н4Р2О7 + НЮ ->2НзРО4
Образующаяся на холоду метафосфорная кислота при нагрева-
нии раствора постепенно превращается в пирофосфорную, ко-
торая в свою очередь при кипячении раствора быстро превра-
щается в ортофосфорную.
Добавьте десертную ложку («без верха») пятиокиси фосфо-
ра к трем 150-миллилитровым порциям холодной дистиллиро-
ванной воды. При необходимости профильтруйте раствор, а за-
тем разделите его на три равные части, разлив по колбам Л, 5
и В. Приготовьте заранее раствор яичного альбумина, для чего
либо 3 г сухого альбумина растворите в 50 жл воды, либо мед-
ленно добавьте яичный белок к десятикратному по объему
количеству воды. 10 минут или более энергично кипятите раст-
вор А, Раствор Б поместите в кипящую водяную баню и подо-
грейте до 80—90° С.
Метафосфорная кислота. К части раствора Б добавьте раст-
вор альбумина. Немедленно происходит коагуляция. К Другой
части раствора В добавьте в избытке раствор азотнокислого
серебра (пользуйтесь 5—10-процентным раствором). Образуется
белый флокулирующий осадок.
При данных низких концентрациях предварительно не нейт-
рализованные метафосфорная и пирофосфорная кислоты при до-
бавлении азотнокислого серебра образуют обильные осадки. Од-
нако для реакции с более сильной ортофосфорной кислотой лучше
пользоваться аммиачным раствором азотнокислого серебра.
Ортофосфорная кислота. Отлейте от кипевшего в течение
Ю минут раствора А небольшую часть, охладите ее и добавьте
к ней раствор яичного альбумина. Если белок коагулируется,
’Продолжайте кипятить раствор Д, пока очередная проба пере-
станет вызывать коагуляцию. После этого подействуйте на часть
315
охлажденного раствора А аммиачным раствором азотнокислого
серебра. (Для приготовления последнего добавляйте к раство-
ру азотнокислого серебра нашатырный спирт до тех пор, пока
выпадающий вначале осадок гидроокиси серебра полностью пе-
рейдет в раствор.) Образуется светло-желтый осадок.
Пирофосфорная кислота. Эту кислоту лучше всего изучать
последней, так как полное превращение метафосфорной кисло-
ты в пирофосфорную при температуре 80—90° С происходит
лишь за 20—30 минут. Время от времени охлаждайте пробы и
проводите реакцию с раствором альбумина. При получении
отрицательной реакции охладите еще одну пробу и проведите
реакцию с азотнокислым серебром. Образуется белый порошко-
образный осадок, отличающийся по внешнему виду от осадка,
даваемого метафосфорной кислотой.
ПОЛУЧЕНИЕ ФОСФИНА
Фосфин очень ядовит. Поэтому при получении его вне вы-
тяжного шкафа следует соблюдать определенные предосторож-
ности. Действительно, если способ выделения газа контролирует-
ся, то попадающий в комнату в незначительном количестве
фосфин самовоспламеняется и сгорает, образуя фосфорную кис-
лоту. Газ, остающийся в реакционной колбе, должен быть пол-
ностью удален до начала демонтажа прибора.
Метод (а)
Опыт 376. Действие фосфора на едкую щелочь
(Генгембри, 1783 г.; Е. Ф. Горуп-Бизаней, 1859—1868 гг.)
Рис. 80. Получение фосфина.
Соберите прибор,
аналогичный изобра-
женному на рисун-
ке 80. Наполните кол-
бу до половины кон-
центрированным раст-
вором каустической со-
ды (30—40 г NaOH на
100 мл воды). До-
бавьте к раствору 2—
3 кусочка желтого
фосфора размером
с горошину. Налейте в
кристаллизатор теп-
лую воду. Для того,
чтобы вытеснить из
прибора воздух, в те-
чение минуты пропу-
скайте светильный газ.
316
после чего перекройте резиновую трубку зажимом. Затем
нагревайте раствор. Как только начнет выделяться газ,
отрегулируйте пламя таким образом, чтобы в секунду выделя-
лось примерно 2 пузырька газа. Светильный газ вытес-
няется из прибора образующимся фосфином, после чего пу-
зырьки фосфина, выходя из воды, при встрече с воздухом
воспламеняются и образуются вихревые кольца дыма. Закончив
наблюдение, удалите пламя и, включив светильный газ,
полностью вытесните из прибора фосфин.
Метод (б)
А. Г. Вернон Гаркурт и X. Г. Мадан проводят этот опыт с
помощью следующего простого метода:
В маленькую чашку для выпаривания налейте 20 мл воды и
добавьте 10 г едкого кали. Добавьте к раствору кусочек фос-
фора, величиной с горошину, и осторожно нагревайте раствор на
песчаной бане, следя за тем, чтобы жидкость не кипела. Как и
при методе (а) выделяется фосфин. Продолжайте нагрев до^
окончания реакции. Остающаяся жидкость — раствор фосфорно-
ватистокислого калия (гипофосфита калия) — является силь-
ным восстановителем; эта жидкость уже использовалась для
получения свободной серы из сернистого газа (опыт 248).
Метод (в)
Опыт 377. Термическое разложение
фосфорноватистокислого натрия
Осторожное нагревание фосфорноватистокислого натрия при-
водит к его разложению, <в результате которого выделяется
фосфин.
2NaH2PO2 = Na2HPO4 + РНз
Поместите в пробирку несколько граммов соли NaH2PO2-H2O
и осторожно ее нагревайте, пока не прекратится выделение газа.
Затем слегка увеличьте температуру: выделяется фосфин, само-
произвольно воспламеняющийся и бурно горящий у выхода
«пробирки.
Метод (г)
Опыт 378. Гидролиз фосфида кальция
(Ирвин Файн, 1931 г.)
СазР2 + 6Н-ОН = ЗСа(ОН)2 + 2РНз
Подберите к широкогорлой 50-миллилитровой колбе пробку
и просверлите в пробке два отверстия. С помощью отводной
трубки соедините колбу с пневматической ванной. Находящий-
ся в колбе конец отводной трубки должен быть установлен
317
вровень с нижней поверхностью пробки. Во второе отверстие
пробки вставьте прямую трубку диаметром 12 мм; нижний ко-
нец трубки должен отстоять от дна колбы на 2,5 см, а верх-
ний— на 1,5 см возвышаться над пробкой. Наливайте в колбу
горячую воду, пока высота свободного пространства над водой
станет равной 1,2 см. Затем бросьте в отверстие широкой труб-
ки маленький кусочек фосфида кальция и немедленно вставьте
пробку в отверстие трубки. Выделение равномерной струи фос-
фина сопровождается уже известными явлениями. В конце
опыта с помощью резинового шланга подсоедините широкую
трубку к водопроводу, медленно откройте кран и промойте
колбу.
Опыт 378 а. Соединение фосфора с водородом
(Ф. Аккум, 1817 г.)
Поместите в стакан гранулированный цинк и подействуйте
на него 4 н. раствором серной кислоты. После того как начнет-
ся бурное вспенивание, время от времени добавляйте к смеси
маленькие кусочки желтого фосфора. Выделяется фосфин.
ГЛАВА V
КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ОПЫТЫ
Количественный анализ придает качественным явлениям ту
логическую строгость и стройность, без которых изучение многих
разделов предмета будет оставаться не более чем интересным.
Количественные определения придают исследованию закон-
ченную форму и консолидируют его, придают точность усваи-
ваемым идеям и позволяют их сформулировать математически.
Несмотря на это, по моему мнению, весовой анализ, за исклю-
чением его приближенных и быстрых видов, не должен приме-
няться в лекционных опытах. Действительно практически не-
возможно в течение 45 минут урока поддержать внимание боль-
шего числа юных учащихся одновременно и к проведению
анализа, по ходу которого приходится проводить четыре тща-
тельных взвешивания, и к собственно предмету урока.
Эта глава содержит лишь те подходящие для вводного кур-
са количественные определения, которые сами по себе пригодны
для лекционной демонстрации. Опыты посвящены определению
плотности и эквивалентов, объемному анализу газов и количест-
венному определению их диффузии. Объемный анализ газов^
как количественный лекционный опыт, не имеет себе равных:
реакции идут быстро и эффектно, • различные объемы легко
видимы и* следовательно, количественные отсчеты могут в об-
щем проверяться всеми учащимися. Теоретическая важность по-
лучаемых результатов не подлежит сомнению: учащиеся само-
стоятельно, из первых рук, узнают состав 'различных важных
веществ, выводят законы образования химических соединений,
делают первые шаги по направлению к атомной и молекулярной
теориям и, наконец, анализируют воду, хлористый водород, ам-
миак и, возможно, метан.
Таким образом они получают данные, позволяющие ввести
понятие о валентности, это превосходит обычный метод опреде-
ления эквивалентов,. предполагаемых атомных весов и расчета
отношений. Некоторые из настоящих опытов, при проведении
их по оригинальным методикам, требуют большой подготовки
и практики и даже, обладая большим экспериментальным ис-
кусством, трудно провести их в течение одного урока. К счастью,
Для большинства из них были разработаны простые модифика-
319
ции, позволяющие получить точные результаты. В настоящей
главе будет приведен ряд таких методов.
П. Хаукридж, изобретательный лектор Кембриджского кол-
леджа Клары, упростивший аппаратуру для газового объемного
анализа, в 1889 г. писал об этих определениях следующее: «На-
рисовать иллюстрацию столь же просто, сколь и трудно потом
ею пользоваться. Думаю, что я прав, говоря, что лишь немно-
гие лекторы пытаются ставить подобного рода опыты. Тем не
менее именно проведение опытов позволило бы избавиться от
скучных «препаратов и их свойств», являющихся бичом химиче-
ской лекционной».
Большое число простых опытов, разработанных Рамсэем и
описанных им в его книге «Экпериментальные доказательства
теоретической химии» (1884 г.), нашло отражение в литературе о
лекционных опытах. В предисловии к этой книге Рамсэй пишет:
«Эти сравнительно грубые методы дают удивительно точ-
ные результаты». Однако Рамсэй имеет в виду результаты, по-
лучаемые студентами первого года обучения, которые при про-
ведении опыта неограничены временем, а не преподавателей,
работающих на виду у учащихся.
Обсуждая метод анализа аммиака по Гофманну, мисс Айда
Фрейнд замечает, что она «не смогла где-нибудь найти ни
действительные величины, полученные с помощью этого метода,
ни какую-либо информацию как о достигнутой точности, так и о
особых затруднениях, встречающихся при его проведении, и по-
этому была бы очень удивлена, если бы опыт этот на практике
действительно проводился так часто, как это описано в печати».
Эти мнения, несомненно, преувеличены. Можно допустить,
что некоторые классические опыты трудно, если не невозможно
провести в течение 45-минутного урока. Некоторые опыты
имеют плохую репутацию «не получающихся» опытов; однако
разработаны многие модификации их, которые могут быть за-
вершены в положенное время, обеспечивая в то же время полу-
чение результатов удовлетворительной точности.
Большая часть недоброжелательных отзывов об этих опытах
вызвана, возможно, частично тем риском, который всегда воз-
никает при проведении демонстрации без предварительной соот-
ветствующей тренировки, и частично — той непомерной степенью
точности, на которую претендуют авторы новых методов. Так,
например, метод определения объема азота, входящего в состав
закиси и окиси азота по Кейзеру, по данным автора, дает точ-
ность 0,1%. Кейзер собирает окись азота над водой, не подвер-
гая предварительно воду какой-либо обработке.
Однако при использовании закиси азота он сначала насы-
щает воду закисью азота. При этих условиях утверждение о
точности до 0,1% не выдерживает никакой критики. Рассмотрим
замкнутый объем закиси азота, содержащийся над его насыщен-
ным водным раствором. Над одной поверхностью давление за-
320
киси азота равно атмосферному, над другой — нулю. Следова-
тельно, должно иметь непрерывное движение закиси азота из
замкнутого пространства в атмосферу. Однако есть и более
серьезные обстоятельства: когда даже находящаяся в замкну-
том пространстве закись азота полностью восстанавливается до
азота, происходящее при этом падение давления закиси азота
заставляет растворенную закись азота выходить из воды в азот
до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. Указания
методики требуют, чтобы газ пропускался над горячей медью до
тех пор, пока не будет больше иметь место сжатие. Очевидно,
что в случае анализа закиси азота при точном выполнении этих
указаний будет получен фантастический результат.
Другой автор, резко критикуемый Аидой Фрейнд, собирал
и измерял подвергавшееся исследованию газообразное соедине-
ние над ртутью, а газовые продукты его распада — над водой
при 18°, не вводя поправок на растворимость или давление во-
дяных паров и каждый раз ошибаясь на 2%. Однако результат
опыта дан им с третьим десятичным знаком, что предполагает
точность 1 в 2000.
Из сказанного следует, что преподаватель должен иметь
ясное представление о возможностях данных опытов и о требуе-
мой точности. Далее, с целью исключить некоторые недоразуме-
ния и дать некоторые полезные указания, будут исследованы
некоторые факторы, имеющие отношение к проводимым иссле-
дованиям, с тем чтобы стали видимыми ограничения различных
методов. В дополнение будут описаны устройства и реакции, де-
монстрирующие, каким образом в ограниченное время, имеюще-
еся в распоряжении преподавателя, могут быть получены ре-
зультаты приемлемой точности.
ПОЛУЧЕНИЕ ГАЗОВ
Похвальное желание извлечь из опыта как можно больше
пользы побуждает многих преподавателей получать требуемый
газ при помощи метода, ранее уже использовавшегося учащи-
мися. Здесь следует воспользоваться благоприятной возмож-
ностью и пересмотреть некоторые вопросы. Часто для того что-
бы все учащиеся могли наблюдать за реакцией, пользуются
большой препаративной колбой. Разумность этого сомнительна.
При проведении реакции в большой колбе придется вытеснять
большое количество воздуха, т. е. проводить операцию, всегда
являющуюся длинной и трудной. Возможно, следует предпо-
честь самую маленькую колбу. Опыт, который проводят в дан-
ном случае учащиеся, посвящен не методу получения газа, а
его количественной реакции. Введение большого числа повторе-
ний и концентрация внимания на вопросах, связанных с давлени-
ем и манипуляциями, всегда с трудом воспринимаемыми млад-
шими учениками, будут уменьшать значение опыта. Поэтому:
31 «ГОулз
321
а)	Если имеется баллон с газом, рекомендуется полу-
чать газ из баллона. Если же его нет, то следует либо
б)	получить газ заранее и хранить его в газометре либо,
в)	воспользоваться специальным препаративным методОхМ и
специальной аппаратурой, обеспечивающей получение стабиль-
ной струи чистого газа.
Препаративные методы, в особенности имеющие историче-
ский интерес, не всегда обеспечивают получение чистого продук-
та. Препаративные количества достаточно сухого кислорода
легко получить при осторожном нагревании перманганата калия.
Этот метод постоянно использовал Рамсэй, когда требовалось
получить небольшие количества кислорода. Он намного предпоч-
тительнее обычного метода, основанного на реакции хлората с
двуокисью марганца. Автор нашел в оригинальных статьях нес-
колько простых реакций, с помощью которых могут быть легко
получены небольшие количества чистых газов. Эти методы
можно найти в соответствующих параграфах.
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПОДВЕДЕНИЯ ГАЗОВ И ИХ ХРАНЕНИЯ
В тех случаях, когда не применяются специальные устройст-
ва, служащие для подведения к заполнения газами сосудов, на-
именее ожидаемым и тем не менее возможно наибольшим источ-
ником ошибок является этап получения и собирания определен-
ного объема газа, необходимого для опыта. Газ можно собрать
над ртутью, над водой, над соляным раствором либо, наконец,
просто вводить его в измерительную трубку, вытесняя им нахо-
дящийся в трубке воздух. Над ртутью можно собирать все га-
зы, за исключением хлора. Однако для удовлетворительной ра-
боты по этому методу требуется большое количество ртути, что
многим преподавателям не дает возможности пользоваться дан-
ным методом. Фрейнд и другие лекторы для заполнения трубки
хлором пользовались методом вытеснения воздуха.
Тем не менее, по моему мнению, метод «сухого заполнения»
рекомендовать не следует. Для его проведения требуется тща-
тельно разработанная аппаратура, сам процесс длителен и не
экономен и в конце концов невозможно показать, что опытная
трубка действительно заполнена хлором. Более того, исключи-
тельно трудно быстро и полно вытеснить воздух из прибора,
состоящего не только из препаративной колбы, но в дополнение
из двух или более промывных склянок. Если же последние
имеют пространства сложной формы, то воздух упорно задержи-
вается в местах изгиба и углублениях и выходит очень медлен-
но. Всякому преподавателю, доверяющему этому методу, следу-
ет провести проверочный опыт, собирая считающийся чистым
газ в длинную трубку и открывая ее под растворителем.
Для лекционных целей намного предпочтительнее собирать
хлор над соляным раствором или насыщенным водным раство-
322
ром хлористого кальция. Автор получение и заполнение трубки
хлором (или другим газом, допускающим собирание над водой или
водным раствором) проводит методом, описанным в опыте 440.
ТРЕХХОДОВОЙ КРАН
(А. В. Гофманн, 1369 г.)
Многие измерительные трубки для облегчения введения га-
зов снабжаются трехходовыми кранами. Имеется несколько
типов таких кранов. Для использования на лекции удобен кран
конструкции Гофманна (1869 г.), имеющий выходное отверстие
на конце стеклянной
пробки (рис. 81).
При определенном по-
ложении крана, газ,
входящий в А, дол-
жен пройти в В. Назо-
вем соответствующее
положение крана поло-
жением 1. Кран мож-
но повернуть таким
образом, чтобы сооб-
щались друг с другом
пространства А и С —
Рис. 81. Трехходовой
кран.
Рис. 82. Трехходо-
вой кран в разрезе.
это будет положение
2, В-третьих, кран можно повернуть таким образом, чтобы сооб-
щались друг с другом выходные отверстия В и С — это будет по-
ложение 3. Наконец кран D можно повернуть таким образом, что-
бы ни одно из пространств друге другом не сообщалось, т. е. кран
был бы полностью закрыт,— это будет положение 4. Очевидно, что
конец А можно непосредственно соединить с источником газа,
кран повернуть в положение /, позволяя газу проходить в В до
тех пор, пока из препаративной колбы и отводных трубок не бу-
дет вытеснен весь воздух. Затем кран следует повернуть в по-
ложение 2, в результате чего струя чистого газа проходит в
измерительную трубку, соединяющуюся с крано-м у С. Если
время позволяет, следует предварительно отвести в какую-
либо иную трубку выходящий из В газ и определить его чи-
стоту.
Новый кран всегда следует заранее проверить, ибо если он
не сделан достаточно тщательно, то в положении 4 он точно
функционировать не будет.
При повороте крана Гофманна стеклянная пробка D дви-
жется внутри соединительного резинового шланга BE, Это не-
удобство устранено в кране модели Галленкампа.
Прежде чем пользоваться краном на лекционном опыте, же-
лательно сначала потренироваться в обращении с ним. Напол-
ните водой отобранную для опыта трубку, подсоедините конец
21*
323,
А к крану газовой сети и потренируйтесь в обращении с треххо-
довым краном.
Некоторые приборы не снабжены трехходовым краном. Од-
нако иногда их конструкция позволяет с помощью толстостен-
ного резинового шланга подсоединить их к трехходовому крану.
В тех случаях, когда трубка снабжена обычным (двухходо-
вым) краном, действие и преимущества трехходового крана мо-
гут быть осуществлены следующим образом:
Заполните измерительную трубку ртутью до самого крана.
Соедините вводный конец крана с источником газа, ослабьте
пробку и дайте газу проходить, пока не убедитесь, что отводная
трубка не содержит воздуха. Затем уплотните кран снова и
Поверните его таким образом, чтобы газ прошел в измеритель-
ную трубку.
СМАЗКИ ДЛЯ СТЕКЛЯННЫХ КРАНОВ*
Самой простой и возможно наиболее часто используемой
смазкой является вазелин. Однако некоторые химики предпочи-
тают пользоваться смесью вазелина о свиным салом, а другие —
раствором резины в вазелине.
Было опубликовано несколько рецептов приготовления сме-
сей резины с вазелином; очень популярным является рецепт
сэра Герберта Джексона.
Поместите в чашу 6 вес. ч. обычной черной резины (резино-
вой трубки), 5 вес. ч. вазелина и 1 вес. ч. парафина. Нагре-
вайте смесь в вытяжном шкафу. Температура смеси должна
быть достаточно высокой, чтобы обеспечить образование паров.
В то же время не следует излишне повышать температуру, ибо
резина может загореться. Время от времени перемешивайте
смесь, пока резина не растворится.
Второй рецепт следующий:
Возьмите 16 вес. ч. вазелина, 8 вес. Ч: чистой резины (годит-
ся натуральный каучук, используемый для подошв) и 1 вес. ч.
парафина. Расплавьте смесь.
Краны, используемые при работе с водой или водными раст-
ворами, следует часто смазывать. Для того чтобы смазать кран,
тщательно высушите стеклянную пробку и поверхность отвер-
стия, после чего нанесите едва видимый слой смазки. Вряд ли
следует напоминать, что в отверстиях смазки быть,не должно.
АСПИРАТОР
(Г. ‘Сент.Клер Девиль)
Аспиратор Девиля представляет собой две соединенные ас-
пираторные бутыли (см. рис. 14 и 83). Вм. Оствальд поль-
зовался одной бутылью, соединенной с капельной воронкой
1 См. стр. 568.
324
(рис. 84). Для того чтобы зарядить аспиратор газом, вставьте
пробку в открытый тубус D (рис. 83), наполните склянку до-
верху водой, поставьте ее в наполненную
водой лохань, вставьте пробку, сквозь
которую проходит трубка с краном С
либо резиновой трубкой с зажимом, и
Рис. 84. Аспиратор
Оствальда.
Рис. 83. Аспиратор Девиля.
извлеките пробку D. Заполняйте аспиратор либо аналогич-
но газоприемнику, либо через кран в соответствии с ри-
сунком 85. Сначала выпускайте из препаративйой кол-
325
бы газ, пока вы не сочтете, что весь воздух из нее вытеснен,
и лишь после этого введите газ в аспиратор. Заполните
водой вторую аспираторную бутыль, вставьте в тубус со-
единенную с соединительной трубкой пробку Е, опуская вто-
рой конец трубки в лохань с водой. Подымайте бу-
тыль В и позвольте воде вытекать из соединительной трубки,
пока не прекратится выделение пузырьков воздуха, после чего
соедините обе бутыли. Для того чтобы отвести газ из аспирато-
ра, подымите бутыль В, отпустите зажим и, лишь вытеснив из
трубки С воздух, на что требуется примерно минута, соедините
трубку С с сосудом, подлежащим заполнению газом.
небольшой ртутный аспиратор
(ф.)
Рис. 86. Неболь-
шой ртутный аспи-
ратор.
В тех случаях, когда необходимо сохранить сухой газ, сле-
дует пользоваться ртутью. Назовем рекомендуемый прибор
ртутным аспиратором. Его можно легко изготовить из разроз-
ненных деталей, быстро накапливаю-
щихся в функционирующих лаборато-
риях. При большинстве определений
объемов газов требуются очень неболь-
шие количества газов. Для изображен-
ного на рисунке 86 прибора требуется
очень немного ртути. Трубку А следует
изготовить из негодной 50-миллилитро-
вой пипетки (годится также 25-милли-
литровая пипетка) или разрозненной ша-
риковой трубки. Трубку следует согнуть
под прямым углом и припаять к крану.
Кран можно заменить резиновой трубкой
с тугим зажимом. С — небольшой груше-
видный резервуар, а В — толстостенный
резиновый шланг. Как заполнение газом
контейнера А, так и отведение определен-
ного количества газа в эвдиометр —
вполне очевидные операции. Молодой
преподаватель должен постепенно на-
капливать подобные части приборов. За-
пасенные на досуге они очень помогают
в трудную минуту.
Методическое замечание. Преподава-
телю, имеющему мало свободного вре-
мени, следует требуемый для последующих количественных
опытов газ получить заранее и хранить его в аспира-
торе, установленном на виду у учащихся. Обычно важный ко-
личественный опыт нуждается в предварительной качественной
иллюстрации. Понятно, что качественный опыт следует провести
326
на предыдущем занятии. Затем можно с успехом осуществить
получение газа и заполнение им аспиратора. Физические и хи-
мические аспекты этих процессов очень поучительны. Более то-
го, учащиеся всегда высоко оценивают работу, проводящуюся
для обеспечения успеха последующего занятия.
МОЙКА СТЕКЛЯННОЙ АППАРАТУРЫ1
Обычно преподаватели калибровке аппаратуры могут уде-
лить очень немного времени. В действительности такого рода
проверка, имея в виду точность, доступную при быстро прово-
димых анализах газов, нужна вчредких случаях. Тем не менее
аппаратура должна быть чистой. По моему мнению, наилучшим
способом мойки является один из методов, часто используемый
в научно-исследовательских лабораториях. За несколько часов
(или еще лучше дней) до использования заполните аппаратуру
концентрированным водным раствором перманганата калия —
лучше пользоваться более растворимой натриевой солью. По
окончании требуемого времени слейте раствор перманганата и
заполните сосуды разбавленным раствором соляной кислоты:
таким образом будет удалена двуокись марганца, осевшая во-
круг первоначально имевшихся пятен жира. Промойте сосуды
дистиллированной водой. В результате на стенках сосудов не
остается капель воды и влажная посуда кажется совершенно'
сухой.
ОБРАЩЕНИЕ С РТУТЬЮ И ЕЕ ОЧИСТКА
При работе с ртутью прибор следует установить в большом
деревянном лотке. Таким образом можно будет легко собрать
частицы ртути, рассыпанные по ходу опыта. Если капли ртути
растеклись по столу или по полу, то лучше всего собирать их
по методу Гаркуорта, пользуясь изогнутой почтовой открыткой.
При введении газа в трубку, заполненную ртутью, трубку
следует поднять как можно выше, с тем чтобы отверстие труб-
ки находилось почти у поверхности налитой в сосуд ртути.
Кончик отводной трубки должен возвышаться над местом изги-
ба трубки не более чем на 12 мм, ибо в противном случае по-
требуется слишком большое давление для того, чтобы вытолк-
нуть ртуть из изгиба отводной трубки.
Запасную ртуть следует часто очищать и сушить. Описано
несколько видов сложных приборов, предназначенных для пе-
регонки ртути в вакууме или очистки ее при помощи электро-
лиза. Однако для большинства целей достаточно удалить из
ртути прилипшие к ней твердые частицы, продавливая ртуть
через льняную ткань или замшевую кожу, а растворенные в
ней металлы — действием разбавленного раствора азотной кис-
лоты. Увлажните слегка кусок замшевой кожи и положите его
1 См. стр. 569.
327
в чашку. Налейте -в чашку ртуть. Подымите кверху концы
замши с тем, чтобы ртуть оказалась в замше. Скрутите образо-
вавшийся таким образом мешок и продавите ртуть через замшу.
Окись, находящаяся в очень раздробленном состоянии, зам-
шей не задерживается. Такого рода окись по М. Фарадею
(1827 г.) удаляется следующим образом: возьмите немного са-
хара и измельчите его в тонкий порошок. Насыпьте порошок в
склянку, содержащую подлежащую очистке ртуть. Для того
чтобы увлажнить сахар, подышите два-три раза в склянку.
Взбалтывайте склянку с тем, чтобы ртуть и сахар тщательно
перемешались. Вскоре грязь адсорбируется сахаром. Сверните
из фильтровальной бумаги конус и вставьте его в воронку.
Проткните конец конуса булавкой. Перелейте смесь в воронку.
Ртуть проходит сквозь отверстие, а сахар и грязь остаются в
воронке. Теперь поместите ртуть в прочную лохань, типа гли-
няной, с тем, чтобы в контакте с кислотой оказалась большая
поверхность ртути, ибо реакция может идти только на поверх-
ности раздела, и взболтайте ртуть с разбавленным раствором
азотной кислоты (1 объем кислоты на 6 объемов воды).
Ртуть можно оставить под кислотой на несколько дней, ибо
очевидно, что образующаяся азотнокислая ртуть также реаги-
рует с растворенными металлами. Затем промойте ртуть два
или три раза водой. Сливая воду и пользуясь промокательной
бумагой, удалите максимально возможное количество воды,
после чего перелейте ртуть в чашку для выпаривания и нагре-
вайте ртуть примерно до 110° в течение нескольких минут. До
большей температуры ртуть нагревать не следует, так же как
и не следует ее долго нагревать вне вытяжного шкафа, ибо
пары ртути исключительно токсичны.
Замечание об используемых приборах. Многие из приборов
стандартного типа иногда велики по объему, что вызывает не-
обходимость пользоваться большим количеством ртути. Поэто*
му всегда возможно сделать прибор «стандартного» образца.
Так, например, трубка может быть укорочена, пробка заменена
краном, или двухходовой кран—трехходовым краном. Трубки
для опытов с «изогнутой трубкой» должны быть такого диа-
метра, чтобы их можно было легко заткнуть большим пальцем.
Для многих реакций изучение действительных температур, при
которых они проходят, показывает, что, вопреки рекомендациям
о проведении их в трубках из твердого стекла, их вполне мож-
но проводить в трубках из мягкого стекла. Мягкое стекло не
только дешевле, но и работать с ним легче; оно реже лопается,,
чем твердое стекло.
При желании заказать модифицированную (измененную) спе-
циальную аппаратуру следует дать стеклодуву чертеж в мас-
штабе 1 : 1 и указать сорт стекла и необходимую толщину
стенок. Если этого не сделать, то стеклодув, не знающий, для
чего требуется прибор, припаяет кран или ответвление там,
328
где это кажется удобнее ему, и в результате оно может ока-
заться направленным совсем не в ту сторону, в которую тре-
буется, или оказаться на 2,5—3 см выше или ниже требуемого
места.
Далее, если кран должен оканчиваться прочной трубкой с
тем, чтобы на него можно было надеть толстостенный шланг,
то это должно быть особо оговорено.
РАСТВОРИМОСТЬ ГАЗОВ
При измерении объема газа, собираемого над водой, в том
случае, когда опыт проводят в младших классах, обычно (и
совершенно правильно) пренебрегают давлением водяных паров
и считают, что газ совершенно нерастворим в воде. Это вполне
разумно, при условии, если отдают себе отчет в том, что опыт
является первым приближением, и в связи с этим не делают по-
пыток проводить отсчет с точностью до 0,2 мм или выражать
результат с точностью до третьей значащей цифры.
В 100 мл воды при 15° С и атмосферном давлении данного
газа растворяются следующие количества газов:
Воздух...................2,15	см3
Азот.....................1,75	„
Кислород...............3,5
Водород................1,9
Углекислый	газ........107,0	„
Окись углерода......... 2,6	.
Сероводород.......... 309,0	см3
Сернистый газ....... 4960,0	„
Окись азота............ 5,4	„
Закись азота.......... 78,0	„
Метан.................. 3,7	„
Ацетилен..............120,0	,
Из приведенной таблицы видно, что растворимость так на-
зываемых нерастворимых газов приводит к ошибке в 2—5%.
Непомерное требование Кейзера о работе с точностью до 0,1%
при собирании над (водой окиси и закиси азота уже было рас-
смотрено.
Ошибки, вызываемые пренебрежением давления водяных
паров, с одной стороны, и растворимостью газов, с другой, обычно
взаимно компенсируют друг друга, вследствие чего в некоторых
случаях получаются результаты соблазнительной точности.
Вода, над которой собирают газ, обычно бывает насыщена
воздухом. Пропускание сквозь эту воду постороннего газа приво-
дит к вытеснению воздуха, ибо каждый пузырек этого газа пред-
ставляет собой атмосферу, в которой давление воздуха равно
нулю, в результате чего воздух быстро переходит в каждый
пузырек. Этим принципом пользуются в исследовательских ра-
ботах для удаления из воды растворенного в ней кислорода. Тем
не менее некоторые работники, предпринимая неимоверные уси-
лия для получения чистого газа, упускают из вида этот фактор
и пребывают в недоумении в связи с изменчивостью получае-
мых ими результатов.
329
ИЗМЕРЕНИЕ ОБЪЕМОВ
Летом, во второй половине дня, в переполненном классе к
концу урока температура воздуха может повыситься более чем
на 3° С, создавая разность температур, могущую привести к
ошибке ~ 1%. Более того, температура водопроводной воды
обычно бывает ниже температуры находящегося в комнате воз-
духа. Рассмотрим опыт, проводимый при данных условиях, в
том случае, когда газы находятся над водой или соляным раст-
вором.
Пытаться или надеяться измерить количество газа с точно-
стью до 0,1 мл, это значит проявить явное отсутствие здравого
смысла. При возможности следует заранее набрать чашку воды
и, кроме того, некоторое количество воды про запас с тем, чтобы
вода постояла в комнате в течение нескольких часов до заня-
тия. Г азы следует охлаждать этой водой. Однако и в этом случае
трудно дождаться приведения газа к комнатной температуре.
Поэтому не следует пытаться, в особенности при проведении
занятий в младших классах, точно измерять объемы. Часто
вполне достаточно измерить газовые колонки линейкой. Поэтому,
по моему мнению, на практике предпочтительнее прибегать к
визуальным наблюдениям. Предположим, трубка заполняется
аммиаком. После действия реактива- образуется азот. При от-
крывании трубки под водой, вода подымается до расположен-
ной на середине трубки метки. Учащиеся поражены и удовлет-
ворены. Следует сказать учащимся, что опыт был проведен тща-
тельно, но поневоле быстро.
При имеющемся в распоряжении времени, некоторые извест-
ные источники ошибок исключить было нельзя. Знаменитые хи-
мики, располагавшие большим временем и многократно повто-
рявшие опыт, также нашли, что половину объема газа составля-
ет азот. Если же измерить объемы газа и в результате опреде-
лить, что 60 мл аммиака дают, например, 29 мл азота, то впе-
чатление рассеется, а результат будет трудно объяснить. Впечат-
ление будет более длительным, а выводы из результатов более
научными, если для анализов будут взяты три или четыре труб-
ки с аммиаком. Это не внесет каких-либо дополнительных труд-
ностей, ибо в том случае, когда прибор для получения газа уже
не содержит воздуха, трубки заполняются достаточно быстро.
Гораздо полезнее потратить время на наблюдение за тем, как в
одной за другой трубке вода подымается до находящейся посере-
дине метки, чем на пересчет в проценты дроби 29/60.
ТОЧНОСТЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ РЕАКЦИЙ
В большинстве случаев молчаливо допускается, что исполь-
зуемая химическая реакция является однозначной, а именно,
что имеет место только одна реакция и что она идет до конца.
330
Оба эти допущения могут быть ошибочными. Из опыта известно,
что они не соблюдаются и при некоторых часто используемых ре-
акциях. При горении серы в кислороде образуется 92% сернисто-
го газа и 8% серного ангидрида. О некоторых реакциях извест-
но, что они являются обратимыми, например разложение аммиа-
ка и сероводорода при пропускании искры. Далее, при горении
углерода или другого вещества в относительно большом объеме
кислорода или другого газа трудно гарантировать полное окон-
чание реакции. В общем мы допускаем, что реакции разложе-
ния аммиака хлором или бромноватистокислым натрием являют-
ся однозначными. Пригодность последней реакции для объем-
ного определения аммиака была тщательно исследована, и было
показано, что до тех пор, пока не выполняются строго опреде-
ленные условия, образуются заметные количества окиси азота.
Получаемые время от времени при анализе аммиака ошибоч-
ные результаты и появление специфического закона, несмотря
на то, что в трубке должен присутствовать лишь чистый азот,
побудили автора выяснить, имеют ли место в действительности
при некоторых условиях побочные реакции.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Из нижеразвитых представлений будет видно, что при про-
ведении некоторых газовых объемных анализов в условиях, име-
ющих место при быстрой лекционной демонстрации, можно со-
брать и измерить некоторое количество газа с точностью до
0,2% и провести анализ с точностью до 0,5%, в то время как
в иных случаях, в особенности при измерении объемов газов,
находящихся над водой и проводящихся, кроме того, в условиях
кратковременной лекции, возможная точность находится в пре-
делах 2—3%. Поэтому эти результаты должны расцениваться
как первое приближение, в связи с чем следует соответственно
проводить и весь опыт.
Лекторы прошлого поколения знали об этих ограничениях.
Гофманн градуировал использованные им трубки широкими ре-
зиновыми кольцами. Рамсэй при оценке результатов определе-
ния плотностей газов, получаемых при помощи простых мето-
дов, считал их удовлетворительными, если получаемые резуль-
таты отличались от ожидаемых значений в пределах 4%.
ПЛОТНОСТЬ ГАЗОВ
Быстрое взвешивание. Пользуясь весами, допускающими про-
ведение быстрого взвешивания с точностью до 0,01 г, можно,
проводя опыты во время 45 минут лекции, определять плотность
газов с точностью до 2—3%. Быстрое взвешивание может быть
проведено на обычных учебных весах, снабженных устройст-
вом, которое показано на рисунке 87. Градуированная целлу-
331
лоидная шкала укрепляется между крайними точками коромыс-
ла весов. Минимальная используемая гиря весит 1 г. Риски
под рейтером указывают доли грамма. Каждое деление шкалы
соответствует 0,01 г. Одно взвешивание занимает не более двух
минут.
Рис. 87. Приспособление Грасе.
Проверка веса. Проводя работу по моему методу, я взве-
шиваю требуемый объект и оставляю его вместе с разновесами
на весах. Пока я записываю результат на доске, один из уча-
щихся проверяет взвешивание. Все учащиеся, но не взвешиваю-
щий ученик, ибо он сидит спиной к доске, видят написанную
мною величину. Затем взвешивающий называет полученную
им величину, которая иногда может на самом деле отличаться
от полученной мною. Таким путем все учащиеся принимают
участие в проведении опыта. Существуют пять простых методов
определения плотностей газов, и далее им будут даны подхо-
дящие названия. Три метода основаны на прямом взвешивании
газов. В соответствии со способами заполнения сосудов газами
им даны следующие названия: 1) Метод, основанный на вытес-
нении паром; 2) Метод, основанный на вытеснении воздуха;
3) Метод расширения. Остальными двумя являются: 4) Косвен-
ный метод и 5) Хорошо известный метод, основанный на опреде-
лении плотности пара.
1. МЕТОД, ОСНОВАННЫЙ НА ВЫТЕСНЕНИИ ПАРОМ
(В. Рамсэй, 1884 г,)
Этот метод годится лишь для газов, очень плохо растворимых
в воде.
Опыт 379. Плотность воздуха
В большую колбу наливают немного воды и доводят ее до
бурного кипения. Когда полагают, что весь воздух полностью
вытеснен из колбы, ее закрывают, охлаждают и взвешивают. За-
тем вводят в колбу воздух или другой нерастворимый в воде
газ и определяют приращение веса. Пользуясь мерным цил<инд-
332
Рис. 88. Определение
плотности воздуха.
ром, заполняют колбу водой и таким образом находят объем
введенного в колбу воздуха.
Достаньте круглодонную колбу емкостью 500—800 мл. Вы-
берите колбу с бортиком вокруг горлышка. Обвяжите горлышко
проволокой с тем, чтобы колбу можно бы-
ло подвесить к весам. Подберите к колбе
хорошую резиновую пробку такого диа-
метра, чтобы, плотно войдя в горлышко
колбы, она не углубилась более чем на
Vs—Me своей длины — в противном слу-
чае пробка столь сильно засосется, что
ее трудно будет извлечь. В пробке про-
сверлите одно отверстие (рис. 88).
Вставьте в отверстие пробки небольшую
стеклянную трубку, на которую надень-
те резиновый шланг с зажимом. Налейте
в колбу воду, с тем чтобы образовался
слой высотой 2,5 см, откройте зажим и
интенсивно кипятите воду в течение
7—10 минут. Погасите пламя и немед-
ленно перекройте шланг зажимом.
После того как колба несколько
остынет, можно, вводя колбу под струю
проточной воды, продемонстрировать ки-
пение под уменьшенным давлением. Вы-
сушите колбу и взвесьте ее. В связи с
тем, что требуется определить лишь раз-
ность веса, часто удобнее удалить левую
чашку весом вместе с хомутиком и под-
весить колбу непосредственно к крючку весов. Отвинтите зажим,
когда колба находится на чашке. Безмолвно сидящие учащиеся
слышат звук врывающегося в крлбу воздуха. Повторно взвесьте
колбу. Обнаруживаемое изменение веса, составляющее для 500 мл
воздуха 0,63 г, является совершенно четким и производит силь-
ное впечатление. С помощью мерного цилиндра добавляйте в
колбу воду, пока ее уровень не достигнет пробки. Измерьте тем-
пературу воздуха в комнате и рассчитайте вес литра воздуха.
При проведении занятий с учащимися 11—12-летнего возраста
не следует усложнять занятия введеним на этой стадии поправ-
ки на давление водяных паров. Аналогичным образом может
быть определена плотность любого газа, плохо растворимого в
воде. Для этого в эвакуированную колбу следует вместо воз-
духа ввести изучаемый газ.
Опыт 380. Плотность окиси углерода
Сначала получают окись углерода, вводят ее в аспиратор
и хранят над водой.
333
Получение окиси углерода
Соберите прибор для получения газа, аналогичный изобра-
женному на рисунке 89, однако не подсоединяйте промывной
склянки. Воспользуйтесь маленькой колбой, емкостью 100—
150 мл с тем, чтобы подлежа-
щее вытеснению количество
воздуха было по возможности
меньшим. Поместите в колбу
около 10 г муравьинокисло-
го натрия и заполните капель-
ную воронку концентрирован-
ной серной кислотой. Не поль-
зуйтесь шариковой воронкой,
ибо в этом случае при каждом
добавлении кислоты в колбу
одновременно будет проходить
воздух. Прибавляйте время от
времени кислоту: газ легко вы-
деляется на холоду. Из 10 г
муравьинокислого натрия по-
лучится более 3 литров окиси
углерода.
Поскольку газа получается
много, для того чтобы быть
Л „	уверенным в том, что весь
Рис. 89. Получение окиси азота. воздух вытеснен из колбы, со-
берите в сосуды один литр газа
и зажгите его. Затем заполните водой аспираторную бутыль
и установите ее в содержащей воду чашке. Отводную трубку
прибора введите в тубус, находящийся в нижней части аспира-
торной бутыли. Когда аспираторная бутыль заполнится оки-
сью углерода, отсоедините прибор и либо перенесите его в
вытяжной шкаф, либо соберите оставшийся газ в сосуды и со-
жгите газ. Заполняйте водой вторую аспираторную бутыль и
позвольте воде вытекать из резинового шланга до тех пор, пока
она не вытеснит весь находящийся внутри шланга воздух. За-
тем введите пробку с соединяющим шлангом в тубус запол-
ненной окисью углерода аспираторной бутыли, соединяя таким
образом обе бутыли (смотрите рис. 83).
Далее действуйте в соответствии е описанием опыта 381.
При помощи пара вытесните из колбы воздух, перекройте вы-
ходной шланг зажимом, охладите колбу и взвесьте ее.
Подсоедините колбу к содержащему окись углерода аспи-
ратору. Подымите бутыль с водой. Откройте кран аспиратора,
после чего медленно отпускайте зажим на шланге колбы, да-
вая окиси углерода пройти в колбу. Установите должным
образом уровни воды, после чего перекройте зажимом шланг.
334
Повторно взвесьте колбу. Перенесите колбу в вытяжной шкаф
и перелейте содержащуюся в ней воду в мерный цилиндр.
Определите объем колбы (до уровня пробки). Определите тем-
пературу воздуха в лаборатории и рассчитайте вес литра оки-
си углерода.
Опыт 381. Плотность окиси азота
Определение проводят аналогично описанному для окиси
углерода. Газ получают предварительно и хранят в аспираторе.
Получение окиси азота
(Джоаннес Тиеле, 1889 г.)
Из всех испытанных мною методов получения окиси азота ни
один не обеспечивает столь легкого получения струи чистого
газа, как метод Тиела. Действуйте следующим образом: со-
берите прибор для получения газа, аналогичный изображен-
ному на рисунке 89, однако не подсоединяйте промывной
склянки С. Заполните до половины колбу измельченными
кристаллами кристаллогидрата сернокислого железа (двува-
лентного) и добавляйте к кристаллам разбавленный раствор
соляной (или серной) кислоты 4—6 н. концентрации, пока кол-
ба не заполнится на две трети: таким образом далее надо будет
вытеснить небольшое количество воздуха. Приготовьте в стака-
не некоторое количество концентрированного раствора азотисто-
кислого натрия, скажем, содержащего 50 г соли на 100 мл воды
(S = 83 при 20° С). Ртом насосите этот раствор в трубку капель-
ной воронки. Остальной раствор перелейте в резервуар воронки.
Нагрейте содержимое колбы до 30—40° С и уберите горелку, ибо
дальнейшее нагревание не требуется. Добавляйте по каплям
раствор азотистокислого натрия. Выделяется устойчивая равно-
мерная струя газа. После того как из колбы выделится около
200 мл газа, приступите к заполнению аспиратора в соответствии
с описанием опыта 303, вслед за чем определите плотность газа,
аналогично опыту 380.
Опыт 382 (а). Плотность кислорода; получение кислорода
Определение плотности кислорода может быть проведено ана-
логично определению плотности окиси углерода. Как и ранее,
следует получить чистый газ и хранить его в аспираторе. Чистый
кислород может быть получен одним из следующих методов.
(1)	. При помощи термического разложения перманганата
калия
Этот метод является самым легким из известных мне Методов
получения чистого сухого кислорода.
Перманганат калия разлагается при 240° С, поэтому разло-
335
жение может быть проведено в трубке, изготовленной из мягко-
го стекла.
В соответствии с требуемым объемом кислорода подберите
трубку необходимого размера. Из 1 г КМпО4 можно получить
37 мл находящегося при комнатной температуре кислорода.
(Эта цифра получена на опыте. Ни обычно приводимое уравне-
ние, а именно:
2КМпО4 = К2МПО4 + МпО2 + О2,
согласно которому должно получиться 71 мл кислорода при
нормальных условиях, ни уравнение:
4 КМпО4=2 К2О+4МпО2+ЗО2,
согласно которому должно получиться 106 мл кислорода при
этих условиях, не выражает точно процесс разложения, идущий
при невысокой температуре.) В тех случаях, когда требуется по-
лучить небольшое количество кислорода, возьмите небольшую
пробирку, заполните Уз ее перманганатом калия и введите в
пробирку свободную, но в то же время и достаточно плотную
асбестовую пробку, ибо в противном случае тонко измельчен-
ные частицы могут увлечься выходящим газом. Вставьте в про-
бирку пробку с проходящей сквозь нее отводной трубкой. Оче-
видно, что из такого прибора надо будет вытеснить очень не-*
большое количество воздуха. Начиная с участка, ближайшего к
асбесту, осторожно нагревайте пробирку.
(2)	. Из баллона, заполненного кислородом
Еще в 1910 г. Клоуди было установлено, что в поступающих
в продажу баллонах с кислородом содержится более 3% арго-
на. Таким образом, такой кислород является хорошим источни-
ком этого газа. Температура кипения аргона—186° С, близка
к температуре кипения кислорода—183° С, вследствие чего в
ректификационных колонках аргон концентрируется в жидком
кислороде. По современной технологии, богатая аргоном жид-
кость подвергается дальнейшей ректификации, в результате чего
получается очень чистый продукт. В настоящее время баллоны
с кислородом, очищенным от аргона, содержат 99,5% кислоро-
да, благодаря чему они могут быть использованы с успехом при
газово-объемных опытах. Для определения плотности перевей
дите некоторое количество кислорода из баллона в аспира-
тор.
Никогда не следует подсоединять баллон со сжатым газом
к промывной склянке, содержащей серную кислоту, и затем
сразу открывать кран баллона. Сначала подсоедините к баллону
резиновый шланг и опустите свободный конец его под воду.
Затем, открывая кран, установите необходимую скорость исте-
336
чения газа и лишь после этого подсоедините баллон к при-
бору.
Неправильное обращение с баллонами. Предупреждение. При
использовании баллонов с газом представляется удобный случай
обратить внимание учащихся на опасность, связанную с непра-
вильным обращением с баллонами.
Автору неизвестны случаи взрыва баллона в школе, однако
внимательное изучение технической периодической литературы
говорит о том, что в промышленности такого рода происшествия
случаются.
Обычно аварии всегда происходят при полном пренебреже-
нии указаниями инструкции, прилагаемой к каждому баллону.
Они вызываются соприкосновением клапана баллона с маслом
или смазкой.
При изучении элементарного курса химии студентам часто
демонстрируют примеры быстрого окисления, ибо они очень
эффектны. Очевидно, еще более часто приходится сталкиваться
на практике с возрастанием скорости химической реакции при
увеличении температуры и давления.
Столь тщательно накапливаемые при помощи такого рода
опытов знания далее все же остаются бесполезными, если они
не находят практического приложения и не усваиваются. Однако
находя конкретное воплощение в принципе, лежащем в основе
указания: «Никогда не смазывайт^ клапана»,— они становятся
резко очевидными: воспламеняемое вещество может просочить-
ся внутрь баллона и встретиться с кислородом, находящимся
под большим давлением.
(3)	. При помощи взаимодействия перекиси водорода
с перманганатом калия
(Г. Мосслер, 1909 г.)
Реакция перекиси водорода с перманганатом калия представ-
ляет собой простой способ получения устойчивой струи чистого
кислорода:
5Н2О2 + 2КМпО4 + 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + 5O2
10 мл 20-процентного раствора Н2О2, реагируя с 1 г КМпСЦ,
дают количество кислорода, занимающее при комнатной темпе-
ратуре объем, равный 370 мл. Воспользуйтесь прибором, изобра-
женным на рисунке 42 или рисунке 89. К 40 мл воды добавьте
20 мл концентрированной серной кислоты, полученную смесь
охладите и растворите в ней 3 г перманганата калия. Заполните
воронку полученной жидкостью. В колбу налейте около 30 мл
20-процентного раствора перекиси водорода. (Из данного коли-
чества реактивов можно получить более литра газа; при жела-
нии получить большие количества кислорода следует пропор-
22 Фоулз
337
ционально увеличить количества реактивов.) Кран воронки от-
кройте настолько, чтобы капли кислоты падали со скоростью,
обеспечивающей получение устойчивой струи газа.
Опыт 382 (б). Плотность азота. Получение азота
Техника опыта аналогична описанной в опыте 380. Данный
газ получают при помощи нагревания раствора азотистокисло-
го аммония. Для разложения окислов азота, образующихся в
небольших количествах вследствие идущих побочных реакций,
добавляют двухромовокислый калий. В небольшую колбу,
снабженную пробкой с проходящей сквозь нее отводной труб-
кой, поместите 6 г хлористого аммония, 7 г азотистокислого
натрия, 6 г двухромовокислого калия и 20 мл воды. Из этого
количества реактивов можно получить количество азота, за-
нимающее при комнатной температуре объем несколько боль-
ший 2,25 л. Для того чтобы получить устойчивую струю газа,
осторожно нагревайте колбу. Аналогично опыту 380 определите
плотность азота.
2. МЕТОД, ОСНОВАННЫЙ НА ВЫТЕСНЕНИИ ВОЗДУХА
Взвешивают колбу, заполненную воздухом. Затем газом,
плотность которого подлежит определению, вытесняют воздух,
и колбу взвешивают снова. Определяют объем колбы. Таким
образом становится известной разность веса между определен-
ным объемом воздуха и тем же объемом данного газа. Плот-
ность воздуха уже определена, следовательно, можно рассчи-
тать плотность данного газа.
Этот метод в особенности подходит для определения плот-
ности растворимых в воде тяжелых газов, таких как хлористый
водород и хлор. Он не подходит для определения плотности кис-
лорода, азота и окиси углерода — газов, плотность которых
близка к плотности воздуха, вследствие чего трудно добиться
быстрого и полного вытеснения последнего из сосуда. Более
того, наблюдаемая в этих случаях разность веса едва поддает-
ся оценке.
Опыт 383. Получение сернистого газа.
Плотность сернистого газа
Жидкий сернистый газ поступает в продажу в стеклянных
сифонах. Поворотом рукоятки клапана можно немедленно полу-
чить струю сухого газа. Такие сифоны очень удобны. Если си-
фон приобрести невозможно, получите газ действием меди на
концентрированную серную кислоту. Поместите в колбу около
30 г медных стружек и вставьте пробку с проходящей сквозь
нее капельной воронкой и отводной трубкой (рис. 37). Если сер-
ная кислота берется в избытке* то выделяется сухой газ, од-
338
нако для того чтобы сделать видимой скорость его выделения,
желательно подсоединить к колбе небольшую промывную склян-
ку. Следует пользоваться сосудом, полностью изготовленным из
стекла, типа склянки Дрекселя либо стеклянных промывалок,
изображенных на рисунках 65 или 113; благодаря этому придется
вытеснять немного воздуха и исключится возможность действия
газа на пробку. Добавьте около 50 мд концентрированной сер-
ной кислоты и нагревайте колбу. Едва начнет выделяться газ,
уменьшите пламя либо вовсе его удалите. Реакция начинается
при 130° С; далее, без дальнейшего нагревания, температура
может подняться до 180° С. При 200° С начинается бурное выде-
ление газа. Приводящиеся в различных книгах утверждения о
том, что кислота должна почти кипеть, сделаны и повторяются
теми, кто введен в заблуждение вспениванием, вызываемым
выделяющимся сернистым газом; эти исследователи ни-
когда не вводили в жидкость термометр. Для того чтобы под-
держивать интенсивное выделение газа, нагревайте колбу ма-
леньким пламенем, которое, возможно, придется время от вре-
мени удалять.
Достаньте большую сухую колбу емкостью 500—1000 мл,
желательно короткогорлую, подберите к ней резиновую пробку
такого диаметра, чтобы она входила в колбу на небольшое рас-
стояние (аналогично опыту 379), и взвесьте ее. Затем, поль-
зуясь отводной трубкой, доходящей до дна колбы, начните про-
пускать сернистый газ. Горлышко колбы слегка закройте
ватой. Пропускайте газ так долго, как это позволяют обстоя-
тельства, но не менее 5 минут, а лучше, если это
возможно, 10—15 минут. . Медленно извлекайте отводную
трубку с тем, чтобы занимаемое ею пространство заполни-
лось сернистым газом; вставьте пробку и повторно взвесьте
колбу.
Зная объем колбы (до поверхности пробки), можно рассчи-
тать вес литра газа при комнатной температуре. Однако в тех
случаях, когда эго возможно, следует заполненную сернистым
газом колбу открыть над растворителем с тем, чтобы можно
было найти точный объем поступившего в колбу газа. Эта
процедура рекомендуется по многим соображениям: благопо-
лучно удаляется неприятный газ, увеличивается количество со-
общаемых учащимся знаний по химии, учащиеся убеждаются в
эффективности процесса заполнения и с нетерпением ожидают
исчезновения последнего пузырька (либо изумляются его
ничтожности), наконец, с ее помощью получаются более
точные и убедительные результаты. Поступите следующим об-
разом:
Наполните стеклянную чашку водой (но не раствором едко-
го натра). Воды следует налить столько, чтобы образовался
слой глубиной 7—10 см. Введите в воду заполненную газом
колбу и извлеките пробку. Попросите помощника отлить часть
22*	332
воды с тем, чтобы остался слой высотой 2,5 см. Теперь добавь-
те в чашку полный стакан концентрированного раствора едкого
натра, который хотя и растворяется, но медленно. Благодаря
этому приему на руки, держащие колбу, едкий натр не попадает,
«и они остаются чистыми и не скользят. Осторожно покачивайте
•находящуюся в колбе жидкость, пока не закончится поглощение
газа. Если объем непоглощенного газа невелик, примерно
1—5 см, то им можно пренебречь. Вылейте из колбы раствор ед-
кого натра. Наполните колбу водой, вплоть до пробки, и с по-
мощью мерного цилиндра измерьте объем воды.
При использовании газовой ловушки Вэра (стр. 152) запол-
нение колбы газом можно вести прямо на лекционном столе,
вне вытяжного шкафа. С этой целью просверлите в резиновой
пробке два отверстия, в которые введите длинную отводную
трубку и короткую выводную трубку, согнутые под прямым
углом. Короткий конец каждого колена должен быть длиной
около 2,5 см. Наденьте на них резиновые шланги с зажимами.
Колбу с пробкой, трубками, шлангами и зажимами взвесьте.
Когда колба заполнится сернистым газом, перекройте шланги
зажимами и повторно взвесьте колбу. Опустив шланги под воду,
отпустите зажимы и поступайте далее аналогично вышеописан-
ному. Подобным же образом могут быть определены плотности
следующих газов:
Опыт 384. Плотность водорода
(К. Гейманн, 1876 г.)
Пользуясь аппаратом Киппа либо каким-нибудь из аппара-
тов, описанных на странице 61, получите водород. Для того
♦ чтобы высушить водород и сделать видимой скорость его выде-
ления, введите в прибор небольшую промывную склянку, запол-
ненную серной кислотой. Подберите колбу емкостью 700—1000 мл
или более с тем, чтобы она соответствовала весам, на которых
будет вестись взвешивание.
Поскольку водород диффундирует очень быстро, не следует
по ходу заполнения держать колбу открытой. Воспользуйтесь
пробкой с двумя трубками, шлангами и зажимами, типа выше-
описанной. Как и ранее, снимите с левой части коромысла весов
чашку и хомутик. Обвяжите колбу ниткой, переверните ее вверх
дном, подвесьте к весам и добавляйте разновес до достижения
равновесия. Держа колбу вверх дном, пропускайте водород.
При повторном взвешивании становится очевидным, что колба
стала легче. Ставьте на дно колбы разновес, пока не достигнете
равновесия. Этот опыт является фундаментально важным, од-
нако удовлетворительные результаты можно получить лишь в
том случае, если взвешивание проводится с точностью до третье-
го десятичного знака..
340
Опыт 385. Плотность аммиака, получение аммиака
Аммиак можно получить при помощи следующих методов:
а) Нагревая концентрированный раствор нашатырного спирта и
высушивая выделяющийся газ над негашеной известью. Собе-
рите прибор, аналогичный изображенному на рисунке 129. В не-
большую колбу емкостью 100—150 мл налейте примерно 20 мл
нашатырного спирта (d=0,88).
Осушительную колонку заполните кусками негашеной изве-
сти величиной с маленький орех. Если в промежутках между
опытами осушительная колонка будет закрываться пробкой, то
ее хватит надолго. На вершине колонки, вместо изображенной
на рисунке бюретки, установите колбу, используемую для опре-
деления плотности, подложив под нее слой ваты. Очень осторож-
но нагревайте содержащую нашатырный спирт колбу, следя за
тем, чтобы жидкость не кипела. Помните, что в 1 мл нашатыр-
ного спирта (d = 0,88) содержится 600 мл газообразного аммиа-
ка, что при нагревании газ выделяется быстро и в большом ко-
личестве. Поэтому, а также благодаря малой плотности газа
колба полностью заполняется им за 5 минут. Опыт вполне
можно проводить на лекционном столе, вне вытяжного шкафа,
не обращая внимания на выделяющийся газ. Медленно сними-
те колбу, прикрывая отверстие колбы пробкой из ваты. Вставьте
резиновую пробку. Введите горлышко колбы под воду. Колбу
открывайте осторожно, ибо аммиак очень быстро растворяется
в воде. Для неопытного экспериментатора это может оказаться
неожиданным. При этой операции отчетливо ощущается удоб-
ство использования пробки, не слишком глубоко входящей в
горлышко колбы. Температуру воды, находящейся в чаш-
ке, доведите до температуры окружающего воздуха. Горлышко
колбы как следует погрузите в воду. Не извлекайте сразу
пробку из колбы. Медленно и осторожно расшатывая пробку,
приоткрывайте колбу, с тем чтобы образовалось небольшое от-
верстие, через которое начнет поступать вода. Таким образом
скорость поступления воды можно будет контролировать.
Если время позволяет, следует повторить весь опыт. Пока
первая колба наполняется, помощник может взвесить вторую
колбу. Поскольку аппарат уже не содержа воздуха, на запол-
нение второй колбы потребуется всего 2—3 минуты.
б) При отсутствии колонки с известью устойчивую струю
сухого газа можно получить, медленно действуя, по каплям, кон-
центрированным раствором нашатырного спирта на куски нега-
шеной извести1. В колбу Вюрца емкостью 200 мл поместите
куски негашеной извести размером с обычный орех и в капель-
ную воронку, аналогично рисунку 89, налейте концентрирован-
ный раствор нашатырного спирта.
1 Или на растворимый ангидрит.
341
Отрегулируйте кран воронки таким образом, чтобы нашатыр-
ный спирт медленно, по каплям, поступал в колбу. Помните, чго
из каждой капли нашатырного спирта выделяется около 30 мл
газообразного аммиака.
Опыт 386. Плотность сероводорода
Определение плотности сероводорода ведите в соответствии
с описанием опыта 383. Пользуясь ловушкой Вэра, можно вести
опыт на лекционном столе. В ловушку следует поместить не-
сколько ложек белильной извести и несколько миллилитров раз-
бавленного раствора соляной кислоты.
Получение сероводорода. При действии разбавленного рас-
твора соляной кислоты на сернистое железо последнее легко
разлагается, и выделяется большое количество сероводорода.
Однако в поступающем в продажу сернистом железе обычно-со-
держится свободное железо, вследствие чего при реакции выде-
ляется некоторое количество водорода. Поэтому авторы учеб-
ников, забывая о степени точности этих опытов, часто предла-
гают пользоваться для получения сероводорода сернистой сурь-
мой. Однако сернистую сурьму рекомендовать не следует, ибо
она стоит дорого и, кроме того, медленно реагирует с кислотой.
Чистое сернистое железо очень просто получить самому.
Взвесьте 30 г чистых железных опилок и смешайте их с 20 г
измельченной в порошок серой. Насыпьте полученную смесь в
пробирку и зажмите пробирку (верхней частью) в лапке ме-
таллического штатива. Нагревайте дно пробирки, пока не на-
чнется реакция. Несмотря на прекращение нагревания, белое
свечение распространяется по всей массе вещества. Затем осто-
рожно и аккуратно сломайте пробирку и извлеките полученный
продукт. Около 20 г полученного вещества поместите в неболь-
шую колбу Вюрца (емкостью 100—150 мл) и в соответствии с
рисунком 89 введите в колбу капельную воронку. Укрепите при-
бор таким образом, чтобы можно было нагревать колбу. На-
лейте в воронку разбавленный раствор соляной кислоты (1 объ-
ем кислоты на один объем воды). Введите в колбу несколько
миллилитров кислоты и, если струя газа выделяется недоста-
точно быстро, очень осторожно нагревайте колбу. Для того
чтобы высушить газ, пропускайте его через большую трубку,
заполненную хлористым кальцием. Из 1 г сернистого железа
можно получить около 260 мл сероводорода.
После повторного взвешивания откройте колбу под водным
раствором сернокислой меди. При этом образуется сернистая
медь, она нерастворима в воде и разбавленных кислотах. При
помощи этого способа удается избежать появления запаха серо-
водорода даже в том случае, если содержимое колбы сливают в
раковину, в которой скопилось некоторое количество сильной
кислоты.
342
Опыт 387. Плотность хлористого водорода
Метод определения аналогичен описанному в опыте 386.
Получение сухого хлористого водорода. Необходимый для
количественных опытов сухой газ проще всего получать из ка->
менной соли. Возьмите небольшую препаративную колбу. Мож-
но воспользоваться капельной воронкой, но можно обойтись и
без нее. Годится колба Вюрца. Обращаться с ней легко. Раз-
бейте каменную соль на куски величиной с фасоль или обычный
орех. Наклонив колбу, осторожно, по стенке, кусок за куском,
опускайте в нее соль. Возьмите 10—20 г соли. Из 1 а соли мож-
но получить около 400 мл хлористого водорода. Наливайте в
колбу концентрированную серную кислоту, пока она не закроет
соль.
В течение первой минуты порошкообразная соль, находящая-
ся на поверхности кристаллов, бурно реагирует с кислотой. Ког-
да эта предварительная стадия реакции закончится, начните
нагревать кислоту и ведите нагрев, пока реакция не пойдет
интенсивно. Затем уменьшите пламя. Будет выделяться устой-
чивая струя газа. Хотя выделяющийся газ является сухим, тем
не менее для того чтобы сделать видимой скорость его выде-
ления, введите в прибор небольшую промывную склянку, со-
держащую серную кислоту. Поскольку хлористый водород лишь
слегка тяжелее воздуха, пропускайте его в колбу столь долго,
сколь это позволяет время. После повторного взвешивания от-
кройте колбу над водой.
Опыт 388. Плотность хлора
Поступайте аналогично опыту 383. При проведении опреде-
ления вне вытяжного шкафа воспользуйтесь ловушкой Вэра.
Заполните ловушку кусками углекислого аммония и наливайте
2 н. раствор едкого натра, скажем 2 н. концентрации, пока угле-
кислый аммоний не скроется под жидкостью.
Методы получения хлора. Струя хлора может быть получе-
на с помощью методов, описанных в опытах 177 и 178. Однако
получаемый с помощью этих методов газ не является чистым,
ибо в поступающей в продажу двуокиси марганца всегда со-
держатся углекислые соли.
Когда чистый хлор требуется для количественной работы, я
всегда получаю его с помощью простого метода. Этот метод
основан на окислении соляной кислоты твердым перманганатом
калия.
Получение хлора. (К. Гребэ, 1902 г.)
При соприкосновении капли соляной кислоты с поверхностью
твердого перманганата калия немедленно выделяется чистый
хлор‘ 2КМпО4 4- 16НС1 -= 2КС1 + 2МпС1г + 8НгО-ь5С12
343
Выделение газа прекращается почти сразу же после пре-
кращения добавления кислоты; метод очень прост, а газ полу-
чается чистый. Воспользуйтесь прибором, аналогичным изобра-
женному на рисунке 46. В колбу поместите около 20 г перман-
ганата калия, а в капельную воронку налейте концентрирован-
ный раствор соляной кислоты. В промывную склянку налейте
концентрированный раствор серной кислоты. Каплю за каплей
вводите в колбу соляную кислоту. При правильно подобранной
скорости падения капель газ будет выделяться устойчивой стру-
ей. 1 г перманганата калия достаточно для получения количе-
ства хлора, занимающего при комнатной температуре объем,
равный примерно 350 мл.
Опыт 389. Плотность углекислого газа
Эта константа относится к числу наиболее легко определяе-
мых, ибо плотность углекислого газа велика, получается он
легко, а на утечку газа по ходу заполнения сосуда можно не
обращать внимания.
Воспользуйтесь аппаратом Киппа либо каким-либо из аппа-
ратов, описанных на странице 61. Действуя концентрирован-
ной соляной кислотой на кусочки, мрамора, получите углекислый
газ. Пропускайте газ через содержащую серную кислоту про-
мывную склянку со скоростью 3—4 пузырька в секунду. После
взвешивания поглотите газ раствором едкого натра в соответ-
ствии с описанием опыта 383.
3. КОСВЕННЫЙ МЕТОД
Безводное вещество, при термическом разложении которого
выделяется требуемый газ, нагревают до тех пор, пока не со-
берется достаточный объем газа. Определяют потерю веса веще-
ства, послужившего источником газа, и таким образом опреде-
ляют вес газа, занимающего данный объем.
Данный метод обладает определенным преимуществом. С его
помощью плотность ядовитого газа можно определить вне вы-
тяжного шкафа, не испытывая при этом какого-либо неудобства.
При измерении объема газа на лекции следует пользоваться
прибором большого размера. Далее будут описаны четыре таких
прибора, а именно, приборы Оствальда, Баркера, Фрейнд и
обычный аспиратор.
1.	Измерительная трубка Оствальда
(В. Оствальд. 1900 г.)
Прибор Оствальда может быть использован при многих ко-
личественных опытах. Он изображен на рисунке 90 и не тре-
бует детального описания. Объем градуированной трубки А дол-
344
Рис. 90. Измерительная трубка
Оствальда.
жен быть 300 мл или более.
Прибор легко сделать самому
из широкой трубки или двух
бюреток (смотрите рис. 90).
Кран С очень удобен, однако
можно либо обойтись без не-
го, либо внести в соединитель-
ный шланг D Т-образную сте-
клянную трубку, подсоединив к
свободному концу T-образной
трубки резиновый шланг с за-
жимом (рис. 90). При исполь-
зовании аппарата Оствальда
процессы заполнения и уравни-
вания уровней проводятся очень
просто и видны всем учащимся.
Рис. 91. Объемный газометр
Баркера.
2.	Объемный газометр
(В, Баркер)
Это название дано прибору (рис. 91) его автором. Измери-
тельная трубка шириной примерно 3,5 см и уравнительная труб-
ка высотой около 90 см образуют большую (7-образную трубку,
345
в связи с чем не нужен резиновый шланг. Обе трубки градуи-
рованы. Прямой конец измерительной трубки перекрыт двуххо-
довым краном. Избыточное количество жидкости выводится из
уравнительной трубки через кран, находящийся в нижней части
системы. Емкость измерительной трубки несколько более 250 мл,
а резервуара, находящегося на верхней части уравнительной
трубки, более 200 мл. Вдоль миллиметровой шкалы движет-
ся металлическая стрелка, с помощью которой отсчитывают
уровни жидкости в обоих трубках. Для заполнения прибора
закрывают нижний кран, открывают верхний и наливают в длин-
ное колено воду или ртуть, пока жидкость не достигает верхней
части измерительной трубки. Как прибор Оствальда, так и Бар-
кера очень подходят для лекционных целей. Оба они достаточно
велики, благодаря чему видно, как они работают. Однако для
них необходимо большое количество ртути.
3.	Прибор Фрейнд
(Айда Фрейнд, 1910 г,)
Этот прибор описан на странице 393. В поглотительную
трубку вставьте резиновую пробку с проходящей сквозь нее
небольшой стеклянной трубкой. С помощью толстостенного ре-
зинового шланга подсоедините к прибору уравнительный резер-
вуар (смотрите рис. 117).
4.	Аспиратор
Подходящий для использования на лекционном столе аспи-
ратор следует сделать из большой бутыли типа литрового со-
суда. Аспиратор не столь удобен и удовлетворителен для лекци-
онных целей, как описан-
ные измерительные труб-
ки. Уравнивание уровней
и измерение осуществля-
ется в аспираторе грубо;
могут встретиться труд-
ности при регулировке
давления. Тем не менее,
если учащиеся пользуют-
ся аспиратором в лабора-
тории, его следует пока-
зать в лекционной. Собе-
рите прибор, аналогич-
ный изображенному на
рисунке 92. Резиновая
пробка должна быть достаточно прочной и плотно закрывать
бутыль. Отводная трубка не должна быть слишком широкой.
Соединительный шланг D должен быть достаточно длинным, око-
346
ло 8—15 см с тем» чтобы приемник С можно было легко подни-
мать для установки уровней воды. Наполните аспиратор водой, от-
пустите зажим, насосите в отводную трубку воду, с тем чтобы она
заполнилась водой, а затем перекройте зажимом шланг. Подсое-
дините пробирку либо реакционную колбу. Теперь медленно от-
пустите зажим. Из отводной трубки не должна вытекать вода, что
будет свидетельством герметичности системы. Проведите опыт.
Дайте охладиться прибору, служащему для получения газа, а
тем временем пока задавайте вопросы. Подымайте приемник,
пока уровни воды в приемнике и бутыли уравняются, обождите
минуту, пока прекратится передвижение жидкости, после чего
перекройте шланг зажимом. С помощью мерного цилиндра опре-
делите объем воды, собравшейся в приемнике.
Методическое замечание. При проведении занятия в младших
классах, для того чтобы убедиться, что учащимся понятна ра-
бота аспиратора, следует задать несколько вопросов. Следует
также проделать несколько манипуляций, разъясняющих рабо-
ту аспиратора. Так, например, до начала опыта, как такового,
удалите реакционную пробирку А, держа в то же время за-
жим Д отпущенным.
Опыт 390. Плотность хлора
(Определение при помощи прибора Оствальда)
Чистый сухой хлор легко получается при помощи термиче-
ского разложения безводной хлористой меди, описанного в
опыте 513.
В изготовленную из твердого стекла пробирку, снабженную
пробкой, с проходящей сквозь нее короткой стеклянной трубкой,
поместите 3—4 г безводной хлористой меди и введите поверх
соли свободную пробку, изготовленную из асбестовых нитей.
Приготовьте насыщенный водный раствор хлористого кальция —
в этом растворе хлор почти не растворяется — и вводите его в
уравнительную трубку до тех пор, пока жидкость заполнит
почти всю измерительную трубку. Однако уровень жидкости не
должен превышать градуированной шкалы. Взвесьте пробирку
вместе с пробкой и отводной трубкой. Затем с помощью коротко-
го резинового шланга подсоедините реакционную пробирку к
измерительной трубке. При этом сдвиньте стеклянные трубки
до соприкосновения друг с другом, с тем чтобы минимум по-
верхности резиновой трубки мог подвергнуться действию хлора.
Установите уровни жидкости и запишите показание прибора.
Нагревайте реакционную пробирку сначала осторожно, а затем
более сильно, с тем, чтобы начал выделяться хлор. Когда газ
начнет поступать в измерительную трубку, либо выпускайте
жидкость из крана С, либо опускайте уравнительную трубку с
тем, чтобы жидкость всегда находилась под атмосферным давле-
нием. Собрав 180—250 мл газа, уберите горелку. Когда реакци-
347
онная пробирка охладится до комнатной температуры, отрегу-
лируйте уровни и запишите показание прибора. В реакционной
пробирке теперь содержится хлор. Он весит больше воздуха. Из-
влеките пробку, подсоедините к ручным мехам кусок стеклян-
ной трубки, введите ее в пробирку и очень осторожно продуйте
пробирку, вытесняя хлор, либо возьмите согнутую под прямым
углом трубку и продуйте пробирку ртом. Удалять хлор нет
смысла, если опыт проводится в изготовленной из твердого стек-
ла небольшой пробирке, почти доверху заполненной реагентом
и асбесгом. Вставьте пробку и взвесьте пробирку. Определите
температуру воздуха в комнате и рассчитайте вес литра хлора.
Опыт 391. Плотность аммиака
(Определение с использованием объемного газометра Баркера)
Чистый сухой аммиак легко получается при разложении
сернокислой пентам!иномеди. Поэтому следует получить эту соль
и сохранить ее про запас.
Получение сернокислой пентаминомеди. Возьмите обычный
медный купорос и, нагревая его в чашке до температуры 300—
400° С, тщательно удалите кристаллизационную воду. Помести-
те безводную соль в открытую трубку для сжигания длиной
25—30 см и медленно пропускайте над солью струю сухого
аммиака (полученного по методу, описанному в опыте 385).
Происходит реакция соединения, в результате которой образу-
ется темно-синяя сернокислая пентаминомедь. О ходе реакции
можно судить по продвижению вдоль трубки фронта синей ок-
раски. При этой реакции выделяется большое количество тепла.
Поэтому при очень быстром поступлении аммиака образующая-
ся сернокислая пентаминомедь будет разлагаться, в результате
чего появятся черные и зеленые участки. Поворачивайте трубку
по ходу реакции с тем, чтобы все частицы безводной соли при-
шли в соприкосновение с аммиаком. После удаления задержав-
шейся между частицами соли аммония, полученный продукт
совершенно не пахнет. Однако он интенсивно поглощает водя-
ные пары, и поэтому его следует хранить в плотно закупорен-
ной склянке.
При осторожном нагревании • полученное вещество раз-
лагается, в результате чего выделяется аммиак и образуется
низший аммиакат, окрашенный в зеленоватый, напоминающий
окраску яблока цвет.
CuSO4-5NH3 = CuSO4-2NHa + 3NH3
Из одного грамма сернокислой пентаминомеди при осторож-
ном нагревании выделяется количество аммиака, занимающее
при комнатной температуре объем, примерно равный 300 мл.
Образующийся диаммиакат при сильном нагревании претер-
певает дальнейшее разложение. Реакция эта сложная, и до сих
348
пор, по-видимому, она не исследована. Среди образующихся про-
дуктов можно идентифицировать производные сернистой кисло-
ты и одновалентной меди.
Действуя в соответствии с описанием опыта 390, насыпьте в
пробирку 2—3 г сернокислой пентаминомеди. Пробирку из твер-
дого стекла удобнее заменить обычной пробиркой хорошего ка-
чества. Наливайте в объемный газометр ртуть, пока уровень
ртути в измерительной трубке не достигнет деления 30 мл.
С помощью резинового шланга подсоедините взвешенную про-
бирку к выходному отверстию и откройте кран. Добавляя или
выпуская ртуть, установите уровни и запишите показание при-
бора. Очень осторожно нагревайте реакционную пробирку. Как
только газ начнет поступать в измерительную трубку, слегка
приоткройте находящийся в нижней части прибора кран и вы-
пустите немного ртути, поддерживая примерно одинаковый уро-
вень ртути в обоих коленах прибора. Собрав 180—200 мл газа,
прекратите нагревание и дайте реакционной пробирке охладить-
ся (обычная пробирка остынет скорее и с меньшим риском лоп-
нуть, чем изготовленная из твердого стекла). Добавляя ртуть
в резервуар, отрегулируйте уровни и запишите соответствующую
цифру. Отсоедините реакционную пробирку, осторожно, как и в
предыдущем опыте, продуйте ее, вытесняя таким образом амми-
ак, и взвесьте повторно.
Опыт 392. Плотность кислорода
(Определение с использованием аспиратора)
Соберите аспиратор, аналогичный изображенному на рисун-
ке 90, и. убедитесь в том, что он не дает утечки. В пробирку,
изготовленную из твердого стекла, поместите 2 г хлорновато-
кислого калия, и, как и ранее, введите пробку из асбеста.
Подсоедините взвешенную пробирку к аспиратору и отпусти-
те зажим. Первые одну-две минуты нагревайте пробирку осто-
рожно, а затем более сильно, пока не расплавится соль и не
начнет выделяться кислород. Поддерживайте достигнутую тем-
пературу, пока не выделится 300—500 мл газа. Подготовьте при-
емник, достаточный для приема такого количества воды. Мед-
ленно охлаждайте реакционную пробирку. Когда пробирка охла-
дится до комнатной температуры, подымите приемник, одновре-
менно опуская горлышко, с тем чтобы приемник лег на бок
(длинный резиновый шланг позволяет это сделать), и обождите
минуту, пока уровни жидкости выравняются, после чего пере-
кройте зажим. Пользуясь мерным цилиндром, определите объем
воды. Отсоедините реакционную пробирку и взвесьте ее и опре-
делите температуру воздуха в комнате.
Более легко этот опыт проводится при использовании вместо
хлорноватокислого калия окиси серебра (см. стр. 360) либо
349
перманганата калия. Эти вещества разлагаются при не слишком
высоких температурах. Поэтому вместо пробирок, изготовлен-
ных из твердого стекла, можно пользоваться Обычными пробир-
ками. А это очень удобно, ибо исчезает необходимость в тща-
тельном наблюдении за нагревом и уменьшается риск поломки
пробирки.
Для того чтобы мелкие частицы перманганата калия не увле-
кались струей выделяющегося кислорода, введите поверх пер-
манганата пробку из асбеста. Пользуясь едва светящимся пла-
менем, осторожно нагревайте пробирку, начиная нагрев с участ-
ка, ближайшего к асбестовой пробке.
Опыт 393. Плотность углекислого газа
(В. Баркер)
Метод (а). В изготовленную из твердого стекла пробирку
длиной 10—15 см или еще лучше в обычную пробирку хорошего
качества поместите не более 1 г двууглекислого натрия. Остав-
шуюся часть пробирки заполните гранулированным хлористым
кальцием, поместив под и над хлористым кальцием по асбесто-
вой пробке. Как и ранее, вставьте в пробирку пробку с отводной
трубкой и взвесьте их. Очень осторожно нагревайте пробирку
с тем, чтобы выделяющийся газ успел высохнуть до того, как
он поступит в измерительную трубку. Лучше собирать газ над
ртутью.
Опыт 394. Плотность закиси азота
Небольшое количество азотнокислого аммония можно очень
легко перегреть, в особенности в условиях лекции, поставив
себя, таким образом, под угрозу взрыва. Поэтому предпочтитель-
нее нагревать смесь эквивалентных количеств сернокислого аммо-
ния и азотнокислого натрия. Такого рода смесь дает устойчивую
струю газа и не боится перегрева. Смешайте 8 вес. ч. азотно-
кислого натрия с 7 вес. ч. сернокислого аммония. Обе соли следу-
ет предварительно измельчить в тонкий порошок. Из 2 г такой-
смеси можно получить около 300 мл закиси азота. Заполните
пробирку и поступайте далее в соответствии с описанием опы-
та 393. Газ следует собирать над ртутью.
Прибор для метода Баркера (б)
В тех случаях, когда используемая реакция происходит при
смешивании двух реактивов, можно воспользоваться каким-либо
простым устройством, в котором оба реактива можно сначала по-
местить в различные отделения, а при необходимости смешать.
Хорошо известной является простая конструкция, изображен-
ная на рисунке 93. В небольшой колбочке, содержащей один
из реактивов, находится пробирка, содержащая второй реактив.
350
Очевидно, столь же хорошо известны реакционная склянка
(рис. 94) и реакционная пробирка Оствальда (рис. 95). Если
используется твердое вещество, то его следует предварительно
измельчить в порошок, а
затем с помощью корот?
кой шариковой воронки
либо воронки, изготов-
ленной из бумаги, ввести
в одно из отделений про-
бирки. Изображенная на
рисунке 96 реакционная
пробирка Баркера похо-
жа на пробирку Остваль-
да, однако в работе она
удобнее. В тех случаях,
когда при реакции обра-
зуется вода, между реак-
ционной пробиркой и из-
мерительной трубкой сле-
дует ввести сосуд, напол-
ненный хлористым каль-
цием. В тех случаях, ког-
Рис. 93. Устройст-
во для смешения
растворов.
Рис. 94. Реакцион-
ная склянка.
да известно, что реакция проходит бурно, реактивы следует
смешивать медленно и постепенно. Кроме того, следует отме-
тить, что необходимо дать реакции дойти до конца, и лишь
Рис. 95. Реакционная
пробирка.
Рис. 96. Реакционная
пробирка.
затем отсоединять прибор и проводить повторное взвешивание.
Обычно термическое разложение прекращается по окончании
нагревания, однако в тех случаях, когда смешивают два ре-
актива, реакция прекращается лишь с исчезновением одного
из реактивов. Поэтому один «из реактивов следует брать в точ-
но рассчитанном количестве. В остальных отношениях описы-
ваемый опыт аналогичен описанным ранее.
S51
Опыт 395. Плотность сернистого газа
(В, Баркер)
В одно из отделений реакционной пробирки поместите тон-
ко измельченный сернистокислый натрий. Из 1 г NaHSOa и 1 г
Na2SO3-7H2O можно получить количества сернистого газа, за-
нимающие при комнатной температуре объемы около 240 мл
и 100 мл соответственно. В другое отделение пробирки введите
4—5 мл разбавленного раствора соляной кислоты (1 объем
воды на 1 объем кислоты). Подсоедините к пробирке небольшую
.хлоркальциевую трубку и взвесьте прибор.
Подсоедините прибор к измерительной трубке, аналогично
предыдущему опыту. Наклоняя пробирку, небольшими порция-
ми прибавляйте кислоту к сульфиту. Приливайте кислоту с
достаточными интервалами с тем, чтобы газ выделялся медлен-
но, а не прорывался через хлоркальциевую трубку. Для того
чтобы довести реакцию до конца, осторожно нагрейте пробир-
ку. Охладите прибор, отсоедините его, продуйте для того, чтобы
вытеснить оставшийся сернистый газ, и повторно взвесьте.
При помощи этого метода можно определить также плот-
ность следующих газов:
Хлористый водород. Возьмите каменную соль, измельченную
в кусочки величиной с рисовое зерно, и концентрированную сер-
ную кислоту и собирайте хлористый водород над ртутью. Из
•одного грамма NaCl при избытке серной кислоты можно полу-
чить 400 мл НС1. Пользоваться осушительной трубкой не надо.
Хлор. Возьмите сухую пробирку, перманганат калия и со^
ляную кислоту (смотрите опыт 388). Собирайте хлор над ртутью
либо насыщенным водным раствором хлористого кальция.
Сероводород. Возьмите сернистый цинк либо чистое серии*
стое железо (опыт 386) и разбавленный раствор соляной кисло-
ты. Подсоедините осушитель и собирайте сероводород над рту-
тью. Из 1 г FeS, при избыточном количестве кислоты, можно
получить около 270 мл H2S.
Окись углерода. Возьмите муравьинокислый натрий и кон-
центрированный раствор серной кислоты. Кислоту следует брать
в избытке. Осушитель не требуется. Из 1 г муравьинокислого
натрия можно получить количество угарного газа, занимающее
при комнатной температуре объем, равный примерно 340 мл*
Измерительный прибор можно заполнить ртутью или водой.
МЕТОД РАСШИРЕНИЯ
(В. Баркер)
Колбу заполняют подлежащим изучению газом и взвешива-
ют Затем колбу подсоединяют к измерительному прибору типа
прибора Оствальда или Баркера. Уменьшая давление, часть
газа переводят в измерительную трубку. Эту часть газа изоли-
352
руют и измеряют объем, занимаемый ею при атмосферном
давлении. Вес этой части газа определяют по величине потери
веса колбы. Этот метод пригоден для определения плотности
тяжелых газов.
Подготовьте сухую круглодонную колбу емкостью 500—
1000 мл. Подберите к ней резиновую пробку, просверлите в
пробке два отверстия, вставьте в пробку отводную и подводя-
щую трубки и наденьте на них резиновые шланги с зажимами,
аналогично опыту 385. Заполните колбу сернистым газом либо
иным газом, плотность которого желательно определить.
Перекройте шланги зажимами и взвесьте колбу. Измери-
тельную трубку (Оствальда или Баркера, стр. 345) заполните
ртутью и запишите показание прибора. Подсоедините взвешен-
ную колбу к крану измерительной трубки, после чего отпустите
зажим и откройте кран. Открывая расположенный у основания
прибора кран и медленно выпуская ртуть, пока она не достиг-
нет изгиба трубки, уменьшайте давление в измерительной труб-
ке. Затем закройте кран и перекройте шланг зажимом. Отсоеди-
ните колбу и взвесьте ее. Приведите газ к атмосферному давле-
нию и определите его объем. Определите температуру воздуха
в комнате и рассчитайте вес одного литра газа.
Опыт 396. Определение плотности пара
(Виктор Мейер, 1877 г.)
В сосуде, наполненном горячим воздухом, испаряют опреде-
ленную навеску жидкого или твердого вещества. Воздух, вытес-
ненный паром данного вещества, собирают, охлаждают и объем
его измеряют.
Стандартный прибор, изображенный на рисунке 97, широко
известен, ибо он описан в учебниках химии. Преподавателям,
работающим в школах, следует последовать совету Т. С. Пат-
терсона (1908 г.) и заменить внешний сосуд, изготовленный из
стекла, на медный. Его можно либо купить, либо изготовить
самому, припаяв дно к отрезку широкой мерной трубки. Хотя
медная трубка дороже стеклянной, экономия на поломанных
трубках с избытком возместит издержки. Вблизи верхушки
внешней трубки Паттерсон припаял короткую боковую трубку
и подсоединил к ней обычный конденсор. Это позволяет исполь-
зовать внутреннюю трубку\ намного короче стандартной. В ре-
зультате прибор становится намного компактнее и более удоб-
ным в работе.
Самодельный прибор Виктора Мейера. Многим преподавате-
лям при попытке собрать прибор Виктора Мейера приходила в
голову мысль заменить внутреннюю трубку колбой Кьельдаля
и использовать в качестве бани для нагрева круглую жестяную
банку (рис. 98). Такое устройство работает вполне удовлетво-
рительно.
23 Фоулз
353
(А)
Рис. 97. Прибор Виктора Мейера
для определения плотности пара.
Собирание воздуха. Вытесняемый воздух может быть собран
в закрытую трубку, в соответствии с рисунком 97, в бюретку, в
трубку Оствальда или в аспиратор.
Взвешивание жидкости. При проведении определения в ка-
честве лекционного опыта следует разрешить проблему взвеши-
вания небольшого коли-
чества жидкости. Коли-
чества вещества, около
0,01 а, на быстрораЪота-
ющих весах, описанных
на странице 332, точно
взвесить нельзя. Начи-
нать занятия с уже взве-
шенным заранее количе-
ством жидкости — не
очень хороший .выход из
положения. При проведе-
нии на виду у учащихся
двух взвешиваний, осу-
ществляемых с точностью
до третьего или четверто-
го десятичного знака, об-
разуется «мертвый» пери-
од времени, при котором
преподаватель все свое
вним а нме ооср ед оточив а -
ет на взвешивании. Сле-
дующий метод, сообщен-
ный мне мисс А. Г. Хип,
обходит упомянутые труд-
ности и позволяет прове-
сти весь опыт на виду у
учащихся.
Вместо взв еш ив ани я
предв арительно	оп реде -
ляют плотность жидкости или пользуются соответствующей ве-
личиной, взятой из таблицы. Затем, пользуясь пипеткой с тон-
ко оттянутым кончиком, определяют число капель жидкости, со-
держащихся в 1 мл. Поскольку из хорошо изготовленной 1 мл
пипетки извлекается 60—70 капель такой жидкости как бензин,
с точностью до 1 капли на 60, вес одной капли будет равен
0,0146 г, с точностью до 1,5%. Эта точность вполне соответству-
ет получаемой при взвешивании 1 капли на весах, с точностью
до четвёртого десятичного знака. Более того, пользуясь этим
методом, можно быстро заполнить жидкостью 2 или 3 сосуда,
и, если позволяет время, повторите определение плотности,
что всегда является желательным.
Установите в глине или пластилине необходимое число скля-
354
нок Виктора Мейера таким образом, чтобы они стояли верти-
кально. Поместите в стакан вату, смоченную данной жидкостью.
Перенесите в стакан пластилин со склянками. В результате на-
ходящаяся в склянках
жидкость окажется в ат*
мосфере своего пара, и ее
испарение уменьшится.
Возьмите пипетку с тонко
оттянутым концом, напол-
ните ее жидкостью, и мед-
ленно выпускайте капли
на вату с тем, чтобы уча-
щиеся могли считать чис-
ло капель. Если время по*
зволяет, повторите эту
операцию. Пользуясь пи-
петкой, в каждую склян*
ку введите определенное
число капель. Сообщите
учащимся величину плот-
ности жидкости и попро-
сите их рассчитать вес
жидкости, находящейся в
каждой склянке.
Введение в прибор
подлежащей испарению
жидкости. Ясно, что для
проведения определения
требуется ввести во внут-
реннюю трубку малень-
кую склянку и затем от*
крыть последнюю. Для
этой цели было предложе-
но столь большое число
Рис. 98. Усовершенствованный прибор
Виктора Мейера.
приспособлений, что опи*
сать их все не представ-
ляется возможным. Одно
из приспособлений изо-
бражено на рисунке 97. При повороте проходящей сквозь проб-
ку проволочной рукоятки склянка соскальзывает с крючка. Нет
необходимости подчеркивать, что если введенная в прибор
склянка закрыта очень плотно, то подлежащая испарению жид-
кость не сумеет выбить пробку. Некоторые преподаватели поль*
зуются наипростейшим методом, попросту быстро извлекая
пробку внутренней трубки и погружая в нее склянку с пред*
варительно приоткрытой пробкой. Описанный далее метод, вве-
денный А. Г. Хип, столь же прост, сколь и эффективен. Закрой-
те колбу Кьельдаля (или внутреннюю трубку) резиновой проб-
23*
355
кой с двумя отверстиями. В одно отверстие вставьте обычную
отводную трубку. В другое отверстие вставьте короткую стек-
лянную трубку такого диаметра, чтобы сквозь нее свободно
могла пройти маленькая склянка. К внешнему концу стеклянной
трубки подсоедините небольшой кусок резинового шланга и
вставьте в шланг стеклянную пробку. Наденьте на шланг зажим
(смотрите рис. 98). Для того чтобы ввести в колбу маленькую
склянку, извлеките из шланга стеклянную пробку и введите в
шланг склянку. Склянка оказывается расположенной между
пробкой и зажимом. Когда все подготовлено, ослабьте пробку,
легко прощупываемую через резину, отпустите зажим и дайте
склянке упасть.
Проведение опыта. Воспользуйтесь либо стандартным, либо
самодельным прибором. Подходящими жидкостями являются
бензол, d=0,879 при 20° С, т. кип. 80,4° С; ацетон, d = 0,792 при
20° С, т. кип. 56,5° С и метиловый спирт, d = 0,798 при 20° С,
т. кип. 66° С. Лучше пользоваться ими, а не эфиром, ибо последний
трудно получить достаточно чистым. На дно внутренней трубки
поместите слой ртути высотой 1,2 см либо сухой песок с тем,
чтобы падающая склянка не разбилась.
Плотности широко распространенных газов
	Найдено из опыта	Рассчитано, исходя из мо- лекулярного веса 0 = 16
Ацетилен		1,171	1,162
Воздух’ . . •		1,293	1,293
Аммиак 		0,771	0,759
Углекислый газ		1,977	1,968
Окись углерода		1,25	1,25
Хлор		3,22	3,169
Водород 		0,0898	0,0898
Бромистый водород 		3,644	3,611
Хлористый водород 		1,639	1,629
Йодистый водород		5,72	5,75
Сероводород 		1,539	1,522
Метан		0,717	0,716
Азот		1,251	1,250
Окись азота		1,34	1,339
Закись азота 		1,978	1,967
Кислород		1,439	1,439
Фосфин		1,529	1,516
Сернистый газ		2,927	2,862
Введите заполненную склянку в резиновый шланг. Напол-
ните жестянку до половины водой и нагрейте воду до кипения.
Медную трубку Паттерсона можно заполнить амиловым спир-
том. Обождите, пока из отводной трубки перестанет поступать
воздух, после чего установите должным образом заполненную
356
водой перевернутую бюретку либо установите уровни в трубке
Оствальда и запишите показание прибора. Дайте склянке упасть
в трубку. Жидкость испаряется, и вверх подымаются пузырьки
воздуха. Кипятите жидкость, пока не прекратится выделение
пузырьков воздуха. Закройте пальцем отверстие бюретки и пе-
ренесите ее в наполненный водой высокий цилиндр. Охладите
газ (смотрите стр. 426), отрегулируйте уровни и определите
объем. Запишите температуру находящейся в цилиндре воды
и величину барометрического давления.
Как хорошо известно, легко сжимаемые газы дают замет-
ное отклонение от закона Бойля. Поэтому молекулярные веса
этих газов, рассчитанные по данным определения плотности,
являются лишь приблизительными. И, наоборот, величины плот-
ностей, рассчитанные исходя из точных значений молекулярного
веса, отличаются от величин, определяемых экспериментально.
Диффузия газов
Скорость диффузии газов зависит от их плотности, и ее опре-
деление является косвенным путем определения плотности. Труд-
но провести количественное определение диффузии газов. Тем
не менее с помощью описанного ниже простого способа, заимст-
вованного непосредственно из метода Грэхэма, можно измерить
для нескольких газов отношение скорости их диффузии к скоро-
сти диффузии воздуха.
Опыт 397. Скорости диффузии водорода и воздуха
(Э. Фрэнклэнд, 1872 г,; Т. Грэхэм, 1833 г.)
Находящемуся в длинной трубке определенному объему во-
дорода позволяют диффундировать через пористую пробку в
воздух. По достижении равновесия измеряют количество воз-
духа, проникшего в трубку. Таким образом определяют объемы
водорода и воздуха, прошедшие через пробку за один и тот же
промежуток времени. Определяя отношение объемов, тем са-
мым определяют отношение скоростей диффузии.
Возьмите стеклянную трубку длиной 50—75 см. Диаметр
трубки должен быть около 1,5 см, с тем чтобы ее можно было
легко закрыть пальцем. В один конец трубки вставьте резино-
вую пробку. Насыпьте на кусок картона чайную ложку алебастра
и, добавляя воду, приготовьте из алебастра пастообразную мас-
су. В течение минуты быстро и тщательно месите массу, после
чего изготовьте из нее лепешку толщиной 3 мм. Действуя труб-
кой как формой, тут же, не откладывая, вырежьте из лепешки
кружки, аналогично тому, как из теста вырезают печенье. Осто-
рожно введите алебастровую пробку в трубку, оставляя доста-
точно места для введения резиновой пробки. Подберите круглый
стержень (например деревянную палку, входящую в трубку ана-
357
логично поршню) и введите его в трубку с тем, чтобы он по*
служил опорой пробке, пока алебастр не затвердеет. Приготовь-
те из алебастра немного густой замазки, смажьте ею края проб-
ки в местах соприкосновения со стеклом. Поставьте трубку на
один-два дня в теплое место, ибо ею можно пользоваться лишь
тогда, когда алебастровая пробка высохнет.
Когда пробка высохнет, вставьте резиновую пробку и, вы-
тесняя воздух вверх, наполните трубку водородом или светиль-
ным газом. Перенесите трубку в наполненный водой высокий
цилиндр и извлеките резиновую пробку. Так как водород диф-
фундирует в воздух значительно быстрее, чем воздух в водород,
то вода подымается по трубке. Непрерывно опускайте трубку,
поддерживая постоянный уровень воды. Когда движение пре-*
кратится, определите объем воздуха и рассчитайте отно-
шение.
Вместо водорода можно воспользоваться газом либо ме*
таном.
Атомные веса элементов
Нет необходимости сразу же при определении весовых отно-
шений, при которых происходит соединение элементов, отно-
сить полученные величины к весу атома водорода, принимая
вес его за единицу. Взаимосвязь атомных весов образует за-
мечательную последовательную систему, к исследованию кото-
рой можно приступить с различных точек зрения. Так, например,
проводя термическое разложение окиси серебра (опыт 399),
можно получить величину отношения Ag:O. Если это отноше-
ние определено в лекционном опыте, то в лаборатории учащие-
ся могут найти величину отношения Mg: О и Си: О. Далее, из
данных, получаемых при разложении воды либо разбавленных
растворов кислот металлами, можно определить эквиваленты
алюминия, кальция, магния, железа, натрия, олова и цинка. Эти
определения могут быть дополнены определением в лаборато-
рии величины отношений Zn или Mg : Ag, что позволит связать
полученные величины с кислородом. Из величин плотностей га-
зов и газовообъемных соотношений находят значения Н: О,
Н : Cl, Н : N, С : О, S : О и Н : S.
Опять-таки при помощи синтеза сульфида меди учащиеся,
определяя отношение Си: S, могут получить еще одно соединя-
ющее звено. Наконец, водороду можно приписать величину 1 и
рассчитать по этому стандарту атомные веса различных эле-
ментов.
Эквивалентные веса металлов, легко вытесняющих водород
из разбавленных растворов кислот, можно легко определить
при помощи аппаратуры, описанной на странице 351. Поместите
взвешенный металл в пробирку, а кислоту в колбу. Для соби-
рания и измерения объема водорода годится трубка Оствальда
емкостью, скажем, 300 млЛ
358
В этом случае можно взять относительно большое количество
металла, вес которого можно быстро определить при помощи
уже описанных весов (стр. 332).
Возьмите какой-либо из следующих металлов.
Магний. Эквивалент= 12,2. 1 г металла вытесняет количест-
во водорода, занимающее при комнатной температуре объем,
равный примерно 960 мл. Возьмите 1—2 н. раствор или 1—2 н.
раствор H2SO4. При использовании более концентрированных
растворов кислот газ будет выделяться слишком быстро.
Алюминий. Эквивалент = 9. 1 г металла вытесняет количество
водорода, занимающее при комнатной температуре объем, рав-
ный примерно 1300 мл. Возьмите 2—4 н. раствор НС1 (но не
H2SO4). Осторожно нагревайте жидкость, пока не начнется
реакция, после чего уберите пламя. Прежде чем определять
объем водорода, охладите реакционную колбу.
Цинк. Эквивалент=32,7. 1 г металла выделяет количество во-
дорода, занимающее при комнатной температуре объем, прибли-
зительно равный 370 мл. Возьмите 4 н. раствор НС1 либо H2SO4.
Сначала испытайте активность металла, беря невзвешенную про-
бу. Чем чище металл, тем медленнее он растворяется в кислоте.
Если цинк растворяется слишком медленно, добавьте к кислоте
несколько миллилитров раствора сернокислой меди.
Железо. Эквивалент = 27,9. 1 г металла вытесняет количество
водорода, занимающее при комнатной температуре объем, рав-
ный примерно 420 мл. Возьмите 4 н. раствор НС1 либо H2SO4.
Олово. Эквивалент = 59,3. 1 г металла вытесняет количе-
ство водорода, занимающее при комнатной температуре объем,
равный примерно 200 мл. Возьмите концентрированный раствор
соляной кислоты и нагревайте смесь, пока не начнется’реакция.
Обычно считающаяся чистой оловянная фольга оставляет пос-*
ле реакции черный нерастворимый осадок.
Кальций. Эквивалент = 20. 1 г металла вытесняет количе-
ство водорода, занимающее при комнатной температуре объем,
равный примерно 570 мл. Кальций разлагает воду, однако об-
разующаяся в результате известь покрывает поверхность ме-
талла и препятствует дальнейшему прохождению реакции.
Лучше взять разбавленный раствор кислоты, желательно 1,0 н.
раствор НС1. Прежде чем взвешивать металл, очистите его по-
верхность с тем, чтобы она стала блестящей и серебристой. По-
ступающий в продажу металл не является очень чистым.
Опыт 398. Эквивалентный вес натрия
(Ф-)
Натрий энергично разлагает воду. Однако интенсивность
реакции можно изменить, разбавляя воду спиртом. Бросьте в
абсолютный или технический этанол небольшой кусочек натрия:
реакция Идет относительно медленно. Очевидно, что, смешивая
359
воду с этанолом в определенных соотношениях, можно контро-
лировать скорость растворения натрия. Этот опыт помогает не-
которым учащимся понять, что атомный вес натрия не зависит
от вида вещества, из которого он вытесняет водород.
1 г натрия вытесняет количество водорода, занимающее при
комнатной температуре объем, равный примерно 512 мл.
Воспользуйтесь какой-либо из реакционных колб, описанных
на странице 351, и измерительной трубкой типа трубки Остваль-
да. Высушите маленькую пробирку, помещаемую внутрь реак-
ционной колбы, вставьте в нее пробку и взвесьте. Обсушите ку-
сочек натрия фильтровальной бумагой, быстро из внутренней
части кусочка вырежьте кубик желаемого размера, поместите
его в закрываемую пробкой пробирку и взвесьте. (Если емкость
пробирки равна 10 мл, то в ней содержится 2 мл кислорода,
т. е. 0,0026 а. При введении в пробирку 0,5—6 г натрия ошибка,
связанная с соединением натрия с кислоротом, составляет ме-
нее 0,5% и вполне находится в пределах точности опыта.) По-
местите в реакционную колбу смесь, состоящую из 40 мл эта-
нола и 20 мл воды (в летнее время возьмите 30 мл -этанола на
10 мл воды) и установите колбу в чашке, наполненной холод-
ной водой. Извлеките из взвешенной пробирки пробку, устано-
вите пробирку в реакционной колбе, вставьте пробку, установите
уровни воды и произведите отсчет. Наклоняя колбу, вводите в
пробирку небольшие количества водоспиртовой смеси, одновре-
менно осторожно вращая колбу с целью охлаждения ее содер-
жимого. Продолжайте действовать подобным же образом, пока
не растворится весь натрий. Отрегулируйте уровни и определите
объем водорода. Измерьте температуру находящейся в чашке
воды и определите давление воздуха. Опыт прост и дает удов-
летворительный результат.
Опыт 399. Атомные веса серебра и кислорода
(В. Рамсэй, 1884 г.)
При помощи нагревания разлагают определенное количество
окиси серебра и определяют объем выделившегося кислорода.
Если плотность кислорода уже определена, можно рассчитать
вес выделившегося кислорода. В ином случае дополнительно
для определения веса литра кислорода можно воспользоваться
взвешиванием серебра, образовавшегося в результате опыта.
Получение окиси серебра. В старой литературе имеются про*
тиворечивые высказывания о стабильности окиси серебра. Одна-
ко в 1926 году, в результате тщательного исследования, Г. Л. Рэ-
лей и Г. Б. Бэкер нашли, что в отсутствии органических веществ
окись серебра весьма стабильна, даже при нагревании до уме-
ренных температур. Получите окись серебра, действуя гидро-
окисью бария на азотнокислое серебро. Для того чтобы конеч-
ная жидкость не была щелочной, возьмите небольшой избыток
360
соли серебра. 8,5 г AgNOa, реагируя с 7,8 г Ва(ОН)2 • 8Н2О,
дают 5,8 Ag2O.
Растворите 10 г азотнокислого серебра в 50 мл горячей воды.
Отлейте небольшое количество раствора и сохраните его. Сме-
шайте 12—15 г гидроокиси бария (избыточное количество берет-
ся в связи с тем, что поступающая в продажу гидроокись бария
очень загрязнена) со 100 мл горячей воды и фильтруйте раствор
в раствор азотнокислого серебра, пока пробная капля жидкости,
взятая из препаративной колбы, окажется сильно щелочной по
лакмусу. Затем добавьте к смеси сохраненную часть раствора
азотнокислого серебра и проверьте еще раз, не является ли жид-
кость щелочной. Дайте осадку осесть, после чего слейте жид-
кость 5—6 раз. Промойте осадок кипящей водой, тут же декан-
тируя промывную жидкость. Не фильтруйте окись серебра, а
смойте ее в чашку, слейте воду и нагревайте чашку в водяной
бане или термостате при 100° С, пока окись серебра не высох-
нет.
3—4 г высушенной окиси серебра поместите в пробирку, вве-
дите поверх окиси асбестовую пробку, подсоедините пробирку
к аспиратору либо трубке Оствальда и продолжайте далее
опыт в соответствии с описанием опыта 390. Нагревайте окись
очень осторожно; около 300° С окись бурно разлагается, в ре-
зультате чего в пробирке остается белый порошок серебра.
Из 1 г Ag2O выделяется количество кислорода, занимающее
при комнатной температуре объем, равный примерно 50 мл..
Количественный состав воды
Определение количественного состава воды при его проведе-
нии в виде учебного исследования может быть выполнено двумя
методами, которые можно назвать весовым и объемным.
Весовой метод. Действуйте следующим образом:
а)	Определите весовым способом отношение количества во-
дорода к кислороду.
б)	Определите плотности водорода и кислорода.
в)	Из данных (а) и (б) рассчитайте объемное отношение
входящих в состав воды газов.
г)	Подтвердите полученый в (в) результат эксперименталь-
ным определением газовообъемного отношения, пользуясь мето-
дом взрыва и электролизом воды. Таким образом, получая при
помощи объемного анализа подтверждение уже полученных ре-
зультатов, неоспоримо показывает, что состав воды всегда один
и тот же и не зависит от методов его определения.
Объемный метод: а) Действуя аналогично (а) и определяя
величины объемов, в которых кислород и водород соединяются
при образовании воды, определите отношение объемов кисло-
рода и водорода.
б) Определите плотность водорода и кислорода.
361
в) Рассчитайте весовое соотношение, в котором газы со*
единяются друг с другом.
Хотя путь, использующий весовой метод, и более труден, но
он является более поучительным. Объемные соотношения можно
определить при помощи электролиза; хотя получаемый при этом
результат и ценовая на предположении, которое младшим уча-
щимся доказать невозможно, он тем не менее подтверждает уже
известные факты.
За 45-минутную лекцию практически невозможно провести
опыт Дюма с удовлетворительной точностью.
По ходу опыта требуется выполнить много препаративной
работы и различного рода действий, которые поглощают все
время и внимание преподавателя, а учащимся удается видеть
очень немногое.
Преподавателям, желающим использовать весовой метод, я
осмелюсь предложить самим ознакомиться с проведением ана-
лиза воды по Баркеру. Баркер помещает в изготовленную из
твердого стекла пробирку определенную навеску кристаллогид-
рата сернокислого магния. Таким образом в пробирку вводится
известное количество воды, ибо состав данного кристаллогидрата
был установлен учащимися ранее. Оставшуюся часть пробирки
он заполняет магниевой лентой.’ Далее он осторожно нагревает
кристаллогидрат и более сильно магний и таким образом мед-
ленно пропускает пар над нагретым магнием. Водород сгорает
при выходе из пробирки. В конечном счете определяют потерю
в весе.
Действительно, собирая и измеряя количество водорода, мож-
но в этом самом же опыте определить вес одного литра водоро-
да. В течение того небольшого времени, которое я мог уделить
этому опыту, я оказался не в состоянии получить приемлемые
результаты. Одна из трудностей связана с действием магния на
стекло, приводящим к поломке пробирки и потере объемистого
окисла. Тем не менее этот опыт основан на вполне справедли-
вом принципе, реакция видима и известна учащимся, аппарату-
ра проста и сам опыт может быть вполне проведен за лекционный
период. Преподаватели, располагающие временем, могут по-
пытаться разработать этот опыт с тем, чтобы улучшить его
технику. Восстановленное железо (стр. 49) не действует на
стекло, и я советую попробовать заменить им магний.
Далее будет описан только метод, использующий объемный
анализ, ибо, по моему мнению, лишь он один подходит для
лекционной демонстрации. Учащиеся отчетливо видят как объ-
емы газов, берущихся для реакции, так и получаемые вещества
и таким образом, как это и должно быть, принимают участие в
опыте. Более того, при той быстроте, с которой поневоле при-
ходится проводить лекционный опыт в школе, этот метод дает
и более точные результаты. Газовообъемное отношение может
быть найдено с помощью лишь одного электролиза, однако из*
362
ложение лежащих в основе этого метода допущений сопряжено
с рядом неудобств. Предпочтительнее воспользоваться методом
взрыва и лишь подтвердить полученные с его помощью резуль-
таты данными электролиза. Для проведения анализа при помо-
щи взрыва необходимо иметь какой-нибудь эвдиометр и прибор
для получения электрической искры. Анализ может быть про-?
веден над водой либо над ртутью.
Рис. 99.
Эвдиометр Ура.
Эвдиометры
Эвдиометр Бунзена (Р. Бунзен, 1857 г.), изображенный на
рисунке 100, представляет собой закрытую с одного конца тол-
стостенную прямую трубку, длиной 50—60 см и диаметром 2 см,
служащую для образования искры. Проволоки
изогнуты в форме полукруга. Заполняется эв-
диометр очень легко, однако глубокий резерв
вуар, необходимый для установки уровней,
требует большого количества ртути.
Изображенный на рисунке 99 U-образный
эвдиометр сифонного типа, считающийся обыч-
но разработанным Гофманьом, на самом деле
был введен в 1818 г. Уре. Как можно видеть
из книги Фарадея сХимические манипуляции»,
вышедшей в 1827 г., Фарадей проводил боль-
шую часть анализов газов, пользуясь прибо-
ром Уре. А. В. Гофманн в 1865 г. просто доба-
вил кран к открытому концу трубки (рис. 101).
Можно лишь удивляться тому, сколь препода-
ватели и составители фирменных каталогов
привязаны к неудобной аппаратуре Гофманна
^(смотрите стр. 326), часто называемой стан-
дартной. В последующих моделях приборов
Гофманна закрытый конец заменен на пока-
занный на рисунке трехходовой кран.
В 1896 г. П. К. Фреер ввел прямой эвдио-
метр, изображенный на рисунке 102. На одном
конце его имеется трехходовой кран, а другой
соединен с помощью толстостенного резиново-
го шланга с подвижным резервуаром. При же-
лании трехходовой кран может быть припаян
к коленообразной трубке (смотрите замечание
на стр. 326). Это позволит избежать поломок,
обычно происходящих в результате разогрева
крана в месте соединения его с трубкой, слу-
жащей для проведения взрыва, при заключе-
нии последней в рубашку, по которой пропускается горячий пар<
Прибор компактен, хранить его удобно, он не требует большого
количества ртути, работать с ним просто, и все осуществляемые
363
манипуляции понятны учащимся. Трудно указать, каким обра-
зом эвдиометр может быть упрощен еще более.
Эвдиометр конструкции Ейтса (Д. В. Ейтс, 1921 г.) представ-
ляет собой модификацию эвдиометра Фреера. Он столь же ком-
пактен и не требует большого количества ртути (рис. 103). Кра-
на на его верхушке нет, что представляется удобным в том
случае, когда эвдиометр нагревается.
Градуированная часть каждого из описан-
ных эвдиометров может быть заключена в ши-
рокий стеклянный цилиндр, укрепленный в
нужном положении при помощи пробок.
Рис. 100.	Рис. 101. Эвдиометр	Рис. 102. Эвдиометр
Эвдиометр	Гофманна.	Фреера.
Бунзена.
Аналогично изображенному на рисунке 103, образуемая та-
ким образом рубашка может быть заполнена либо холодной во-
дой, поддерживающей газы при постоянной температуре, либо
364
циркулирующим горячим паром — при необходимости работать
при повышенных температурах.
В литературе описано много других модификаций стандарт-
ных эвдиометров, считающихся улучшенными образцами эвдио-
метров Бунзена и Гофманна.
Стриатер согнул небольшой участок трубки прямого эвдиомет-
ра, расположенный у открытого конца, направив его под тупым
углом к трубке. Открытый конец
трубки сужен с тем, чтобы на него
Рис. 104. Прибор
Г оддарта.
Рис. 103. Эвдиометр
Ейтса.
зиновый шланг. На вершине угла помещен трехходовой кран.
Он предназначен для впуска газов, а также допускает эвакуа<
цию трубки. При работе эвдиометра в условиях повышенной
температуры запорный кран не нагревается. При отсутствии
эвдиометра можно воспользоваться простым устройством, вве-
денным Е. Д. Годдардом (1932 г.). Возьмите толстостенную пря-
мую стеклянную трубку длиной 40—45 см и запаяйте ее с одно-
го конца. (Эту процедуру следует выполнить тщательно, имея
в виду, что толщина стенок стекла должна быть одно-
образной.) В трубку введите две прочные покрытые изо-
ляцией проволоки с тем, чтобы концы их примерно на
365
2,5 см не доставали запаянного конца трубки. Удалите
с концов проволоки изоляцию и согните их в дугу таким обра-
зом, чтобы между ними образовался промежуток, величиной
3 мм. Таким образом копируется расположение проволок в эвди-
ометре Бунзена (рис. 100). При проведении занятия в младших
классах поучительно провести предварительный опыт, показав
в нем пробегание искры между концами проволок. Продемон-
стрируйте также образование искр и иным способом, подсоеди-
нив индукционную катушку к свече от мотора.
Прибор для получения искры
Концы первичной обмотки небольшой индукционной катушки
подсоедините к двухвольтовому аккумулятору, а концы вторич-
ной обмотки катушки при помощи тонкой оголенной проволо-
ки — к платиновым выводам эвдиометра. Для данной цели впол-
не подходит небольшая индукционная катушка, дающая искру
длиной ~ 6 мм. Вообще говоря, некоторые специалисты счи-
тают, что большая искра может быть одной из причин, вызы-
вающих поломку трубки. Однако можно вполне безопасно поль-
зоваться даже значительно большей индукционной катушкой,
так как профессиональные аналитики, постоянно проводящие
такого рода взрывы в пипетке и другого рода приборах, сове-
туют пользоваться катушкой, дающей искру длиной 5 см. Вся-
кий раз, когда в данном или иных опытах используется
большая катушка, экспериментатор должен остерегаться при-
косновения к оголенным проводам катушки. Не следует даже
просто нагибаться над работающей катушкой, ибо можно полу-
чить неприятный удар током.
Защитные устройства
Существуют различные мнения о необходимости использова-
ния экрана, защищающего от взрыва. Некоторые преподаватели
никогда ими не пользуются. Другие же компетентные экспери-
ментаторы никогда не проводят опытов, по ходу которых имеет
место взрыв, без применения защитного экрана. Наиболее про-
стым способом защиты является оборачивание эвдиометра поло-
тенцем либо сухой мелкой сеткой. В последнем случае вспышку
можно рассмотреть через ячейки в сетке.
Г. С. Ньюз, экспериментатор, обладавший большой наход-
чивостью, применил очень простой экран. Он взял два листа
стекла, размером примерно 45 X 60 см, и соединил их вверху
и внизу при помощи пластыря. Пластырь действовал подобно
петле. Экран можно было закрыть, подобно тому, как закрывают
книгу, либо открыть под каким-либо углом и установить таким
образом, чтобы он прикрывал прибор. Экран устанавливался
ребром к учащимся, и таким образом одно из стекол защищало
366
преподавателя. Стеклянные экраны всегда можно изготовить са-
мому. Они представляют собой попросту лист прочного стекла
с вплавленной внутрь стекла металлической сеткой, вставлен-
ный в соответствующую рамку.
Получение газов
Кислород можно отводить либо из баллона со сжатым га-
зом, либо из предварительно заполненного газометра, либо, ес-
ли это позволяет время, получить непосредственно в лекцион-
ной, сделав его получение частью проводимого опыта. Восполь-
зуйтесь методом Мосслера, описанным на странице 335. Пос-
ле того как из прибора для получения кислорода будет вытес-
нен воздух, перенесите отводную трубку в чашку, в которой
находится заполненный водой эвдиометр. При желании, вмес-
то данного метода, можно также получить кислород из перман-
ганата калия, действуя в соответствии с описанием опыта 382.
Получение водорода. Водород можно отвести из баллона
со сжатым газом.
В связи с тем что водород обладает способностью интенсив-
но диффундировать через пробки и резиновые шланги, не следу-
ет его получать заранее и хранить в аспираторе. Пользуясь
небольшим аппаратом Киппа либо прибором, изображенным на
рисунке 14, получите водород.
Не пользуйтесь прибором с шариковой воронкой, ибо в этом
случае при каждом добавлении кислоты в колбу будет проникать
воздух. Введите в аппарат Киппа побольше цинка хорошего
качества. Чем чище металл, тем медленнее он растворяется.
Добавьте к кислоте несколько миллилитров раствора серноки-
слой меди. В этом случае образуется гальваническая пара
Zn—Си, способствующая быстрому растворению цинка. Для того
чтобы очистить водород от капель кислоты, подсоедините к при-
бору промывную склянку, заполненную водой, а при желании
осушить водород — дополнительно промывную склянку, запол-
ненную серной кислотой. Прежде чем начать собирать водород,
дайте газу выделяться столь долго, сколь это позволяет время.
Замечание. О взрыве газов. Возникает вопрос, какие объ*
емы водорода и кислорода следует вводить в эвдиометр? Неко-
торые авторы часто рекомендуют пользоваться газом, получа-
емым при электролизе воды. Однако такого рода прием анало-
гичен тому, что мы сначала подсказываем учащимся состав во-
ды, а затем лишь подтверждаем его полученными данными. Я по-
лагаю, что предпочтительнее вводить газы по отдельности, по
возможности повторяя опыт при различных соотношениях газов.
Некоторые преподаватели, напрасно опасаясь несчастного
случая, вводят в эвдиометр только 3—4 мл газовой смеси. Тако-
го рода процедура представляет собой пародию на лекционный
опыт. В эвдиометре хорошего качества можно вполне безопасно
367
взорвать 20—30 мл смеси. Гофманн использовал 20—30 мл сме-
си газов, получаемой при электролизе, и не уменьшал давление
перед пропусканием искры. Автор и его коллеги, работая с
20—30 мл смеси газов, пользовались одним и тем же пря-
мым градуированным эвдиометром Бунзена несколько раз в году
в течение 15 лет, после чего трубка поломалась лишь случайно.
Профессиональные аналитики тщательно исследовали, какое
количество кислорода следует добавить к воспламеняющимся
газам, для того чтобы не допустить слишком сильного взрыва и
в то же время обеспечить полноту сгорания. Результаты этих
исследований могут быть суммированны следующим образом:
При давлении газов, равном примерно 0,5 атмосферного, сле-
дует пользоваться следующими смесями:
Объем
газа
Объем
кислорода
Водород .................... •
Окись углерода.................
Метан..........................
Этан...........................
1
1
1
1
1,5
1,5
5,0
10,0
Газовый объемный состав воды
Опыт 400. Метод (а). Использование эвдиометра Бунзена
при собирании газов над водой
Наполните эвдиометр водой и установите его в пневматиче*
ской ванне. Действуя описанным ранее способом, введите в
эвдиометр 10—20 мл кислорода. Закрывая трубку большим
пальцем, перенесите ее в заполненный водой высокий цилиндр.
Отрегулируйте уровни и запишите величину объема кислорода.
Аналогичным образом введите 10—15 мл водорода. Перенесите
эвдиометр в наполненную водой стеклянную ступку и укрепите
эвдиометр таким образом, чтобы он опирался на резиновую
подушку. В качестве подушки используйте либо отрезок пробки
тблщиной 12 мм, либо обычный большой карандашный ластик.
Лучше, однако, зажимать эвдиометр не обычным образом, а
установить поджимающую лапку над трубкой, аналогично ри-
сунку 104. Установите защитный экран и пропустите искру. Про-
исходит вспышка. Для того чтобы показать, что реакция закон-
чилась, т. е. что в трубке присутствует лишь один кислород,
обождите несколько секунд и повторно несколько раз пропусти-
те искру. Извлеките из-под эвдиометра прокладку и позвольте
воде подняться по трубке. Действуя аналогично описанному,
отрегулируйте уровни и определите объем газа. Переверните
368
трубку и покажите, что непрореагировавший газ является
кислородом. Поскольку все готово, следует снова заполнить эв-
диометр и повторить опыт.
Использование прибора Годдарда
Этот прибор уже был описан. Он изображен на рисунке 104.
Относительно большое пространство, занимаемое проводами,
не позволяет точно измерять объемы, в связи с чем следует поль-
зоваться газом, полученным при электролизе. Заполните трубку
эвдиометра водой и, перевернув ее, установите над большой
чашкой. Аккуратно свяжите вместе покрытые изоляцией про-
вода таким образом, чтобы они сохранили свою форму; накло-
ните трубку максимально допустимым образом и введите в нее
провода. Затем установите трубку в вертикальном положении.
В соответствии с указаниями, приведенными на странице,
пользуясь никелевым вольтаметром, получите электролитиче-
ский газ и заполните им эвдиометр до половины. Укрепите
трубку ранее описанным образом и пропустите искру. Вторую
искру пропустить нельзя; вследствие вызываемой проводами
неплотности, между трубкой и прокладкой имеются шели, по
которым сразу же после вспышки подымается вода, заполняю-
щая искровой промежуток. При использовании электролитиче-
ского газа обычно над поднявшейся по трубке водой остается
небольшой пузырек газа.
Опыт 401. Метод (б). Собирание газов над ртутью
Заполнение эвдиометра
Эвдиометр Фреера. Налейте в резервуар ртуть, поверните
трехходовой кран в положение 2 (смотрите стр. 323) и, подымая
резервуар, полностью заполните прибор ртутью. Затем
поверните кран в положение 1 и подсоедините его к
источнику кислорода. В течение нескольких секунд про-
пускайте кислород через кран. Поверните кран в положе-
ние 2 и введите в эвдиометр 10—12 мл кислорода. Закройте
кран, установите уровни и запишите величину объема. Анало-
гичным образом введите в эвдиометр 10—15 мл водорода.
Эвдиометр Ейтса. Снимите толстостенный резиновый шланг
и воронку Т, Закройте кран В. Установите эвдиометр отвер-
стием А кверху и вводите в него ртуть, пока эвдиометр не за-
полнится. Отверстие крана А достаточно широко для того, чтобы
пропустить ртуть и выпустить воздух. Закройте кран А. Отвер-
стие закройте большим пальцем и, перевернув эвдиометр, уста-
новите его в сосуде, заполненном ртутью. Подсоедините тол-
стостенный шланг с воронкой Т и заполните их ртутью. Введите
под отверстие отводную трубку источника кислорода и ог-
24 Фоулз
369
кройте кран: газ входит в эвдиометр и вытесняет ртуть. Уста-
новите уровни и запишите величину объема.
Эвдиометр Гофманна. Снабженная трехходовым краном,
усовершенствованная модель заполняется аналогично эвдиомет-
ру Фреера. Медленно выпуская ртуть из расположенного внизу
крана С, отрегулируйте уровни. Эвдиометр более простой моде-
ли, не имеющий крана А, заполняйте следующим образом:
Наливайте ртуть в колено В, пока прибор заполнится до
половины. Затем, наклоняя его, с тем, чтобы вышел запертый в
А воздух, добавляйте ртуть, пока прибор не заполнится полно-
стью. Медленно сливайте ртуть, пока кран С не окажется едва
прикрытым ртутью. Воспользуйтесь длинной отводной трубкой,
имеющей на конце толстостенный резиновый шланг длиной
5—8 см.
В рабочем положении отводная трубка должна касаться
дна трубки В, а резиновый шланг должен пройти изгиб. Прежде
чем вводить в эвдиометр отводную трубку, некоторое время про-
пускайте через нее кислород. Затем введите в эвдиометр
10—20 мл кислорода. Открывая кран С и медленно выпуская
ртуть, отрегулируйте уровни. Аналогичным образом введите в
прибор водород.
Пропускание искры. Теперь, насколько это безопасно, опу-
екайте резервуар эвдиометра Фреера, с тем, чтобы газы оказа-
лись под пониженным давлением. При работе с прибором
Ейтса закройте кран А и откройте кран В. При работе с прибо-
ром Гофманна сливайте ртуть до тех пор, пока высота ртути
над краном будет около 15 см, и вставьте пробку в открытое
колено. При пропускании искры пробка должна находиться в
отверстии. Пропустите искру. Дайте оставшемуся газу охладить-
ся, отрегулируйте давление и запишите величину объема. Как
и ранее, идентифицируйте газ.
Опыт 402. Состав пара
. Это определение считается трудным. На самом деле при
наличии необходимой аппаратуры и проведении предваритель-
ной подготовки, повторять которую в последующих опытах не
придется, оно проводится сравнительно легко. О его фундамен-
тальной важности и исключительной привлекательности гово-
рить не приходится.
Принцип определения прост. Электролитический газ вводят
в трубку эвдиометра, поддерживаемой при температуре выше
100° С. После пропускания искры образуется пар, который, как
это можно легко видеть, занимает объем равный 2/з суммарного
объема реагирующих газов. Совершенно очевидно, что как реа-
гирующие газы, так и ртуть должны быть совершенно сухими.
Поскольку трудно одновременно поддерживать температуру
эвдиометра постоянной, регулировать уровни и через рубашку
370
трубки наблюдать за шкалой для отсчета объемов, предпочти-
тельнее использовать электролитический газ (т. е. смесь водо-
рода и кислорода, получаемую в результате электролитического
разложения воды), чем вводить каждый газ по отдельности.
Эвдиометр вставляют в широкий стеклянный цилиндр, почти
равный по длине самому эвдиометру. Цилиндр закрепляется в
нужном положении при помощи пробок. Через получившуюся
таким образом рубашку заставляют циркулировать пары жидко-
сти, кипящей выше 100° С. Обычно для этой цели рекомендуют
пользоваться амилацетатом (т. кип. 132°), анилином
(т. кип. 184° С); рекомендуется также и толуол (т. кип. 110° С).
При использовании какой-либо из этих жидкостей к рубашке,
по которой циркулирует пар, приходится подсоединять конден-
сор. Более того, кипящая, легко воспламеняемая жидкость всег-
да является объектом нежелательного беспокойства. Наконец,
при элементарном опыте неразумно напрасно усложнять аппа-
ратуру. Поэтому при всех подобного ряда опытах я пользуюсь
водным раствором хлористого кальция, беря 50 г безводного
СаСЬ на 50 мл воды. Эта жидкость кипит при 128° С. Перегре-
тый пар быстро нагревает эвдиометр и в течение некоторого
времени поддерживает его при температуре 100° С. Затем тем-
пература медленно подвышается. Однако в течение короткого
времени, занимаемого опытом, можно считать температуру до-
статочно постоянной. Не требуется никакого конденсора. Для
подведения пара через пробку рубашки, расположенную в ниж-
ней части эвдиометра, введите согнутую под прямым углом
стеклянную трубку. Аналогичную трубку введите в пробку, распо-
ложенную у верхушки; через нее пар будет выходить в комнату.
Возьмите эвдиометр Фреера, Гофманна либо Ейтса и за-
полните его сухой ртутью (смотрите стр. 370). Возьмите колбу
с пробкой и отводной трубкой, налейте в колбу 50 мл воды и
растворите в ней 50 г безводного хлористого кальция. Подсоеди-
ните колбу к рубашке эвдиометра. Интенсивно кипятите жид-
кость. За 5 минут внутренняя часть эвдиометра нагреется до
температуры выше 100° С. Введите в эвдиометр 20—30 мл су-
хого электролитического газа, обождите около минуты, пока он
нагреется до температуры эвдиометра, и отрегулируйте уровни.
Отметьте объем, занимаемый газом, либо проводя мелом черту
по рубашке эвдиометра, либо двигая резиновое кольцо, надетое
поверх рубашки. Аналогично предыдущему, для уменьшения
давления газов опустите резервуар со ртутью и пропустите
искру. Снова отрегулируйте давление и, пользуясь мелом либо
резиновым кольцом, отметьте уровень ртути. Пар должен зани-
мать 2/з объема исходных газов. Наконец, дайте прибору охла-
диться. Газ конденсируется и образуется небольшое количество
воды, это говорит о том, что образовавшиеся пары были дей-
ствительно парами воды.
Светимость пламени. Для того чтобы преждевременно не
24*
371
отвлекать учащихся новым вопросом, обождите до конца урока,
а затем попросите ответить на вопрос о характере пламени, со-*
провождающем взрыв. Некоторые учащиеся правильно вспом-
нят, что они видели ослепительно белую вспышку, совершенно
не напоминающую пламени водорода, горящего в кислороде.
Убедите учащихся взять это явление на заметку и обождать до
того момента, как наступит время изучения взрыва. Горение
под давлением является одним из условий, вызывающих обра-
зование светящегося пламени.
Получение электролитического газа (Оуттел). Электролита-»
ческий газ можно получить при помощи электролиза разбавлен-
ного раствора серной кислоты, пользуясь платиновыми электро-
дами. Однако если при этом плотность тока будет меньше оп-
ределенной величины, то будет образовываться заметное количе-
ство озона, который будет разрушать резиновые шланги и изме-
нять состав смеси. Поэтому лучше получать электролитический
газ с помощью электролиза раствора едкого натра, пользуясь
никелевыми электродами, по методу, предложенному руттелом.
Вольтаметр Оуттела очень легко изготовить самому. Один
прибор будет служить всю жизнь, не требуя за собой какого-
либо ухода.
Подберите широкогорлую бутыль высотой 10—15 см и соот-
ветствующего размера пробку. Просверлите в пробке отверстие
под отводную трубку. Электроды вырежьте из листа никеля.
Для того чтобы можно было получить быструю струю газа,
электроды должны быть достаточно широкими. Вырежьте по-
лосы металла шириной 7—10 см. Длина их должна быть такой,
чтобы электроды можно было свернуть в виде цилиндра. Вставь-
те один электрод в другой. Для того чтобы исключить возмож-
ность соприкосновения электродов, введите между ними отрезок
стеклянного цилиндра. Можно воспользоваться отломанным от-
резком мерного цилиндра, небольшим стаканом, дно которого
было случайно выбито, или другим подобного рода изолятором.
К каждому электроду прикрепите прочную никелевую проволо-
ку. Пользуясь острой иглой или другим, подобным остро зато-
ченным инструментом, проткните в пробке два отверстия. Про-
пустите проволоки сквозь отверстия, и к свободным концам их
подсоедините по контакту. Если отверстия сделаны аккуратно,
то после прохода проволок они будут газонепроницаемы. В про-
тивном случае следует залить их небольшим количеством це-
мента Фарадея.
Растворите в 100 мл дистиллированной воды 15 г едкого
натра и залейте электроды полученным раствором.
Следует пользоваться чистым едким натром, совершенно не
содержащим хлоридов. Пропускайте ток величиной 0,5—0,6 а.
Прежде чем начать собирать газ, следует вытеснить из прибора
воздух. Для этого пропускайте электрический ток в течение
15—20 минут.
372
Электролиз воды
Электролиз воды можно провести либо в легко собирае-
мом приборе типа того, который будет описан далее, либо в
более сложных вольтаметрах, подобных вольтаметру Баркера
(опыт 404), либо вольтаметру Гофманна (опыт 405).
Самодельный вольтаметр. Удобный для работы в лекционной
вольтаметр можно легко сделать самому, пользуясь U-образной
трубкой с двумя боковыми выводными трубочками (рис. 105).,
Рис. 105. Простой вольтаметр.
Купите или подберите U-образную трубку с близкоотстоящими
друг от друга коленами, с тем чтобы уменьшить сопротивле-
ние электрическому току. Отводные трубки можно либо подпаять
к боковым трубочкам, либо подсоединить при помощи резино-
вых шлангов. Желательно пользоваться платиновыми электро-
дами. Исходя из имеющейся у вас платиновой фольги, подбе-
рите трубку, длина которой должна быть около 10—15 см. При-
варите к фольге платиновую проволоку в соответствии с опи-
санием опыта 459. Свободные концы платиновых проволок сле-
дует вывести через пробки таким образом, чтобы сохранить их
газонепроницаемость. Имеется несколько способов, с помощью
которых можно этого достичь. Ниже будут описаны два чаще
всего используемых способа:
а)	Исключительно простым является следующий способ. Про-
волоку продевают в ушко иголки и затем протягивают сквозь
корковую пробку. Такое устройство будет воздухонепроницае-
мым. Продеть аккуратно и вертикально тонкую иглу через до-
вольно толстую пробку не так просто. Сначала обожмите
373
пробку, а затем плотно вставьте ее в трубку, чтобы посмотреть,
сколь глубоко она входит в трубку. Затем извлеките ее и от-
режьте лишнюю часть, уменьшая ее таким образом почти на
половину. Установите пробку на мягкой подкладке, зажмите
иголку плоскогубцами и проденьте ее сквозь пробку. Извлеките
иголку, ухватясь за ее острый конец.
С резиновой пробкой иметь дело несколько неприятнее, ибо
она очень плотно схватывает иголку. Как и ранее, отрежьте
лишнюю часть пробки. Не вдевайте проволоку в иголку, пока
большая часть ее не пройдет сквозь пробку. Положите резино-
вую пробку на прокладку, как это делали с корковой, возьмите
иголку плоскогубцами, нагрейте ее в пламени горелки почти
докрасна и затем проткните ею пробку. Двигайте иголку, пока
на поверхности останется лишь ушко, после чего введите в
ушко проволоку и протащите ее сквозь пробку.
б)	По этому способу в каждое колено U-образной трубки
вставляют пробку, сквозь которую просверлено отверстие. В от-
верстие вставляют короткую, запаянную с одного конца трубку.
Платиновую проволоку пропускают сквозь запаиваемый конец
трубки. В отверстие наливают немного ртути и, погружая конец
проволоки в ртуть, осуществляют контакт. При пропускании
платиновой проволоки через тонкостенную трубку получаются
неудовлетворительные результаты, ибо платина схватывается
неплотно. Необходимо, чтобы она была окружена стеклом на
большей длине. Поэтому поступите следующим образом: возь-
мите кусок толстостенной трубки и нагревайте среднюю часть
ее на горелке Бунзена, все время вращая трубку вокруг оси.
Избегайте при этом вытягивать трубку; предпочтительнее слег-
ка сжать горячую часть. Нагревайте и вращайте трубку, пока
толстые стенки прогреваемого участка не сольются полностью.
Затем извлеките трубку из пламени и медленно вытягивайте
раскаленную часть, пока длина ее увеличится на 2,5 см. Таким
образом будет получен толстостенный капилляр. Обрежьте труб-
ку у края капилляра. Вставьте в капилляр платиновую прово-
локу таким образом, чтобы примерно 5 мм ее прошло внутрь
трубки за капилляр. Нагревайте капилляр в пламени, пока стек-
ло полностью расплавится и охватит платину.
Опыт 403. Электролиз воды
а)	При использовании самодельного вольтаметра (рис. 105)
Извлеките пробки, несущие электроды, и заткните боковые
отростки трубки большим и указательным пальцами левой
руки. Если трубка слишком велика и пальцами ее заткнуть не
удается, воспользуйтесь резиновыми шлангами с зажимами. За»
тем полностью заполните U-образную трубку 2—4 н. раствором,
серной кислоты. Вставьте пробки, несущие электроды. Если от-*
374
водные трубки подсоединяются при помощи резиновых шлан-
гов, то насосите в трубку воду, сами закройте пальцем ее ниж-
ний конец либо воспользуйтесь помощью учащегося и подсоеди-
ните верхний конец ее к боковому отростку. То же
делайте со второй отводной трубкой. Теперь в при-
боре совершенно нет воздуха. Подсоедините элект-
роды к источнику электрического тока: осветитель-
ной сети или к двум-трем последовательно соеди-
ненным аккумуляторам.
В каждой из чашек заранее установите напол-
ненные водой длинные закрытые с одного конца
трубки. Можно воспользоваться бюретками. Отклю-
чите ток, укрепите трубки в нужном положении,
включите ток и собирайте газы. Собрав достаточ-
ные объемы газов, выключите ток. Нет необходи-
мости точно измерять объемы. Учащиеся и так ви-
дят, что величины объемов относятся как 2:1. Из-
влеките трубки и идентифицируйте газы. Если
время позволяет, повторите опыт, в особенности в
том случае, если учащиеся не будут проводить его
s лаборатории.
Опыт 404. Электролиз воды
б)	При использовании вольтаметра Баркера
Баркером был описан простой компактный
вольтаметр, собираемый из взаимно заменяемых
частей и не требующий резервуара. Он изображен
на рисунке 106. Внешний цилиндр укреплен у ос-
нования при помощи резиновой втулки, через кото-
рую проходят электроды и трубка. На конце труб-
ки имеется запорный кран. Градуированные изме-
рительные трубки установлены над электродами и
опираются на резиновую втулку. Вверху каждая
трубка закрыта пробкой. Для облегчения поступ-
ления электролита открытый у дна конец трубки
самое про-
Рис. 106.
Вольтаметр
Баркера.
имеет у ободка углубление.
Расположенная в верхней части прибора корко<
вая вставка, соответствующим образом просверлен-
ная, удерживает измерительные трубки в нужном
положении. Для проведения электролиза дейст-
вуйте следующим образом:
Закройте находящийся у основания кран. Извлеките из изме
рительных трубок пробки. Наливайте электролит (разбавленный
(1—2 н.) раствор едкого натра или разбавленный раствор сер-
ной кислоты) во внешнюю трубку, пока уровень электролита
достигнет вершины внутренней трубки. Вставьте на место проб-
ки. Откройте находящийся у основания прибора кран и выпу”
375
скаите электролит из внешнего цилиндра до тех пор, пока над
резиновой втулкой останется слой электролита высотой 5 см.
Включите ток и соберите желаемое количество газа. Добавьте
в цилиндр воду до границы занимаемого водородом простран-
ства и запишите объем водорода. Затем добавляйте воду, пока
ее уровень не достигнет границы пространства, занимаемого
кислородом, и запишите объем кислорода. Далее, исследуйте
газы. С этой целью извлеките пробки и установите пробирки над
открытыми концами трубок. Наливайте воду, во внешний ци-
линдр, в результате чего газы вытеснятся из цилиндра в про-»
бирки.
Опыт 405. Электролиз воды
с) При использовании вольтаметра Гофманна
Промышленностью выпускается несколько видов вольтамет-
ров Гофманна. Они описаны в соответствующих каталогах. Не-
рпе. 107. Вольтаметр Оствальда.
которые из них состоят полно-
стью из стекла, однако для лек*
ционных целей я предпочитаю
пользоваться имеющей подвиж-
ной резервуар модификацией
вольтаметра Оствальда (рис. 107).
Заполнение вольтаметра и ра-
бота с ним ясны из рисунка. Вво-
дя в измерительные трубки газы,
следует по мере продвижения
фронта газа опускать резервуар.
Для того чтобы идентифицировать
газы, сначала при помощи рези-
нового шланга подсоедините к
трубке, содержащей водород,
кварцевую трубку либо кусок чу*
бука глиняной трубки. Подымите
резервуар на максимально допу*
стимую высоту с тем, чтобы водо-
род оказался под повышенным
давлением, откройте кран и за-
жгите выходящий газ. Затем,
действуя аналогичным образом,
пользуясь тлеющей лучиной, ис*
пытайте кислород. Можно посту-
пить и иначе. Поддерживая каж-
дый из газов под давлением, ана-
логично предыдущему, подсоеди-
ните к каждому из кранов ма-
ленькую трубку и наденьте на трубки пробирки. При открыва-
нии крана газ поступает в пробирку. Ее можно снять и иссле-
довать газ.
376
Отношение объемов кислорода: углекислый газ
(Д. Пристли, 1772 г.)
В заполненном кислородом замкнутом пространстве сжига-
ют углерод, и величину объема полученного углекислого газа
сравнивают с величиной объема израсходованного кислорода.
Этот опыт является одним из наиболее легких газообъем-
ных определений. Он может быть проведен как с помощью
сложного шарикового эвдиометра Гофманна, так и с помощью
какой-либо простой модификации этого прибора.
Шариковый эвдиометр (А. В. Гофманн, 1869 г.)
Прибор состоит из U-образной трубки (рис. 108) длиной око-
ло 36 см. Ширина трубки — 2,5 см. Одно из колен U-образной
трубки заканчивается
шарообразным ре-
зервуаром, емкостью
500—1000 мл.
Шариковый резер-
вуар закрывается спе-
циальной пробкой,
сквозь которую прохо-
дят две прочные прово-
локи, служащие для
подведения электриче-
ского тока. На одной
из этих проволок под-
вешивается ложка для
сжигания. Цепь замы-
кается платиновой про-
волокой длиной 15 см,
приваренной к подво-
дящим проводам. Пла-
тиновую проволоку
можно также укрепить
и по-иному, просто об-
мотав ее вокруг подво-
дящих проводов. Реаги-
рующее вещество, на-
пример уголь, серу или
фосфор, помещают в ложку для сжигания и оборачивают вок-
руг него платиновую проволоку. При пропускании электрическо-
го тока платиновая проволока раскаляется докрасна и воспла-
меняет реагирующее вещество.
При работе с шариковым эвдиометром опыт проводится
легко и быстро и выглядит очень эффектно. Благодаря тому,
Рис. 108. Шариковый эвдиометр
Гофманна.
377
что трубка эвдиометра довольно широка, небольшие ошибки
нивелируются. Результаты, однако, получаются грубо количе-
ственные, ибо в данных условиях невозможно добиться полно-
ты сгорания кислорода. Поэтому из большого числа анализов
и синтезов следует выбрать лишь те, которые проходят без из-
менения объема, т. е. те случаи, когда вне зависимости от того,
прошла реакция полностью или нет, объем образовавшегося
окисла равен объему израсходованного кислорода.
Опыт 406. Определение объема кислорода,
входящего в состав углекислого газа
а)	При использовании шарикового эвдиометра (рис. 108)
Извлеките пробку, поместите в ложку для сжигания кусочек
древесного угля и плотно обмотайте вокруг угля платиновую
проволоку. Витки проволоки не должны касаться друг друга,
ибо в противном случае проволока может расплавиться. Коли-
чество угля должно лишь слегка превышать количество беруще-
гося кислорода, ибо в противном случае несгоревший уголь бу-»
дет абсорбировать углекислый газ. Смажьте пробку вазелином.
Эвдиометр должен быть сухим. При наличии достаточного
количества ртути удобно оставлять подвижный резервуар под-
соединенным к крану А. Заполните прибор ртутью до дна шаро-
образного резервуара В. Сухой кислород получите либо путем
нагревания в пробирке перманганата калия, в соответствии с
опытом 382, либо из баллона. Отводная трубка должна быть
такой длины, чтобы конец ее доходил до дна шарикового резер-
вуара. Пропускайте кислород до тех пор, пока тлеющая лучина,
расположенная у выхода резервуара, не покажет появления
кислорода на выходе. На самом деле эта проба не является
доказательством того, что шариковый резервуар заполнен чи-
стым кислородом, ибо известно, что тлеющая лучина воспламе-
няется при содержании в атмосфере 40% кислорода. Продол-
жайте пропускать кислород еще несколько минут. Вставьте не-
сущую вещество пробку. Отрегулируйте уровни ртути. Отметь-
те границу объема, занимаемого газом, наклеивая полоску лип-
кой бумаги. Подсоедините выходящие из пробки концы прово-
дов к 4—6 последовательно соединенным аккумуляторам. Вклю-
чите ток. Выключите его, как только углерод начнет светиться.
Опускайте резервуар со ртутью, не отставая от расширяющегося
газа. Когда газ охладится, еще раз отрегулируйте уровни ртути.
Обращаться с шариковым эвдиометром легко, однако для
него требуется большое количество ртути. Были описаны раз-
личные пути проведения синтезов, основанные на идее Гофман-
на, но использующие более простую аппаратуру и меньшее ко-
личество ртути (либо вовсе обходящиеся без ртути). Первая из
этих модификаций была введена П. Хаукриджем в 1889 г. Он
378
заменил эвдиометр обычной ретортой с пробкой и собирал газ
над водой. Вместо реторты были предложены различные виды
аппаратуры.
Опыт 407. Определение объема кислорода,
входящего в состав углекислого газа
(П. Хаукридж, 1889 г.)
б)	При использовании реторты либо иного подобного сосуда
Эвдиометр заменяют ретортой с пробкой, а ртуть — насы-
щенным водным раствором углекислого газа. Этот метод может
быть осуществлен либо в качестве лекционного опыта, либо в
качестве лабораторного. Укрепите реторту над заполненной во-
дой чашкой, в соответствии с рисунком 109. К трубке реторты
Рис. 109. Метод Хаукриджа.	Рис. ПО. Прибор для определения
объема кислорода.
при помощи резинового шланга подсоедините воронку. В купо-
лообразную часть реторты, которая должна быть сухой, поме-
стите небольшой кусочек древесного угля размером с горошину.
К отверстию куполообразной части подберите пробку. Просвер-
лите в пробке отверстие и наденьте ее на трубку с краном либо
при отсутствии такового на короткую стеклянную трубку, на
которую следует надеть небольшой резиновый шланг (рис. ПО).
Вставьте пробку. Вводя в отверстие шланга стеклянную пробку,
можно закрыть реторту. (При проведении опыта в качестве
379
лекционного, учащиеся должны научиться насасывать воду
в трубку реторты и задерживать ее в трубке, вставляя
пробку.)
Насытьте находящуюся в чашке воду углекислым газом1.
Для того чтобы это сделать, добавьте на каждый литр воды по
15—20 г стиральной соды. 12 г соды нужно для получения газа,
необходимого для насыщения воды, а остальное количество —
для получения газа, насыщающего атмосферу над жидкостью.
Сначала добавьте к раствору индикатор типа метилоранжа,
после чего добавляйте к жидкости концентрированный раствор
соляной кислоты, до получения кислой реакции. Как можно
осторожнее перемешивайте жидкость. Это позволит, насколько
это возможно, сохранить над жидкостью атмосферу, богатую
углекислым газом. Раствор соды можно приготовить заранее,
однако подкислять его не следует до тех пор, пока реторта не
будет заполнена кислородом, ибо в противном случае прохо-
дящий кислород будет вытеснять углекислый газ. Извлеките
стеклянную пробку, подведите под воронку отводную трубку
источника кислорода и пропускайте через прибор кислород, пока
находящаяся у выхода реторты тлеющая лучина не воспламе-
нится. На Ьтой стадии вставьте стеклянную пробку и подкислите
воду. Затем извлеките пробку и насосите жидкость почти до на-
чала куполообразной части реторты. Вставьте пробку и, наклеи-
вая полоску бумаги, отметьте уровень жидкости. (Начиная с
этого момента трудно избежать выделения небольшого числа
пузырьков углекислого газа, ибо в атмосфере кислорода давле-
ние углекислого газа равно нулю.) Опускайте реторту, пока во-
ронка не коснется дна чашки. Пользуясь маленьким пламенем,
нагревайте реторту в месте нахождения углерода и немедлен-
но прекратите нагревание, как только уголь начнет све-
титься. В общем желательно по ходу сжигания покачивать
реторту, так как расширяющийся газ иногда выходит из во-
ронки. При охлаждении жидкость подымается и останавли-
вается весьма близко от исходного уровня. Иногда, когда
ошибки взаимно компенсируются, она останавливается точно
на метке.
Единственным недостатком работы по методу Хаукриджа яв-
ляется хрупкость современных реторт. Следует признать, что
реторты ломаются часто, примерно в 15% случаев. Поэтому
исследователи заменяют реторты:
а)	Широкой стеклянной трубкой, изготовленной из мягкого
стекла, размером 2,5x30 си.
б)	Большой пробиркой, заткнутой пробкой, сквозь кото-
рую проходит небольшая U-образная трубка (Ф. Фэрброзер»
1931 г.).
Однако обратите внимание на замечание, жомещенное на стр. 326.
Э60
в)	Колбой Вюрца (ею пользуется автор) емкостью 200—
300 мл (рис. ПО), которая, будучи, возможно, более однообраз-
но выдутой, чем реторта, лучше выдерживает нагревание
г)	Иной, далее описываемой аппаратурой, из которой в осо-
бенности подходящей является аппаратура, используемая Ходч-
кинсоном (рис. 115) и Шефилдом (рис. 122).
При использовании аппаратуры (а) и (в) следуйте методи-
ке. описанной в последнем опыте. При использовании аппара-
туры (б) сначала заполните прибор кислородом, оставляя
U-образную трубку пустой. Перекройте зажим, налейте в
U-образную трубку ртуть и отрегулируйте давление, на мгнове-
ние отпуская зажим.
^Объемный состав окиси углерода
Объемные соотношения, связывающие кислород, окись угле-
рода и углекислый газ, могут быть определены тремя путями.
1.	Прямым синтезом окиси углерода по методу Гофманна
и Лепсиуса.
2.	Количественным превращением углекислого газа в окись
углерода по уравнению
СО2 + С = 2СО
3.	Количественным окислением окиси углерода в углекис-
лый газ по методу Гофманна
2СО + О2 = 2СО2
Ни один из этих методов не является простым. Все они тре-
буют наличия специальной аппаратуры и овладения определен-
ной экспериментальной техникой. Однако при наличии опыта
каждый из них может быть проведен в течение 45-минутного за-
нятия.
Образование дуги Лепсиуса
(Б. Лепсиус, 1890 г.)
Введение Лепсиусом в 1890 г. методов, при которых исполь-
зуется дуга, явилось большим достижением в технике лекцион-
ного газового объемного анализа. Лепсиус проводил синтез и
разложение различных газов путем получения дуги, при исполь-
зовании угольных или металлических электродов. Он утверж-
дает. что в этом случае реакции идут быстро, продолжаясь от
нескольких секунд до 2 либо 3 минут, в то время как реакции,
возбуждаемые при помощи искры, по методу Гофманна, идут
более продолжительное время. Более того, в этом случае могут
быть использованы большие количества газов. Лепсиус рекомен-
дует брать 100 мл.
381
Применявшийся Лепсиусом прибор изображен на рисун-
ке 111. Размер дуговой трубки АВ 30X4 см, уравнительной
трубки FG 50X1 см. Примерно на 4 см ниже запорного крана А
находятся две боковые трубочки длиной 1,5 еле и диаметром
1,5 см. Трубочки размещены на различном
уровне таким образом, что одна из них на-
ходится примерно на 1 см ниже другой.
В каждую трубочку вставлена резиновая
пробка, через отверстие которой прохо-
дит медный стержень с контактом на
внешней стороне. На внутренние концы
стержней надеты разрезные железные коль-
ца, которые схватывают 2 мм (либо при
желании большего диаметра) угольные
электроды. Пробки вставляют эксцентрично
с тем, чтобы небольшим нажатием одного
из винтов можно было сдвигать угольные
электроды. Для получения дуги достаточно
тока напряжением 30—50 в. Однако лучше
пользоваться цепью с реостатом и напря-
жением 60—80 в, ибо в этом случае можно
регулировать нагрев дуги и избежать по-
вреждения как пробки, так и стекла. При-
бор заполняют ртутью и обычным образом,
через запорный кран А вводят газы. Все
газы должны быть совершенно сухими, ибо
в противном случае быстро идущая реакция
С + Н2О = со + н2
приведет к ошибке, которой можно было бы
избежать.
Опыт 408. Определение отношения объемов
углекислого газа к окиси углерода
(Б. Лепсиус, 1890 г.)
Заполните прибор ртутью и введите в него 80—100 мл тща-
тельно высушенного углекислого газа. Зажгите дугу. Углекис-
лый газ разлагается с ярким свечением, и немедленно возраста-
ет объем. Реакция заканчивается примерно через 1 минуту.
После охлаждения прибора отрегулируйте уровни. Можно ви-
деть, что объем, занимаемый окисью углерода, вдвое больше
объема, занимавшегося углекислым газом.
СО2 + С=2СО
Отведите газ в соответствии с описанием опыта 404 (б), и по-
кажите что он является окисью углерода.
382
Упрощенный прибор Лепсиуса
ГФ.)
Любой человек, средне владеющий стеклодувной техникой,
может изготовить упрощенный прибор Лепсиуса. Достаньте за-
паянную с одного конца стеклянную трубку диаметром 2,5 см
и длиной 30—40 см. Примерно в 2,5 см
от запаянного конца припаяйте боковую ъ	J
трубочку, длиной примерно 12 мм и диа-
метром 16 мм. На другой стороне трубки,
на одном уровне с первой, припаяйте ана-
логичную боковую трубочку. К каждой из
боковых трубочек подберите пробку,
сквозь которую просверлите отверстие.	I I
В отверстие пробки введите короткую	1
медную или латунную трубку. Во внут-	В В 8
реннюю часть металлической трубки	||И||
плотно вставьте тонкий угольный стер-
жень. Сплющите внешнюю часть метал-	==*тЭ=
лической трубки с тем, чтобы ее закрыть.	===?.<.
Запаяйте трубку, одновременно припаи-
вая к ней электрический провод. Напол-	i - •
ните трубку ртутью, переверните ее и	i
установите в цилиндре, заполненном
ртутью (рис. 112). Пропустите в трубку	„
10—15 мл углекислого газа. В течение	Рислепсиуса б°Р
нескольких минут то пропускайте, то от-	у
ключайте ток с тем, чтобы в промежутках
между горением дуги трубка могла охлаждаться. Об охлажде-
нии можно не заботиться, если прибор сделан из кварка. После
5—10 минут горения дуги объем более не меняется. Закончите
опыт так же, как и предыдущий.
Опыт 409. Определение объема кислорода,
входящего в состав окиси углерода.
Прямое определение
(Б. Лепсиус, 1890 г.)
Введите в трубку прибора около 100 мл хорошо высушен-
ного кислорода. Зажгите дугу. Объем газа быстро увеличивается,
и за 1—2 минуты реакция полностью заканчивается. Если время
позволяет, после измерения объема охлажденного газа повтор-
но, примерно на 30 секунд, зажгите дугу и покажите, что в ре-
зультате объем охлажденного газа не изменяется. Объем полу-
ченного газа вдвое больше объема взятого кислорода
Ог + 2С = 2СО
383
Опыт 410. Определение объема кислорода,
входящего в состав окиси углерода
(Д. В. Г оф манн)
В эвдиометр вводят определенный объем окиси углерода и
избыточное количество кислорода. Газы смешивают, и смесь
подрывают. Образующийся углекислый газ поглощают едким
кали и такйм образом определяют его объем. Объем потреб-
ленного кислорода определяется по разности между объемом
введенного кислорода и объемом оставшегося газа.
Эвдиометр следует установить над ртутью. Можно восполь-
зоваться эвдиометром Бунзена, Ейтса, Фриза либо эвдиомет-
ром Гофманна, над заполняемой газом трубкой которого имеет-
ся кран. При работе с прямым эвдиометром Бунзена необходимо
также иметь высокий, наполненный ртутью цилиндр, которым
следует пользоваться для установки уровней. Заполните эвдио-
метр ртутью. Окись углерода можно либо отвести из заранее
заполненного аспиратора, либо получать тут же, сделав полу-
чение ее частью проводимого опыта. В последнем случае вос-
пользуйтесь методом, описанным в опыте 380. Поместите в кол-
бу 10 г муравьинокислого натрия и время от времени добавляй-
те в колбу концентрированный раствор серной кислоты с тем,
чтобы окись углерода выделялась медленной непрерывной
струей. Заполнив газом два сосуда, считайте, что воздух из
прибора вытеснен полностью. Для того чтобы проиллюстри-
ровать и проверить реакцию, применяемую в главном опыте,
сожгите содержащийся в этих сосудах газ. Затем отсоедините
у С резиновый шланг и, держа в руке прибор для получения
газа, подсоедините его к эвдиометру, кран которого должен на-
ходиться в положении /. Так как при данном положении крана
воздух надо вытеснить только из его отверстия, то через 2—3 се-
кунды поверните кран в положение 2 и введите в эвдиометр
около 10 мл газа. Поверните кран в положение /, отсоедините
прибор и установите его на место, имея в виду, что весь далее
выделяющийся газ следует собрать и сжечь. Запишите величи-
ну объема окиси углерода, введенной в эвдиометр. Затем вве-
дите в эвдиометр около 15 мл кислорода (получение смотрите
опыт 382) и снова запишите величину введенного объема. Поль-
зуясь методом опыта 401, пропустите искру. Дайте оставшемуся
газу охладиться. Если времени мало, протрите эвдиометр куском
ваты, смоченной эфиром (или лучше дихлорэтаном). Находящий
ся в эвдиометре в данный момент газ представляет собой смесь
углекислого газа с избытком кислорода. Действуя обычным об-
разом, определите его объем. Для того чтобы адсорбировать
углекислый газ, введите в трубку едкую щелочь. Можно взять
раствор любой концентрации, однако профессиональные ана-
литики всегда пользуются примерно 6 н. раствором (33 г КОН
или 25 г NaOH растворяют в воде и доводят до объема 100 мл)Л
384
Нет никаких оснований к тому, чтобы их опытом не воспользо-
ваться. При помощи резинового шланга подсоедините шарико-
вую воронку к выходу трехходового крана и наденьте на шланг
зажим. Заполните воронку щелочью и постепенно отпускайте
зажим, пока жидкость не окажется на выходе у В. Затем пере-
кройте шланг зажимом и поверните кран в положение 2. Умень-
шите давление в эвдиометре и, открывая осторожно кран, дайте
войти в эвдиометр 2—3 мл щелочи. В действительности требу-
ется всего лишь несколько капель щелочи, однако желательно
использовать большее количество с тем, чтобы сделать проце-
дуру ясной и выразительной. Поверните кран в положение /,
перекройте шланг зажимом и удалите шариковую воронку.
При работе с эвдиометром Ейтса либо упрощенной моделью
эвдиометра Бунзена щелочь следует вводить следующим об-
разом: возьмите негодную 20-миллилитровую пипетку и согните
конец ее в полукруг; она будет служить отводной трубкой. По-
грузите в щелочь согнутый конец пипетки. Засасывайте жид-
кость, пока она заполнит половину пипетки (действуйте осторож-
но!). Затем, аналогично рисунку 130, введите кончик пипетки под
эвдиометр, и, осторожно выдувая пипетку, введите в трубку
примерно 2—3 мл жидкости.
Для того чтобы привести газ в тесный контакт со щелочью,
осторожно, по часам, в течение 1 минуты, наклоняйте эвдио-
метр вверх и вниз. Отрегулируйте уровни ртути (небольшой раз-
ностью в давлении, вызываемой раствором щелочи, лучше пре-
небречь) и запишите величину объема оставшегося в трубке
газа. Действуя аналогично опыту 404 (б), идентифицируйте этот
газ.
Аргументация и добавление. Формула мела. Если опреде-
лены величины плотностей кислорода и окисла углерода либо
найдена величина соотношений объемов, можно рассчитать ве-
совые соотношения, в которых они соединяются друг с другом.
Так:
1000 мл углекислого газа, весящие— 1,98 а,
содержат 1000 мл кислорода, весящих— 1,44 а.
Следовательно, в углекислом газе 0,54 а углерода соедине-
ны с 1,44 а кислорода, откуда следует, что в окиси углерода
0,54 а углерода соединены с 0,72 а кислорода.
Если плотность углекислого газа определена, то плотность
окиси углерода можно рассчитать так:
2000 мл углекислого газа весят—3,96 г
Вычтем вес	1000 мл кислорода	—1,44 г
Следовательно, 2000 мл окиси углерода весят —2,52 г,
1000 мл окиси углерода весят —1,26 г.
Если определены соотношения объемов для обоих газов, то
весовые соотношения, в которых соединяются кислород и угле-
род, можно рассчитать, не зная величин плотностей.
25 Фоулз
385
Так при соединении литра углекислого газа с углеродом
образуется два литра окиси углерода. В результате этого со-
державшийся в 1 л углекислого газа кислород теперь содержит-
ся в двух литрах окиси углерода.
Пусть 1000 мл окиси углерода содержат А г кислорода,
тогда 1000 мл углекислого газа содержат 2А г кислорода.
Поскольку литр окиси углерода, соединяясь только с кис-
лородом, образует один литр углекислого газа, весовое содержа-
ние углерода (В г) в литре каждого из газов должно быть одно
и то же.
Следовательно, В г углерода соединяются с А г и 2А г
кислорода. Таким образом анализ этих газов дает превосход-
ный пример простого численного взаимоотношения, которое, как
это будет найдено впоследствии, имеет общий характер.
Далее, после того как при помощи газового или объемного
анализа будут определены величины эквивалентов натрия, угле-
кислого натрия, кальция и мела, следует попытаться показать,
каким образом мы определяем формулы таких соединений как
Na2CO3 и СаСОз.
Так из результатов, полученных самими учащимися, известно,
что 100 г мела представляют собой соединение 56 г извести с
44 г углекислого газа. Исходя из величин плотностей и газо^
объемных соотношений мы можем рассчитать, что 12г углерода,
соединяясь с 32 г кислорода, образуют 44 г углекислого газа.
Находим, что эквивалентный вес кальция равен 20. Отсюда
следует, что известь состоит из 40 г кальция и 16 г кислорода.
Этот результат может быть подтвержден при помощи алкали-
метрии.
Поэтому мы можем изобразить полученные результаты в
виде следующей схемы:
Мел 100
известь 56	. углекислый газ 44
кальций 40 кислород 16 углерод 12 кислород 32
Из данной схемы видно, что каким бы ни был атомный вес
кислорода, с углеродом соединяется вдвое большее число ато-
мов кислорода, чем с кальцием. Следовательно, в состав мела
должно входить по меньшей мере 3 атома кислорода. Теперь,
приводя значения атомных весов, следует показать, как фор-
мула отражает результаты анализа.
Состав сернистого газа
Состав этого соединения обычно определяют при помощи
синтеза. Лепсиус, однако, проводит это определение при помо-
щи анализа. Проведение данного синтеза с использование^ ве-
сового метода является одним из немногих весовых опытов,
386
пригодных для лекционного изложения. Он прост, эффектен и
позволяет легко получить удовлетворительные результаты. Если
определены плотности кислорода и сернистого газа, то объем-
ные взаимоотношения между кислородом и сернистым газом
можно рассчитать.
Затем, беря известные объемы газов и проводя синтез, под-
тверждают полученные результаты и тем самым подчеркивают
постоянство состава этого вещества.
Опыт 411. Определение состава сернистого газа
весовым способом
Соберите прибор, типа изображенного на рисунке 113. Дли-
на трубки для сжигания примерно равна 23 см. Вблизи конца D
введите -неплотную асбестовую пробку длиной около 2,5 см. По
ходу реакции может образоваться некоторое количество серного
ангидрида; для того чтобы разложить его по ходу опыта,асбе-
стовую пробку нагревают докрасна. Кроме того, асбест улавли-
вает серу, испаряющуюся за счет нагрева при горении.
Рис. 113. Определение состава сернистого газа.
Кислород следует брать из баллона либо аспиратора (до-
статочно 300—500 мл газа), ибо для данной реакции требуется
устойчивая контролируемая струя газа. Промывная склянка В,
содержащая серную кислоту, служит для осушения газа и одно-
временно позволяет видеть скорость его поступления. Для улав-
ливания сернистого газа можно воспользоваться каким-либо
приемником, типа изображенного на рисунке приемника Мора,
наполненным веществом, интенсивно поглощающим газ. (Пре-
подаватели, пользующиеся шариковым приемником, к которому
они еще не привыкли, должны предварительно научиться за-
полнять его водой. Возьмите длинный резиновый шланг, и один
конец шланга подсоедините к выходной трубке шарика, а дру-
гой возьмите в рот. Опустите входную трубку шарика в воду
и насосите -соответствующее количество ее в шарик.) Заполни-
те шариковый.приемник 10-процентным раствором едкого кали,
л горизонтальную трубку — натронной известью, служащей для
поглощения водяных паров, увлекаемых выделяющимся кислоро-
387
дом. Взвесьте трубку с известью. Достаньте глиняную лодочку
(либо изготовьте ее из куска тонкого картона, жести, либо листо-
вой меди, сгибая лист по длине с тем, чтобы образовался U-образ-
ный лоток). В один из концов лодочки поместите 0,1—0,3 г серы.
Взвесьте заполненную лодочку. Введите лодочку концом, содер-
жащим серу, в трубку и переверните ее. Таким образом
образуется горка серы, расположенная в 3,5—5 см от кон-
ца трубки. Взвесьте пустую лодочку. Теперь в трубке содержит-
ся известная навеска серы. Не приступая к нагреванию грубки,
начните пропускать кислород со скоростью около I пузырька
в секунду. Установите горелку под асбестом и нагревайте труб-
ку, пока асбест не станет темно-красным. Затем нагревайте
серу, пока она не воспламенится Обычно воспламенение серы
сопровождается небольшим взрывом. Немедленно отрегулируй-
те скорость поступления кислорода таким образом, чтобы сера
едва горела, т. е. чтобы поверхность горяшей серы не превышала
0,5 см2. После того как сера исчезнет, в трубке останется лишь
небольшое количество грязноватого вещества. Пропускайте кис-
лород еше в течение минуты с тем, чтобы полностью вытеснить
в приемник содержащийся в трубке сернистый газ. Затем отсо-
едините и взвесьте шариковый приемник.
Пробный опыт показывает, что после сжигания 3 г обычной
черенковой серы в трубке остается осадок, весящий 0,02 г.
Опыт 412. Определение объема кислорода,
входящего в состав сернистого газа
(Д. Пристли, 1772 г.; А. В. Гоф манн, 1869 г.)
а)	При использовании шарикового эвдиометра
Для того чтобы защитить ложку от действия серы, покрой-
те ее небольшим кусочком листового асбеста либо жестяной
пластинкой. Последнюю вырежьте из жести, пользуясь либо спе-
циальными, либо обычными старыми ножницами. Действуйте
в соответствии с описанием опыта 406. Поскольку реакция идет
более бурно, чем при горении углерода, следует как можно силь-
нее поджимать книзу пробку. Отношение объемов 1 : 1 никогда
не получается. При горении серы в кислороде образуется от
2 до 8% серного ангидрида.
Опыт 413. Определение объема кислорода,
входящего в состав сернистого газа
б)	В. А. Нойес, 1892 г.
При проведении реакции под уменьшенным давлением и осто-
рожном сжигании серный ангидрид, по-видимому, образуется в
небольших количествах. Собирают прибор, аналогичный изобра-
женному на рисунке 114. Длину Г-образной трубки можно вы-
388
брать по желанию, однако длина BD должна быть равна 38 см.
Д — обычная круглодонная колба емкостью 250—300 мл. D —
небольшая склянка, наполненная ртутью. Отсоедините колбу и по-
местите в нее небольшой кусочек серы. Затем, вытесняя из кол-
Рис. 114. Определение объемного состава
сернистого газа.
бы воздух, наполните ее кислородом. Вставьте Т-образную труб-
ку и опустите отросток BD в склянку D, наполненную ртутью.
Подсоедините водоструйный на-
сос и не выключайте его, пока
уровень ртути в BD не подымет-
ся примерно на 30 см. Перекрой-
те кран С и отметьте уровень рту-
ти. Нагревайте серу. Под умень-
шенным давлением сера горит
спокойно. Тонкостенная колба
охлаждается быстро, и ртуть по-
дымается несколько выше метки.
Отклонение от отношения 1:1 не
превышает 1%.
Опыт 414. Определение объема
кислорода, входящего в состав
сернистого газа
в)	В. Р. Ходчкинсон, 1895 г.
А
Конструкция прибора Ходч-	Рис. 115. Прибор
кинсона ясна из рисунка 115. При-	Ходчкинсона.
бор основан на принципе шарико-
вого эвдиометра. Его следует сделать самому. Поместите в
ложку кусочек серы, обмотав ее предварительно спирально.
389
Вставьте в колбу пробку С. Впускайте кислород в трубку Д, а
выпускайте из трубки В. Этот метод заполнения кислородом
обладает определенным, преимуществом. Оно состоит в том, что
представляется возможным контролировать полноту заполне-
ния колбы кислородом, отбирая в специальную трубку пробы
выходящего из В газа и проверяя полноту поглощения этого
газа щелочным раствором пирагаллола. Заполните колбу кис-
лородом, закройте краны и, действуя далее в соответствии с
описанием опыта 406, воспламените серу.
Опыт 415. Определение объема кислорода,
входящего в состав сернистого газа
г)	Б. Лепсиус, 1890 г.
В установленную над ртутью трубку вводят определенный
объем сернистого газа. Затем сернистый газ подвергают дейст-
вию дуги, образуемой с помощью угольных электродов. В резуль-
тате образуются сера и окись углерода. Содержание кислоро-
да в окиси углерода известно из предыдущих опытов. Следова-
тельно, можно определить величину объема кислорода, входя-
щего в состав определенного объема сернистого газа.
2С + SO2 = 2СО + S
В рабочую трубку прибора Лепсиуса вводят около 80 мл су-
хого сернистого газа (стр. 381). Зажигают дугу, в результате
чего уголь горит красивым синим пламенем, а прибор заполня-
ется белыми парами. Объем газа увеличивается и достигает
максимума за 30—40 сек. После охлаждения и установки уров-
ней можно видеть, что объем окиси углерода вдвое превышает
объем исходного сернистого газа. Отведите несколько пробирок
газа и идентифицируйте газ.
Определение объема водорода, входящего
в состав хлористого водорода
В настоящее время известно большое число простых мето-
дов проведения данного анализа. По оригинальному методу Гоф-
манна (1865 г.), для проведения этого определения требуется
открытое колено U-образной трубки заполнить амальгамой нат-
рия. Этот метод сложный и поэтому он здесь описан не будет.
Опыт 416. Определение объема водорода,
входящего в состав хлористого водорода
(В. Рамсэй, 1884 г.)
Берут определенный объем хлористого водорода. Действуя
натрием, разлагают хлористый водород и измеряют количество
вытесненного свободного водорода.
390
В закрытую с одного конца трубку длиной 38—45 см и диа-
метром 12—20 мм собирают сухой хлористый воДород.
Хлористый водород следует получать в небольшой колбе,
беря в качестве исходных реактивов каменную соль и концент-
рированный раствор серной кислоты, аналогично опыту 387» Для
того чтобы сделать видимой скорость выделения хлористого
водорода, пропускайте его через промывную склянку, содержа-
Рис. 116. Определение объема водорода, входящего в состав
хлористого водорода:
(а)—заполнение путем вытеснения воздуха; (в)—альтернативный метод заполне-
ния над ртутью; (г)—введение чашечки бюретки.
щую серную кислоту. Отводная трубка должна быть достаточ-
но длинной с тем, чтобы конец ее достигал дна трубки, подле-
жащей заполнению хлористым водородом. Прикройте отверстие
трубки пробкой из ваты и пропускайте в трубку в течение
3—5 минут хлористый водород, после чего медленно, примерно
в течение 30 секунд, извлекайте отводную трубку. Плотно подо-
гнанной резиновой пробкой закройте заполненную газом трубку.
На рисунке 116 изображены соответствующие фазы этой опе-
рации.
Поместите в сухую ступку 2—3 мл сухой ртути и добавьте
к ней кусочек чистого сухого натрия размером с горошину. По-
391
гружая пестик в ртуть, разотрите натрий. Действуя аналогич-
ным образом, растворите в ртути два или три больших куска
натрия. Поскольку на 100 мл НС1 требуется только 0,1 г натрия,
ясно, что в данном случае натрий берется с большим избытком.
Перелейте^амальгаму в сосуд, из которого ее можно было бы бы-
стро и удобно вылить, например в небольшой тигель. Извлеките
из трубки пробку и сколь можно быстрее перелейте в трубку
амальгаму. Вставьте пробку на место. Эту процедуру желатель-
но проводить с помощью кого-либо из учащихся. Наклоняйте и
взбалтывайте трубку с тем, чтобы реагирующие вещества при-
шли друг с другом в контакт. Возможно, что реакция закончит-
ся за минуту, однако лучше взбалтывать трубку в течение не-
скольких минут. Опустите трубку отверстием в чашку с водой
и под водой извлеките пробку. Немедленно удалите трубку от
массы разлагающейся амальгамы, вставьте пробку либо закрой-
те отверстие трубки большим пальцем и перенесите трубку в вы-
сокий, заполненный водой цилиндр. Амальгама часто прилипает
к стенкам трубки и, реагируя с находящейся в цилиндре водой,
вызывает выделение водорода. Быстро погрузите трубку в ци-
линдр и смойте прилипшую амальгаму. Отрегулируйте уровни
и отметьте объем. Опыт этот приближенный; поскольку хлорис-
тый водород измеряется в сухом состоянии, а водород — во
влажном, то тем самым уже вводится ошибка около 2 %. Поэтому
сравнение реагирующих объемов газов можно вести прямым
измерением длины участков трубок, занимаемых соответствую-
щими газами.
Опыт 417. Модификация метода Рамсэя.
С помощью метода Рамсэя можно получить и более точные
результаты. Для этого следует хлористый водород вводить в
трубку, установленную над ртутью, а амальгаму вводить при
помощи специальной чашечки.
Измерьте внутренний диаметр заполняемой газом трубки и
изготовьте соответствующего диаметра чашечку. Для трубки
емкостью 80—100 мл вполне подходящей является чашечка,
вмещающая 3—5 мл амальгамы. Конечно, следует работать с
жидкой амальгамой. Амальгама, содержащая 4% «атрия, явля-
ется твердой. Поэтому амальгамы, получаемые при растворении
в 5 мл ртути, т. е. в 67 г — до 2,7 г натрия, будут жидкими.
100 мл хлористого водорода реагируют с 0,1 г натрия — коли-
чеством, содержащимся примерно в 0,4 мл 2-процентной амаль-
гамы.
Как и ранее, воспользуйтесь длинной, закрытой с одного
конца трубкой. Заполните трубку ртутью и установите ее над
заполненным ртутью сосудом, типа ступки. Хлористый водород
получайте в небольшой колбе. Прежде чем вводить хлористый
392
водород в трубку, следует провести пробный опыт. Отведите вы-
деляющийся из прибора газ в соответствующую, установленную
над ртутью трубку и посмотрите, будет ли данный газ полно-
стью поглощаться водой при открывании трубки в заполненной
водою чашке. (Подходящей для пробного опыта является изго-
товленная из мягкого стекла трубка размером 20X1,2 см,) За-
тем заполните газом опытную трубку. Приготовьте амальгаму
натрия. Чашечку, вводимую в трубку, следует доверху запол-
нить амальгамой. Если амальгамы не хватает, надо остающееся
пространство залить ртутью. Осторожно подымайте опытную
трубку, пока отверстие ее почти не подымется до поверхности
ртути. Укрепите трубку в этом положении. Закрывая чашечку с
амальгамой большим пальцем и проводя ее под ртутью, введи-
те чашечку внутрь опытной трубки. Если же глубина слоя рту-
ти невелика, снимите трубку со штатива и, попросив помощника
держать трубку в наклонном положении, ана-
логичном показанному на рисунке, введите ча-
шечку. Для того чтобы реакция прошла до X
конца, взбалтывайте трубку в течение несколь-
ких минут. Если требуется получить более	I
точный результат, трубку следует открывать I J
под ртутью. Однако в этом случае из-за слоя с Ъэд
амальгамы трудно определить уровень рту- |Г
ти. Более того, это приведет к загрязнению -3
большого количества ртути.	—	Т7
Проще открыть трубку, как и ранее, под ~
водой и пренебречь ошибкой, вызываемой Л у/у
давлением водяного пара. Понятно, что гово- л
рить об игнорировании этой поправки следует
лишь в том случае, если учащиеся понимают -
смысл ее.
Прибор Фрейнд
(Айда Фрейнд, 1910 г.)
Введение этого прибора (рис. 117) позво-
лило упростить технику многих газообъем-
ных определений. Прибор состоит из градуи-
рованной трубки CD, соединенной краном С
с поглотительной чашкой. У нижнего конца
трубки имеется прочный кран, к которому с
помощью резинового шланга можно подсоеди-
нить уравнительный резервуар. Прибор по су-
ществу представляет собой измерительную
трубку Оствальда, к которой добавлена ча-
шечка. Он недорог и может быть изготовлен
Рис. 117. Прибор
Айды Фрейнд.
путем припаивания небольшой капельной воронки к одному кон-
цу соответствующим образом оттянутой трубки, изготовленной
393
из мягкого стекла. К другому концу трубки следует при-
паять кран. Тем же целям будет удовлетворять 100-милли-
литровая бюретка, соединенная с помощью резиновой пробки с
капельной воронкой. Прибор Фрейнд обладает очевидными до-
стоинствами: он компактен, легко заполняется газом, в него
легко ввести поглощающие вещества, его можно легко охладить,
погружая в высокий заполненный водой цилиндр; установка
уровней проводится просто и ясно.
Опыт 418. Определение объема водорода,
входящего в состав хлористого водорода
(Айда Фрейнд, 1910 г.)
В отверстие А поглотительной чашечки вставьте пробку, с
проходящей сквозь нее отводной трубкой. Откройте оба крана
и пропускайте сквозь прибор струю сухого хлористого водорода,
пока набираемый в пробном опыте выходящий из трубки В газ
не будет полностью поглощаться водой. Закройте оба крана и,
пользуясь небольшими ручными мехами, продуйте чашечку, с
тем, чтобы удалить из нее хлористый водород. Действуя в соот-
ветствии с описанием опыта 416, приготовьте 5—10 мл амаль-
гамы натрия "и перелейте ее в чашечку. При этом наклоняйте
трубку с тем, чтобы не допустить резкого падения в нее амаль-
гамы.
Постепенно открывая кран, введите в трубку 2—3 мл амаль-
гамы. Действуйте осторожно, ибо реакция идет быстро и из-за
происходящего уменьшения давления газа вся амальгама может
быть втянута внутрь трубки. Очевидно, что для того чтобы опыт
прошел успешно, над краном всегда должна находиться амаль-
гама. В этом случае при открытом положении она будет слу-
жить в качестве пробки. Если амальгама не проходит внутрь
трубки, то уменьшите давление внутри системы, для чего про-
трите внешнюю поверхность трубки ватой, смоченной эфиром
либо дихлорэтаном. Если амальгама получилась густой, раз-
бавьте ее ртутью. Для того чтобы довести реакцию до конца,
в течение минуты осторожно покачивайте трубку. Теперь лучше
всего открыть трубку под слоем ртути. С этой целью, пользуясь
длинным резиновым шлангом, подсоедините к трубке уравни-
тельный резервуар, наливайте в резервуар ртуть и поджимайте
шланг до тех пор, пока не перестанут выходить пузырьки воз-
духа. Поднимите резервуар на достаточную высоту, убедитесь,
что в нем содержится количество ртути, достаточное для следу-
ющей операции, после чего откройте кран. После установки
уровней и определения объема газа становится очевидным, что
оставшийся в трубке водород занимает объем, равный половине
объема исходного хлористого водорода. При этой процедуре за-
грязняется большое количество ртути; из-за чего большинство
преподавателей предпочитают открывать трубку подводой и при
394
проведении занятия в младших классах пренебрегают ошиб-
кой, вызываемой давлением паров воды. Вода может быть вве-
дена таким же образом, как и ртуть. Можно поступить и по-
иному. Введите нижний кран трубки в высокий заполненный
водой цилиндр (рис. 131 (d)), откройте кран и погружайте при-
бор в воду, пока не уравняются уровни, после чего определите
объем водорода. Ошибка, вызываемая объемом трубки крана,
составляет около 0,3 мл — величина незначительная по сравне-
нию с большой величиной объема взятого в опыт газа.
Опыт 419. Определение объема водорода,
входящего в состав хлористого водорода
(Вильям Оствальд, 1900 г.)
Заполненную хлористым водородом трубку устанавливают
над ртутью. В трубку, заполненную газом, вводят небольшой
объем воды, в «результате чего газ растворяется, и ртуть, по-
дымаясь, почти полностью заполняет трубку. В водный раствор
вводят кусочек магния. Выделяется водород, который занимает
половину объема, занимавшегося хлористым водородом. Вос-
пользуйтесь изготовленной из мягкого стекла толстостенной
трубкой размером 30—35 слгХ1,2—1,8 см.
Наполните трубку сухой ртутью и, перевернув, установите
ее над заполненной ртутью чашкой. Пользуясь ранее описан-
ным методом, получите сухой хлористый водород и с помощью
сухой отводной трубки почти доверху заполните опытную трубку
хлористым водородом. Отрегулируйте уровни и отметьте грани-
цу объема, занимаемого газом. Наполните изогнутую пипетку
(рис. 130) до половины водой и осторожно, через ртуть, введите
•в пространство, занимаемое газом, около 1 мл воды. Ртуть по-
дымается и заполняет трубку. Теперь возьмите изготовленную из
полированной магниевой ленты небольшую компактную спираль
и, опустив ее под ртуть, введите в опытную трубку. Если маг-
ний прилипнет к стенке трубки, то, постукивая по трубке паль-
цем либо карандашом, сдвиньте его. Магний следует брать с
небольшим избытком. 0,1 г магния реагирует с количеством хло-
ристого водорода, занимающего при комнатной температуре объ-
ем, примерно равный 100 мл. Вытесняемый магнием водород,
подымаясь вверх, занимает объем, равный половине объема, за-
нимавшегося исходным хлористым водородом. Разложение маг-
нием разбавленной кислоты длится примерно 20 минут. Если
магний был взят в избытке и в особенности, если использовалась
толстая магниевая проволока, то по окончании этого времени
непрореагировавший магний падает в ртуть и, образуя амаль-
гаму магния, медленно разлагает воду, тем самым портя опыт.
Эта побочная реакция, очевидно, упущенная Оствальдом, иска-
жает опыт, который в противном случае был бы четким и поучи-
тельным.,
395
Определение объема хлора, входящего в состав
хлористого водорода
Метод прямого определения объема хлора, входящего в со-
став хлористого водорода, до сих пор не разработан. Поэтому
эту величину следует рассчитать, пользуясь уже известными ве-
личинами плотностей и соотношениями объемов.
1000 мл хлористого водорода весят— 1,64 г
в его состав входят 500 мл водорода, весящего — 0,045 г,
поэтому хлор весит— 1,595 г.
Отсюда следует, что в одном литре хлористого водорода со-
держится 500 мл хлора. Этот результат затем следует подтвер-
дить синтезом.
Опыт 420. Количественный синтез хлористого водорода
(А. В. Гофманн, 1865 г.)
Известным, но неравным объемам хлора и водорода позво-
ляют смешиваться на рассеянном солнечном свету. Для того
чтобы показать, что реакция идет без изменения объема, трубку
открывают под ртутью или другой неактивной жид-
г—костью. Объем образующегося хлористого водорода
Jjr определяют, открывая трубку под водой.
Обычно этот опыт проводят в приборе, разрабо-
танном Гофманном (рис. 118). Он представляет собой.
Р закрываемую с обеих сторон пробками трубку длиной
J	45—75 см, разделенную на две неравные части, сое-
\)	диняемые друг с другом запорным краном. Обычно
аДЦьд &	объем меньшей части равен х/з объема всей трубки.
Аналогичным образом для данной цели могут слу-
| жить два пузырька с пробками, соединяемые друг с
другом через запорный кран. Высушите трубку и
смажьте пробки и запорный кран. Откройте кран, и
q в течение примерно 5 минут пропускайте через всю
трубку сухой хлор (смотрите опыт 388). Затем за-
кройте кран и вставьте пробку в отверстие меньшей
половины трубки. При возможности следует достать
Ми заполнить две трубки Гофманна, вводя в одну в
С избыточном количестве хлор, а в другую — водород.
(Если же имеется только одна трубка, то лучше
Рис. 118. брать в избытке водород.) Большую половину трубки
Гофман- заполните водородом, вытесняя им хлор вниз. Не ра-
на. ботайте на ярком солнечном свету. Пропускайте во-
дород в течение нескольких минут, а затем, вводя газ
интенсивной струей, медленно извлекайте отводную
трубку (поскольку она занимает сравнительно небольшую часть
объема трубки) и вставьте пробку.
Укрепите трубку в штативе, установите ее на рассеянном
396
солнечном свету и откройте кран. (Трубка может разорваться,
если реакция будет идти на ярком солнечном свету.) Через день
или два, для того, чтобы реакция прошла до конца, перенесите
трубку на яркий солнечный свет. Если погода не подходящая,
то подвергните трубку действию света горящего магния. Для
этого вполне достаточно сжечь небольшую магниевую ленту.
В железный лоток либо на кусок листового асбеста поместите
чайную ложку порошкообразного магния. Вставьте в порошок
полоску магниевой ленты, которая послужит запалом. Отойдя на
расстояние вытянутой руки, зажгите ленту. Желательно надеть
синие очки.
Откройте трубку под ртутью. При этом не должно отмечаться
заметного изменения объема, однако если по ходу опыта погода
резко изменится, то разница в объеме обязательно будет иметь
место. Тем не менее, если по ходу опыта температура воздуха в
комнате регистрировалась ежедневно, то можно будет показать,
что изменение объема соответствует изменению погоды. Перене-
сите трубку в заполненный водой цилиндр. Вода подымается по
трубке и занимает объем, равный удвоенному объему хлора,
взятого в реакцию. Покажите, что нерастворившийся газ явля-
ется водородом.
Со следующей трубкой, содержащей избыточное количество
хлора, поступите следующим образом:
Открыв сначала трубку под ртутью (хлор реагирует с рту-
тью очень медленно), перенесите трубку и откройте ее под раст-
вором хлористого кальция (в котором хлор почти не растворим).
Жидкость подымается по трубке, и по цвету нерастворившегося
газа видно, что это хлор. Перенесите трубку в цилиндр, запол-
ненный водой. Быстро отрегулируйте уровни и запишите объем
газа, пока хлористый кальций еще не успел продиффундировать
в воду. Таким образом удается показать, что состав образующе-
гося соединения постоянен, вне зависимости от того, какое из
реагирующих веществ было взято в избытке.
В приборе Гофманна современного образца трубка разделена
не двухходовым, а трехходовым краном, а пробки заменены на
двухходовые запорные краны. Такую трубку заполнить легче.
Сначала одно из отделений заполняют -хлором, вводя его через
запорный кран, а выводя через трехходовой, после чего кран
поворачивают и с противоположного конца вводят водород, кото-
рый, очевидно, также выводят через трехходовой кращ
Электролиз соляной кислоты
Электролиз концентрированного раствора соляной кислоты
дает дополнительное доказательство объемного состава хлори-
стого водорода. Однако Д. Б. Коэн возражает против использо-
вания электролиза для определения состава соляной кислоты.
Д. В. Меллор придерживается того же мнения. Он говорит:
397
«Данный метод демонстрации состава хлористого водорода, хо-
тя и представляет интерес в качестве вспомогательного метода,
не дает прямого доказательства состава и требует подтвержде-
ния дополнительными данными. Проведенный аналогичным об-
разом анализ фтористого водорода дает результаты, согласно
которым фтористый водород придется
Рис. 119. Прибор для
электролиза соляной
кислоты.
считать соединением водорода и кис-
лорода».
Замечания. К истории вопроса.
В 1833 г. Фарадей исследовал элект-»
ролиз растворов хлористого водорода.
Он пользовался растворами широкой
области концентраций. Гофманн, желая
провести электролиз в качестве лек-*
ционного опыта, в 1869 г. разработал
вольтаметр. Конструкция этого вольта-
метра общеизвестна, ибо он описан в
большинстве учебников. Данный опыт
в том виде, в каком он описан самим
Гофманном, пользуется у преподавате-
лей дурной славой. Несмотря на пре^
досторожности, предпринимаемые для
достижения насыщения хлором уголь-
ных электродов, электролита и напол-
няющей приемник жидкости, не удает-
ся при проведении разложения полу-
чить равные объемы газов. Объем хло-
ра всегда оказывается меньше ожи-
даемого. Еще в 1894 г. Лотар Мейер
показал, что причиной получения не-
согласующихся результатов является
тот факт, что с увеличением давления
растворимость хлора повышается бьн
стрее растворимости водорода. Дейст*
вительно в вольтаметре Гофманна собираемый хлор на-
ходится под постепенно увеличивающимся давлением.
Мейер разработал несколько громоздкий прибор, в
котором, однако, газы собираются под уменьшенным давлением,
благодаря чему и получаются равные объемы газов. Данное
Мейером объяснение было с удовлетворением принято препода-
вателями, которые, однако, немедленно постарались упростить
его сверх необходимости усложненный прибор. Вскоре после
1894 г. появилось несколько упрощенных модификаций этого
прибора. Одна из наилучших модификаций была разработана
Д. М. Пикелем в 1896 г. Пикель умно объединил две идеи, од-
ну, высказанную Лотаром, а другую — Виктором Мейером. В
его приборе малая U-образная трубка с двумя боковыми выво-
дами образует электролитическую кювету, а большая U-образ-
398
ная трубка, соединенная у основания с уравнительным резерву-
аром, является измерительной трубкой (рис. 119). Выделяющие-
ся при электролизе газы, проходя через имеющиеся в стенках
малой U-образной трубки отверстия, поступают в боковые
длинные и узкие стеклянные трубки (длина ~1 Л1, диаметр
1, 5 см), Проходя по этим трубкам, газы успевают охладиться, в
результате чего, еще до того, как они поступают в измеритель-
ную трубку, их объем уменьшается. Следовательно, в самом
опыте измерение объемов газов проводится путем вытеснения
воздуха. Пикель получил превосходные результаты. Прибор
Пикеля может быть легко изготовлен. Более компактный прибор
был описан в 1902 г. Е. Руппом. Рупп собирает газы над соля-
ным раствором, пользуясь измерительным прибором, аналогич-
ным используемому Пикелем. Однако в качестве электролити-
ческой кюветы он использует Н-образную трубку, расположен-
ную между коленами U-образной трубки. В приборе Руппа на
выходе каждого колена U-образной трубки стоит стеклянный
кран. В 1908 г. Р. X. Браунли добавил поперечную трубку с
краном, аналогичную изображенной на рисунке 119, что позво-
лило убрать один кран.
А. Е. Диксон и Д. Тэйлор (1910 г.), исходя из идеи Пикеля,
Сконструировали простой прибор, по существу состоящий из
двух U-образных трубок. Боковые отводы малой U-образной
трубки стоят под углом 90° к коленам трубки и параллельно
друг другу. Аналогичным образом изготовлена и большая
U-образная трубка. Подсоединяя друг к другу с помощью рези-
новых шлангов боковые выводы, соединяют большую U-образ-
ную трубку с малой. На выходах колен большой U-образной
трубки имеются краны. Мой коллега Г. Д. Фрэнсис изменил
положение малой U-образной трубки и исключил резиновые
шланги. Изображенный на рисунке 119 прибор использовался
в течение многих лет, неизменно давая удовлетворительные
результаты. Наконец,\ в 1917 г. Ф. Г. Мюллером было найде-
но, что не обязательно пользоваться угольными электродами,
ибо в условиях данного опыта платина почти не реагирует с
хлором, тогда как угольные электроды очень быстро разруша-
ются.
Жидкость для заполнения прибора. Гофманн, Мейер и Рупп
собирали газы над насыщенным хлором соляным раствором.
Диксон и Тэйлор пользовались концентрированным раствором
серной кислоты, к которому для улучшения видимости добавля-
ли хромовые квасцы. Однако Ъ данном случае наилучшей жид-
костью для собирания газов является насыщенный водный раст-
вор хлористого кальция. Согласно опубликованным данным, при
комнатной температуре в 100 мл соляного раствора раст-
воряется 37 мл хлора. По моим собственным данным,
в 100 мл раствора хлористого кальция растворяется только
12 мл хлора.
399
Опыт 421. Электролиз соляной кислоты
а)	При использовании простого вольтаметра,
типа изображенного на рисунке 105
Наливайте в U-образную трубку концентрированный раствор
соляной кислоты, пока уровень жидкости не окажется примерно
в 12 мм от боковых отводов. Воспользуйтесь платиновыми элект-
родами либо угольными стержнями. Подсоедините их к цепи
при помощи медных проводов Для того чтобы предохранить
медные провода от действия хлора, покройте соответствующие
поверхности их расплавленным парафином. Электроды следует
лишь едва опустить под поверхность кислоты. В этом случае
большая часть образующегося свободного хлора будет выде-
ляться наружу и количество растворенного хлора, диффундиру-
ющего в катодное отделение, будет ничтожным. Чашку и соот-
ветствующую трубку, предназначенные для заполнения водоро-
дом, заполните водой, а предназначенные для заполнения хло-
ром — насыщенным раствором хлористого кальция. Сначала
насытьте электролит хлором, для чего в течение 15—20 минут
пропускайте через раствор электрический ток от двух-трех по-
следовательно соединенных аккумуляторов, затем быстро вы-
ключите ток, установите трубку в рабочее положение и начните
собирать газы. Прежде чем убрать прибор на хранение, тща-
тельно вымойте электроды.
б)	При использовании прибора, типа изображенного
на рисунке 119
Извлеките пробку крана. Опустите резервуар и наполните
его насыщенным раствором хлористого кальция. Заполните
меньшую U-образную трубку концентрированным раствором со-
ляной кислоты и в соответствии с описанием (а) в течение
15—20 минут пропускайте электрический ток. Подымайте ре-
зервуар, пока раствор хлористого кальция не поднимется к вер-
хушкам колен большой U-образной трубки. Вставьте пробку
крана на место и поверните его таким образом, чтобы колена
кювета были отделены друг от друга’ Теперь выделяющий газ
начинает поступать по боковым отводам в измерительную труб-
ку. По ходу опускания уровней жидкости в U-образной трубке
опускайте и резервуар. В обоих коленах трубки уровни жидко-
сти опускаются одинаково. Прежде чем убрать прибор на хра-4
нение, погрузите электроды в разбавленный раствор аммиака,
после чего выдержите их в течение нескольких часов в воде.
Анализ окислов азота
Из всех окислов азота лишь два (закись и окись азота) яв-
ляются достаточно устойчивыми. Поэтому учебное исследова-
ние состава окислов азота ограничено этими газами. Известно
400
несколько методов анализа этих газо^, однако нет ни одно-го
метода, который бы позволил провести количественно их син-
тез. Самый простой метрд анализа описан в опыте 430,
Опыт 422. Определение объема азота,
входящего в состав закиси азота
а) При использовании согнутой трубки
(Гемфри Дэви, 1800 г.; Л. Д. Гей-Люссак, 1809 г.)
Берут известный объем закиси азота и разлагают закись азо-
та калием. Объем полученного азота сравнивают с исходным
объемом взятой до опыта закиси азота.
Описываемый далее опыт разработан на основе опытов Дэви
и Гей-Люссака, в которых использовалась установленная над
Рис. 120. Определение объема азота, входящего в состав закиси азота.
ртутью согнутая трубка (рис. 120). Дэви вводил закись азота в
установленный над ртутью сосуд и нагревал уголь, помещенный
в атмосферу этого газа (1800 г.). Гей-Люссак пользовался ка-
лием, который он незадолго до того получил в достаточных ко-
личествах и нагревал находящуюся в трубке над ртутью закись
азота.
Следует пользоваться трубкой, изготовленной из твердого
стекла. Диаметр трубки должен быть не более 12—15 мм с
26 Фоулз	401
тем, чтобы ее можно было легко закрывать большим пальцем.
Горизонтальная часть трубки может быть длиной около 5—
15 см, длинная часть — 25—30 см. Заполните трубку ртутью.
Закрывая отверстие 1пальцем, введите ее в содержащий ртуть
сосуд и укрепите в нужном положении, аналогичном показан-
ному на рисунке. Если в вашем распоряжении имеется баллон
с закисью азота, то, открывая кран, пропускайте в течение ми-
нуты газ через отводную трубку. Вытесните из системы воздух,
после чего введите закись азота в согнутую трубку. В против-
ном случае получите сами закись азота, действуя в соответст-
вии с описанием опыта 426. Осушите закись азота, пропуская
ее через серную кислоту (рис. 120).
а)	Приготовленный до занятия газ следует хранить в ртут-
ном аспираторе (стр. 326); Пропускайте газ, пока уровень его
не окажется чуть ниже изгиба трубки. Устанавливать уровни в
данном случае нет необходимости, почему просто отметьте вы-
соту уровня ртути в трубке.
Теперь подымайте трубку, с тем чтобы отверстие ее оказа-
лось вблизи поверхности ртути (рис. 120 в). Отрежьте кусочек
калия величиной с горошину, высушите его и пальцами введите
его под ртутью внутрь трубки. Держите калий как следует,
однако излишне его пальцами не сжимайте. Если калий прилип-
нет к стенке . трубки, то постучите по трубке с тем, чтобы он
поднялся на поверхность ртути. Закройте трубку большим
пальцем и, подымая кверху косой конец, протолкните калий к
дну трубки. Укрепите трубку таким образом, чтобы отверстие
ее оказалось у дна чашки (рис. 120 с). Нагревайте трубку. Ка-
лий плавится, и происходит реакция, сопровождающаяся не-
большим взрывом. Покажите, что оставшийся в трубке газ яв-
ляется азотом.
По опыту некоторых преподавателей известно, что при ис-
пользовании в этом опыте натрия происходит взрыв.
Модификации согнутой трубки. Согнутая трубка очень под-
ходит для проведения реакций газов, при которых не происхо-
дит изменения объема, ибо при этом не требуется выравнивать
давления и доводить реакцию до конца. Рихтер пользовался
согнутой трубкой для проведения объемных анализов хлористо-
го водорода и окиси азота. Однако в данном случае этот метод
рекомендовать нельзя. Важно чтобы реакции, сопровождающие-
ся изменением объема, доводились до конца. Поскольку в дан-
ном случае один кусочек твердого вещества должен реагировать
с газом, занимающим большой объем, трудно достичь прохож-
дения реакции до конца. Более того, для этого анализа разра-
ботаны лучшие методы. Тем не менее, если анализ окиси азота
хотят провести в согнутой трубке, то следует воспользоваться
такой трубкой, у которой горизонтальная часть по длине равна
длины «косой части, и ввести такой объем газа, чтобы место,
в котором он делится пополам, находилось бы сразу же позади
402
изгиба. Действуйте в соответствии с описанием опыта 422; ког-
да закончится первая бурная реакция, обождите минуту с тем,
чтобы дать газам перемешаться, после чего снова нагревайте
трубку. Повторите эту операцию 3—4 раза. Если дальнейшей
реакции не происходит, нагрев можно не повторять.
При достаточной уверенности и опыте анализы с помощью
согнутой трубки проводятся легко; более того, этот прибор ком-
пактен и прост. Тем не менее некоторые преподаватели не лю-
бят техники этого опыта, включающей множество манипуляций.
В связи с этим было описано несколько методов, основанных
на этом же принципе, но обходящих его известные трудности.
Далее будут описаны три таких метода.
Опыт 423. Определение объема азота,
входящего в состав закиси азота.
б)	Метод реторты,
(П. Хаукридж, 1889 г.)
Хаукридж заменил согнутую трубку небольшой ретортой и
добавил специальное устройство для введения твердого реак-
тива.
Возьмите небольшую реторту
(емкостью около 60 мл), в куполо-
образной части которой имеется
отверстие. Подберите к нему пробку,
просверлите ее и вставьте в пробку
небольшую стеклянную трубку, в со-
ответствии с рисунком 121. До заня-
тия замажьте внутреннее отверстие
трубки алебастром. Подберите стек-
лянную палочку такого диаметра,
чтобы она ходила по трубке ана-
логично поршню в цилиндре. Про-
водя опыт, твердое вещество (ка-
лий, серу и т. п.) вводят в трубку
и в соответствующее время, при
помощи стеклянной палочки, про-
талкивают в реторту. Пользуясь
резиновым шлангом, соедините
стеклянную палочку и трубку.
Длина палочки должна быть такой,
чтобы, пройдя сквозь трубку, па-
лочка выступала с противополож-
ного конца на 2,5 см. Введите в
трубку кусочек калия, вставьте палочку и закройте реторту
пробкой. Заполните реторту ртутью и, перевернув, установите
26*
103
ее над заполненным ртутью сосудом. Пропускайте в реторту
сухую, закись азога, пока она не заполнит куполообразную
часть реторты и уровень ртути не окажется у начала тубуса
реторты. Продвигая стеклянную палочку, выбейте алебастровую
пробку с тем, чтобы металл упал внутрь реторты. Опускайте ре-
торту, пока тубус едва не коснется дна чашки со ртутью. Под-
ложите под тубус резиновую прокладку и укрепите реторту та-
ким образом, чтобы она поджала прокладку. Можно также
обойтись без прокладки и просто закрыть тубус реторты боль-
шим пальцем. Нагревайте металл. По окончании реакции не от-
мечается какого-либо изменения объема. Очевидно, что этот
метод подходит только для таких реакций.
ХаукридэК предложил заменить реторту на открытую согну-
тую трубку, закрываемую с одного конпа пробкой, надетой на
специальное устройство. Прибор может быть с равным успе-
хом использован для проведения объемных анализов таких га-
зов, как окись азота и хлористый водород, при проведении ана-
лизов которых имеет место изменение объема. При этом длина
горизонтальной части трубки должна равняться примерно чет-
верти длины ее косой части, а отметка половины объема газа
должна находиться ниже изгиба трубки.
Опыт 424. Определение объема азота,
входящего в состав закиси азота
в)	Метод, основанный на использовании эвдиометра
(Д. А. Шефилд, 1909 г.)
Метод Шефилда ясен из рисунка 122. В приборе Шефилда,
который легко изготовить самому, соединены принципы шарико-
вого эвдиометра Гофманна и измерительной трубки Оствальда.
Размер стеклянных трубок 30 X 3,5 см. Ложка для сжигания
прикреплена к электрическому проводу — прочной медной про-
волоке,— проходящему через пробку таким образом, что со-
храняется воздухонепроницаемость прибора.
Как и в шариковом эвдиометре, к концу провода, находяще-
муся примерно в 2 см выше ложки, приваривают или иным
образом прикрепляют тонкую платиновую проволоку. Наливай-
те в трубку D ртуть, пока конец подводящей газ трубки В не
окажется почти над ртутью, а поверхности ртути в обоих коле-
нах прибора окажутся на одной высоте. Возьмите кубик чисто-
го натрия с ребром размером 1 см, оберните его тремя-четырьмя
витками платиновой проволоки и поместите в ложку. (Профес-
сор Шефилд пользуется натрием; большинство опытных препо-
давателей предпочитают пользоваться калием. Шефилд сам го-
ворит, что при использовании натрия в опыте с согнутой труб-
кой происходит взрыв.) Пропускайте в трубку В сухую закись
азота, пока из отверстия С ие начнет выделяться чистый газ,
404
шланга зажимами. Проволоку
после чего перекройте оба
можно накалить либо подключая ее
ветительной сети, либо подсоединяя
ее к 3—4 последовательно соединен-
ным аккумуляторам. При использова-
нии первого способа подберите такое
сопротивление, чтобы платина нагре-
лась докрасна либо добела. Как толь-
ко натрий воспламенится, немедленно
отключите ток. Понижайте уровень
ртути, освобождая пространство рас-
ширяющемуся газу. Если натрий по-
гаснет, попытайтесь воспламенить его
снова. Очевидно, что если реакция
окончилась, то воспламенение окажет-
ся невозможным. Дайте газу охладить-
ся и отрегулируйте уровни.
Опыт 425. Определение объема азота,
входящего в состав окиси азота
(Д. А. Шефилд, 1909 г.)
Можно воспользоваться тем же
прибором, с той лишь разницей, что
ложку следует установить в верхней
половине прибора. Действуя аналогич-
но описанному, подготовьте прибор к
опыту. Подсоедините шланг В к источ-
нику окиси азота (метод получения
окиси азота смотрите в опыте 381),
и пропускайте окись азота до тех
пор, пока из С начнет выходить бес-
через реостат к ос
Рис. 122. Эвдиометр
Шефилда.
цветный газ. Воспламените натрий и поступайте далее в соот-
ветствии с описанием опыта 424.
Методы, основанные на использовании аспиратора
(В. Рамсэй, 1884 г.; Е. Г, Кейзер, 1886 г.)
Рамсэй, по-видимому, первый использовал аспиратор для
проведения анализов окислов азота в учебных целях. После
начала, положенного Рамсэем, метод претерпел многочислен-
ные модификации, и использование его быдо расширено. Рам-
сэй медленно пропускал закись азота над нагретыми медными
стружками и собирал азот в аспиратор. Далее он определял
вес образующейся окиси меди. Поскольку плотности азота,
кислорода и закиси азота определялись ранее, таким образом
получались данные, достаточные для расчета как весового,
так й объемного состава газа- Использованный им принцип
405
остроумен. Закись азота получают и высушивают по ходу опы-
та» и, следовательно, поскольку собирается только азот, харак-
терные для работы с закисью азота трудности, связанные с
ее растворимостью, полностью обходятся. Метод Рамсэя не
предназначен для лекционных опытов. Хотя он и не труден, но
требует всего внимания преподавателя. Модификация этого
метода описана ниже (опыт 426).
Е. Г. Кейзер (1886 г.) вводил в расположенную над водой
бюретку Хемпеля определенный объем одного из окислов. Да-
лее он пропускал газ через нагреваемую набитую медью узкую
трубку и собирал образующийся в результате реакции газ в
пипетку Хемпеля. Газ проходил над нагретой медью в обоих
направлениях, пока при охлаждении не получали постоянную
величину объема. Меллор (1912 г.) воспроизвел этот опыт, за-
менив, однако, воду ртутью и использовав узкую трубку для
сжигания, изготовленную из кварца. При работе с окисью азо-
та ответ приемлемой, точности (около 2—4°/о) может быть по-
лучен при собирании газа над водой. Однако, работая с за-
кисью азота и желая получить результат приемлемой точно-
сти, следует пользоваться ртутью. При использовании ртути
можно с удобством заменить медь на железо, которое более
реакционноспособно, чем медь.
Опыт 426. Анализ закиси азота, модификация метода,
основанного на использовании аспиратора
ГФ.)
Аспиратор до начала занятия заполняют закисью азота.
Следует взять такое количество аммонийнонитратной смеси,
чтобы полученного из нее количества закиси азота хватило бы
не только для заполнения аспиратора, но и для насыщения за-
кисью азота находящейся в резервуаре воды. Действуйте сле-
дующим образом: .
Измельчите в порошок 10 г азотнокислого натрия и тща-
тельно смешайте его с 9 а сернокислого аммония. Полученную
смесь поместите в . маленькую колбу (емкостью 50—100 жл).
Нагревайте колбу, отрегулировав пламя таким образом, чтобы
обеспечить интенсивное выделение газа. Первые 200—300 мл
газа отбросьте, после чего пропускайте газ в аспиратор. Когда
аспиратор заполнится, замените отводную трубку на длинную
трубку, согнутую под прямым углом. Затем пропускайте остав-
шийся газ через воду, находящуюся в бутыли В. Эту бутыль
следует на 3А заполнить водой. Таким образом, как вода, так
и находящаяся над ней атмосфера насыщаются закисью азота.
Когда из препаративной колбы перестанет выделяться газ,
закройте аспиратор резиновой пробкой. Таким образом над во-
дой будет сохранена атмосфера, насыщенная закисью азота.
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисун-»
406
ке 123. Возьмите изготовленную из твердого стекла трубку для
сжигания длиной 23—30 см. Набейте трубку медными струж-
ками и введите по обе стороны их по пробке, 'изготовленной из
асбестовых нитей. Установите трубку над горелкой Рамсэя.
Рис. 123. Анализ закиси азота.
Прежде чем начать опыт, отрегулируйте уровни воды в буты-
лях А и В, при необходимости подымая бутыль В. Уровень во-
ды в бутыли А отметьте при помощи полоски бумаги. Затем
-подсоедините аспиратор к трубке для сжигания и подымайте
бутыль В с тем, чтобы, когда кран (либо зажим) С будет от-
крыт, газ из бутыли А под давлением проходил бы через труб-
ку над нагретой медью. Проведя описанную подготовку, на-
грейте медь до красного каления, после чего сначала осторож-
но откройте кран С, если вода подымется вверх, то эквивалент-
ное количество ее возвратится обратно в сосуд после охлаждения
прибора. Затем открывайте кран С и установите его в такое по-
ложение, чтобы вода поступала в сосуд Н не струей, а быстро
падающими каплями. В трубке образуется черная окись меди.
Прекратите опыт, когда участок блестящей меди сократит-
ся до 2,5 см, считая от конца Е. Однако по возможности сле-«
дует постараться собрать в сосуд Н 200—300 мл воды. На
это требуется около 20—30 минут. Закройте кран С и, когда
трубка для сжигания охладится, отрегулируйте уровни в сосу-
-дах F и Н, после чего закройте кран G и отсоедините сосуд Н.
Покажите, что находящийся в сосуде F газ не является за-
кисью азота, а обладает свойствами азота. Отрегулируйте
уровни воды в бутылях А и В и отметьте уровень воды в бу-
тыли А полоской бумаги. Перекройте шланг, соединяющий бу-
тыли А и В зажимом, отсоедините бутыль А от прибора и сли-
вайте воду, пока уровень ее не достигнет исходной метки. За-
тем наливайте в бутыль А воду из приемника //. Она заполня-
ет бутыль А точно до второй метки. При работе с большим
407
объемом закиси азота, скажем 200—300 мл, объемом воздуха,
находящегося в трубке для сжигания и соединительной труб-
ке CD можно пренебречь.
Опыт 427. Анализ окиси азота
(Е. Г. Кейзер, 1886 г.)
Известный объем окиси азота, собранной над водой в бю-
ретке Хемпеля, пропускают в обоих направлениях над нагре-
той медью и измеряют объем выделившегося свободного азота.
в
Рис. 124. Анализ закиси азота.
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисун-
ке 124. В— узкая кварцевая трубка длиной 10 см и диаметром
3 мм. При помощи толстостенных резиновых шлангов подсое-
дините кварцевую трубку к бюреткам таким образом, чтобы
шланги перегнулись под прямым углом. Шланги перегнутся
само собой, если они будут достаточно короткими. Набейте
кварцевую трубку свежевосстановленной медью, введя по обе
стороны медного порошка по пробке из асбеста. Если время по-
зволяет, перед занятием повторно нагрейте медь и пропускай-
те над ней водород, с тем, чтобы поверхность металла была в
активном состоянии (смотрите замечание на стр. 410, после че-
го перекройте зажимами резиновые шланги. Отсоедините
408
кварцевую трубку. Заполните бюретку Хемпеля и трубку кра-
на водой Окись азота следует либо заблаговременно запасти
в аспираторе, либо получить с помощью специального прибора
(стр. 425). Половину препаративной склянки заполните измель-
ченным сернокислым железом (двувалентным), а оставшуюся
часть и отводную трубку — разбавленным раствором серной
кислоты (4—6н.), действуя точно в соответствии с описанием
опыта 440. В капельную воронку, вместо серной кислоты, вве-
дите обычную концентрированную азотную кислоту. Конец от-
водной трубки поместите в заполненный водой сосуд. Прибав-
ляйте небольшими порциями азотную кислоту до тех пор, пока
реакция не пойдет интенсивно. Если колбу сразу соединить с
бюреткой, то выплескивающаяся на этой фазе реакции жид-
кость обязательно проникнет в прибор. Как только прекратит-
ся выплескивание жидкости, снова начните прибавлять азот-
ную кислоту, но теперь уже по каплям. Когда газ начнет вы-
деляться интенсивной струей, соедините колбу с бюреткой. С
этой целью отсоедините колбу у резинового шланга и подсое-
дините ее к трубке бюретки Хемпеля. Откройте кран и введите
в бюретку 30—50 мл газа. Закройте кран, отрегулируйте уров-
ни и запишите величину объема газа. Трубку А другой бюретки
Хемпеля полностью заполните водой, после чего подсоедините
кварцевую трубку в соответствии с рисунком 124. Отпустите
зажимы и нагревайте кварцевую трубку. Наденьте на горелку
ласточкин хвост либо воспользуйтесь двумя горелками и на-
гревайте трубку максимально возможным образом, ибо ско-
рость реакции увеличивается с повышением температуры.
Очень осторожно подымайте уравнительную трубку, заставляя
таким образом окись азота медленно проходить над нагретой
медью. Если в кварцевую трубку проникнет немного воды, она
не лопнет. Опуская уравнительную трубку, заставьте газ дви-
гаться в обратном направлении. Если порошкообразная медь
восстановлена перед опытом и разогрета в достаточной степени,
то однократное прохождение окиси азота над медью приведет
к восстановлению половины взятой окиси азота. Однако для
того чтобы реакция прошла до конца, заставьте газ проходить
над медью несколько раз в обоих направлениях. Отрегулируй-
те уровни и определите объем.
Можно достичь точности около 2%. Как пипетку, так и бю-
ретку можно заменить небольшим самодельным аспиратором
(стр. 326).
Опыт 428. Восстановление закиси азота
порошкообразной медью
Поскольку закись азота хорошо растворяется в воде, луч-
ше работать с ней над ртутью. Опыт, однако, можно еще более
усовершенствовать, взяв вместо меди железо, ибо железо более
реакционноспособно, чем медь.
409
Удобнее всего проводить данный опыт, пользуясь самодель-
ным небольшим аспиратором (стр. 326). Заполните аспиратор
ртутью. Затем введите в него сухую закись азота, либо отводя
ее из баллона, либо получая по методу, описанному в опы-
те 426. Далее, действуя аналогично описанному, заполните
кварцевую трубку либо восстановленной медью, либо восста-
новленным железом. К другому концу кварцевой трубки под-
соедините второй аспиратор, предварительно заполнив его
ртутью, и действуйте далее аналогично опыту 427.
Опыт 429. Определение объема азота,
входящего в состав окиси азота.
Разложение окиси азота раскаленной железной спиралью
(А. Кюнг, 1916 г.)
Я не знаю, кому обязан этот опыт своим
появлением. Он упоминается в ранних из-»
даниях книги Роско и Шорлеммера (1881 г.).
Позднее он был описан еще несколько раз,
например Ньюзом (1892 г.), который соби-
рал окись азота над водой, и В. Е. Пальме-
ром (1929 г.), использовавшим сложную
аппаратуру и собиравшим газ над ртутью.
Метод Ньюза должен быть неточным, ибо
хорошо известно, что железо разлагает пар
при достаточно низких температурах. Наи-
более простым из использовавшихся прибо-
ров является прибор Кюнга (рис. 125).
К внутренним концам прибора Кюнга
подсоедините спираль, изготовленную из
толстой железной проволоки (смотрите
стр. 414). Установите спираль таким обра-
зом, чтобы она расположилась в середине
объема берущейся в опыте окиси азота. По-
лучите сухую окись азота (опыт 381) и вве-
дите в прибор 20—30 мл полученного газа.
Внешние выводы прибора, через подходя-
щий реостат, подсоедините к осветительной
электрической сети. Подберите такое поло-
жение ползунка реостата, чтобы спираль
раскалилась докрасна. Достигнутую темпе-
Рис. 125. Эвдиометр ратуру поддерживайте в течение 20—30 ми-
Кюнга.	нут. По окончании упомянутого времени
дайте трубке остыть, отрегулируйте уровни и
запишите величину объема газа. Этот объем должен равняться
половине объема исходной окиси азота. Повторно нагревайте
спираль в течение 5 минут, после чего снова охладите трубку,
410
отрегулируйте уровни и измерьте объем газа. Он должен оста-
ться прежним.
Этот опыт можно рекомендовать для проведения на 45-ми-
нутном занятии лишь в том случае, если преподаватель имеет
материал, который бы можно было излагать в течение того
времени, которое занимает медленно идущее разложение оки-
си азота.
Восстановление окиси азота порошкообразным
железом
Французские химики П. Сабатье и Д. В. Сендерен, работы
которых в области катализа широко известны, в серии опубли-
кованных в 1892—1896 гг. статей показали, что окись азота при
200° С реагирует с восстановленным железом, которое при этом
раскаляется добела; в результате образуется черная закись же-
леза и свободный азот. В то же время железо, взятое в ви-
де листа или проволоки, приводит к разложению окиси азота
лишь при той температуре, при которой окись азота разлагает-
ся сама.
Аналогично восстановленное железо разлагает закись азота
ниже 170° С. В данном случае наряду со свободным азотом об-
разуется красная окись железа. Сабатье и Сендерен также
открыли замечательное свойство свежевосстановленных по-
рошкообразных железа и меди адсорбировать двуокись азота —
факт, имеющий очень большое значение при заполнении окисью
азота трубки, содержащей как железо, так и воздух.
Использование данного свойства лежит в основе самого
простого из известных мне способов демонстрации объемного
состава закиси и окиси азота, ибо в данном случае реакции мо-
гут быть проведены в трубках, изготовленных из мягкого стек-
ла. Следует иметь под рукой восстановленное железо. Получе-
ние его описано на странице 134. Из нескольких методов полу-
чения окиси азота в случаях, когда требуется получить
устойчивую струю чистого газа, я предпочитаю пользоваться ме-
тодом Тиеле.
Получение окиси азота
(Д. Тиеле, 1889 г.)
Воспользуйтесь прибором, аналогичным показанному на ри-
сунке 89. Половину колбы заполните измельченными кристал-
лами сернокислого железа (двувалентного) и добавляйте затем
разбавленный раствор соляной кислоты (либо серной) 4—6 н.
концентрации, пока колба не заполнится на три четверти. Этот
прием позволит уменьшить количество подлежащего вытеснению
воздуха. Приготовьте в стакане небольшое количество крепкого,
либо насыщенного раствора азотистокислого натрия (S = 83
при 20° С).
411
Засосите этот раствор в трубку капельной воронки. Оста-
ток раствора перелейте в воронку. Нагрейте колбу до 30—40°С
и удалите пламя, ибо далее нагревания не требуется. При мед-
ленном, по каплям, введении нитрита выделяется устойчивая
струя окиси азота. Осушите газ, пропуская его через промыв-
ную склянку, содержащую раствор серной кислоты.
Опыт 430. Восстановление окиси азота
порошкообразным железом
Содержащую небольшое количество восстановленного желе-
за трубку заполняют окисью азота, и зажимами перекрывают
выходы из трубки. Один из участков железа осторожно нагре-
вают, в результате чего по всей массе распространяется яркое
свечение. После охлаждения трубку открывают под водой, кото-
рая подымается до метки, находящейся на середине трубки. На-
ходят, что оставшийся в трубке газ является азотом.
Возьмите изготовленную из мягкого стекла длинную трубку
с каналом диаметром 6—15 мм и оттяните концы трубки до
диаметра, соответствующего диаметру обычного шланга. На-
деньте на каждый конец трубки шланг с зажимом В результате
должна получиться трубка длиной 30—40 см. (Годится также
25—40-сантиметровая трубка, закрытая с обоих концов проб-
ками, с проходящими сквозь них стеклянными трубками, на
концах которых надеты шланги с зажимами. Однако оттянутая
на конус трубка проще и возможность утечки при работе с ней
меньше.) Введите в трубку 1—2 г восстановленного железа’
(Если вы сомневаетесь в качестве восстановленного железа, то
подсоедините трубку к газовой сети и, пропуская медленную
струю газа, нагревайте железо едва светящимся пламенем в те-
чение нескольких минут. Охладите железо, продолжая пропу-
скать газ.) Для того чтобы опыт прошел успешно, очень важно,
чтобы по ходу заполнения трубки для сжигания окисью азота в
трубку не попала1 бы двуокись азота. Чем выше качество вос-
становленного железа, тем важнее выполнить эту предосторож-
ность. Поэтому, еще до поступления в трубку окиси азота, из
нее следует вытеснить воздух. С этой целью пропускайте по
трубке в течение минуты светильный газ.
Тем временем соберите прибор для получения окиси азота,
изображенный на рисунке 89, подсоедините к нему промывную
склянку, заполненную серной кислотой, и далее, добавляя по
каплям раствор азотистокислого натрия, пропускайте через
прибор окись азота до тех пор, пока выходящий из конечной
трубки газ не вызовет почернения раствора сернокислого желе-
за (двувалентного). Процесс заполнения занимает всего
2—3 минуты. Плотно перекройте выходы из трубки и перенесите
прибор для получения окиси азота в вытяжной шкаф. Осторож-
но нагревайте в одном месте трубку. Через несколько секунд,
412
задолго до того, как стекло успевает нагреться до темно-крас-
ного каления, появляется яркое свечение, которое без дальней-
шего нагревания распространяется по всей массе железа.
Для того чтобы реакция прошла до конца, вращайте трубку,
подвергая свежие поверхности железа действию газа и снова
нагревая железо. Дайте трубке охладиться (на что требуется
примерно минута) и опустите один конец трубки в заполненную
водой чашку, простоявшую предварительно несколько часов в
комнате. Обливая трубку водой, доведите температуру содер-
жащегося & ней газа до комнатной. Сожмите свободный конец
погруженного в воду шланга с тем, чтобы вытеснить содержа-
щийся в нем воздух. Затем отпустите зажим. Вода поднимется
до середины трубки. При желании перенесите трубку в напол-
ненный водрй цилиндр и отрегулируйте уровни (смотрите
стр. 330).
Отведите из трубки содержащийся в ней газ и покажите, что
это не окись азота.
Определение объема водорода, входящего
в состав сероводорода
В данном случае единственной обычно определяемой кон-
стантой, кроме относящихся к определению плотностей, является
объем водорода, выделяемого из определенного объема серово-
дорода. Существует ряд методов определения этой константы.
Опыт 431. Разложение сероводорода при опускании искры
(Э. Фишер)
Действуя на сернистое железо разбавленным раствором кис-
лоты, в соответствии с описанием опыта 386, получите сухой
сероводород. Заполните ртутью какой-либо из эвдиометров,
описанных на странице 363, и, следуя ранее детально описан-*
ному методу, введите в эвдиометр 10 мл сероводорода. Поль-
зуясь мошной индукционной катушкой (способной дать искру
длиной 3—5 см). в течение примерно 5 минут пропускайте
искру. Оседает сера. Дайте газу охладиться и обратите вни-
мание на то, что объем газа не изменился. Пропускайте искру
еще 5 минут. Объем охлажденного газа снова не изменяется. В
соответствии с описанием опыта 405, отведите содержащийся в
трубке газ и идентифицируйте его.
Опыт 432. Разложение сероводорода раскаленным железом
(4. Кюне, 1916 г.)
Находящийся в замкнутом объеме сероводород разлагают
раскаленной электрическим током железной спиралью,
H2S + Fe = FeS + Н2
413
При этом методе разложение проходит быстрее, чем при ис-
пользовании. искры. Требуется также и более простая аппара-
тура. Нужна большая открытая U-образная трубка, любого
удобного размера, скажем, высотой 40—45 см. К одному из от-
верстий следует подобрать резиновую пробку. В пробке надо
просверлить 3 отверстия (рис. 125). В отверстия следует вста-
вить трехходовой кран и два прочных железных либо никеле-
вых стержня. На наружных концах стержней следует укрепить
контакты и подсоединить их через реостат к осветительной
электрической сети. При помощи контактов или 9 каким-либо
иным путем к внутренним концам стержней следует подсоеди-
нить железную спираль. Когда все будет подготовлено, вклю-
чите электрический ток и подберите такую величину сопротив-
ления, при которой спираль накаляется. Прибор заполните
ртутью и, пользуясь трехходовым краном, в соответствии с по-
мещенным на стр. 323 описанием, введите в трубку 10—20 мл
сероводорода. Включите электрический ток, после чего, менее
чем за минуту, сероводород полностью разложится.
Идея разложения сероводорода раскаленной до белого ка-
ления железной спиралью не нова. Подобный метод был описан
в 1860 г. Буффом и Гофманном, использовавшими его для ана-
лиза окиси азота, однако для анализа гидридов впервые ис-
пользовал этот метод Кюнга. Он же разработал простую аппа-
ратуру, позволяющую легко провести опыт и быстро его повто-
рить. С помощью этого метода можно одинаково быстро разло-
жить бромистый водород, хлористый водород и фосфин. Однако
метан разлагается медленнее. Для каждого опыта нужна но-
вая спираль.
Не обязательно придавать прибору вид U-образной трубки.
Я предпочитаю пользоваться изготовленной из мягкого стекла
прямой трубкой, один конец которой должен быть оттянут с
тем, чтобы на него можно было надеть толстостенный резиновый
шланг. К шланТу следует подсоединить маленький резервуар и
заполнить его ртутью. Изготовить такой прибор легко (рис. 125).
Он более компактен и, очевидно, менее подвержен поломкам,
чем U-образная трубка.
Разложение при помощи олова
Описано несколько методов разложения сероводорода, осно-
ванных на нагревании олова и сероводорода, находящихся в
закрытой трубке.
В книгах часто можно найти утверждения, что такого рода
опыты следует проводить в трубках, изготовленных из твердого
стекла. Эти требования приводят к излишним трудностям. Ре-
акция начинается при температуре, меньшей температуры плав-
ления олова, т. е. при температуре, намного меньшей темпера-
туры затвердевания обычного натриевого стекла. Я в течение
414
многих лет проводил эти опыты, пользуясь трубками, изготов-
ленными из мягкого стекла. Работать с ними легко, а лопаются
они редко. Очень подходит для этих опытов стекло, из которого
изготавливаются высококачественные бактериологические либо
обычные пробирки.
Опыт 433. Метод (а). Разложение
при использовании заполненной ртутью согнутой трубки
Согнутую трубку заполняют ртутью, вводят в трубку сухой
сероводород, а затем — компактный кусочек олова и ведут да-
лее опыт точно в соответствии с описанием разложения закиси
азота, приведенном в опыте 422.
Опыт 434. Метод (б). Разложение
при использовании закрывающейся стеклянной трубки
Достаньте кусок толстостенной, изготовленной из мягкого
стекла трубки диаметром 12—15 мм. Оттяните ее в соответст-
вии с рисунком 126 таким образом, чтобы расстояние между
шейками составляло примерно 23—30 см. Сначала оттяните
конец А таким образом, чтобы «образовалось капиллярное от-
верстие. Затем возьмите оловянную фольгу и, оборачивая ее
А	вс
Рис. 126. Трубка для разложения газа.
вокруг карандаша, изготовьте из фольги несколько спиралей.
Введите спирали в трубку. Их общая длина должна составлять
примерно 20 см. Опуская фольгу к концу А, оттяните конец В,
как это показано на рисунке. Пользуясь пробкой с проходящей
сквозь нее трубкой, подсоедините конец С к источнику серово-
дорода. Примерно в течение 5 минут пропускайте сухой серово-
дород. Если конец А соединен с улавливающей сероводород
ловушкой (стр. 152), то опыт можно проводить на лекционном
столе, <вне вытяжного шкафа. Появление в ловушке обильного
осадка сернистой меди свидетельствует о том, что воздух из
трубки вытеснен. Отсоедините ловушку и, вводя конец А в пла-
мя горелки, запаяйте его. Затем аналогичным образом запаяй-
те конец В, после чего попросите ассистента перенести прибор
для получения сероводорода в вытяжной шкаф.
Пользуясь едва светящимся пламенем, осторожно нагревай-
те трубку. Вскоре олово темнеет и сморщивается, что указывает
на прохождение химической реакции. Когда трубка охладится,
415
установите ее над содержащей ртуть ступкой и, ударяя трубку
о дно ступки, вскройте ее. Можно также отломать конец труб-
ки плоскогубцами. Не отмечается изменения объема.
Опыт 435. Метод (в). Методика Шенстона
(В. А. Шенстон, 1904 г.)
Изготовленную из мягкого стекла трубку, длиной 22—30 см
и диаметром 12—15 мм припаяйте к U-образной трубке. Мож-
но также соединить их при помощи пробок и стеклянной коле-
нообразной трубки. Пользуясь толстостенным резиновым шлан-
гом, подсоедините к U-образной трубке резервуар со ртутью.
Соберите прибор, аналогичный изображенному на рисунке 127,
На конце выводной трубки К укрепите клапан Бунзена Н.
Наполните газоприемник разбавленным раствором едкого
натра. Закончив подготовку, отпустите зажим С и опустите
резервуар со ртутью, с тем, чтобы газ мог пройти через U-об-
разную трубку. Добавьте к сернистому железу несколько мил-
лилитров кислоты и при необходимости осторожно нагревайте
препаративную колбу с тем, чтобы сероводород выделялся ин-
тенсивной струей. О скорости выделения газа можно судить по
прорывающемуся через клапан воздуху. Вскоре скорость выде-
ления воздуха уменьшается. На этой стадии, удаляя пламя ли-
бо прекращая подачу кислоты, уменьшите скорость выделения
сероводорода. В противном случае сероводород сможет пройти
через раствор щелочи и нельзя будет определить момент окон-
чания вытеснения из прибора воздуха. Примерно через 10 ми-
416
нут прекратится или резко уменьшится выход пузырьков газа
из клапана, несмотря на то, что шипение в препаративной
колбе говорит о том, что происходит энергичное выделение
газа.
Тщательно перекройте шланг зажимом и отсоедините прибор
для получения сероводорода. Подсоедините к трубке В отвод-'
ную трубку и продолжающий выделяться газ отведите в ло-
вушку для сероводорода.
Повышайте уровень ртути в U-образной трубке, увеличивая
таким образом давление запертого в трубке газа. Отпустите на
мгновение зажим с тем, чтобы давление внутри трубки уравня-
лось с атмосферным, после чего отметьте уровень ртути. Таким
образом в трубке оказывается запертым известный объем газа.
Пользуясь едва светящимся пламенем, осторожно нагревайте
опытную трубку. Олово темнеет и съеживается. Тем временем
помощник должен опускать уровень ртути в U-образной труб-
ке— очевидно, что опускать ртуть ниже перегиба нельзя.
После охлаждения и установки уровней ртуть подымается
до первоначальной метки.
Клапан Бунзена. Для того чтобы изготовить клапан Бунзе-
на, возьмите кусок резинового шланга длиной около 5 см и
натяните шланг на деревянную палочку, например на ручку
из-под пера. Острым ножом прорежьте вдоль резины щель
длиной около 9—12 мм. Снимите шланг с деревяшки, надень-
те его на отводную трубку и вставьте в открытый конец шланга
стеклянную пробку. Когда давление в отводной трубке доста-
точно возрастает, клапан открывается, а с уменьшением давле-
ния— закрывается снова, не давая жидкости засасываться в
трубку.
Состав аммиака
Обычно определяют следующие константы:
а)	Плотности аммиака и каждого из входящих в его состав
компонентов.
б)	Объемные отношения азота к аммиаку и
в)	азота к водороду и
г)	величину объема, занимаемого газами, образующимися
в результате разложения аммиака при пропускании искры.
Не следует обязательно проводить все перечисленные выше
определения, ибо, если часть констант найдена из опыта, то ос-
тальные можно просто рассчитать.
Определение отношений (в) и (а) раньше считалось труд-
ным. Теперь же, благодаря разработке простых методов, они
проводятся столь просто, что их можно проводить в качестве
лекционных опытов L
1 Смотрите также метод подсчета пузырьков.
27 Фоулз
417
Опыт 436, Разложение аммиака при помощи
пропускания искры
(А. В. Гофманн, 1865 а.)
Пропуская электрическую искру, определенный объем ам-
миака разлагают на входящие в его состав элементы.
2NHs = Na + ЗН2
Воспользуйтесь каким-либо из описанных на странице эв-
диометров. Заполните эвдиометр ртутью, а затем введите в
него около 10 мл сухого аммиака (опыт 385). Отметьте границу
занимаемого аммиаком объема. Подсоедините выводные прово-
да эвдиометра к концам вторичной обмотки индукционной ка-
тушки и пропускайте искру примерно в течение 10 минут. Не
понижайте уровня ртути, ибо сжатый газ при действии искры
разлагается более быстро. Дайте трубке охладиться, отрегу-
лируйте уровни и определите объем. Обычно после 10-минутно-
го пропускания искры он увеличивается вдвое. Пропускайте
искру в течение еще 5 минут, после чего снова охладите
трубку и измерьте объем. Не должно наблюдаться изменения
объема.
Продемонстрировать в младших классах тот факт, что обра-
зовавшаяся газовая смесь состоит из трех объемов водорода и
одного объема азота — задача длительная и трудная. (Для
этого требуется добавить к смеси в избытке кислород, измерить
объем, произвести взрыв, снова измерить объем, удалить избы-
ток кислорода, измерить объем скопившегося газа и, наконец,
показать, что он является азотом.) Из проведенных ранее опы-
тов уже известно, что аммиак состоит из азота и водорода и
при нагревании разлагается на исходные элементы. Поэтому
настоящий опыт лишь демонстрирует, что тазы, из которых
состоит аммиак, занимают объем, вдвое больший объема ис-
ходного аммиака. Однако величин их относительного содер-
жания данный опыт не дает. Теперь, однако, определив объем
азота, входящего в состав аммиака, мы получим данные, до-
статочные для проведения полного количественного анализа.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА АЗОТА, ВХОДЯЩЕГО
В СОСТАВ АММИАКА
По Гофманну величину этого отношения обычно определяют
путем разложения известного объема аммиака действием на
него щелочного раствора бромноватистокислого калия и после-
дующего измерения объема выделившегося свободного азота.
2NH3 + ЗКОВг = N2 + ЗКВг + ЗН2О
Гофманн (1883 г.) проводил этот опыт в U-образной труб-
ке с пробкой (рис. 128), являвшейся последней моделью его
418
трубки для измерения объема газов. Рамсэй (1884 г.) исполь«
зовал закрытую с одного конца прямую трубку. Оствальд
(1900 г.) работал с аммиаком над ртутью по методу, аналогич-
ному описанному в опыте 419. Фрейнд пользовалась при-»
бором, изображенным на рисунке 117»
специально разработанным ею для прове- ф
дения газовообъемных опытов. Много лет то- М л Г
му назад автор модифицировал метод Рамсэя,
заменив прямую трубку бюреткой со стеклян-
ным краном. Техника этого опыта легка, при-
бор прост, и результаты, в пределах ожидае-
мой точности, получаются без особого труда.	•
Преподаватели, располагающие малым време-
нем для проведения опытов, иллюстрирующих
закон Гей-Люссака, должны включить этот »
опыт в число проводимых.
Опыт 437. Проведение определения
при использовании прибора Фрейнд
(Айда Фрейнд, 1910 г.)
Соберите прибор для получения сухого ам-
миака, аналогичный описанному в опыте 385.
Закройте поглотительную чашку прибора
Фрейнд резиновой пробкой, сквозь которую
проходит небольшая стеклянная трубка, и
подсоедините трубку к прибору—источнику
аммиака. Откройте оба крана и пропускайте Рис- I28- Прибор
через прибор интенсивную струю аммиака, по- Г°^иза” ммиака**3
ка из нижнего конца прибора не будет выхо-*
дить чистый аммиак. (Заполнение прибора
занимает 3—5 минут. Если время позволяет, следует собрать
выходящий из прибора газ в трубку, установленную над
ртутью, и затем поглотить его водой.) Сначала закройте
нижний кран, затем — верхний и отсоедините прибор для полу*
чения аммиака. С помощью небольших ручных мехов продуйте
чашечку, удаляя аммиак, после чего заполните ее раст-»
вором бромноватистокислого калия. Для того чтобы пригото-
вить необходимое количество этого реактива, растворите 8 2
гидроокиси калия в 100 мл воды и добавьте к раствору 2 мл
брома. Осторожно открывая кран, введите в прибор несколько
миллилитров раствора бромноватистокислого калия. Происхо-
дит бурное шипение, выделяется свободный азот, и жидкость
обесцвечивается. Столь же осторожно, ибо в трубке образуется
частичный вакуум, продолжайте вводить раствор небольшими
порциями, пока находящийся внутри трубки раствор не окра-
сится в желтоватый цвет, демонстрируя наличие избытка бром-
новатистокислого калия. Обождите некоторое время, с тем,
27.
419
чтобы азот успел выделиться из раствора, после чего перевер-
ните прибор и погрузите его в высокий, наполненный водой
цилиндр. Откройте нижний кран и отрегулируйте уровни. За-
пишите величину объема азота. Если высокий цилиндр отсутст-
вует, то можно обойтись и без него, подсоединяя к крану
подвижный резервуар, аналогично рисунку 117, и устанавливая
далее уровни. Если нижний кран является трехходовым (см. за-
мечание на стр. 326 о поступающих в продажу приборах), то
эта операция становится исключительно простой. Необходимо
просто повернуть кран в такое положение, чтобы канал запор-
ного крана и его трубки соединились, а затем присоединить
резервуар и лить в него воду, пока перестанут выделяться пу-
зырьки воздуха (не забывая все время подливать в резервуар
воду, чтобы он был полон), после чего повернуть кран в поло-
жение, при котором прибор и резервуар соединяются друг с
другом. Если прибор снабжен двухходовым краном, действуйте
следующим образом.
Прежде чем подсоединить резервуар к прибору, поместите
свободный конец соединительного шланга в сосуд с водой и
наливайте в шланг воду, пока из него не будет вытеснен весь
воздух, как и ранее, следя за тем, чтобы резервуар все время
был заполнен водой. Затем, укрепив прибор над чашкой таким
образом, чтобы кран был под водой, подсоедините к нему шланг.
Небольшая ошибка вызывается объемом воздуха, находящегося
в трубке крана. Однако по сравнению с объемом взятого газа
он незначителен и им можно пренебречь. Значительно большая
ошибка (более 2%) вызывается игнорированием поправки на
давление водяного пара.
Гофманн (1883 г.) для данного опыта пользовался прибором,
изображенным на рисунке 128. Закрывающееся колено он за-
полнял сухим аммиаком, способом, аналогичным вышеописанно-
му. Открытое колено он заполнял раствором бромноватистокис-
лого калия.
Опыт 438. Модификация метода Рамсэя
(В. Рамсэй, 1884 г.; Ф.)
Достаньте бюретку со стеклянным краном (лучше возьмите
сразу 3—4 бюретки и подберите к ней плотно входящую резино-
вую пробку. До занятия определите объем непрокалиброванной
части бюретки. Высушите бюретку и смажьте запорный кран.
Соберите прибор для получения сухого аммиака, аналогичный
изображенному на рисунке 129. В соответствии с рисунком
установите бюретку над отводной трубкой. Подложите под бю-
ретку прокладку из ваты. Эта прокладка в определенной степе-
ни предупредит помехи со стороны потоков воздуха, столь свой-
ственных лекционной. В течение 4—5 минут пропускайте в бю-
ретку интенсивную струю сухого аммиака. Затем медленно под-
нимайте бюретку, прикрывая отверстие ватой. Вставьте пробку.
(Первую бюретку заполняйте подольше, ибо требуется вытес-
420
Рис. 129. Прибор для получения
сухого аммиака.
нить из прибора воздух; для заполнения последующих бюреток
достаточно каждую из них подержать по минуте над отводной
трубкой.) В небольшую ступку налейте раствор бромно-
ватистокислого калия и, опустив кончик крана в раствор
(рис. 131 с), укрепите бю-
ретку. Вскоре жидкость по-
дымается в бюретку. Если
этого не происходит, охлади-
те бюретку, протирая ее
смоченной эфиром ватой.
Через некоторое время ре-
акция временно прекращает-*
ся из-за истощения поверх-
ностного слоя раствора
бромноватистокислого ка-
лия. На этой стадии закрой-
те кран и переверните бю-
ретку. При повторном от-
крывании пущенного в жид-
кость крана раствор быстро
подымается по бюретке, в
результате чего внутрь про-
никает избыток бромнова-
тистокислого калия. (Часто
жидкость сначала быстро
подымается выше средней
метки, однако затем вытес-
няется обратно в ступку вы-
деляющимся азотом.) Пере-
несите бюретку в заполнен-
ный водой высокий цилиндр,
отрегулируйте уровни и за-
пишите величину объема га-
за (рис. 131 d). При жела-
нии можно определить объ-
ем воздуха, содержащегося
в трубке крана (0,2—0,3 мл),
и учесть его. В действитель-
ности им можно пренебречь.
Объем 50-миллилитровой
бюретки равен примерно
60 мл, откуда видно, что
ляет примерно 0,3—0,4%.
литровой бюретки, которой рекомендуется пользоваться при лек-
ционном опыте, ошибка будет еще меньше. Измерение объема
сухого аммиака и азота, проводимое над водой, приводит к
ошибке, превышающей 2%. Тем не менее данный метод в общем
дает исключительно точные результаты. Ошибка часто не пре-«
связанная с этим ошибка состав-
При использовании 100-милли-
421
вышает 0,2%. Я полагаю, что получаемая в данном случае точ-
ность обязана тенденции азота образовывать пересыщенный рас-
твор, что приводит к уменьшению измеряемого объема газа.
Таким образом компенсируется объем, занимаемый водяными
парами.
Если опыт не будет впоследствии повторен учащимися, то
следует заполнить аммиаком две или три бюретки и далее по-
следовательно открывать их под раствором бромноватистокис-
лого калия. Вид бюреток, одна за другой заполняемых жид-
костью, подымающейся до расположенной посередине метки,
производит внушительное и убедительное впечатление.
Рамсэй пользовался длинной, закрываемой с одного конца
трубкой. Он заполнял трубку аммиаком, вставлял пробку и от-
крывал ее под раствором бромноватистокислого калия.
Опыт 439. Методика Оствальда
(Вм, Оствальд, 1900 г.)
Определенный объем аммиака вводят в установленную
над ртутью трубку, после чего через ртуть вводят в трубку
раствор бромноватистокислого калия.
Для опыта требуется закрытая с одного конца толстостенная
трубка длиной 30—35 см и с отверстием диаметром 12—18 мм.
Раствор бромноватистокис-
Рис. 130. Определение объема
азота.
лого калия должен быть бо-
лее концентрированным, чем
используемый в опыте 437.
Возьмите 50 мл воды и ра-
створите в ней 7 г КОН
(или 5 г NaOH) и 3 мл бро-
ма. Получите струю сухого
аммиака, но не вводите его
в трубку, пока не убедитесь,
что взятый на пробу газ
полностью поглощается во-
дой. Затем, пользуясь сухой
отводной трубкой, почти
полностью, подобно рисунку
116 (б), заполните трубку
аммиаком. Отрегулируйте
давление и запишите вели-
чину объема. Пользуясь со-
гнутой пипеткой (рис. 130),
введите в занимаемое амми-
аком пространство немного
воды — ртуть подымается и заполняет трубку. Аналогичным об-
разом введите в занимаемое аммиаком пространство раствор
бромноватистокислого калия, всегда следя за тем, чтобы в пи-
петке было достаточное количество жидкости, во избежание про-
422
никновения в трубку воздуха. (Если это случится, то опыт бу-
дет испорчен.)
Очевидно, что полное обесцвечивание жидкости говорит о
том, что было добавлено недостаточное количество бромноватис-
токислого калия. 10 мл вышеупомянутого раствора бромноватис-
токислого калия более чем достаточно на 100 мл аммиака. Когда
прекратится выделение азота, закройте трубку большим паль-
цем либо резиновой пробкой и для того, чтобы отрегулировать
уровни, перенесите ее в заполненный водой цилиндр. Покажите,
что содержащийся в трубке газ является азотом. Изящный и
эффектный метод Оствальда очень подходит для лекционного
проведения.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА ВОДОРОДА, ВХОДЯЩЕГО
В СОСТАВ АММИАКА
Если плотности аммиака и азота уже определены, эту вели-
чину можно просто рассчитать. Так: 1000 мл аммиака при нор-
мальных условиях весят — 0,760 г1. В этом объеме аммиака со-
держится 500 мл азота, весящего 0,625 г. Поэтому входящий в
состав 500 мл аммиака водород должен весить 0,135 г.
Таким образом 0,135 г водорода должны занимать объем,
равный 1500 мл.
Из результатов данного расчета учащиеся смогут сделать
твердое заключение, что в одном объеме аммиака связаны 7г
объема азота и Р/г объема водорода или, исключая дроби, что
в двух объемах аммиака содержится 1 объем азота и 3 объ-
ема водорода. Полученный результат может быть далее проверен
несколькими путями.
ОТНОШЕНИЕ ОБЪЕМОВ АЗОТА И ВОДОРОДА,
ВХОДЯЩИХ В СОСТАВ АММИАКА
(А. В. Гофманн, 1865 г.)'
Искусное применение Гофманном действия хлора на аммиак
позволило ему при помощи одной реакции проиллюстрировать
отношение объемов, в которых водород и азот соединяются друг
с другом. Этот метод является одним из лучших среди*извест-
ных газообъемных определений. Определенный объем хлора
приводят в контакт с избыточным количеством аммиака. Хлор
реагирует с эквивалентным количеством аммиака, т. е. с таким
его количеством, в котором на каждый объем хлора содержится
по одному объему водорода. Объем выделившегося свободного
1 Как хорошо известно, легко сжижаемые газы, такие как хлор и аммиак,
обнаруживают явное отклонение от законов Бойля и Гей-Люссака. Следова-
тельно, молекулярные веса, рассчитанные по величинам плотностей, должны
соответствующим образом отклоняться от истинных. Во избежание этого
следует пользоваться расчетным значением плотности.
423
азота измеряют и сравнивают с объемом взятого в реакцию
хлора.
2NH3 + 3C12 = 6HC1 4- N2
О трудности проведения этого опыта, по-видимому, сущест-
вует много неправильных представлений. Эти недоразумения
частично вызываются рабским пристрастием к оригинальной
Рис. 131. Анализ аммиака по Гофманну:
(в)—трубка Гофманна для собирания хлора; (в)—заполнение над соляным раствором;
(с)—введение аммиака;	(*)—установка уровней.
аппаратуре Гофманна, а частично — ошибочным мнением, что
трубку следует заполнять хлором путем вытеснения им воздуха,
т. е. с помощью операции, которая и вообще является длитель-
ной, а при работе с громоздкой трубкой Гофманна становится
просто затруднительной. На самом деле весь опыт, включая
получение хлора и заполнение трубки, в которой происходит ре-
акция,‘может быть проведен без каких-либо неудобств прямо
на лекционном столе, вне вытяжного шкафа в течение 40—45-ми-
нутного занятия. Этот опыт может быть также проведен в лабсь
ратории в качестве классного опыта.
424
Гофманну приходилось преподавать большой аудитории
студентов, и поэтому для того, чтобы сделать опыт хорошо
видимым, он вводил хлор в трубку длиной 1 —1,5 м. Аммиак он
вводил, пользуясь воронкой, подсоединенной к трубке при помо-
щи резиновой пробки. Впоследствии Гофманн все время совер-
шенствовал свой прибор. Сначала он соединил воронку с труб-
кой в одно устройство (рис. 131 а). В 1883г.
он заменил этот прибор на U-образную
трубку с пробкой (рис. 128). Эта трубка
является конечным вариантом его прибора
для газообъемных определений. Она лег-
ко заполняется. Регулировка уровней не
связана с какими-либо трудностями. Нес-
мотря на эти удобства, и тот факт, что этот
прибор числится в каталогах фирм, постав-
ляющих оборудование, я не знаю ни одного
английского учебника, в котором было бы
описано использование этого прибора для
проведения анализа аммиака.
Компактный прибор Фрейнд (рис. 117)
был специально разработан для того, чтобы
исключить затруднения, неизбежно возни-
кающие при работе с оригинальным прибо-
ром Гофманна на фазе заполнения и уста-
новки уровней. Однако еще до Фрейнд, а
именно в 1889 г., итальянский химик Алесси
Рис. 131 А. Склянка
Шрамма.
показал, что этот
опыт может быть вполне удовлетворительно проведен в буты-
ли с пробкой. Алесси пользовался бутылкой из-под вина, внутрь
которой он помещал небольшой, заполненный аммиаком закры-
тый пузырек. Я в течение многих лет проводил этот опыт в бе-
ретке со стеклянным краном, вводя аммиак через кран.
Следует отметить, что Гофманн заполнял свой прибор хло-
ром путем вытеснения воды. Однако даже теперь некоторые
авторы рекомендуют заполнять трубку хлором путем вытесне-
ния воздуха, хотя эта процедура является длительной, неудоб-
ной и совершенно не обязательной и приводит к ошибке, пре-
вышающей 2% (в большую сторону). Ошибка возникает в связи
с тем, что измеряют объем хлора сухого, а азота — влажного.
Конечно, можно ввести соответствующую Поправку, но в млад-
ших классах к введению поправки прибегать не следует. Однако
трубку можно заполнять над соляным раствором. Этот метод
позволяет быстро заполнить трубку и дает ошибку менее 0,2 % -
При помощи изложенной ниже методики заполнения любой
из описанных приборов можно заполнить хлором вне вытяжно-
го шкафа примерно за 1 минуту, с ошибкой около 0,2% (в
большую сторону).
Специальный прибор для получения газов. Прибор изобра-
жен на рисунке 131. Он состоит из капельной воронки, соеди-
425
ненной с внутренней трубкой склянки Дрекселя. Столь же хоро-
шо будет служить применяемая для бромирования склянка
Шрамма (рис. 131 4.). Один реактив (твердый) помещают в
склянку, и все оставшееся пространство колбы, а также и отвод-
ную трубку заполняют водой либо другой жидкостью, полно-
стью вытесняя таким образом воздух. Второй реактив наливают
в капельную воронку. При смешивании реактивов выделяется
газ, немедленно проходящий в заполненный жидкостью прием-
ник. При помощи этого метода можно быстро собирать над
жидкостью хлор, окись азота, углекислый газ и сероводород.
Опыт 440. Анализ аммиака по Гофманну
Воспользуйтесь специальным прибором для получения газа
в комбинации с бюреткой со стеклянным краном, прибором
Фрейнд, либо прямой трубкой Гофманна (рис. 131) соответ-
ственно. Возьмите совершенно чистую 50-миллилитровую или
еще лучше. 100-миллилитровую бюретку со стеклянным краном.
Желательно отбить у бюретки кончик крана с тем, чтобы остался
хвостик не длиннее 12 мм. Высушите пробку крана и саму втул-
ку и смажьте их вазелином либо раствором резины в вазелине.
Вставьте в бюретку плотно пригнанную резиновую пробку.
Определите объемы между краном и 50-миллилитровой меткой
и между нулевой меткой и пробкой соответственно. Приготовьте
Примерно литр насыщенного раствора поваренной соли. Извле-
ките из склянки пробку с соединенной с ней воронкой и отвод-
ной трубкой и, беря в рот шейку S, засосите раствор соли в
трубку воронки. Насыпьте в склянку А две полные десертные
ложки перманганата калия, вставьте пробку, введите конец от-
водной трубки в небольшой приемник (маленькую ступку), за-
полненный соляным раствором и, вводя соляной раствор через
кран В, заполните им весь прибор и отводную трубку, следя, конеч-
но, за тем, чтобы над краном В всегда была жидкость. Наклоняя
прибор, удалите задерживающиеся в углах пузырьки воздуха.
Для того чтобы избежать окраски основной массы раствора со-
ли перманганатом калия, часть которого всегда увлекается по-
дымающимися вверх вытесняемыми пузырьками воздуха, запол-
няемый раствором сосуд должен быть небольшого размера.
Заполните бюретку соляным раствором и укрепите ее над
заполненной соляным раствором ступкой. Поднимите конец от-
водной трубки и введите его под бюретку EF. Слейте из ворон-
ки С остаток соляного раствора и введите в воронку немного
концентрированной НС1. При введении в склянку А небольшого
количества кислоты немедленно выделяется хлор. Выделением
хлора легко управлять, ибо количество выделившегося хлора
определяется количеством вводимой кислоты. Менее чем за ми-
нуту, бюретка заполняется чистым хлором. Дайте жидкости
стечь. Для этого достаточно нескольких минут. Если стенки бю-
426
ретки чистые, то количество остающейся на стенках жидкости
составляет примерно 0,2 мл. В этом количестве жидкости раст-
воряется около 0,1 мл хлора, что, имея в виду достижимую
точность, является ничтожной величиной. Вставьте пробку. При
этом не касайтесь бюретки руками, ибо они теплые. Действуйте
следующим образом: подымите бюретку таким образом, чтобы
отверстие оказалось почти у поверхности жидкости и, держа
конец Е пальцами левой руки под соляным раствором, осторож-
но и без усилия вставьте пробку. Теперь снимите бюретку со
штатива, плотно введите пробку, после чего, наконец, быстро
откройте и закройте кран с тем, чтобы отрегулировать давле-
ние. Затем укрепите бюретку таким образом, чтобы носик ее
был погружен в небольшой приемник, наполненный концентри-*
рованным раствором аммиака. Лучше воспользоваться неболь-
шой ступкой либо глиняной банкой, а не тиглем, ибо они более
устойчивы (рис. 131с). Для того чтобы понизить давление вну-
три бюретки, протрите стенки ее эфиром. Затем, осторожно от-
крывая кран, введите в бюретку около 1 мл раствора аммиа-
ка. Снимите бюретку со штатива и осторожно наклоняйте ее.
Вслед за стекающим раствором аммиака движется небольшое
пламя, и бюретка слегка нагревается. Осторожно, ибо давление
внутри бюретки остается пониженным, введите еще немного
раствора аммиака с тем, чтобы довести реакцию до конца; од-
нако избегайте вводить избыток аммиака, ибо аммиак часто в
качестве примеси содержит углекислый газ. Затем нейтрали-
зуйте аммиак, вводя в бюретку довольно концентрированный
раствор соляной кислоты (1 объем НС1 на 1 объем воды). Для
того чтобы убедиться в том, что аммиак действительно нейтра-
лизован, добавьте индикатор. В противном случае появится
ошибка, связанная с высоким давлением водяного пара.
Внимание! Обычный раствор аммиака (d = 0,88) является
приблизительно 16 н. Поэтому бесполезно открывать бюретку
под слегка подкисленной водой. Введите бюретку в высокий ци-
линдр и, открывая кран под водой, доведите давление до ат-
мосферного. Для того чтобы охладить азот, обливайте бюретку
водой. Определите величину объема. Вместо данного метода
можно установить уровни по методу (е).
ЭЛЕКТРОЛИЗ АММИАКА
Вывод газообъемного состава вещества из результатов,
получаемых при электролизе его водного раствора, может быть
подвержен жесткой критике. (Смотрите стр. 207). Однако про-
водимое при помощи электролиза определение состава аммиака
менее подвержено критике с упоминающихся позиций.
Действительно, если этот опыт проводится рекомендуемым
ниже способом, то аммиак разлагается не электролитически, а
выделяющимся при электролизе хлором. Более того, такой опыт
427
легко выполняется и содержит много важного для обучения хи-
мии материала.
Хотя этот опыт использовался и рекомендовался такими вы-
дающимися химиками, как Эмиль Фишер, Люпке, Висленциус,
Роско и другими, он редко встречается в учебниках. Этот метод
анализа аммиака следует, однако, демонстрировать лишь пос-
ле проведения опытов по электролизу (глава VI).
В качестве электролитов предлагались два раствора:
1) Концентрированный раствор аммиака, содержащий неко-
торое количество сернокислого аммония, добавляемого для уве-
личения электропроводности.
2) Смесь насыщенного раствора поваренной соли с неболь-
шим количеством раствора аммиака d = 0,88.
- Я предпочитаю пользоваться последним раствором. Исполь-
зуемые для его получения вещества учащимся знакомы, а фак-
торы, влияющие на ход опыта, могут быть проиллюстрированы
двумя следующими дополнительными опытами. Таким образом,
демонстрируемый младшим учащимся опыт удается сделать бо-
лее ясным, а выводы — более убедительными.
Опыт 441. Электролиз поваренной соли
(Ф.)
Дополнение к опыту 442
Заполните U-образную трубку прибора, изображенного на
рисунках 105 либо 119, насыщенным раствором поваренной со-
ли. Хлор собирайте над насыщенным водным раствором хлори-
стого кальция. Действуйте в соответствии с методом, детально
описанным в опыте 421. Прежде чем приступить к собиранию
газа, пропускайте в течение 15—20 минут электрический ток
от трех последовательно соединенных аккумуляторов. В резуль-
тате опыта будут получены равные объемы водорода и хлора.
Обсудите результаты и дайте им удовлетворительное объяс-
нение.
РАСТВОРЫ АММИАКА И СОЛИ КАК ЭЛЕКТРОЛИТЫ
(Ф.)
Мостик, замыкающий питающую лампочку цепь, заполняют
эквивалентными растворами аммиака и соли соответственно.
Когда мостик заполнен раствором соли, лампочка горит ярко,
а когда он заполнен раствором аммиака, лампочка едва све-
тится. Отсюда следует, что раствор аммиака является плохим
проводником электричества. Поэтому разумно допустить, что при
добавлении к насыщенному раствору соли небольшого количе-
ства раствора аммиака, электропроводность раствора почти пол-
ностью будет определяться солью.
Этот опыт является одним из тех опытов, при которых сле-
дует побуждать учащихся предсказывать результаты реакции.
428
Из предварительного опыта известно, что происходит с солью
при прохождении электрического тока. Что же будет происхо-
дить с выделяющимся у анода атомом хлора в присут-
ствии аммиака? Бурная реакция между хлором и аммиаком
уже была показана. Единственным газообразным веществом,
появление которого можно ожидать в анодном отделении, может
быть азот, а объем хлора, реагирующего с аммиаком, может
быть точно измерен по объему водорода, собираемого в катод-
ном отделении.
6NaCl = 6Na + 3Cl2
6Na + 6H2O=6NaOH+3H2
3C12+2NH3=6HC1 + N2
Опыт 442. Электролиз раствора аммиака
(А. В. Гофманн, 1869 г,)
Приготовьте насыщенный водный раствор поваренной соли
и на каждые 100 мл раствора добавьте по 7 мл раствора ам-
миака (d = 0,88) либо 10 мл раствора аммиака (d = 0,91).
Налейте полученный раствор в U-образную трубку изобра-
женного на рисунке 119 прибора либо воспользуйтесь каким-
нибудь из описанных на странице 373 вольтаметров. Электроды
должны быть угольными или платиновыми. Пропускайте ток от
трех (либо более) последовательно соединенных аккумулято-
ров. Для того чтобы сначала насытить жидкость газами, про-
пускайте ток столь долго, сколь это возможно. Затем соберите
' выделяющиеся газы, действуя в соответствии с указаниями об
обращении с вольтаметрами, помещенными на странице 368.
Иногда количество образующегося азота бывает меньше
ожидаемого. Исследования показывают, что недостаток азота
вызван образованием нестабильного вещества — хлорноватисто-
кислого аммония. Если до собирания газов ток пропускается
по раствору в течение достаточного количества времени, либо
если электролит предварительно подогрет, то образовавшийся
хлорноватистокислый аммоний успевает разложиться.
СОСТАВ МЕТАНА
Опыт 443 (а). Разложение метана при помощи
пропускания искры
(А. В. Гофманн, 1865 г.)
Берут определенный объем метана и разлагают епо теплом,
!выделяющимся при пропускании искры. Измеряют объем выде-
лившегося водорода и сравнивают его с объемом взятого ме-
тана.
СН4 = С + 2Н2
429
Получите метан, действуя в соответствии с приведенным на
странице 131 описанием, и высушите его, пропуская через на-
полненную серной кислотой промывную склянку. Наполните
ртутью какой-либо из описанных на странице 364 эвдиометров.
Действуя описанным образом, введите в эвдиометр 10—15 мл
метана, измерьте объем введенного газа и затем пропускайте
искру. Через несколько минут обратите внимание на выделив-
шийся по соседству с электродами углерод и увеличение объема
газа. Газ разлагается медленно, поэтому за 15—20 минут реакция
не успевает дойти до конца. Оседающий на электродах углерод
часто препятствует прохождению искры. Его можно удалить.
Для этого надо отключить ток и механически очистить поверх-
ность электродов, перемешивая ими ртуть. Пропускайте искру
в течение 20 минут, после чего охладите прибор, отрегулируйте
уровни и отметьте границу объема, занимаемого газом. Про-
пускайте искру еще 5 минут. Снова дайте трубке остыть, отре-
гулируйте уровни и отметьте границу, занимаемого газом объе-
ма. Теперь граница должна остаться на месте. Объем газа дол-
жен быть вдвое больше исходного объема метана. Отведите
образовавшийся газ, воспламените его и покажите, что при его
горении не образуется углекислого газа.
Объем полученного газа никогда не бывает в точности
вдвое больше исходного. Это связано с тем, что параллельно с
основной проходят и побочные реакции, в результате которых,
например, образуется небольшое количество ацетилена.
Ниже описываемые методы Лепсиуса и Кюнга менее трудны,
чем использующий искру метод Гофманна. Кроме того, для их
проведения требуется более простая аппаратура.
Опыт 444 (б). Разложение метана
при помощи угольной дуги
(Б. Лепсиус, 1890 г,)
В заполненное метаном замкнутое пространство вводят
угольные электроды и зажигают дугу. Метан разлагается, и
образуется водород, объем которого вдвое больше объема ис-
ходного метана.
В прибор Лепсиуса вводят сухой метан в количестве, соиз-
меримом с величиной используемого прибора. Лепсиус вводил
до 100 мл метана. Отрегулируйте уровни, отметьте границу за-
нимаемого газом пространства и зажгите дугу. Над ярко горя-
щей дугой подымается черное облако копоти, постепенно за-
крывающее дугу. Тем временем объем газа увеличивается, и
для установки уровней приходится отливать ртуть. Через мину-
ту выключите дугу, дайте трубке охладиться и отметьте границу
занимаемого газом пространства. Зажгите дугу еще на одну
минуту, снова охладите трубку, отрегулируйте уровни и опять
отметьте границу занимаемого газом пространства. После не-
430
скольких минут горения дуги объем газа перестает меняться и
становится вдвое больше исходного объема метана. Отведите
часть газа (аналогично опыту 404) и покажите, что этот газ
является водородом.
Объем газа никогда не увеличивается точно вдвое, ибо всег-
да образуется немного ацетилена. По этой причине дугу следует
зажигать на короткие промежутки времени, ибо в этом случае
метан быстро и полностью разлагается.
Опыт 445 (с). Разложение метана раскаленным железом
(А. Кюнг, 1916 г.)
В заполненном метаном замкнутом пространстве нагревают
железную спираль, и объем образовавшегося водорода
сравнивают с объемом взятого метана СН44-Ре=карбиды
железа+ 2Н2.
Получите метан, действуя в соответствии с приведенным на
странице 130 описанием, и высушите его, медленно пропуская
через наполненную серной кислотой промывную склянку. Введи-
те в прибор Кюнга (опыт 432) 10—15 мл газа. Пропускайте
электрический ток, пока после охлаждения и установки уровней
объем газа не перестанет изменяться. Уже через несколько ми-
нут объем газа увеличивается вдвое и дальнейшего изменения
его не происходит. Отведите немного газа и зажгите его. Пока-
жите, что при этом не образуется углекислого газа.
СИНТЕЗ АЦЕТИЛЕНА
Основанный на принципах волюметрии синтез ацетилена был
осуществлен в 1863 г. Бертло. Лекционный опыт разработан ис-
ходя непосредственно из его работы. В описанном ниже методе
для получения дуги используется прибор Лепсиуса (1890),
изображенный на рисунке 111.
Опыт 446. Определение объема водорода,
входящего в состав ацетилена
В наполненном водородом ограниченном пространстве зажи-
гают на некоторое время угольную дугу и показывают, что в ре-
зультате образуется ацетилен. Затем зажигают дугу на более
продолжительный период времени и отмечают, что объем остает-
ся постоянным. Лепсиус рекомендует следующую методику;
Наполните ртутью прибор, аналогичный изображенному на
рисунке 111, и введите в него 50—60 мл тщательно высушенного
водорода. Зажгите дугу на 30 секунд. Подсоедините к крану
прибор для поглощения ацетилена — типа склянки Дрекселя,
заполненной аммиачным раствором хлористой меди (одновалент-
ной), повышайте уровень ртути, откройте кран и медленно вы-
431
тесняйте газ в раствор. Покраснениежидкости доказывает, что в
выходящем из прибора газе содержится ацетилен. Затем пов-
торно заполните прибор сухим водородом и вновь зажгите дугу,
но уже на более продолжительное время, скажем, на минуту.
Угли горят белым пламенем, и выделяется большое количество
тепла. Поэтому включайте дугу с перерывами, с тем, чтобы
прибор и газ могли в перерывах остывать. Как показал Беттгер,
благодаря большой проводимости водорода, расстояние между
электродами можно увеличить, не опасаясь того, что дуга по-
гаснет. Дайте прибору охладиться и отрегулируйте уровни.
Можно видеть, что объем газа не изменился. Как уже указыва-
лось на странице 378, проводить реакцию до конца нет смысла.
Лепсиус утверждал, что при пропускании тока в 10 а в течение
1 минуты 10% водорода вступает в реакцию с образованием
ацетилена.
СОСТАВ ОЗОНА
Для того чтобы подробнее объяснить, что такое аллотропия,
следует, если это возможно, провести анализ озона. Для опре-
деления объема кислорода, входящего в состав озона, предла-
галось несколько видов приборов.
Далее будет описан один из таких приборов, введенный
В. А. Шенстоном.
Опыт 447. Определение объема кислорода,
входящего в состав озона
(В. А. Шенстон и Д. Т. Канделл, 1887 г.)
В пространство, ограниченное краном Т и поверхностью
серной кислоты, находящейся в сосуде G (рис. 132), вводят
определенный объем кислорода. Съемная градуированная мано-
метрическая трубка В имеет на конце притертую поверхность,
которой она вставляется в воронку Д. Кроме этого, для того
чтобы обеспечить воздухонепроницаемость, в воронку Д нали-
вают немного ртути. Введенный в образовавшуюся полость
кислород превращают в озон, и по величине подъема по мано-
метрической трубке серной кислоты определяют происшедшее
в результате уменьшение объема газа. Затем через кран Т вво-
дят скипидар и растворяют озон, чем вызывают повторное
уменьшение объема, равное объему растворившегося озона.
Высушите прибор, поместите на дно сосуда толстый слой
войлока, после чего, в соответствии с рисунком, установите в
сосуде прибор. Сосуд V наполните соляным раствором, а труб-
ку А — 2—4 н. раствором H2SO4. Кран Т подсоедините к при-
бору для получения сухого кислорода и пропускайте кислород
до тех пор, пока помещенная у G (при отсутствующем стакане)
тлеющая лучина не вспыхнет ярким пламенем. Опустите мано-
метр е высокий стакан и наливайте кислоту, пока уровень ее
432
Рис. 132. Объемный состав
озона.
не подымется на 12 мм выше края манометра. Закройте кран
Т, отрегулируйте уровни, при необходимости открывая на мгно-
вение кран, и запишите показание манометра. Один коней
индукционной катушки (смотрите стр. 97) погрузите в соля-
ной раствор, а другой — в разбавленный раствор серной кисло-
ты. В течение 10—15 минут
пропускайте электрический ток.
В результате после охлажде-
ния находящаяся в манометри-
ческой трубке жидкость долж-
на подняться на некоторое рас-
стояние, например 12—25 мм.
Подымая стакан, отрегулируй-
те уровни и запишите показа-
ния манометра. Если трубка не
градуирована, отмечайте уров-
ни липкой бумагой. При помо-
щи толстостенного резинового
шланга подсоедините к кра-
ну Т короткую стеклянную
трубку длиной, скажем, 2,5—
4 см. Налейте в нее скипидар,
наденьте поверх трубки обыч-
ный резиновый шланг длиной
5 см и свободный конец его пе-
рекройте зажимом. Таким об-
разом, получился импровизиро-
ванный шприц. Откройте кран
и, сжимая резиновый шланг,
введите в озонизированный
кислород каплю скипидара.
Происходит реакция, сопро-
вождаемая вспышкой и образованием дыма. По каплям введи-
те остальной скипидар. Поскольку после прекращения сжатия
резиновый шланг приобретает исходную форму и таким обра-
зом отсасывает из прибора часть газа, введение скипидара не
приводит к ошибке. Обождите несколько минут, пока охладятся
газы, после чего отрегулируйте уровни жидкости и запишите
показания манометра.
Некоторые из моих собственных результатов, полученных
при проведении опыта в условиях классного обучения в отсут-
ствии достаточного времени для тщательного корректирования
температуры, дают представление о достижимой точности. Ни-
жеприведенные цифры взяты с эмпирически градуированной
шкалы манометра.
Использовано	кислорода — 31,0	36,5	39,0
Образовалось	озона —20,5	24,0	25,0
38,0
25,5
28 Фоулз
433
Конструкция простого прибора, предназначенного для опре-
деления состава озона, а также техника работы с ним описана
Г. Г. Локкетом.
Замечание. В этой главе описано очень много количествен-
ных опытов. Однако вряд ли даже преподаватели, могущие
уделить преподаванию химии очень много времени, в состоянии
осуществить все описанные опыты. Часто приводилось несколь-
ко методов определения состава одного какого-нибудь газа, ли-
бо несколько путей проведения одной какой-нибудь реакции.
Однако это, понятно, не означает, что преподаватели должны
провести все без исключения описанные опыты. Поскольку как
цели и склонности преподавателей, так и оборудование и ус-
ловия работы, существующие в различных школах, различаются,
я счел нужным дать большое число опытов с тем, чтобы каждый
преподаватель мог бы выбрать такие опыты, которые наиболее
подходят к его условиям и требованиям.
Например, преподаватели, желающие подойти к атомной те-
ории экспериментальным путем, с тем чтобы дать учащимся
возможность ощутить и «смысл законов», должны будут проде-
лать большое число газообъемных анализов. Тем же препо-
давателям, которые обладают небольшим временем и могут
надеяться лишь проиллюстрировать закон Гей-Люссака, я ре-
комендую лишь следующий небольшой выбор: опыты 407, 413,
418 и либо 437, 438, либо 439.
С другой точки зрения, некоторые преподаватели могут пред-
почесть методы, в которых используется искра либо дуга. Эти
методы сравнительно легки для преподавателей, любящих иметь
дело с электричеством и знакомых с обращением с осветитель-
ной сетью. <3 другой стороны, преподаватели, предпочитающие
исторический метод изложения, несомненно, при анализе окиси
азота будут пользоваться согнутой трубкой и, таким образом,
повторят опыт, проведенный впервые Гей-Люссаком. Некото-
рые преподаватели не любят трудоемкой техники упоминавших-
ся выше типов методов. Имея их в виду, я включил ряд про-
стых методов. Наконец, в тех случаях, когда учащиеся будут
повторять опыт сами, желательно в лекционной проводить
именно тот опыт, который учащиеся будут затем проводить в
лаборатории. В этом случае полученные в классе результаты
проиллюстрируют справедливость закона постоянства состава.
Что касается не упоминавшихся определений, то следует
сказать, что анализы бромистого водорода и йодистого водоро-
да можно провести каким-либо из методов, использовавшимся
для анализа хлористого водорода. Анализ фосфина можно про-
вести по методу Кюнга.
ГЛАВА VT
ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ И ОБЫЧНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Физические принципы, лежащие в основе химических реак-
ций, связывают кажущиеся не связанными между собой явле-
ния.
Вывод общего из частного воодушевляет учеников и в до-
статочной мере оживляет и вызывает их любознательность. Их
ум возбуждается, их память обостряется и их взгляд на химию
претерпевает глубокие изменения. Наука — уже не случайный
набор фактов, она приобретает величественную и упорядочен-
ную картину. Нельзя переоценить важность разъяснения и
иллюстрации основных принципов. Существенным является во-
прос, когда и как излагать эти принципы. Как в случае других
подобных вопросов, выбранный курс зависит от условий препо-
давания. Для учащихся младших классов, очевидно, нужен
экспериментальный подход, а от математической обработки на-
до отказаться. Если предложенная в этой книге схема будет
выполнена, такие понятия, как обратимость и равновесие, мож-
но применять с самого начала. Следует указать на эти явления
и привести соответствующие термины. Позднее, когда ученики
уже более способны оценить доказательства, эти понятия долж-
ны быть изучены на нескольких подходящих реакциях в соот-
ветствующих местах курса. Учащиеся более старшего возра-
ста, проходящие краткий курс химии, равным образом получат
больше пользы от экспериментального подхода, поскольку спо-
собность к пониманию зависит от различных точек зрения,
ЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Математическую обработку этого широкого обобщения нель-
зя давать в элементарном курсе. Тем не менее принцип его
.можно качественно иллюстрировать и сделать достаточно ясным
для понимания учащимися младшего возраста.
Поскольку закон действия масс, обратимость, равновесные
реакции, положение равновесия являются терминами, примени-
мыми к обратимым реакциям в гомогенных системах, можно
избрать любой порядок изложения этих понятий.
28*	435
Многое зависит от умственного уровня учеников и условий
преподавания. Должен сознаться, что в своей работе я не-
сколько раз менял метод изложения этих физических принци-
пов в элементарном курсе.
Этот материал нетрудно изложить, он исключительно ин-
тересен, но является трудной задачей распределить предостав-
ленное время и подобрать реакции, не очень далекие от элемен-
тарного курса и дающие нужную демонстрацию соответствую-
щих явлений.
В приводимом ниже объяснении впервые устанавливается
понятие о законе действия масс и примеры обратимости рас-
сматриваются в свете этого представления. Опыты с диффузи-
ей брома в жидкостях и окрашенных солей в геле должны
быть пересмотрены или изменены и повторены. Из этих опытов
ученики выносят ясное представление о непрерывном движении
молекул, обратимости и понятие о динамическом равновесии.
Следует отметить, что во всех указанных опытах реагирующие
вещества подвижны, но не выходят из сферы реакции. На этой
стадии легко ввести и объяснить представление о химической
системе равновесия. В соответствии с этим в любой реакции, в
которой реагирующие вещества находятся в одной фазе, то
есть при реакциях в гомогенных системах, обратимость являет-
ся законом и господствует динамическое равновесие.
Должны быть приведены простые примеры из повседневной
жизни. Из немногих предложенных реакций во времени, отво-
димом на изучение этого раздела, приводимые ниже опыты
наиболее эффектны и просты для подготовки и Выполнения.
Опыт 448 (а). Скорость реакции и концентрация
(Нойес и Бланшар» 1900 г.)
Добавьте титрованные растворы йодистого калия различных
концентраций к титрованному раствору бромата калия в раз-
бавленной кислоте.
НВгОз + 6HJ = ЗН2О + 3J2 + НВг
Чтобы более отчетливо показать количество выделившегося
йода, добавьте крахмал и отметьте время, необходимое для
достижения стандартного окрашивания. Находят, что это время
пропорционально концентрации реагирующих веществ.
15 мл 1 н. раствора НС1 разбавьте дистиллированной водой
до 2 литров и добавьте 50 мл раствора крахмала (стр. 286). При-
готовьте 0,5 н. раствор бромата калия (1,39 г КВгО3в 100 мл ра-
створа) и 0,5 н. раствора йодистого калия (8,3 г KJ в 100 мл
раствора). Для получения стандартного синего окрашивания
добавьте к 1 мл исходного раствора йода (1 г йода и 2 г KJ в
400 мл воды) 10 мл раствора крахмала и 400 мл воды: смесь
налейте в высокий цилиндр или -в стакан. На лекционном столе
436
должны быть часы или дайте секундомер учащимся, или же
предложите классу отсчитывать секунды.
Налейте в каждый из четырех цилиндров 4, Б, В, Г по
400 мл разбавленной кислоты и поставьте цилиндры на белую
бумагу. Если нет цилиндров, возьмите стаканы и поместите в
каждую из них палочку для размешивания. Цилиндры с проб-
ками более удобны, поскольку их содержимое легко перемеши-
вать встряхиванием. Налейте в четыре маленьких стакана а , б ,
в, г, в первом ряду 5, 10, 5 и 10 мл бромата калия, в стаканы
второго ряда а2, б2, в2, г2 — 5, 5, 10 и 10 мл KJ. Поставьте ста-
каны перед цилиндрами с одинаковыми буквами. Налейте в
каждый цилиндр бромат калия из соответствующего маленько1
го стакана. Теперь все готово для добавления йодистого калия.
С помощью учащихся одновременно добавьте йодистый калий,
тщательно перемешайте встряхиванием содержимое каждого
цилиндра и сразу пускайте часы или начинайте счет. Содержи-
мое цилиндра А достигает стандартной окраски за 120 секунд,
Б и В — за 60 секунд, для Г требуется только 30 секунд.
Опыт 448(6). Изучение скорости образования
окисного роданистого железа
Эта реакция впервые была изучена Гадстоном в 1855 г., но
предложена в качестве лекционного опыта Миллером и Кенри-
ком в 1900 г. Измените одну за другой концентрацию реаги-
рующих веществ в системе:
FeCh 4- 3NHiCNS^Fe(CNS)3 + 3NH4C1,
и отметьте влияние этих изменений на количество образующего-
ся тиоцианата окиси железа. Приготовьте очень разбавленный
раствор тиоцианата окиси железа, не содержащий избытка ни
одной из составных частей. С этой целью большинство авторов
рекомендует смешивать разбавленные растворы хлорного желе-
за и роданистого (тиоцианата) аммония, но исходное хлорное
железо в большинстве школ представляет расплывшееся веще-
ство с неопределенным содержанием воды. Поэтому, по моему
мнению, лучше брать стабильные, хорошо кристаллизующиеся
железные квасцы Fe2(SO4)3* K2SO4* 24НгО. Нужны концентри-
рованные и разбавленные растворы этой соли и раствор родани-
стого (тиоцианата) аммония. Для крепкого раствора железных
квасцов подходит концентрация 0,05 М (то есть 0,1 М по желе-
зу). Этот раствор может стоять годами. Растворите 12,6 г же-
лезных квасцов в воде, для предотвращения гидролиза добавь-
те несколько миллилитров концентрированной соляной кислоты
и доведите объем до 250 мл. Приготовьте раствор роданистого
аммония эквивалентной концентрации, т. е. 0,3 М NH4CNS, взве-
сив 5,72 г сухих кристаллов этой соли и добавив воды до250жл.
Если исходная соль влажная, возьмите больше, чем 5,72 г, и.
437
определив концентрацию приготовленного раствора титрованием
с AgNO3, доведите водой до 0,3 М концентрации, 10 мл раство-
ра квасцов и 10 мл раствора роданистого аммония разбавьте
каждый водой до объема в 500 мл. При смешивании разбав-
ленных растворов появляется отчетливое красное окрашивание^
При желании можно пользоваться и более сильным разведе-
нием, но тогда получается оранжевое окрашивание.
Раствор роданистого (тиоцианата) железа разливают в 4
цилиндра. Если ученики незнакомы с образованием этой соли,
продемонстрируйте эту реакцию и дайте ее уравнение.
Если ученики усвоили преподанные до сих пор принципы
химической динамики и, как предполагается, уже ознакомились
с аналогиями из жизни, они знают, что реагирующие молекулы
•находятся постоянно в движении, что образование и разложе-
ние тиоцианата железа происходит непрерывно; в соответствии
о этим красное окрашивание зависит от концентрации тиоциа-
ната в положении равновесия.
В один цилиндр добавьте 10 мл концентрированного раство-
ра железных квасцов, что вызывает усиление красного окраши-
вания, указывающее на образование добавочного количества ро-
данистого железа.* Во второй цилиндр добавьте 10 мл концентри-
рованного раствора роданистого (тиоцианата) аммония, что вы-
зывает такое же усиление красной окраски. Добавление каждого
из этих реактивов повышает скорость образования роданистого
(тиоцианата) железа и сдвигает положение равновесия. Быстро
нагрейте насыщенный раствор хлористого аммония и добавьте
большое количество его в третий сосуд. Красное окрашивание
почти исчезает. В четвертый цилиндр добавьте такое же коли-
чество воды, чтобы показать, что изменение окраски не вызва-
но простым разбавлением.
Теперь, воспользовавшись уравнением, укажите, в каком
направлении можно сдвинуть равновесие, изменяя концентра-
цию реагирующих веществ.
Опыт 449. Количественное изучение диффузии брома 1
(Ф-)
Равные объемы водного раствора брома различной, но
кратной концентрации приведите в соприкосновение с четырех-
хлористым углеродом и оставьте для диффузии на несколько
минут. Затем отделите слой четыреххлористого углерода и оп-
ределите концентрацию в нем брома по интенсивности окраши-
вания. Находят, что концентрация брома в этих растворах про-
порциональна концентрации его в исходном водном растворе.
Другими словами, скорость движения брома пропорциональна
его концентрации.
1 См. стр. 546.
438
Возьмите обрезанные снизу бюретки с кранами или ци-
линдрические делительные воронки. В каждую из таких 3—•
4 бюреток налейте по 15 мл (или больше, смотря по объему
сосуда) четыреххлористого углерода. В закрытых склянках бы-
стро приготовьте: насыщенную бромную воду —
(Л); А 4-равный объем воды (Б); А 4-3 объема во-
ды (В). Наклоните бюретки (или цилиндры) и ос-
торожно налейте по 15 мл этих растворов поверх
четыреххлористого углерода. Можно взять шари-
ковую воронку с большими шариками. С чьей-либо
помощью добавьте растворы в бюретки одновре-
менно или отметьте время добавления каждого из
растворов. Один человек может очень легко доба-
вить три раствора менее, чем за две минуты. Бром
быстро диффундирует в нижнюю жидкость со ско-
ростью явно пропорциональной концентрации бро-
ма. Чтобы лучше наблюдать за движением брома,
поместите бюретки перед белым экраном. После
5—7 минут, когда бром из самого концентрирован-
ного раствора распространится по всему объему че-
тыреххлористого . углерода, слейте одновременно
растворы четыреххлористого углерода (а, б, в) в
три сухие пробирки. Очевидно, что интенсивность
окраски увеличится в ряду а, б, в. Разбавьте один
объем раствора а одним объемом четыреххлористого
углерода. Окраска становится точно такой, как в б.
Следовательно, концентрация брома в а вдвое боль-
ше, чем в б. Разведите один объем раствора а
тремя объемами четыреххлористого углерода, ок-
раска становится такой, как в в. Следовательно,
скорости диффузии брома в цилиндрах относятся
Рис. 133.
Бюретка для
изучения
диффузии
брома.
как 4:2:1, что соответствует отношению концентраций взя-
тых растворов брома.
Количественное изучение закона действия масс в этом опы-
те может быть подтверждено множеством обычных опытов, на-
пример, действие соляной кислоты в различных концентрациях
на металл, скорость растворения кубика каменной соли и тако-
го же количества соли, но измельченной в порошок и т. д.
Замечание об обратимости. Результаты опытов 448 и 449
проливают заметный свет на явление обратимости. Встречается
много обратимых реакций. Для изучения обратимости выби-
рают наиболее подходящие из них. Можно демонстрировать
на лекции действие железа на пар, термическое разложение се-
роводорода и системы (процесс Дикона):
О2 4- 4НС1 ^2Н2О 4- 2С12,
В равновесии железо — пар (Сент-Клер Девиль, 1871) не-
обходимо иллюстрировать только обратное направление реак-
439
пии. Это очень легко сделать, пропуская водород над нагре*
той магнитной окисью железа (следуя строго опыту 61).
Но по легкости распознавания реагирующих веществ и про-
стоте эксперимента самым лучшим является образование и
разложение сероводорода. Прямая реакция—синтез сероводо-
рода, уже была описана в опыте 235. Описываем обратную
реакцию.
Опыт 450. Термическое разложение сероводорода
(Ф.)
(На открытом лекционном столеУ
Пропустите ток сероводорода через нагретую докрасна
трубку. На холодном конце трубки отлагается сера, водород
проходит и его собирают над раствором медного купороса
(сульфата меди).
Для получения сероводорода примените аппарат и методи-
ку опыта 235, рисунок 62, можно также пользоваться аппаратом
G	н
Рис. 134. Термическое разложение сероводорода.
Киппа. При желании присоедините к промывалке трубку для
сушки, заполненную хлористым кальцием. Возьмите стеклян-
ную трубку для сожжения обычного диаметра в 7—8 мм, с тем,
чтобы ее можно было легко и быстро соединять с другими с по-
мощью резиновых трубок; гибкое соединение//(рис. 134) позво-
ляет быстро передвигать подающую трубку, что бывает необхо-
димо для избежания утечки газа. В часть G трубки для сожжения
диаметром 5 см заложите свободно асбестовую вату. Конец
трубки Н опустите в кристаллизатор, содержащий раствор
медного купороса (сульфата меди). Водород собирайте в га-
зоприемник. Когда аппарат собран, спустите в колбу 3—4 мл
кислоты и во время опыта поддерживайте хороший ток серово-
дорода, нагревая колбу время от времени небольшим пламенем
или добавляя по нескольку капель кислоты. Эту часть опыта
поручите учащемуся и одновременно нагревайте часть G трубки
для сожжения. В кристаллизаторе скоро появляется сернистая
медь (сульфид меди) черного цвета, что указывает на вытесне-
440
ние воздуха из установки. После этого часть G трубки нагрейте,
насколько выдержит стекло, и дайте хороший ток газа. Тер-
мическое разложение идет медленно, но сильный ток газа не-
обходим, чтобы избегнуть образования продуктов разложения,
получающихся при иных условиях. На холодной части трубки
скоро появляется сера’ и через 5—10 минут собирается доста-
точно водорода, чтобы можно было его обнаружить. Уменьши-
те ток газа, выньте соединительную трубку из кристаллизатора
и быстро погрузите ее в заранее приготовленную, находящую-
ся под рукой газовую ловушку с хлором.
Осторожно встряхните находящийся над кристаллизатором га-
зоприемник, содержащий собранный газ, чтобы поглотить имею-
щийся в нем сероводород. Оставшийся газ, очевидно, не является
сероводородом. Проверьте газ с помощью конической зажигалки.
Учащиеся легко поймут, что в опыте Гадстона все реагирую-
щие вещества остаются в сфере реакции, а в изучаемой обратимой
газовой реакции одно из исходных веществ имеется всегда в из-
бытке, а газообразные продукты реакции постоянно удаляются.
Сейчас уместно указать, что разложение солей аммония
является примером обратимости. Другой обычный пример, гид-
ролиз, будет приведен далее.
ГИДРОЛИЗ
Соль, подвергающаяся в заметной степени гидролизу, так
называемая слабая соль, может быть разложена водой, а по-
лучающиеся кислота и основание идентифицированы. Для это-
го подходят сульфиды натрия, алюминия и более всего-—суль-
фид магния.
Опыт 451. Гидролиз MgS
(Ф-)
Синтезируют сернистый магний и обрабатывают его горя-
чей водой. Выделяется сероводород, а жидкость становится
щелочной.
Подержите вертикально над горящей горелкой сухую про-
бирку, содержащую смесь из 0,5 г порошка магния и равного
объема серы. Нагрейте смесь. Часть серы улетучивается, изо-
лируя смесь от воздуха. Элементы скоро соединяются с яркой
вспышкой. Разбейте пробирку и выньте твердый кусок серни-
стого (сульфида) магния. Измельчите его и положите в колбу,
содержащую несколько миллилитров воды. Слегка нагрейте
колбу. Выделяется сероводород, который узнают по его дей-
ствию на бумажку с ацетатом свинца, помещенную в горле кол-
бы. Погрузите длинную полоску красной лакмусовой бумаги в
мутную жидкость в колбе. Сульфид окрашивает бумажку в зе-
леноватый цвет, но щелочь диффундирует по бумажке и на
верхней ее части легко заметить синее окрашивание.
441
Доказательство. Состав выделяющегося газа известен по пре-
дыдущим опытам. Водород, входящий в состав этого газа, мо-
жет быть получен только из воды, а сера—только из серни-
стого магния. Таким образом, и вода, и сернистый магний под-
верглись разложению. Теперь очевидно, что, поскольку вода не
может разлагаться только на одну составную часть, кислород
воды должен соединиться с магнием. Однако до нагревания
кислый сероводород и щелочная окись (или гидрат окиси) маг-
ния должны находиться в растворе в равновесии. Нагревание
нарушает равновесие, вытесняет газообразный летучий серово-
дород из раствора. Теперь можно ввести термин гидролиз.
Укажите, что сернистый магний можно получить из гидрата
окиси магния и сероводорода. Следовательно, гидролиз обратен
нейтрализации.
Опыт 452. Гидролиз солей
ГФ.)
Вследствие гидролиза растворы солей некоторых тяжелых
металлов имеют кислую реакцию. Нерастворимая гидроокись
в равновесии с кислотой имеет вид коллоидной суспензии. При
нагревании такого раствора гидролиз усиливается и «старение»
коллоидной гидроокиси в суспензии ускоряется. Вследствие
этого гидроокись (или основная соль) выпадает в виде осадка.
Приготовьте перед классом на холоду разбавленные раство-
ры ряда солей: медного купороса, железных квасцов, сульфата
алюминия, сульфата закиси железа и азотнокислой закиси
ртути. Погрузите полоску синей лакмусовой бумаги в каждый
из растворов: благодаря присутствию кислоты бумажка крас-
неет. Укажите аудитории, что гидроокись находится в виде
коллоидной суспензии, и разъясните, как она может стареть.
Нагрейте раствор, если это необходимо, до кипения. В случае
сульфата закиси железа и железных квасцов осадок появляет-
ся уже при слабом нагревании; раствор медного купороса надо
кипятить несколько минут.
Замечание. В осадок обычно выпадают основные соли: кол-
лоидная гидроокись адсорбируется и затем реагирует с нор-
мальной солью.
Опыт 453. Усиление гидролиза при повышении температуры
Усиление гидролиза в теплых растворах солей можно об-
наружить, окрашивая растворы подходящим индикатором.
а)	Кислотность холодного раствора медного купороса (суль-
фата меди) достаточна для окрашивания лакмусовой бумаги
в красный цвет, но она не изменяет желтого окрашивания от
метилоранжа. При нагревании раствора, окрашенного метил-
оранжем, гидролиз медного купороса (сульфата меди) усилива-
ется и раствор метилоранжа приобретает красное окрашивание.
442
Быстро размельчите 1 г CuSO4*5H2O. Налейте в колбу
40 мл дистиллированной воды. Покажите, какова вода, погрузив
в нее синюю лакмусовую бумагу. Медный купорос (сульфат
меди) растворите в холодной воде и опустите в раствор синюю
лакмусовую бумажку. Она краснеет. Добавьте к раствору не-
сколько капель метилоранжа. Раствор не приобретает красно-
го окрашивания, соответствующего кислой реакции. Теперь
нагрейте раствор — появляется красное окрашивание.
б)	Аналогичный опыт проведите с сульфатом цинка и ме-
тилоранжем.
в)	Приготовьте концентрированный 0,5 М раствор сульфи-
та натрия (12,6 г ЫагБОз-ТНгО в 100 мл). Погрузите красную
лакмусовую бумагу в раствор — она синеет. Добавьте несколь-
ко капель фенолфталеина — жидкость должна становиться ро-
зовой, но, вероятно, останется бесцветной, вследствие слабой
кислотности дистиллированной воды; это не влияет на успех
опыта. Нагрейте раствор — появится розовое окрашивание,
если же оно уже было, то оно усилится. Здесь уместно указать
на усиление гидролиза при высокой температуре и его значение
при приготовлении таких солей, как безводные хлориды. Неко-
торые гидролизованные соли теряют гидратную воду только го-
раздо выше 100°, когда происходит заметное усиление гидролиза.
Опыт 454. Степень гидролиза
(Ф.)
С помощью индикаторов, меняющих цвет при'различных зна-
чениях pH, можно получить некоторое представление о степени
•кислотности, вызываемой гидролизом солей. Таблица, показы-
вающая цвет различных известных индикаторов по всей обла-
сти pH, приведена в справочнике1. Таблицу можно выписать
цветными мелками на классной доске или проектировать с по-
мощью эпидиаскопа.
Добавьте метилоранж к холодному 0,1 М раствору CuSO4 —
раствор не изменяет окраски, потому что кислотность раствора
меньше pH 4.
К другой части этого же раствора добавьте несколько капель
метилрот; раствор становится красным в соответств-ии с тем,
что кислотность его выше pH 5,5, а именно около pH 5 или
концентрация ионов водорода равна 10~5.
Сделайте опыт с холодным раствором квасцов. Раствор
красный по метилоранжу, следовательно, его кислотность око-
ло рН4. Сделайте опыт также с холодным раствором сульфа-
та закиси железа.
Гидролиз усиливается при разведении2. * 8
1 Перельман В. И., Краткий справочник химика, изд. 3., Госхимиздат,
М., 1954, стр. 414 (прим. ред.}Л
8 См. также стр. 530.
443
Опыт 455. Гидролиз раствора мыла
Окрасьте фенолфталеином водный раствор мыла и обес-
цветьте розовое окрашивание уксусной кислотой. При разбавле-
нии раствора появляется розовое окрашивание, т. е. раствор
становится щелочным.
Покажите, если это не было известно, что фенолфталеин
дает розовое окрашивание в щелочном растворе и бесцветное —
в кислом. Легко приготовить раствор мыла в воде, растворив
жидкое мыло в теплой воде. Возьмите, например, 5 г продаж-
ного зеленого жидкого мыла и нагрейте его в 100 мл воды. Оно
быстро растворится; обыкновенное желтое твердое мыло раст-
воряется в воде очень медленно.
Окрасьте раствор фенолфталеином (или тимолблау). До-
бавьте разведенную уксусную кислоту; требуется большой
объем, пока исчезает розовое окрашивание. Теперь перелейте
часть этого кислого раствора в колбу и добавьте дистиллиро-
ванной воды. Еще до того, как раствор будет разбавлен в 10
раз, появляется розовое окрашивание, и это несмотря на то,
что лабораторная дистиллированная вода кислая.
Опыт 456. Гидролиз хлористого висмута
Раствор хлористого висмута разбавляют водой, получается
система, состоящая из твердой фазы — основной соли и жид-
кой фазы, содержащей нормальную соль и разбавленную со-<
ляную (хлористоводородную) кислоту. Слейте жидкую фазу
и разбавьте ее водой; появляется основная соль, что указывает
на усиление гидролиза.
Разотрите около 2 г хлорокиси висмута или другой соли
висмута с 40 мл воды до консистенции сливок. Перенесите
взвесь в колбу и добавляйте из бюретки концентрированную
соляную кислоту до тех пор, пока жидкость не станет совер-
шенно прозрачной. Перелейте прозрачную жидкость в цилиндр
и добавьте равный объем (дистиллированной) воды. Появляет-«
ся и быстро оседает обильный осадок основной соли хлористо-
го висмута.
BiCh + Н2О S: BiOCl + 2НС1
Обсудите с классом равновесие в системе и отметьте, что
количество образовавшейся основной соли является мерой ко-
личества кислоты, образовавшейся при гидролизе.
Декантируйте и сохраните прозрачную жидкость. Обрабо-
тайте часть твердого осадка концентрированной, а также уме-
ренно разбавленной кислотой; легко получается раствор. Те-
перь обработайте осадок более слабой кислотой, например
0,1 н. раствором НС1 — растворения не происходит. Очевидно,
при равновесии твердая часть системы находится в контакте с
более крепким раствором кислоты.
444
Разбавьте оставленный раствор равным объемом воды. Сно-
ва выпадает обильный осадок и образуется вследствие гидро-
лиза соответствующее количество кислоты. Отфильтруйте и
снова разбавьте прозрачную жидкость несколькими объемами
воды и, если это необходимо, подождите несколько минут, пока
появится осадок.
ТЕРМИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ
По внешней видимости нагревание хлористого аммония
сопровождается прямой возгонкой. Так считалось до тех пор,
пока Сент-Клер Девиль и другие не нашли, что плотность пара
этой соли составляет лишь часть ожидаемого значения. Это
внушило химикам первое подозрение, а позднее было найдено,
что этот пар состоит из аммиака и хлористого водорода. По-
этому экспериментальный исторический подход не годится для
младших классов. Но после того, как проведены опыты и вве-
дено представление о диссоциации, эти результаты можно ис-
пользовать для иллюстрации необходимости в некоторых слу-
чаях сомневаться даже в очевидном и придумывать способ
разбираться в этих сомнениях.
В успевающем классе, знающем, что в гомогенных систе-
мах обратимость является законом, можно заранее предска-
зать, а затем проверить присутствие аммиака и хлористого
водорода в газовой фазе.
Метод Блохмана так прост и так эффективен, что является
ненужной работой описывать и тем более прорабатывать ме-
нее надежные из опубликованных методов.
Опыт 457. Диссоциация хлористого аммония
(Пебэл, 1862 г.; Блохман, 1891 г.)
Пропустите пробирку (размером 12,5—15x1,25—1,6 см)
через лист асбеста (или обычного картона), как показано на
рисунке 135. Пробирка должна выдаваться над картоном на
2,5 см. Картон положите на железное кольцо так, чтобы про-
бирку можно было нагревать. Насыпьте в пробирку небольшое
количество, скажем, 0,5 г хлористого аммония, и засуньте в
нее пробку из асбестовой ваты на расстоянии 2,5 см выше по-
верхности соли. Повесьте полоску влажной красной лакмусовой
бумаги в горло пробирки. С помощью пламени горелки нагрей-
те вату докрасна. При желании можно держать горелку в го-
ризонтальном положении. Теперь нагрейте хлористый аммоний
с помощью второй горелки. Почти, немедленно красный лакмус
становится синим. Всовывайте свежие полоски лакмусовой
бумаги. Примерно через минуту выходящий газ перестает быть
щелочным. Всуньте полооку влажной синей лакмусовой бумаж-
ки. Синий цвет ее переходит в красный.
445
Рис. 135. Диссоциация солей
аммония.
Повторите этот опыт с бро-
мистым аммонием.
Если желательно, повторите
этот опыт снова с оксалатом или
бензоатом аммония. Диссоциа-
ция этих солей более очевидна,
поскольку большее количество
освобожденной кислоты конденси-
руется внутри пробирки и этот
возгон можно снять и демонстри-
ровать его кислотность.
Желательно разложить не од-
ну соль аммония, чтобы показать,
что термическая диссоциация
этих солей всегда присуща всем
этим солям.
Теперь напомните об уже
встречавшихся примерах диссо-
циации и отметьте, как широко
распространено это явление.
Прямая или обе реакции об-
ратимого разложения следую-
щих веществ уже были описаны: Ca(No3)2, СаСОз, РЬзО<, H2S,
НВг, NH3.
ЭЛЕКТРОЛИЗ*
Современным учащимся так же хорошо известно существо-
вание и действие электричества, как и существование и дейст-
вие теплоты. Электричество — более мощная, легче измеряемая
и контролируемая форма энергии, чем теплота. Вследствие это-
го введение электричества в курс химии никогда не может быть
преждевременным.
Диссоциация в растворе. Электролиз
Прохождение электричества через раствор всегда восхищает.
Чтобы понять, что электричество обладает большей мощностью,
чем теплота, надо видеть, как оно действует на холоду, давая
такие эффектные чудеса, как получение хлора из раствора соли
и кислорода из воды, и представлять себе, что некоторые ре-
зультаты можно воспроизвести дома —все это неотразимо при-
влекательно.
Помимо удивительной работы электролиза и его разнооб-
разного применения в промышленности, он дает представление
о состоянии растворенных веществ, что приводит к пониманию
основ анализа растворов. Более того, понимание того, что кис*
1 См. стр. 530.
446
лоты, основания и соли состоят из двух частей с противополож-
ными электрическими зарядами, очень полезно при изучении
полярной валентности.
При нашем современном состоянии знаний трудно объяснить
электролиз растворов начинающим изучение химии. Ни чистая
вода, ни чистый хлористый водород не проводят тока, вследст-
вие чего оказывается неубедительным (но привычным) называть
электролиз разбавленной соляной кислоты электролизом воды.
Поэтому предпочтительнее начинать с электролиза расплавлен-
ных солей, таких, как хлориды олова, свинца и натрия. Этот
электролиз совершенно прямой и выводы из него свободны от
неясностей *.
Стэд подвергал электролизу расплавленный хлорид свинца,
разлагая таким образом вещество на его положительную и от-
рицательную составные части. На результатах этого разложе-
ния он основывает свое определение соли, разрешая таким об-
разом исключительно трудную проблему оперировать вначале
с первым зависимым определением из цикла таких определений.
К сожалению, такой интересный и поучительный электролиз,
как электролиз расплавленных солей, не является хорошим
лекционным опытом. Продукты электролиза можно показать
классу, но самый процесс, зачастую занимающий значительное
время и требующий много внимания, может быть виден только
небольшому числу лиц. Тем не менее такой электролиз очень
пригоден для демонстраций небольшой группе в лаборатории
или в качестве индивидуального опыта для успевающих уче-
ников.
Учитель должен изменять предлагаемую здесь трактовку, со-
образуясь со знаниями по электричеству, которые класс уже
имел.
Даже если ученики не изучали электричества в школе, сов-
ременные учащиеся имеют значительные рабочие знания об
электрических звонках, лампах и электрических игрушках.
Предполагается, что для последующего изложения не требует-
ся больших знаний по электричеству.
* Для изучения электричества необходим прямой ток. В не-
которых школах прямой ток проведен к лекционному столу или
его получают непосредственно от установки для получения пря-
мого тока или после преобразования переменного тока. Если
существует прямоточная осветительная сеть, очень удобно поль-
зоваться ею. Привинтите держатели для лампы к деревянной
доске. Используйте штепсельные вилки или патроны, соединен-
ные с подводом тока, и включите лампу в цепь с электрической
ячейкой. Лампу надо выбрать в соответствии с вольтажом пря-
мого тока; при 220 в достаточна лампа на 100 свечей. Чтобы
получать от магистрали прямого тока отводы различной мощ-
1 См. также стр. 435 и 567.
447
ности, требуется особая форма подставок для ламп. Их легко
сделать дома и их различные видоизменения часто описыва-
ются.
Подставка для лампы, изображенная на рисунке 136, очень
удобна. Ее можно сделать в школьной мастерской дешево и хо-
рошо. Для соединений годится обыкновенная гибкая проволо-
ка, свободно пропускающая ток выше 5 а. Автор пользовался
Рис. 136. Подставка для ламп.
напряжением в 240 в\ при вставке различных ламп в А, В, С
можно было получить токи от 0,2 до 3 а. Для этого подходят
угольные лампы в 8, 16 и 32 свечи, а также лампы для радиа-
торов, берущие каждая по 1 а при напряжении в 240 в.
Если не удается получить отвод от постоянного тока, то
следует пользоваться аккумуляторами или сухими батареями.
Они очень подходят для этого и большая часть опытов по элект-
ролизу может быть проведена с 2—3 аккумуляторами.
Опыт 458. Твердые проводники и изоляторы
Разъедините электрическую цепь. В место разъединения
вставляйте различные твердые тела, некоторые из них пропу-
скают электрический ток.
Соберите электрическую цепь, как показано на рисунке 137.
Пропустите два куска А и В толстой медной проволоки через
пробки С и D. Зажмите пробки так, чтобы проволоки были
горизонтальны, с расстоянием между их свободными концами
примерно в 1,25 см. Е — батареи из 2—3 последовательно соеди-
ненных аккумуляторов, F — ключ, G — обыкновенный электри-
ческий звонок или игрушечная лампочка (на 2,5 в), указываю-
щие на прохождение тока.
448
Сообщите классу, что батарея (или генератор, если пользо-
ваться отводом от него) является источником электричества и
заставляет ток проходить по цепи. Звонок или лампа включены
в цепь, поскольку хорошо известно, что они работают от
электричества. Выключите ключ — ток не проходит — электриче-
ство требует своего пути и воздух не должен проводить его.
Замкните просвет серебряной или бронзовой монетой — зазво*
Рис. 137. Электролиз раствора соли.
нит звонок или зажжется лампочка. Замыкайте просвет раз-
личными предметами: мелом для доски, ключом от замка, кар-
тоном, деревом, куском металла, куском серы. Все металлы про-
водят ток и называются проводниками. Другие вещества, как
бумага, резина и т. д., не пропускающие тока, являются непро-
водниками, или изоляторами.
Замечание. Классу надо сказать, что он является свидете-
лем обнаружения электрического тока, но последний не являет-
ся той же формой энергии, что электромагнитные волны, кото-
рые распространяются в пространстве, проникают через мате-
рию и принимаются антенной беспроволочной цепи. Точно так
же надо сказать, что работа звонка или лампы требует тока опре-
деленной силы и что так называемые изоляторы до некоторой
степени проводят ток, но не дают достаточного тока для того,
чтобы зазвонил звонок. Способность мощного тока давать искры
около воздушного просвета в наши дни всем известна. Электро-
проводность изоляторов можно сравнить с растворимостью так
называемых нерастворимых веществ, таких, как стекло или
горные породы.
29 Фоулз	44S
Опыт 459. Некоторые растворы проводят электричество
Куски платиновой фольги с помощью плат’инрвой проволоки
вешают на свободные концы медных стержней. Оба кусочка
фольги вставляют в стакан с жидкостью, заполняя ею проме-
жуток между обоими кусочками фольги.
Замечание об электродах. При отсутствии платины для
большей части опытов пригодны электроды из никеля или се-
ребра.
Электроды соответствуют размерам имеющейся платиновой
фольги. Подходящий размер электрода 2,5X5 см, можно пользо-
ваться и меньшими.чЧтобы прицепить проволоку, в фольге про-
тыкают булавкой одно маленькое отверстие близко от верхнего
края пластинки и второе — на 1,2 см ниже. Проденьте один кб-
нец платиновой проволоки через отверстия; это легко удается,
если согнуть пластинку. Теперь сделайте плотное соединение,
приварив проволоку к фольге. Это простая операция. Положите
фольгу на гладкую металлическую поверхность — край штати-
ва — и попросите ассистента направить самую горячую часть
горелки на место, которое должно быть спаяно. Ударьте слегка
по этому месту несколько раз молотком. Проволока и фольга
спаяются, и образуется плотное.соединение. С помощью напиль-
ника сделайте выемку на концах медных проволок А и В, свер-
ните в петлю свободные концы платиновой проволоки и ^по-
весьте фольгу.
Заполните стакан водой и поместите его в положение, пока-
занное на рисунке. Расстояние между электродами (1,2—2,5 см)
зависит от применяемого напряжения. При замыкании ключа
ток не проходит, следовательно, вода не является проводником.
Теперь налейте в воду несколько миллилитров концентрирован-
ной серной кислоты. При перемешивании жидкости звонок на-
чинает немедленно звонить и в то же время около обоих элект-
родов поднимаются пузырьки газа.
Ученики видят, что серная кислота проводит ток, но напом-
ните им о действии цинка на воду и на серную кислоту (опыт
252) и подведите к ответу, что- «раствор проводит ток».
Газы не могут выходить из платины, поскольку она не пре-
терпевает никаких видимых изменений и может быть взвешена
до и после опыта, следовательно, пузырьки выходят из раство-
ра, который должен разлагаться.
Удалите стакан с серной кислотой; помойте электроды на
месте, погружая их несколько раз в стакан с водой и затем
моментально замкните цепь стаканом с соляной (хлористоводо-
родной), а затем с азотной кислотой. Каждый из этих раство-
ров проводит ток. Испытайте также растворы едкого натра
(каустической соды) и едкого кали, для чего достаточно взять
1 н. раствор, а также раствор обыкновенной соли. Все эти
растворы проводят ток и одновременно претерпевают разложе-
450
ние. Введите термины «электролиз» и «электролит». Замкните
цепь стаканами с растворами сахара и глицерина. Эти раство-
ры не проводят тока.
Что же претерпевает разложение—►вода или растворенное
вещество? Для обсуждения вопроса примите решение провести
электролиз медного купороса (сульфата меди), поскольку про-
дукты разложения этой соли легко распознать.
Опыт 460. Электролиз раствора медного купороса
(сульфата меди)
Метод постановки этого опыта детально разработан
Грэсом.
Воспользуйтесь установкой, изображенной на рисунке 137,
погрузите электроды в раствор медного куйороса (сульфата
меди). Можно* взять раствор любой концентрации, например
0,2 М. (5 г CuSO4«5H,2O в 100 мл раствора). При прохождении
тока пузырьки появляются только у одного электрода. Через
несколько минут выключите ток и выньте электроды. Один
электрод покрыт красивым осадком меди, другой, около которо-
го выделялся газ, остается блестящим и серебристым. (Если
ток очень силен, отложение на катоде тусклое и черное, а. не
красновато-золо'гое и блестящее. Удалите осадок, погрузив ка-
тод на секунду в концентрированную азотную кислоту. Теперь
разбавьте раствор медного купороса (сульфата меди), помести-
те электроды дальше друг от друга и пропустите ток только на
несколько секунд.) Переместите электроды так, чтобы покры-
тый медью электрод стал анодом.
Вы пытаетесь обмануть природу, следите за результатом.
Включите ток; в течение нескольких секунд газ не появляет-
ся, затем, как и раньше, таз выделяется на аноде. Снова вынь-
те и покажите электроды. Покрытый ранее медью анод стано-
вится блестящим и серебристым; катод покрыт медью.
Первый вывод имеет большое значение. В этой реакции
растворенное вещество, несомненно, разлагается; один продукт
разложения — медь, и возможно, что газ, выделяющийся с
анода, — второй.
Отложите 'на некоторое время исследование газообразного
продукта.
Второй вывод имеет такое же большое значение: электриче-
ский ток оказывает определенное направляющее действие на
продукты разложения.
Замечание. После этого опыта удобно ввести термины
«электролит», «ионы», «анод», «катод» и «положительное и от-
рицательное направление тока». Теперь можно работать в двух
направлениях: а) полностью изучить электролиз медного ку-
пороса (сульфата меди), выделив и идентифицировав кислород
и серную кислоту (опыты 462 и 463), б) при проведении опы-
451
та 46J показать необходимость наличия ионов для электро-
проводности. Желательное расширение изучения в этом направ-
лении можно произвести, разъяснив опыты Уаттса и .подвергнув
электролизу эквивалентные растворы таких веществ, как ук-
сусная кислота, едкий натр, аммиак, ацетат натрия и ацетат
.аммония.
Опыт 461. Ионы необходимы для электропроводности
(Уатте, 1924 г.)
Растворы гидроокиси бария (а) и серной кислоты (б) про-
водят ток. Если к раствору а добавить эквивалентное количе-
ство раствора б, через жидкость не проходит электрический ток,
так как, вследствие образования нерастворимого сульфата ба-
рия, раствор почти полностью лишен ионов.
^Соедините лампу последовательно с ячейкой, содержащей
раствор гидроокиси бария; добавляйте постепенно разбавлен-
ный раствор серной кислоты. Свет лампы сначала становится
тусклым, а затем лампа совсем гаснет, но загорается в присут-
ствии избытка кислоты.
Попользуйте установку, изображенную на рисунке 137, за-
менив звонок электрической лампочкой. Если ток получают от
2—3 аккумуляторов, возьмите лампочку на 2,5—3,5 в от кар-
манного электрического фонаря или маленькую лампочку от
легкового автомобиля. Во время опыта эти лампочки будут под
большим напряжением, чем для них показано, так что приго-
товьте запасную лампу. Заполните стакан на одну треть насы-
щенным раствором (0,2 М или 0,4 н.) гидроокиси бария, до-
бавьте к нему несколько капель фенолфталеина или тимолблау
и включите ток: лампа ярко загорится. Теперь понемногу до-
бавляйте (лучше из бюретки или капельной воронки) примерно
1—2 н. раствор серной кислоты. Свет сначала слабеет и потом,
когда добавлено эквивалентное количество кислоты, совсем
гаснет; в это же время изменяется окраска раствора. Добавьте
избыток серной кислоты, и свет снова появляется.
Опыт можно сделать более эффектным, пользуясь освети-
тельной сетью (постоянного тока) и заменив стакан рядом ба-
нок. Сделайте большие электроды из листового цинка и возьми-
те большую лампу, соответствующую величине тока в цепи.
Опыт 462. Электролиз медного купороса (сульфата меди).
Идентификация газообразного продукта
Подвергните электролизу раствор медного купороса (суль-
фата меди) между платиновыми электродами в закрытой
U-образной трубке. На катоде отлагается медь, а кислород со-»
бирается в анодной части.
452
Возьмите сделанный дома вольтаметр, описанный на стра-
нице 373. Закройте катодное колено резиновой трубкой со стек-
лянной пробкой. Присоедините подающую трубку к анодному
колену и способом, описанным в опыте 403, полностью запол-
ните прибор разбавленным, скажем, 0,5 М раствором медного
купороса (сульфата меди). Поместите над отводной трубкой
перевернутую пробирку, заполненную водой, и включите ток.
За несколько минут собирается количество газа, достаточное
для его идентификации. Покажите, что это кислород. Выньте
и покажите катод, покрытый медью. Невозможно разложить
медный купорос (сульфат меди) только на медь и кислород,
следовательно, другие продукты разложения должны находить-
ся в растворе.
В следующем опыте электролиз продолжается до тех пор,
пока вся медь не выделится из раствора, так что можно будет
идентифицировать другие вещества.
Опыт 463. Электролиз раствора медного купороса
(сульфата меди). Образование серной кислоты
Проводите электролиз слабого раствора медного купороса
'(сульфата меди) до тех пор, пока вся медь не будет удалена
из раствора. Определите, что оставшаяся жидкость является
серной кислотой.
Соберите установку по рисунку 137 и заполните стакан
слабым 0,05 М раствором медного купороса (сульфата меди).
Включите ток и на 10—20 минут займитесь другим опытом
или другой работой. Если процесс ослабевает вследствие того,
что катод покрывается медью, выньте катод и погрузите его в
крепкую азотную кислоту, чтобы удалить медь. Через некоторое
время жидкость становится совершенно бесцветной. Отфильт-
руйте упавшую на дно медь, покажите, что фильтрат кислый и
дает „реакции на серную кислоту.
Теперь можно легко объяснить разложение раствора. Суль-
фат должен присоединить водород из воды. Следовательно,
освобождается кислород, который и был ранее найден. Теперь
можно ввести термин «первичные и вторичные продукты
реакции».
Опыт 464. Электролиз раствора сульфата цинка
Возьмите 0,1 М раствор сульфата цинка, т. е. 7,2 г
ZnSCh *71-1.20 в 250 мл раствора. Подвергните раствор электро-
лизу в течение нескольких минут, как в опыте 460. На катоде
появляется цинк, а на аноде выделяется газ. Результат под-
тверждает то, что было найдено раньше—что под влиянием то-
ка металл движется в определенном направлении и выделяется
<на катоде.
453
Опыт 465. Электролиз раствора сульфата натрия
В ячейке, разделенной на две части пористой перегородкой,
подвергните электролизу раствор сульфата натрия. В катодной
части появляется едкий натр (каустическая сода), а в анодной
части — серная кислота. Смешайте содержимое обоих частей и
получите снова нейтральный раствор.
С помощью плотно вставленного куска фильтровальной бу-
маги разделите стакан по длине на две части. Это непрочное
разделение может легко сохраняться в течение опыта. Наполни-
те стакан раствором сульфата натрия подходящей концентра-
ции (0,1 Л1) и добавьте к нему красный раствор лакмуса. Или
же повесьте большой кусок красной лакмусовой бумаги в ка-
тодное пространство и синей — в анодное. Подвергните раствор
электролизу в течение нескольких секунд. Лакмус около катода
становится синим, а лакмус около анода — красным. Выньте
стакан и смешайте окрашенные жидкости — образуется нейт-
ральный раствор.
Доказательство. Тщательное изучение электролиза медного
купороса (сульфата меди), показывающее, что сначала обра-
зуются ионы Си2 + и SO42~, делает понятным результат
электролиза сульфата натрия. Первичные продукты Na22+ и
SO42“ немедленно реагируют с водой, давая вторичные продук-
ты, которые и были найдены. Конечная нейтрализация показы-
вает, что основание и кислота образовались в эквивалентных
количествах.
Опыт 466. Электролиз раствора соли
(Люпке, 1894 г.)
(В качестве ячейки возьмите U-образную трубку.) В числе
электролитических ячеек, описанных Люпке, имеется U-образ-
ная трубка с близко расположенными друг к другу коленами-
Для ячейки, стенки которой должны быть из толстого стекла,
подходят следующие размеры: высота 20 см, диаметр 2 см и
колена, расположенные не более, чем на 0,5 см, друг от друга-
Электролиз сульфата натрия и сходные опыты можно с успе-
хом проводить в этом приборе.
Добавьте небольшое количество подходящего индикатора к
раствору сульфата натрия и пропустите ток всего в течение 2—
3 минут; никакого перемешивания жидкости вследствие диффу-
зии не происходит, так что не нужна пористая перегородка.
Я пользовался в качестве индикатора смесью из двух объе-
мов раствора метилрот и одного объема раствора тимолблау и
добавлял около 1 мл этой смеси к 100 мл раствора сульфата
натрия. Раствор этого смешанного индикатора синий в щелоч-
ном, красный в кислом растворе и зеленый в нейтральном.
Если понадобится, добавьте к раствору сульфата натрия не-
сколько капель разбавленного едкого натра (каустической со-
454
ды) или серной кислоты, чтобы получить зеленое (в проходя-
щем свете, зеленовато-пурпурное—в отраженном) окрашива-
ние индикатора, соответствующее нейтральному раствору. После
электролиза раствора в течение нескольких секунд появляется
яркая окраска.
Опыт 467. Электролиз раствора поваренной соли
Подвергните электролизу раствор поваренной соли и полу-
чите хлор и едкий натр (каустическую соду). Разделите ста-
кан перегородкой из фильтровальной бумаги, как в опыте 465.
Наполните стакан раствором поваренной соли (10—15 г в
в 100 мл раствора). Около каждого электрода повесьте по по-
лоске красной лакмусовой бумаги. Подвергните раствор элект-
ролизу. В катодном пространстве бумажка становится синей, в
анодном — скоро совершенно обесцвечивается. Если электролиз
длится в течение нескольких минут, ,в комнате ощущается за-
лах хлора.
Из опыта должны быть сделаны следующие заключения:
а) опыт указывает на существование вторичных продуктов
электролиза, но ученики не могут предсказать их появление;
б) дан принцип современного промышленного метода полу-
чения хлора и едкого натра (каустической соды);
в) как и при другом электролизе, металл передвигается в
положительном направлении (моментально), отлагается ^на ка-
тоде. Таким образом, имеется в распоряжении способ определе-
ния направления тока, так что можно предложить ученикам оп-
ределить плюсы в аккумуляторах и карманных батареях.
Я обычно даю владельцам батарей небольшой кусок красной
лакмусовой бумаги с указанием смочить ее дома раствором пова-
ренной соли и затем, поместив свободные концы проводов близ-
ко друг от друга, замкнуть батарею этой бумажкой. На бли-
жайшем классном уроке ученики показывают бумажку с синим
пятном.
Опыт 468. Электролиз йодистого калия
На этой стадии класс может предсказать результат опы-
та. Если класс не отдает себе отчета в появлении йода в раст-
воре йодистого калия, приготовьте небольшое количество это-
го раствора до того, как начинать электролиз.
Проведите опыт, пользуясь разделенным стаканом, так же
точно, как в опыте 467. Появление йода в анодном пространстве
очень эффектно. Если это не было показано, покажите реакцию
йода с крахмалом. Теперь приготовьте 100 мл раствора крахма-
ла и добавьте к нему около 10 г поваренной соли и кристалл
йодистого калия. Пропитайте этим раствором белую фильтро-
вальную бумагу и дайте ученикам эту бумагу для определения
полюсов.
455
Опыт 469. Электролиз раствора бромистого калия
Подвергните электролизу 0,5 М раствор (6 г КВ г в 100 мл
раствора) в разделенной ячейке, как в опыте 468. Из анодного
пространства отсосите пипеткой часть раствора брома и налей*
те его в раствор крахмала с йодом-
Опыт 470. Свинцовый аккумулятор
На несколько минут подвергните электролизу между свин-
цовыми пластинами раствор разбавленной серной кислоты.
Выключите и поместите свинцовые электроды в цепь с лампой
или звонком. По цепи потечет ток.
Из тонкого листа свинца вырежьте электроды подходящего
размера, скажем, 5X7,5 см, Чтобы разрезать лист свинца, сде-
лайте глубокую царапину острым ножом или другим инстру-
ментом по линии отреза, затем слегка сверните ненужную часть
листа двинца. Металл легко разделяется. Прикрепите негну-
щуюся медную проволоку к каждому электроду. Чтобы это
сделать^ положите угол одной из коротких сторон электрода на
железную подставку и слегка ударьте по ней молотком. Вставь-
те под электрод конец медной проволоки и ударяйте совсем
слегка молотком по свинцу последовательными легкими удара-
ми, пока свинец не пристанет плотно к меди.
Сначала очистите электроды, удалив все потускневшие места,
а затем погрузите электроды в стакан с разбавленной серной
кислотой (один объем кислоты на три объема воды).
Пропустите через ячейку ток в течение одной минуты. За-
тем выключите ток и выньте электроды. Катод блестящий, а
анод покрыт коричневым осадком. На основании полученных
ранее знаний по электролизу класс легко поймет, что осадок
является перекисью свинца. Поставьте электроды на место и
включите их последовательно с электрическим звонком или ма-
ленькой игрушечной лампой на 2,5 в. При включении тока зво-
нок зазвонит или на несколько минут зажжется лампа.
Электролиз расплавленных соединений
Соли можно расплавить и подвергнуть электролизу в чашке
или тигле из фарфора или никеля. Тигель обычно разрушается
после одного опыта. Горуп-Бизаней предлагает применять гли-
няную трубку для курения. Эта недорогая вещь наиболее под-
ходяща. Электролиз некоторых солей, не разъедающих стекло
и плавящихся при умеренных температурах, например хлори-
стого (хлорида) олова с температурой плавления 247®, хлори-
стого (хлорида) свинца с температурой плавления 500® и бро-
мистого (бромида) свинца с температурой плавления 380®, мож-
456
но проводить в стеклянных трубках и показывать в качестве
лекционных опытов.
В качестве катода обычно пользуются железным стержнем
диаметром около 0,3 мм (вязальной спицей), а в качестве
анода—тонким стержнем из ретортного угля, не разъедающе-
гося хлором. При напряжении в 7—12 в нужен ток в 6—10 а,
что лучше всего получить от 3—6 аккумуляторов. Надо вклю-
чить в цепь амперметр и держать его все время включенным,
так как во время опыта ток подвергается неожиданным коле-
баниям. Если нет амперметра, поступите следующим обра-
зом, Расплавьте соль,, включите ток и придвигайте постепенно
анод к катоду, пока не начнется разложение. Все время следи-
те за процессом и передвигайте анод, если это требуется. Сле-
дите, чтобы металл, который собирается около катода, не за-
полнил промежуток между электродами и не произошло корот-
кое замыкание.
Если ученики стоят близко, надо предусмотреть защиту от
разбрызгивания расплавленной соли. При проведении электро-
лиза в тигле или в чашйе (Ходжкинсон (1908) заключает элект-
роды в стеклянные цилиндры, наприМер из горла разбитой кол-
бы Вюрца. Конец каждой трубки погружен на 1,25 см в рас-
плавленную соль, а электроды выдаются над трубками на 0,6 см.
Выделяющиеся при электролизе газы можно проверять в боко-
вых трубках. Детали двух опытов с расплавленными электроли-
тами приводятся ниже.
Опыт 471. Электролиз расплавленного
хлористого магния
(Бунзен, 1852 г.; Горуп-Бизаней, 1859—1868 гг.)
Закрепите глиняную трубку так, чтобы можно было нагре-
вать ее нижнее расширение горелкой. В качестве катода возь-
мите толстую железную проволоку (вязальную спицу), просу-
нув ее через трубку тай, чтобы она достигла нижнего расши-
рения. В качестве анода возьмите стержень из ретортного
угля, закрепите его вертикально и погрузите в расширение
трубки.
До опыта приготовьте раствор из 20 г MgCl2 • 6Н2О, 7,5 г
КС1 и 3 a NH4CI в 100 мл воды. Упарьте раствор досуха, а за-
тем расплавьте массу в фарфоровом тигле или железной ча-
шке. Раздробите расплав на куски и поместите в закрытую
трубку.
Заполните почти > все расширение трубки приготовленным
электролитом и нагревайте его сильным пламенем, пока соль
не расплавится. Покройте массу слоем угля. Пропустите ток в
5—8 л при напряжении в 10 в в течение 20—30 минут. Разбей-
те остывшую трубку, чтобы достать магний.
457
КАЛЬЦИИ
(Руф и Плато, 1902 г.)
Возьмите смесь из 100 вес. ч. безводного хлористого кальция
и 16,5 вес. ч. фтористого кальция и ток в 8 а при напряжении
в 8 0 от пяти последовательно соединенных аккумуляторов, i
Опыт 472. Электролиз расплавленного
бромистого свинца
Эту соль можно подвергать электролизу по методу Горуп-
Бизанея. Ее легко приготовить, и она легко плавится, запах
брома скоро распространяется по комнате, а цвет виден тем,
кто стоит близко. Наконец, если можно воспользоваться осве-
тительной цепью прямого тока и подставка для лампы устрое-
на так, что проходит ток в 2—3 а, можно легко получить в
течений нескольких минут достаточно свинца для его иденти-
фикации.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ БРОМИСТОГО (БРОМИДА) СВИНЦА
Вследствие высокой плотности соли (6,6) для опыта надо
взять несколько граммов ее. Эту соль легко приготовить осажде-
нием. Растворите 20 г азотнокислого (нитрата) свинца и 15 г
бромистого (бромида) калия, каждый в 50 мл теплой воды и
смешайте эти растворы. Дайте осесть осадку, затем промойте
его 2—3 раза декантацией. Перенесите осадок на фильтр и
высушите. Произведите полное обезвоживание соли, доведя ее
в тигле до плавления.
Электролиз. Отломите верх глиняной трубки так, чтобы
длина ее от дна составляла только 3,7—5 см. Проденьте вя-
зальную спицу ч^рез ствол трубки так, чтобы ее конец был
виден на дне трубки. Присоедините иглу к отрицательному
пЪлюсу источника тока. Заполните расширение трубки на три
четверти бромистым (бромидом) свинцом и укрепите трубку
над горелкой для нагревания. Присоедините тонкий угольный
стержень к положительному полюсу с помощью толстой мед-
ной проволоки. До этого просуньте конец провод'а в стеклянную
трубку, чтобы иметь изолированную ручку. Нагрейте трубку
на небольшом пламени; соль скоро расплавится (темп,
пл. 380°). Погрузите угольный стержень в расплавленную жид-
кость и замкните ток. Осторожно опускайте уголь в расши-
ренные трубки до тех пор, пока не начнется бурное выделе-
ние брома. Через несколько минут выключите ток и дайте рас-
плаву охладиться. Разбейте трубку; большая часть свинца
обычно пристает к железному стержню. Обрежьте свинец,
чтобы показать его мягкость и цвет. Проведите им черту по
бумаге.
433
ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСПЛАВЛЕННОГО АЗОТНОКИСЛОГО
(НИТРАТА) СЕРЕБРА
(Финк, 1939 г.)
При электролизе расплавленного азотнокислого (нитрата)'
серебра на катоде появляются красивые кристаллы серебра,
а на аноде выделяются пузырьки газа коричневого цвета.
Замечание. Азотнокислое (нитрат) серебро при 216° рас-
плавляется в жидкость бледно-желтого цвета, исчезающего
при затвердении.Начинается сильное разложение при темпера-
туре около 380°. В качестве расплавленного электролита для
лекционных опытов оно имеет преимущество перед солями, ре-
комендованными на странице 462.
Финк пользуется тиглем в качестве электролитической
ячейки. Когда выделится достаточное количество серебра, он
вынимает катод, выставляет его и показывает серебро. Для
большей наглядности я изменил опыт следующим образом. С
помощью толстого листа асбеста закрепите над горелкой
Бунзена пробирку размером 15 X 2,5 см или более широкую,
как это указано на рисунке 135. Положите в пробирку та-
кое количество азотнокислого (нитрата) серебра, чтобы при
расплавлении высота слоя составляла 2,5 см. Слегка нагре-
вайте пробирку, пока соль не расплавится, а затем под-
держивайте ее очень маленьким пламенем в расплавлен-
ном состоянии, но не доводите до разложения. Погрузите в
расплав электроды: анод — из куска платиновой фольги, а
катод — из толстой медной (или серебряной) проволоки. При
токе в 0,3 а и напряжении в 5 в кристаллы серебра появляют-
ся сразу, как только ток будет включен. Понемногу вытяги-
вайте катод из жидкости, так, что приставшие кристаллы ста-
новятся. новым катодом, пока цепочка кристаллов не достиг-
нет длины в 5—7 см. Отломите кусочек серебра, бросьте его
в пробирку с горячей водой, чтобы отмыть от приставшей соли,
и передайте его для рассмотрения. Теперь сделайте так, чтобы
разность потенциалов между электродами составляла 3—4 в.
Происходит бурное шипение около анода, и пробирка напол-
няется газом коричневого цвета.
В цепь можно включить вольтметр, амперметр и подходя-
щее сопротивление, но очень удобно проводить опыт и без них*
ГЛАВА VII
ХИМИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЯВЛЕНИЙ
Сравнительно большая величина поверхности вещества в
коллоидном состоянии, хорошо известные свойства такого ве-
щества, определяемые в значительной мере строением поверх-
ности, стабильность, зависящая от адсорбции —все это застав-
ляет выделить адсорбцию и коллоидное состояние под выше-
указанным исчерпывающим заголовком.
КОЛЛОИДЫ
Еще через несколько лет после смерти Грэхэма коллоиды
были мало изучены. Это пренебрежение отражалось на введе-
нии в науку, в котором упоминание о коллоидах в основном
ограничивалось очисткой кремневой кислоты с помощью диа-
лиза. Неожиданное и громадное расширение наших знаний
о коллоидном веществе в начале настоящего столетия можно
сравнить только со скоростью, с которой это знание было при-
менено в промышленности и- медицине для их улучшения.
Этот успех в науке принес новые и убедительные объяснения
давно стоящих трудностей. Таким образом, внимание, сосредо-
точенное на коллоидах, показало их,большую важность и сде-
лало настоятельно необходимым включение их при изучении
различных наук. Коллоидное состояние материи является од-
ним из основных ее состояний, а адсорбция, так выпукло
проявляющаяся в коллоидном веществе, — широко распростра-
ненное явление. Большая часть человеческой пищи находится
в коллоидном состоянии, поэтому приготовление пищи и про-
цесс ее варки являются прикладной коллоидной химией. Оче-
видно, что изучение коллоидного состояния существенно для
правильного изучения не только химии и биологии, но и всех
естественных наук.
К счастью, для элементарного изучения коллоидов не тре-
буется ни редких реактивов, ни сложных аппаратов. Коллоиды
можно найти среди обычных веществ, представляющих интерес
для человека и для экономики, а основы коллоидного состоя-
ния иллюстрировать каждодневно встречающимися явлениями.
460
Для преподавателя всегда трудно выбрать и включить но-
вый материал в существующую схему. Трудность возрастает,
если новый материал берется из быстро развивающейся отрас-
ли науки. Громадный фактический материал, новые термины
и их дополнительное значение и не оставленные соперничаю-
щие между собой теории —все представляет свои особенности
и мешает распознаванию связанных между собой явлений. Бо-
лее того, .мало помощи можно получить от оригинальных работ
и широких обзоров, написанных специалистами для специали-
стов. В соответствии с этим я осмеливаюсь предложить следую-
щий курс, иллюстрируемый рядом излагаемых ниже опытов.
Отказавшись от исторического подхода, так как он заставил
бы сразу начать с диализа, я ввел образование коллоида, как
фазы при осаждении. Очевидно, что большая часть веществ
может существовать в коллоидном состоянии так же, как в га-
зообразном или жидком. Случайно коллоидное состояние и
осаждение изучались параллельно, к выгоде для обоих. Хоро-
шо известное преимущество такого изучения связано не толь-
ко с новыми ' взглядами в этой области, ни и с заметным
вниманием, которое привлекло, к сожалению, ранее пренебре-
гавшееся в элементарном курсе осаждение. В результате этого
были предложены замечательные аналогии, дающие великолеп-
ные примеры единства химии, которые могли быть иначе про-
пущены.
Какой объем химии поверхностных явлений надо включить
и в каком месте курса зависит от целей преподавания и от
конкретных условий. Для более знающих учеников изучение
адсорбции проливает больше света на гетерогенный катализ
и поведение молекул; это изучение существенно для понимав
ния хроматографии, моющего действия, флотации и промыва-
ния осадков. Однако для учеников младшего возраста, а также
в том случае, если химия играет роль препаративной и подсоб-
ной науки, например, для биологии или для домоводства, я
предложил бы приступать к изучению коллоидов в начале кур-
са. При необходимости можно отказаться от математической
обработки, а в качестве иллюстрирующих примеров приводить
химические явления в отдельных веществах, как свертывание
молока, сохранение удобрений в почве и смягчение воды.
Опыт 473. Коллоидные и осажденные частицы
Песок, видимый кристаллический осадок, тонко размельчен-
ный осадок и коллоидная суспензия — все они являются нераст-
воримыми веществами различной степени дисперсности.
Насыпьте в первый из четырех закрытых пробками цилинд-
ров (стр. 239) порошок чистого серебра слоем в 2,5 см и на-
лейте 100 мл воды. Во второй насыпьте такой же слой йоди-
стого свинца, предварительно медленно перекристалл изованн о-
461
го из горячей воды. В третий надо налить суспензию хромата
бария, полученную следующим образом. Добавьте 10 мл
0,05 М раствора ВаСЬ (3,05 г ВаСЬ-ЗНЮ в 250 мл раствора)
к 50 мл воды в колбе. Во вторую колбу налейте 10 мл 0,05 М
К2СЮ4 (2,43 г К2СГО4 в 250 мл раствора) и 50 мл воды. Сме-
шайте оба раствора и заполните третий цйлиндр суспензией
желтого цвета. Четвертый цилиндр заполните золем серебра,
приготовленным несколько лет тому назад. Переверните первый
и второй цилиндры и отметьте время оседания: для песка —
3 секунды, для йодистого (йодида) свинца — 20 секунд или
больше. Хромат бария осаждается так медленно, что обычно
проходит полтора часа прежде, чем можно увидеть на-
верху слой прозрачной жидкости высотой в 0,5 см. Более
крупные частицы оседают одновременно в виде тонкого слоя
на дно цилиндра, следовательно, осадок состоит из частиц
различных размеров. Частицы серебра в четвертом цилиндре,
несмотря на плотность 10,5, остаются в виде суспензии в тече-
ние ряда лет. Следовательно, какие-то силы должны противо-
стоять силе тяжести. Пропустите часть золя серебра через
фильтр. Если время позволяет, дайте теоретическое объяснение
устойчивости золя и покажите, что он является суспензией се-
ребра.
Введите термин «коллоидная суспензия». Дайте для нее
следующее временное рабочее определение.
Коллоидный раствор является суспензией чрезвычайно тонко
диспергированного нерастворимого вещества, кажущейся совер-
шенно чистой- и прозрачной для невооруженного глаза и прохо-
дящей без изменения через обыкновенную фильтровальную
бумагу. Вещество в любой форме, являющееся химически опреде-
ленным индивидуальным веществом, можно перевести в кол-
лоидное состояние точно также, как в жидкое или газообраз-
ное. Иллюстрируйте эту точку зрения, показав серу в виде
кристаллов, осадка, жидкости, газа и коллоида.
В ближайшие уроки покажите различные пути, которыми
вещество в массе можно перевести в коллоидное состояние.
Если можно воспользоваться прямым током достаточной силы,
можно показать метод с дугой Бредига (опыт 490).
Объяснение явлений осаждения в водных растворах должно
предшествовать получению коллоидных суспензий путем за-
держки агрегации молекул нерастворимых веществ.
Сначала образуются отдельные молекулы нерастворимого ве-
щества, чно они чересчур малы и потому не видимы. Со ско-
ростью, отчасти зависящей от индивидуальных свойств данного
вещества, они собираются в более крупные частицы) Скоро по-
являются частицы коллоидных размеров. При благоприятных
условиях рост частиц продолжается, они становятся еще более
крупными и, наконец, кристаллическими. Вещество может прой-
ти несколько кристаллических состояний, прежде чем достигнет
462
окончательной формы (см. опыт 481—483). Рост частиц можно
прекратить различными путями, а именно, добавив так назы-
ваемый защитный коллоид, работая с разбавленными раство-
рами в отсутствии или при очень малой концентрации электро-
лита. Некоторые явления можно легко и убедительно иллю-
стрировать изучением гидроокиси трехвалентного железа
(опыт 476).
Опыт 474. Получение коллоидной серы
(Веймарн и Малышев, 1910 г.)
Этот метод проще и приятнее, чем обычный способ решения
эквивалентных объемов разбавленных растворов сероводорода
и двуокиси серы.
Сера, почти нерастворимая в холодном спирте, заметно
растворяется в нагретом (S = 0,053 при 20°).
Добавьте щепотку порошкообразной серы к 20 мл спирта в
маленькой колбе и растворяйте серу некоторое время на во-
дяной бане. Приготовьте около 500 мл воды в большой колбе
и*при сильном перемешивании добавляйте по каплям раствор
серы. Получается высоко стабильный золь серы.
Налейте жидкость на фильтр; она проходит через него без
изменения. К части золя добавьте раствор соли; осаждается
сера.
Тем временем приготовьте раствор гипосульфата натрия,
растворив около 10 г Na2S2O3 в 100 мл воды, и добавьте к ра-
створу разбавленной кислоты; немедленно выпадает сера зер-
нистой структуры и быстро оседает. Покажите образчик кри-
сталлической серы. В этом случае, являющемся обычным, вме-
сто кристаллического вещества получен коллоид.
Опыт 475. Приготовление золя смолы.
Коагуляция; флоккуляция
Спиртовой раствор смолы выливают <в большой объем воды,
при этом получается золь белого цвета.
Этот опыт можно с успехом показать и раньше. Золь легко
приготовить, и он не имеет неприятного запаха. Ввиду того, что
золь молочно-белого цвета и исключительно чувствителен к ма-
лейшей кислотности, его коагуляция требует своевременного
знакомства с этим последним термином.
Образование золя и его коагуляция кислотой близки к обра-
зованию молока и его свертыванию молочной кислотой. В этом
ясно видно сходство этих явлений.
Растворите около 1 г обыкновенной смолы (канифоли) в
20 мл алкоголя (технический метилированный спирт) и влейте
этот бесцветный раствор в 500 мл дистиллированной воды. По-
лучается похожей на молоко золь смолы; пропустите его через
обыкновенный фильтр, чтобы показать его коллоидное сосгоя-
463
ние. Оставьте 100 мл отфильтрованного золя в качестве стан-
дарта для сравнения. К 200 мл золя добавьте одну каплю кон-
центрированной соляной (хлористоводородной) кислоты; немед-
ленно происходит флоккуляция, отделяются сгустки, освобож-
дая прозрачную как вода жидкость. К другим 200 мл золя до-
добавьте только одну каплю разбавленной кислоты, скажем,
0,1 н. раствора; флоккуляция происходит через 20—30 минут,
это указывает, что достаточна минимальная концентрация элек-
тролита, чтобы внести изменения в золь.
В достаточно подготовленном классе укажите на примене-
ние коагуляции при хорошо известном процессе «высалйвания».
При изготовлении такого масла, как анилин, продукт перегонки
с паром состоит из анилина и воды. Водная фаза состоит из
раствора и коллоидной суспензии (эмульсии) анилина. При до-
бавлении солИ'К этой жидкости не только выделяется некоторое
количество истинно растворенного анилина, но и происходит
флоккуляция масла до дисперсности коллоидных размеров.
Опыт 476. Золь гидрата окиси железа
Кбллоидное состояние является стадией осаждения.
Возьмите три чайных ложки водного хлорного (хлорида)
железа и растворите в трехкратном объеме холодной воды.
Для опыта раствор должен быть прозрачным; обычно прихо-
дится его отфильтровывать.
Налейте по 500 мл дистиллированной воды в каждую из
двух колб А и Б. Нагрейте колбу А до 80—90°, поставьте кол-
бу Б рядом с колбой А нах деревянную подставку. Отмерьте в
пробирках равные объемы, по 6—10 мл, раствора хлорного же-
леза и добавьте одновременно в колбы А и Б. Холодный раствор
в колбе Б бледно-желтого цвета, в колбе А — красивого красно-
вато-коричневого цвета. Налейте в цилиндр для демонстрации
раствор из колбы А, а в другой такой же объем — из колбы Б.
Добавьте в каждый насыщенный раствор квасцов. Содержимое
в колбе Б остается без изменений, а в колбе А выпадает легко
распознаваемый осадок гидрата окиси железа.
Повторите опыт, взяв концентрированный раствор поварен-
ной соли, сульфата натрия или другой соли, не реагирующей с
хлорным железом.
Замечание. Если исходный раствор хлористого железа недо-
статочно концентрирован, флоккуляция не происходит мгно-
венно, что имеет большое теоретическое значение.
Повторите опыты с равными объемами А и Б, взяв глице-
рин, спирт (чистый) и растворы мочевины и сахара: никакой
флоккуляции не/происходит.
Такая очевидная связь между электричеством и коллоид-
ным состоянием делает уместным указание на зависимость
заряда коллоидной частицы от среды.
464
Поскольку неочищенные воли нуждаются в очистке диали-
зом, хорошо теперь повторить опыт 6 (г) на странице 29.
Процесс осаждения (Ф). Разбавьте в колбе некоторое ко-
личество концентрированного раствора хлорного железа из
опыта 476, так, чтобы он сохранил желтый цвет, и наблюдай-
те за ним при его нагревании. Постепенно его цвет темнеет,
краснеет и вскоре приобретает окраску золя гидрата окиси
железа. При достижении температуры кипения жидкость ста-
новится мутной и вскоре появляется осадок коричневого цве-
та, обычно называемый гидратом окиси железа, являющейся
в действительности основной солью неопределенного состава.
В этом опыте при повышении температуры скоро происходит
переход из довольно стабильного коллоида в обычный осадок,
другими словами, ускоряется старение.
Темный цвет старого раствора хлорного железа и корич-
невый осадок в склянке для реагентов, содержащей хлорное
железо, вызван вышеуказанными изменениями, медленно про-
текающими на холоду.
Опыты гр. 477. Обнаружение коллоидного состояния
Способность растворов кристаллоидов и неспособность раст-
воров коллоидов диффундировать в гели (основа диализа)
может быть использована для обнаружения коллоидного со-
стояния вещества. Это явление можно показать эффектным
и убедительным образом.
а)	Метод В. Оствальда, 1915 а.
Оствальд брал две пробирки, содержащие гель желатины,
как в опыте 6, в одну из них наливал золь пятисернистого
(сульфида) мышьяка, а в другую — раствор хромата калия
такой концентрации, чтобы имитировать окраску золя. В одну
из пары других пробирок он наливал золь берлинской лазури
(железисто-синеродистый калий), а в другую — раствор тетра-
мина гидрата окиси меди.
Я опускаю описание этих опытов, так как опыт показал,
что через несколько часов загрязнения в продажной желатине
коагулируют золи и. портят демонстрацию, я же применял с
неизменным успехом золи коллоидных красок конгорот и ноч-
ной голубой, противопоставляя их поведение краскам — элект-
ролитам и таким солям, как хромат калия (см. опыт 6).
б)	Метод Нойеса, 1905 г.
Перед уроком приготовляют толстые палочки студня из
агар-агара. Для этих опытов следует брать агар-агар, а не
желатину, так как агар не пристает к стеклу, тогда как жела-
тина прилипает более крепко. Агар-агар, часто называемый
в последнее время просто агаром, является обесцвеченным и
30 Фоулз
465
очищенным экстрактом некоторых красных водорослей, расту-
щих в восточных морях.
Порошок агара размачивают в воде в течение суток. Он
при этом разбухает. Раствор получают путем кипячения. Из-
бегайте сотрясений; лучше пользоваться эмалированной посу-
дой. Всякая попытка растворить сухой порошок в теплой воде
без предварительного замачивания в воде бесполезна; полу-
чается комковатая масса, не образующая золя. Приготовьте
некоторое количество 4-процентного раствора и отлейте из не-
го столбики, налив нагретый раствор в трубку, закрытую с
одного конца пробкой. Если диаметр столбиков 2,5—5 см, при
переносе в сосуд они принимают вертикальное положение. В
качестве формы автор пользовался негодным мерным цилинд-
ром на 100 мл без дна; в нем получались столбики подходя-
щих размеров. Когда жидкость застывает, студень легко выни-
мается.
Заполните до половины несколько сосудов коллоидными
растворами ночной голубой и конгорот (1 г краски в 200 мл
воды), а другие—растворами хромата, метиленовой голубой
или фуксина и в каждый поставьте по палочке студня. 0,01 М
раствор роданистого (тиоцианата) железа хорошо имитирует
цвет раствора конгорот. Через день выньте столбики аГара и
отрежьте по кусочку. Электролит диффундировал з студень
и целиком окрасил на вид однородную часть столбика, тогда
как студень в ночной голубой остается без изменения.
в)	Метод Локета, 1933 г.
Трубку диаметром в 3,5 см заполните на 6 см 5-процентной
желатиной, в которой растворено некоторое количество йоди-
стого калия. Выньте немного желатины с каждого конца труб-
ки и замените ее с одного конца раствором йода в йодистом
калии, удерживая его на месте с помощью пробки. Подобным
же образом налейте раствор крахмала с другого конца. Йод,
но не крахмал, диффундирует в студень и через один-два дня
темное кольцо «йодида крахмала» находится на расстоянии
всего нескольких миллиметров от раствора крахмала.
Опыт 478. Золь трехсернистого (сульфида) мышьяка
(Нойес, 1905 г.)
Приготовьте заранее некоторое количество насыщенного
водного раствора мышьяковистого ангидрида. Он плохо раст-
ворим в воде — при комнатной температуре около 1,3 г его в
октаэдрической форме растворяется в 100 мл воды, и растворя-
ется он медленно. Целесообразно настоять заранее, если это
требуется, полную ложку порошка ангидрида в 200 мл теплой
воды. Растворите небольшое количество мышьяковистого анпид-
466
рила в разбавленной соляной кислоте, пропустите сероводород
й покажите обычный нерастворимый трехсернистый мышьяк
желтого цвета. Налейте в колбу 100 мл холодного насыщен-
ного раствора мышьяковистого ангидрида и пропустите серово-
дород через прозрачный раствор, пока проба жидкости не
начнет пахнуть газом; уничтожьте запах, добавив немного
раствора мышьяковистого ангидрида. Избыток одного из реа-
гентов мало влияет на большую стабильность золя, но избыток
сероводорода разлагается, делая жидкость мутной. Прежде
чем определять запах, целесообразно уносить пробу на значи-
тельное расстояние от колбы для осаждения и заручиться
помощью учеников, так как нос скоро теряет способность об-
наруживать небольшие количества сероводорода. Получается
великолепный золотистый золь, и обычно учащимся кажется
невероятным, что такая совершенно прозрачная золотистая
жидкость содержит суспензию нерастворимых частиц, но это
можно убедительно доказать, добавляя к пробам золя раство-
ры соли хлористого кальция, хлористого магния, соляно^ кис-
лоты или любой электролит, не вступающий в химическую ре-
акцию с трехсернистым мышьяком. Покажите, что осадок
является трехсернистым мышьяком, нерастворимым в концент-
рированной соляной кислоте, и далее покажите, что золь —не-
пересыщенный раствор, добавив к нему твердый сульфид, пос-
ле чего не происходит\осаждения.
Опыт 479. Образование коллоидного хлористого
(хлорида) серебра
(Гачек, 1925 г.)
Сначала осаждают хлористое серебро в присутствии азот-
ной кислоты, причем появляются хорошо знакомые сгустки, а
затем в присутствии желатины получают коллоидную суспен-
зию, похожую на молоко.
В закрытом цилиндре смешайте 50 мл 0,02 н. раствора
AgNO3 с 50 мл 0,02 н. раствором NaCl и добавьте 1 мл концент-
рированной азотной кислоты. При взбалтывании цилиндра об-
разуются хорошо известные сгустки осадка хлористого серебра.
Теперь повторите опыт, заменив кислоту раствором желатины.
Возьмите 10 мл 0,1 н. раствора AgNO3, добавьте 10 мл теплого
5-процентного раствора желатины и разбавьте водой до 50 мл,
чтобы раствор стал 0,02 н., как и в предыдущем опыте. Подоб-
ным же образом, взяв 0,1 н. раствора NaCl, приготовьте 50 мл
0,02 н. раствора с желатиной. При смешивании обоих растворов
получается тонко опалесцирующая жидкость, но осадок не выпа-
дает даже после длительного и энергичного встряхивания. Золь
проходит через фильтр без изменения. Здесь сказывается дей-
ствие защитного коллоида; благодаря присутствию желатины
рост частиц прекращается на стадии коллоида.
30*
467
Для приготовления раствора желатины отвесьте нужное ко-
личество листов желатины (вполне подходит пищевой продукт),
размочите их в холодной воде в течение ночи и затем раствори-
те путем нагревания в нужном количестве воды. Раствор надо
употреблять в теплом виде, так как при такой концентрации
он застывает при охлаждении. При приготовлении золя хлори-
стого серебра количество желатины не должно быть больше,
чем указано, иначе образуется гель, мешающий фильтрованию.
Опыт 480. Приготовление коллоидного хромата серебра
В высоком цилиндре смешайте равные объемы 0,1 М раст-
вора AgNO3 и 0,05 М раствора К2СГО4: выпадает хромат се-
ребра красного цвета и сейчас же не оседает на дно. Теперь до-
бавьте к 50 мл каждого из растворов по 50 мл 2-процентноги
раствора желатины. Смешайте раствор: образуется суспензия
красного цвета, которая проходит через фильтр без изменения.
Можно приготовить аналогичным образом и другие подобные
суспензии, а именно сульфат бария, хромат свинца и йодид
двувалентной ртути. Последнее соединение надо обязательно
получить, так как на нем виден рост осадка, как он происходит
в виде медленно протекающего процесса.
Опыт 481. Получение золя йодистой (йодида)
двувалентной ртути
(Ньютон, Фрейнд» 1922 г.)
Приготовьте 0,1 М раствор хлорной ртути, растворив 6.8 г
соли в 250 мл воды и 0,2 М раствор йодистого калия, растворив
8,3 г соли в 250 мл воды. Разбавьте равные объемы этих со-
лей двумя-тремя объемами воды и затем смешайте их. Момен-
тально выпадает желтая йодистая двувалентная ртуть (ром-
бические кристаллы) и немедленно переходит в стабильную
темно-красную (тетрагональную) форму. Разбавьте другую
часть каждого из обоих растворов раненым объемом 2-процент-
ного раствора желатины и также смешайте равные объемы
реагентов. Немедленно появляется желтая форма, но в виде
коллоидной суспензии. Желтая окраска сохраняется в течение
нескольких часов, после чего осадок медленно краснеет.
Время существования желтого йодида двувалентной рту-
ти можно значительно увеличить, работая с более разбавлен-
ными растворами. Так, если взять 0,025 М концентрации реа-
гентов и до смешивания разбавить каждый из них вдвое
2-процентным раствором желатины, то желтая форма ртути
может сохраняться неделями.
Это подходящий момент, чтобы сделать выводы о процессе
осаждения и показать связь между явлениями. Надо напом-
<68
нить об опытах с переходом красного и желтого фосфора и о
выпадении серы из расплава и из раствора в толуоле. Эти опы-
ты надо дополнить некоторыми из последующих, в особенности
опытом 482, в котором показано, что йодид двувалентной рту-
ти подвергается точно таким же изменениям при конденсации
пара в твердое состояние, как и при получении путем осажде-
ния из раствора.
Опыт 482. Желтая и красная двувалентная йодистая
(йодид) ртуть
Красная йодистая (йодид) ртуть легко сублимируется. Мед-
ленно при стоянии, быстро при трении желтые кристаллы пе-
реходят в красные.
а)	Насыпьте менее 1 г красной йодистой ртути в сухую
пробирку. Слегка закройте отверстие пробирки асбестовой
ватой для поглощения дыма, не конденсировавшегося на стек-
ле. Слегка нагрейте пробирку, помахав ею над маленьким пла-
менем. Вся йодистая ртуть переходит в бесцветный пар и кон-
денсируется в виде желтых кристаллов в верхней части про-
бирки. Закрепите пробирку для рассмотрения и оставьте ее;
через 10—20 минут становится заметным появление красных
кристаллов. Тем временем повторите возгонку во второй про-
бирке. Выньте асбестовую пробку и потрите кристаллы стек-
лянной палочкой. Немедленно происходит переход в красную
разновидность.
б)	Можно с успехом провести опыт и иначе следующим
образом. На большом листе фильтровальной бумаги разотрите
пальцем красную йодистую ртуть, нагрейте бумагу над пла-
менем, держа покрытой частью вверх и слегка поворачивая
бумагу круговым движением по горизонтали, пока красная
соль целиком не превратится в желтую. Последняя иногда по-
является в виде блестящих кристаллов. Наколите бумагу на
классную доску и напишите по желтому осадку стеклянной па-
лочкой; движение палочки будет сопровождаться появлением
букв красного цвета.
в)	Растворите несколько граммов йодистой ртути красного
цвета в теплом спирте; получается раствор желтоватого цвета.
Смешайте часть раствора с водой; выпадает йодистая ртуть
желтого цвета и медленно (заметно через 10 минут) переходит
в красную. Если вылить спиртовой раствор в небольшой объ-
ем воды, желтый цвет сохраняется в течение нескольких
дней.
г)	Поместите некоторое количество спиртового раствора на
предметное стекло микропроектора и поручите классу следить
за ростом кристаллов. Обычно видно множество желтых кри-
сталлов и немного красных. Желтые кристаллы медленно ме-
469
няют окраску. Оставьте предметное стекло на месте и включи-
те свет. Покажите еще раз предметное стекло к концу урока,
когда число красных кристаллов значительно увеличится.
Старение осадков. Движение внутри твердого
вещества
Переход нерастворимого твердого вещества из коллоидного
в конечное кристаллическое состояние — часто встречающееся
явление. Если из раствора выпадает твердый осадок или если
газообразное или жидкое вещество переходит в твердое, пос-
леднее не получается в своей окончательной форме, но ему
предшествует чередование промежуточных форм, каждая из
которых менее растворима и химически менее активна, чем
предыдущая. Скорость превращения при обычной температуре
крайне различна для различных веществ. Удивительные при-
меры такого обычного поведения уже встречались. Замечатель-
ное сходство между явлениями, сопровождающими конденса-
цию паров фосфора и йодистой ртути, было отмечено, как
только к ним было привлечено внимание. Различие в скоро-
стях реакций двух систем исключительно полезно для объяс-
нения механизма осаждения. Можно проводить опыты с жел-
тым фосфором как со стабильным веществом и таким образом
тщательно изучить промежуточную форму. Образование мо-
ноклинической серы и ее превращение в ромбическую, выпаде-
ние кислого сульфата калия в виде игольчатых кристаллов и
переход их в пластинки ромбической формы являются допол-
нительной иллюстрацией. Дальнейшие примеры приводятся в
последующих опытах, в особенности следует отметить выпаде-
ние желатинированного карбоната кальция и его переход в
арагонит и кальцит, превращения, имеющие важное значение
в области биологии. Учитель может добавить и другие приме-
ры, пользуясь своими сведениями о фотографии, химическом
анализе и из области обычных явлений. Не следует пропускать
сульфатирование свинцовых аккумуляторов, так как знание
этого дает основной принцип их работы. Если свинцовые акку-
муляторы часто заряжать и разряжать, коллоидная и кристал-
лическая разновидности, образующиеся при разряде ячейки,
легко растворяются при перезарядке. Если оставить аккумуля-
тор разряженным в течение месяцев, сульфат свинца переходит
в труднорастворимую кристаллическую форму. Проведенные
экспериментальные результаты и иллюстрации должны быть
просуммированы, обсуждены и выведено сходство между ни-
ми. Таким образом, отсутствие арагонита в меловых холмах и
моноклинных кристаллов в твердой холодной сере можно объ-
яснить теми же причинами, которые объясняют сульфатирова-
ние аккумуляторов и более высокую активность массикота,
чем свинцового глета.
470
Опыт 483. Мел в виде студня и в виде зернистого осадка.
(Ф.)
Тщательно смешивают эквивалентные объемы холодных
концентрированных растворов хлористого кальция и карбона-
та натрия. Образуется густой студень, карбонат кальция по-
глощает из системы всю жидкость.
Сравнивают желатинированный карбонат кальция с зерни-
стым осадком, полученным, как обычно, путем смешивания ки-
пящих растворов реагентов.
Приготовьте 4 М раствор СаС1г, растворив 44 г безводной со-
ли в горячей воде; необходимо отфильтровать раствор и развести
водой до 100 мл. Приготовьте 2 М раствор, растворив 57,2 г
прозрачных кристаллов соды для стирки в горячей воде и до-
ведя водой до 100 мл.
. а) Налейте 10 мл раствора хлористого кальция в большую
пробирку или в небольшой цилиндр. Заполните, пипетку на
20 мл раствором карбоната натрия, опустите кончик пипетки
до дна пробирки и очень медленно выливайте содержимое пи-
петки, постепенно поднимая ее. При таком смешении не наруша-
ется консистенция вещества и образуется совершенно бесцвет-
ный прозрачный студень.
Осторожно опрокиньте пробирку, чтобы показать, что ее
содержимое застыло. Отставьте пробирку в сторону для обоз-
рения. Через 10—15 минут появляется муть и распространяется
по прозрачному гелю, но он все еще держится в перевернутой
пробирке. При медленном росте осадок достигает стадии про-
дукта, образующегося в опыте б. По достижении этой стадии
приготовьте для сравнения свежий осадок прозрачного карбо-
ната кальция. Через 30—60 минут существование студня пре-
кращается: выпадает мутный «мел» в виде белого осадка,
превышающего в несколько раз объем жидкости над ним. Пе-
реверните пробирку и обратите внимание на скорость оседания
осадка.
б) Во второй пробирке сделайте так же студень, как и в
пункте а. Закройте пробирку пробкой или большим пальцем и
энергично встряхните. Содержимое немедленно затвердеет в
густой белый непрозрачный студень. Переверните пробирку —
ни одна капля жидкости не вытечет из нее. Этот мутный сту-
день менее реакционноспособен, чем прозрачный.
в) Возьмите указанные выше количества каждого из раст-
воров, разбавьте их равным объемом воды и доведите до ки-
пения в отдельных стаканах. Смешайте кипящие растворы и не-
медленно перенесите стакан на асбест. Мел быстро оседает в виде
мелкого порошка. Декантируйте некоторое количество прозрач-
ной жидкости и перенесите суспензию мела в пробирку. Сравни-
те объем зернистого «мела» с ’объемом студня, содержащего
одинаковое по весу количество карбоната кальция.
471
Опыт 484. Реакционная способность
желатинированною карбоната кальция
(Ф.)
Размельченный мрамор, осажденный мел и равное по весу
количество мела в виде студня одновременно обрабатывают в
отдельных колбах равными объемами разбавленной кислоты.
Мел в виде студня растворяется в течение нескольких секунд,
мрамор — за несколько минут.
Приготовьте в каждом из трех стаканов по 45 мл 1 н. раст-
вора НС1 (это небольшой избыток кислоты, так как для раст-
ворения двух граммов мела требуется 40 мл 1 н. раствора HCI).
Приготовьте также три широких колбы А, Б и В. В колбу А
насыпьте 2 г осажденного мела и налейте 15 мл воды (количе-
ство воды, добавляемой при получении мела в виде студня).
В колбу Б поместите 2 г тонко размельченного мела (или каль-
цита) и 15 мл воды. В колбе В приготовьте 2 г мела в виде студ-
ня, смешением 5 мл 4 М раствора СаС12 и 10 мл 2М раствора
Ма2СОз. Отложите это приготовление, пока все не будет гото-
во и не встряхивайте колбу, так как прозрачный студень мо-
ментально растворяется в разбавленной кислоте, тогда как
плотное мутное вещество (опыт 483, б) растворяется почти с
той же скоростью, что и осажденный мел. С помощью учеников
добавьте одновременно нужное количество кислоты в каждую
колбу. Происходит сильное шипение, в колбе В мел в виде
студня растворяется и шипение прекращается через 5 секунд.
Большая часть осажденного мела в колбе А растворяется при-
мерно за 30 секунд, однако остается немного частиц, содержа-
щих песок. Для полного растворения мела в колбе Б требуется
несколько минут.
Опыт 485. Превращение синей окиси меди в черную
ГФ.)
Синяя студенистая гидроокись меди, оставленная в жидко-
сти, в которой была получена, переходит в зеленую гидроокись
и наконец в черную так называемую гидратированную окись
меди.
Налейте 25 мл 1 М раствора NaOH в колбу на 200 мл и
добавьте сразу точно эквивалентное количество медного купо-
роса (сульфата меди), а именно 22—23 мл 0,5 М раствора
CuSO4-5H2O. Отфильтруйте несколько миллилитров раствора,
чтобы показать, что жидкая фаза почти бесцветна. Теперь на-
грейте колбу, одновременно слегка встряхивая содержимое
ее. Осадок становится бледно-зеленым, затем темно-зеленым
и наконец черным.
Повторите осаждение. Доведите раствор едкого натра до
кипения, затем медленно вылейте его в раствор медного купо-
роса (сульфата меди). Сразу образуется осадок черного цвета.
472
Опыт 486. Получение коллоидного серебра
(Гачек, 1913 г.)
Восстановление нитрата серебра таннином
Ученикам трудно поверить, что темно-коричневая жидкость
является суспензией элементарного серебра. Вследствие этого
я провожу два подготовительных опыта а и б, которые ясно и
несомненно показывают, что добавление таннина к аммиачно-
му раствору серебра вызывает выделение последнего.
а)	Приготовьте раствор азотнокислого нитрата серебра,
растворив 10 г AgNOs в 100 мл воды. Приготовьте также ра-
створ таннина, растерев 10 г его с небольшим количеством
холодной воды и разбавив водой до 100 мл. Возьмите часть
раствора серебра и добавляйте к нему раствор аммиака до
тех пор, пока совсем не растворится выпавшая вначале окись
серебра. Возьмите очень крепкий раствор аммиака, скажем
4 н., чтобы не разбавлять слишком сильно раствор серебра.
Теперь добавьте небольшое количество раствора таннина, око-
ло одной десятой или одной двадцатой от объема взятого раст-
вора азотнокислого (нитрата) серебра, перемешайте и поставь-
те пробирку в стакан с горячей водой. Через 2—3 минуты на
стенках пробирки появляется осадок серебра в виде зеркала.
б)	Приготовьте аммиачный раствор нитрата серебра, доведи-
те его до кипения, добавьте раствор таннина, равный по объему
одной десятой взятого раствора нитрата серебра, и удалите кол-
бу от источника нагревания. При стоянии оседает тяжелый оса-
док металлического серебра черного цвета. Из этих опытов
следует, что при смешивании растворов таннина и нитрата се-
ребра выпадает осадок серебра.
в)	Наконец, разбавьте 10 мл раствора азотнокислого (ни-
трата) серебра до 100 мл. Возьмите 5 мл этого раствора и,
пользуясь очень разбавленным раствором аммиака, приготовь-
те аммиачный раствор азотнокислого серебра и доведите его
водой до 100 мл. Разбавьте также 10 мл раствора таннина до
100 мл. К 100 мл разбавленного аммиачного раствора серебра
добавьте 1—2 мл разбавленного раствора таннина. Осадок не
выпадает, но получается прозрачная темно-коричневая жид-
кость, зеленая в отраженном свете. Это золь серебра, но не
целесообразно пользоваться им для опытов1 по коагуляции,
из-за защитного действия таннина.
Опыт 487. Получение коллоидного серебра
(Карей Леа» 1889 г.)
Восстановление окиси серебра декстрином
Окись серебра осаждают в присутствии декстрина. Послед-
ний действует и как восстановитель, и как защитный коллоид,
и получается высоко стабильный золь серебра.
473
Этот метод дает великолепный устойчивый золь, но его
получение нельзя закончить в течение одного урока. Как и в
опыте 486, я добавил вводный опыт, чтобы показать, что при
смешении реагентов получается осадок металлического се-
ребра.
Растворите отдельно в воде 5 г обычного декстрина и 5 а
едкого натра, смешайте растворы и доведите смесь до 250 мл.
Налейте в пробирку часть этого раствора; добавьте около
одной десятой от этого объема 10-проЦентного раствора азот-
нокислого серебра и поставьте пробирку в стакан с горячей
водой. Выпадающая вначале коричневая окись серебра посте-
пенно восстанавливается до серебра Восстановление задержи-
вается вследствие защитного действия декстрина, хорошее зер-
кало получается через 10—20 минут. Это показывает, что при
смешивании вышеуказанных реагентов получается осадок се-
ребра.
Перелейте оставшийся щелочной раствор декстрина в ши-
рокую колбу и добавьте постепенно раствор 3,6 г азотнокисло-
го серебра в 20 мл воды, хорошо встряхивая содержимое кол-
бы: выпадает окись серебра. Оставьте колбу на час или до
ближайшего урока или нагрейте колбу на водяной бане в
течение 20 минут, и коричневая окись серебра восстанавлива-
ется декстрином до серебра черного цвета, находящегося в
коллоидном состоянии. К части этой коллоидной суспензии до-
бавьте равный объем спирта. Оставшийся декстрин, едкий натр
и продукты окисления растворятся в спирте, а серебро выде-
лится и осядет через час или больше. На этой стадии деканти-
руйте жидкость; эта операция очень легка, так как серебро
прилипает в виде смолы к стенкам сосуда; смойте его неболь-
шим количеством спирта. При добавлении большого количест-
ва воды, скажем 500 мл, серебро пептизируется и получается
совершенно прозрачная жидкость, зеленая в отраженном свете
и коричнево-красная в проходящем.
К части этого золя добавьте разбавленной соляной кислоты:
хлористое серебро не осаждается, поскольку серебро не нахо-
дится в истинно растворенном состоянии, но кислота коагули-
рует золь, и получается плотный осадок металлического сереб-
ра черного цвета. К другой части золя добавьте несколько ка-
пель концентрированной азотной кислоты: как и в предыдущем
случае, появляется осадок серебра черного цвета. Добавьте
больше азотной кислоты, 2—3 мл, и слегка нагрейте жидкость.
За несколько секунд осажденное серебро растворяется и по-
лучается бесцветный раствор.
Добавьте к нему разбавленной соляной кислоты: теперь
появляется осадок хлористого серебра. Золь серебра может
стоять в течение нескольких лет.
Можно получить золь меди красного цвета из медноамми-
ачной гидроокиси и яичного альбумина.
474
Можно показать образование золя при пептизации осадка,
при.отовив золи гидрата окиси железа и сульфида кадмия.
Если нет времени для приготовления обоих, следует предпо-
честь золь гидрата окиси железа, как более знакомый учащимся
и лишенный неприятного запаха.
Опыт 488. Пептизация гидрата окиси железа
Приготовьте раствор хлорного железа, содержащий около
10 г обычной влажной соли в 100 мл раствора. Осадите гидро-
окись на холоду, добавив раствор соли железа в небольшой
избыток аммиака или углекислого (карбоната) аммония. Не
следует смешивать реагенты в обратном порядке. Без ненуж-
ной задержки промойте осадок 2—3 раза декантацией холод-
ной водой. К промытой гидроокиси добавьте концентрирован-
ный раствор хлорного железа (20—40 г влажной соли в
100 мл раствора) и слегка взболтайте содержимое колбы. Не-
медленно или через несколько минут, в зависимости от со-
стояния гидроокиси и концентрации хлорного железа, осадок
как бы растворяется и получается жидкость красивого корич-
невого цвета. Обратите внимание на различие между темной
окраской этого золя и желтой — концентрированного раствора
хлорного железа. Легко показать, что жидкость является зо-
лем, добавив к части ее 10-процентный раствор квасцов или
сульфата натрия: немедленно происходит коагуляция. Добавь-
те эти же самые электролиты к исходному раствору хлорного
железа — коагуляции не происходит.
Теперь нагрейте раствор хлорного или азотнокислого (ни-
трата) железа и добавляйте к нему небольшими порциями
только часть эквивалентного количества аммиака: получается
золь темно-красного цвета. В этом случае гидроокись пептизи-
руется задолго до того, как она достигает стадии видимого
осадка.
Опыт 489. Пептизация сульфида кадмия
(Прост, 1887 г.)
В суспензию свежеосажденного сульфида кадмия в воде
пропускают сероводород. Соль сейчас же переходит в коллоид-
ное состояние в виде прозрачной жидкости золотисто-желтого
цвета.
Возьмите 10 мл 0,1 М раствора сульфата кадмия; добав-
ляйте концентрированный раствор аммиака, пока не раство-
рится осажденная гидроокись кадмия, а затем пропустите в
прозрачный раствор сероводород до полного выпадения кад-
мия в виде сульфида. Промойте осадок несколько раз декан-
тацией, затем пропустите медленный ток сероводорода, взбал-
тывая время от времени колбу. Примерно за пять минут со-
держимое колбы превращается из суспензии в прозрачную
475
золотистую жидкость. Если времени мало, отфильтруйте твер-
дые частицы, как только получится жидкость желтого цвета,
но пептизация еще не пройдет полностью. Случайно некоторые
частицы будут оставаться; но иногда осадок полностью пепти-
зируется при промывании. Покажите, что золотистая жидкость
является золем, скоагулировав ее по частям различными элек-
тролитами: сульфатом натрия, квасцами и т. д.
Опыт 490. Диспергирование серебра
(Бредиг, 1898 г.)
Делают дугу под водой, пользуясь электродами из серебра.
Часть металла моментально испаряется и сейчас же конден-
сируется. Частицы коллоидных размеров отфильтровывают от
более крупных частиц металла. Требуется прямой ток в 4—5 а
при напряжении 50—100 в. Возьмите серебряную проволоку
диаметром в 1—3 мм. С помощью контактных винтов соедини-
те короткие куски серебряной проволоки с проводами от источ-
ника тока. Изолируйте проволоки, пропустив их в стеклянные
трубки подходящего диаметра. Пусть свободный конец каждой
проволоки высовывается из трубки примерно на 1 см. Закре-
пите одну трубку вертикально, а конец ее погрузите в кристал-
лизатор с холодной водой. Вторую трубку держите в руке.
Включите ток и зажгите дугу, доведя на момент концы прово-
локи до контакта и немедленно удалив их друг от друга при-
мерно на 1 мм. Попытайтесь сохранить дугу, но немедленно
разъедините проволоки, если они приплавятся друг к другу.
От дуги заструится коричневатое вещество и окрасит жидкость.
Через несколько минут выключите ток и отфильтруйте жид-
кость. Отфильтруется зеленовато-коричневая коллоидная сус-
пензия. Перелейте ее в колбу и сохраните до того времени,
когда будет изучаться флоккуляция.
Образование геля
Можно легко продемонстрировать образование геля, попе-
ременно нагревая и охлаждая 5-процеятный раствор желатины.
Силикагель. Из гелей в неорганической химии наиболее хоро-
шо известна кремнекислота. Можно получить силикагель, со-!
держащий 300 молекул воды на одну частицу SiOa.
Получение силикагеля
(Гурд, 1937 г.)
Разбавленное растворимое стекло нейтрализуют кислотой.
Опыт показал, что проще всего определять концентрацию про-
дажного стекла, разбавив его водой до подходящей концентра-
ции и протитровав раствором кислоты. Вследствие слабости
476
кремневой кислоты раствор силиката натрия реагирует с силь-
ными кислотами, как эквивалентное количество едкого натра.
Взвесьте короткую стеклянную палочку, поскольку ее вес вой-
дет в вес растворимого стекла, перенесите во взвешенный ста-
канчик и примитесь за определение веса растворимого стекла.
Растворите жидкое стекло в нескольких объемах горячей воды
и протитруйте остывший раствор 1 н. раствором НС1. Стекло,
имеющееся в продаже, бывает обычно 3—4 н. раствором силика-
та натрия. Время оседания и появления геля зависит от темпе-
ратуры и концентрации реагентов, одним из которых является,
конечно, ион водорода. 1 н. раствор жидкого стекла, нейтрализо-
ванный 2 н. раствором НС1, оседает за несколько минут, обычно
в виде мутного геля. 1—1,25 н. раствор, нейтрализованный 2 н.
раствором уксусной кислоты, осаждается через 1—2 часа.
0,75 н. раствор, нейтрализованный 1 н. раствором уксусной
кислоты, оседает около одного дня, но дает прозрачный гель.
Опыт 491. Кристаллизация в силикагеле
(Гачек» 1912; Холмс, 1918 г.)
Раствор йодистого калия диффундирует в силикагель, про-
питанный ацетатом свинца. Красивые золотистые кристаллы
йодистого свинца выпадают в виде отдельных правильно че-
редующихся слоев.
Заполните до половинц большую пробирку или другую
подходящую посуду силикагелем, приготовленным, как указа-
но выше, и используйте его без всякой очистки диализом. При-
готовьте этот гель, вылив требуемое количество раствора жид-
кого стекла в несколько большее, чем эквивалентное количест-
во 1 н. раствора уксусной кислоты, к которой добавлено по
2 мл 1 М ацетата свинца на каждые 100 мл кислоты. Когда
гель хорошо осядет, покройте его 2 н. раствором KJ. На по-
верхности геля скоро образуется плотный слой йодистого свин-
ца, но затем начинается кристаллизация и под поверхностью
геля. После того как реакция продлится в течение нескольких
дней, пробирка будет содержать кольца из золотистых кри-
сталлов.
Приготовьте в стакане гель, содержащий 4 г желатины и
0,12 г бихромата калия в 120 мл воды. Когда он затвердеет,
отрежьте плотный кусок геля и поместите его в раствор азот-
нокислого серебра (8,5 г AgNOs в 100 мл воды) так, чтобы
гель был целиком погружен в раствор. Поставьте раствор на
несколько дней в холодное место, летом — в холодильник. Про-
мойте гель и вырежьте слой из середины. Видны правильно
чередующиеся полосы бихромата серебра. Сравните их с по-
лосчатым агатом, являющимся природным затвердевшим при
образовании силикагелем.
477
АДСОРБЦИЯ (ХЕМОСОРБЦИЯ)
Изучение адсорбции само по себе вызывает замечательное
отношение к исследовательскому изучению веществ «прибавим
одно к другому и посмотрим, что из этого получится». Опыты
492—496 в их совокупности дают некоторое представление о
широком распространении адсорбции и о силе поверхностных
связей. Чтобы подчеркнуть это, мы начинаем с замечательно-
го исследования, используя очищенную и явно чистую поверх-
ность стекла. Чтобы заполнить промежуток времени, в течение
которого идет адсорбция, следует обратить внимание на неко-
торые ее обычные проявления, такие, как пятна на белье,
грязь на теле, чернила на бумаге, пленка окисла и пленка
воздуха, которая распространяется между частицами крахмала
и какао и задерживает их растворение. Адсорбция приписыва-
ется атомным остаточным неуравновешенным силам на по-
верхности, поэтому очевидна возможность избирательной и
обменной адсорбции, поскольку каждое химически определенное
вещество должно иметь свою собственную отличную от других
поверхность.
Опыт 492. Адсорбция на стекле.
(Таннер, 1923 г.)
Внутреннюю поверхность склянки тщательно смачивают
водорастворимой краской Колбу промывают несколько раз во-
дой, но она не может смыть краску. Таннер пользовался мала-
хитовой зеленой, но можно взять и другие краски: прекрасно
подходят метиловый, фиолетовый, метиленовый синий и фуксин.
Полностью смочите внутреннюю поверхность большой
склянки или бутылки из бесцветного стекла раствором одной
из указанных красок, скажем, метилвиолет (1 г в 200 мл во-
ды), или возьмите несколько склянок и различные краски. Вы-
лейте раствор и промойте склянку водой три или четыре раза
или же до тех пор, пока промывная вода не станет бесцветной;
тем не менее стекло сохраняет фиолетовый оттенок, который
вода не может удалить (фактически же небольшое количество
краски, зависящее от адсорбционного равновесия, удаляется
при каждом промывании). Теперь промойте колбу 20 мл спир-
та; получается раствор темно-фиолетового цвета. Коэффициент
адсорбции, выражающий распределение краски между раство-
рителем и стеклом, имеет очень различное значение для спир-
та и воды.
Сила адсорбции (Ф). Заполните раствором фуксина и ме-
тиленового синего совершенно чистые склянки и оставьте их
на 10 минут или больше. Вылейте краску и промойте склянки
холодной водой. После 8—10 промываний вода все еще окраше-
на. Теперь налейте 4 н. раствор НС1 или спирт, чтобы показать
количество краски, которое сохраняется после этих промываний.
478
Задержка краски более заметна, если заполнить склянки и
различные бутылки прозрачного стекла одной из указанных
красок за несколько дней или недель до урока. Покажите об-
работанные таким образом сосуды и предложите ученикам
добиться их очистки. Адсорбированная краска удерживается
при повторном применении горячей воды и только слегка смы-
вается при повторных промываниях спиртом или кислотой.
Возможно, что краска проникает в щели молекулярных разме-
ров, характерные для строения твердого веществами прили-
пает к их поверхности.
Опыт 493. Адсорбция на угле
(Гачек, 1925 г,)
Нет необходимости говорить, что уголь не является коллои-
дом. но’ своей ячеистой структурой и большой величиной по-
верхности он очень напоминает высушенный гель; являясь осо-
бой и осязаемой фазой, он очень пригоден для получения пред-
ставления об адсорбции.
Приготовьте исходный раствор метилвиолет; около 0,3 г
краски в 500 мл воды дают раствор подходящей концентра-
ции. Разбавьте 5 мл этого раствора 100 мл воды и налейте
30—50 мл этого разбавленного раствора в закрытый пробкой
цилин?р на 100 мл; сохраните остальной раствор для сравне-
ния. Если этой краски нет, можно легко получить достаточное
количество ее следующим образом. Красящим веществом хими-
ческих (несмываемых) карандашей, лент для пишущей машин-
ки и копировальной (фиолетовой) бумаги, обычно является
метилвиолет; обработайте измельченный карандашный гри-
фель или вынутую ленту небольшим количеством горячей во-
ды, затем отфильтруйте и разбавьте экстракт водой до окраски
0,01 н. раствора КМпО4.
Всыпьте в раствор чайную ложку «с верхом» угля и взбал-
тывайте в течение нескольких минут (избегайте брать костя-
ной уголь и измельченный животный уголь; они очень медлен-
но оседают и маскируют окраску раствора, так что необходимо
фильтрование. Однако животный уголь, продаваемый в виде
твердых зернышек, меньших, чем зерна риса, и твердый грану-
лированный уголь из противогаза действуют превосходно. Да-
же обыкновенный уголь из магазина хозяйственных товаров
действует вполне хорошо; перед употреблением его надо раз-
мельчить до размеров зерен риса).
После встряхивания с раствором краски и отфильтровыва-
ния от угля или его оседания жидкость становится совершен-
но или почти бесцветной; если она окрашена, сравните ее цвет
с цветом исходного раствора. Промойте уголь водой с помо-
щью декантации; после второго промывания промывная вода
на вид бесцветна. Теперь обработайте уголь 10—15 мл спирта
479
(технический метилированный спирт), получается раствор тем-
но-фиолетового цвета. Сохраните цилиндр и его содержимое
для опыта 494 по промыванию осадков.
Адсорбция брома. Согрейте закрытый пробкой цилиндр, по-
ставив его на радиатор или погрузив на минуту в горячую во-
ду. Влейте в него одну каплю брома, и как только цилиндр
заполнится коричневыми парами, всыпьте в него чайную ложку
угля и закройте пробку. Осторожно поверните цилиндр, чтобы
привести в более тесное соприкосновение оба его содержимых.
Если уголь хорошего качества, коричневое окрашивание мо-
ментально исчезает.
Смотрите опыт 101 по адсорбции аммиака углем.
Опыт 494. Адсорбция в анализе: промывание осадка
(Ф.)
Этот опыт не следует пропускать в том случае, если весо-
вой анализ включен в практический курс. Этот опыт должен
помочь разъяснить трудный момент анализа, а именно, как
много надо промывать осадок, смоченный высокорастворимым
реагентом.
Осадок и жидкость, в которой он был образован, представ-
ляют гетерогенную систему, совершенно такую же, как уголь
в растворе метилвиолет. При переходе от отдельных молекул
к конечной зернистой или кристаллической форме осадок про-
ходит через коллоидное состояние и следовательно адсорби-
рует из раствора растворенное вещество. Осадок сульфата
бария, адсорбировавший, скажехМ 0,2 г хлористого аммония,
нельзя промыть дочиста 0,4 мл горячей воды — объем горячей
воды должен растворить 0,2 г хлористого аммония — и даже
десятью такими объемами воды, хотй бы последний добавлял-
ся маленькими последовательными порциями. Следует упомя-
нуть также о времени, требующемся для отмывания фотоплен-
ки от легко растворимого гипосульфата. Химия процесса ста-
новится ясной из следующих опытов.
Возьмите оставшийся от предыдущего опыта цилиндр, со-
держащий уголь и спиртовой раствор метилвиолет. Для дости-
жения равновесия спирт должен пробыть в контакте с углем
в течение 5—10 минут, не мешает и более длительный период
времени. К такому же объему спирта во втором цилиндре до-
бавьте щепотку, скажем 0,1 г, твердого метилвиолета; получает-
ся густо окрашенный раствор; это указывает, что спирт в рав-
новесии с (комплексом) углем ни в коем случае не является
насыщенным раствором. Декантируйте спиртовой раствор с уг-
ля, осушите последний как можно тщательнее и сохраните
раствор для сравнения. Теперь обработайте уголь 10—15 мл
спирта; после встряхивания в течение нескольких минут полу-
чается раствор фиолетового цвета почти такой же окраски^
480
что и у первой порции спирта. Такую экстракцию можнс пов-
торить три или четыре раза, прежде чем получится совершенно
бесцветный раствор. Очевидно, что при промывании играет
роль и какой-то иной фактор, помимо растворяющего действия
жидкости. Можно представить себе, что краска подвергается
действию двух сил — адсорбирующему действию угля и раство-
ряющему— жидкости; по истечении достаточного времени до-
стигается равновесие.
Опыт 494 можно дополнить следующим, показывающим ад-
сорбционную способность свежеосажденного сульфата бария.
Опыт 495. Адсорбция на осажденном сульфате бария
(Холмс» 1922 г.)
К определенному объему 0,1 н. раствору КМпО4, скажем к
50 мл, в закрытом пробкой цилиндре на 100 мл добавьте не-
сколько миллилитров разбавленного раствора едкого натра, за-
тем — небольшое количество сульфата щелочного металла и
затем — хлористый барий. Встряхивайте цилиндр в течение ми-
нуты и дайте осадку осесть. Повторите опыт во втором цилинд-
ре, взяв такие же количества реактиврв. Когда осадок в первом
цилиндре почти осядет, на что потребуется 10 или более минут,
слейте розовую жидкость и взболтайте осадок с водой; снова
дайте ему осесть и, если время позволит, снова взболтайте с
водой; получится твердая фаза розового цвета и бесцветная
жидкость. Перманганат так упорно задерживается (на осадке),
что сульфат бария можно оставить в жидкости на неопределен-
но длительный срок, и он не потеряет своей розовой окраски.
В то же время добавьте во второй цилиндр более чем эк-
вивалентное перманганату калия количество перекиси водоро-
да, подкисленной серной кислотой.
Перманганат в растворе немедленно обесцвечивается, но
осадок остается розовым. Налейте осторожно в цилиндр не-
большое количество перманганата калия; розовая окраска
обесцвечивается, это указывает, что осадок действительно на-
ходится в соприкосновении с избытком перекиси водорода, ко-
торая не действует на адсорбированный перманганат.
Замечание об адсорбции реагентов. Применение адсорбции
в качественном и количественном анализах привело к большо-
му шагу вперед в этих разделах химии. Предложенные методы
быстры, надежны и чувствительны и, вероятно, в скором вре-
мени заменят старые методы. Осажденная гидроокись металла
остается надолго в виде геля, прежде чем приобретает окон-
чательную зернистую структуру, и вследствие этого проявляет
высокую адсорбционную способность. Адсорбция избирательна,
вследствие чего можно найти для каждого металла краску,
действующую как специфический реагент (см. опыт 501 (г)
и 502.
31 Фоулз
481
Адсорбция газов
В 1936 г. Арке нашел, что метиловый спирт и борная кис-
лота без добавления концентрированной серной кислоты легко
дают борнометиловый эфир при комнатной температуре. Этот
метод получения применен в приведенном ниже опыте, который
указывает на быструю и активную адсорбцию паров борном е-
тилового эфира на силикагеле, иллюстрируя принцип, исполь-
зуемый в промышленности для регенерации растворителей.
Избрав в качестве адсорбента силикагель, можно взбалты-
вать его с раствором краски, как в опыте 501 (а), или про-
пускать раствор краски через колонку с силикагелем, как
показано на рисунке 138.
Опыт 496. Адсорбция паров
(Блекеншип и Дональдсон, 1949 г,)
(Приводимый опыт является близкой модификацией опыта
указанных авторов.)
$
Рис. 138. Прибор для адсорбции.
Смесь светильного газа и паров метилового спирта перед
зажиганием разделяют на две струи. Одна струя проходит че-
рез колонку с силикагелем и горит бледно-голубым пламенем;
другая горит зеленым пламенем бора.
482
Соберите прибор, как показано на рисунке 138. Поместите
в склянку Вульфа (Л) 7 г борной кислоты и 25 г метилового
спирта. Возьмите U-образную трубку с коленами диаметром
1,25 см. В колено D на пробку В из стеклянной ваты на-
сыпьте силикагель слоем 15 см. В колено Е засуньте более
плотную пробку С (величину ее находят предварительным
испытанием), чтобы уравнять высоту пламени над обоими коле-
нами и попутно показать, что стеклянная вата не является ад-
сорбентом. F и G — две короткие трубки длиной по 10—15 см
из кварцевого или тугоплавкого стекла, закрепленные пример-
но на 1 см выше конца трубок Н, Н, чтобы действовать, как
горелки.
Прежде всего удалите силикагель из колена D. Дайте ток
светильного газа, вытесните воздух (из прибора) и зажгите обе
струи; каждая горит зеленым пламенем. Теперь поместите в труб-
ку D силикагель и снова зажгите газ: струя над трубкой F го-
рит зеленым пламенем, а над трубкой G — обычным голубым.
Колонка силикагеля хорошо работает в течение 30 минут; в
конце концов над трубкой G появляется зеленое пламя, указы-
вающее, что силикагель достиг точки насыщения. Тогда удали-
те склянку А, замените ее другой с одним метиловым спиртом
и снова зажгите газ. Теперь газ над трубкой F горит голубым
пламенем; пары метилового спирта вытесняют из силикагеля
борнометиловый эфир и газ над трубкой G горит зеленым пла-
менем.
Обменная адсорбция
Вещество, служащее адсорбентом или адсорбирующимся
веществом (адсорбатом), является компонентом обратимой си-
стемы. В соответствии с этим адсорбция никогда не проходит
совершенно до конца, на нее влияют факторы, действующие на
положение равновесия в обратимых системах. Электролиты в
качестве адсорбирующихся веществ обмениваются в эквива-
лентных количествах. Вообще, чем выше валентность (иона),
тем сильнее его адсорбция.
Опыты 599 б, 500 а иллюстрируют влияние закона действия
масс, в них одновалентный ион натрия в высокой концентрации
замещает двувалентный ион меди и кобальта, а в опыте 599 а, в
трехвалентный ион замещает двувалентный.
Опыт 497. Наглядная демонстрация обменной адсорбции
(Ф-)
Краску феносафранин адсорбируют на каолине и вытесня-
ют метиленовой голубой.
Этот яркий опыт наиболее эффектен, если пользоваться
крупнозернистым быстро оседающим каолином. Приготовьте
раствор (Б) метиленовый синий и определите заранее, из
31*
483
какого объема его (7) могут адсорбировать (краску) 10 г
каолина. В закрытой пробкой цилиндр, заполненный до поло-
вины водой, всыпьте 10 г каолина и добавляйте раствор саф-
ранина (1 г в 200 мл воды) до тех пор, пока после взбалтыва-
ния и оседания жидкая фаза не будет хорошо окрашена.
Слейте окрашенную жидкость в цилиндр и оставьте для сравне-
ния. Промойте каолин декантацией — обычно достаточно одного
промывания, пока шромывная вода (сливайте ее в цилиндр) не
станет совершенно бесцветной. Теперь добавьте раствор Б ме-
тиленовый синий в количестве, равном половине объема V.
Подождите и покажите интенсивно голубую окраску содержи-
мого цилиндра. Взбалтывайте его в течение минуты: содержи-
мое меняет окраску на темно-пурпурную, а при оседании видна
твердая фаза синего цвета и густо окрашенная сафранином
жидкость. Обычно окраска настолько густая, что приходится
разбавить раствор, чтобы видна была его окраска.
Замечание о ионообменных смолах. Изучение и Промышлен-
ное производство синтетических смол, обладающих замеча-
тельной способностью к избирательной адсорбции, не только
внесло революцию в деминерализацию воды и .некоторые дру-
гие промышленные процессы, но дало также ценные вещества
для исследования обменной адсорбции.
Эти нерастворимые смолы являются по существу высушен-
ными гелями и потому не растворяются в горячей воде. Они
обладают высокой адсорбционной емкостью и вообще действу-
ют с большей скоростью, чем природные цеолиты. В настоящее
время так много известно о зависимости их свойств от струк-
туры, что можно синтезировать вещества, обладающие желае-
мой избирательной способностью. Поскольку смолы являются
высушенными гелями, перед употреблением надо дать этим
смолам набухнуть и подготовить их поверхность. После опыта
смолу легко привести в ее первоначальное состояние. Смолы,
испытанные мною, оказались исключительно пригодными для
употребления. Среди них были следующие.
Зеокарб 225 L Эта катионная смола сильно адсорбирует
положительные ионы и быстро реагирует. Ее производят в
виде крошечных бусинок. Для подготовки нового материала
пропитайте его в течение четверти часа 4 н. раствором НС1,<а за-
тем промойте несколько раз декантацией, пользуясь дистилли-
рованной (или деионизированной) водой, всегда наливая до-
статочно воды, чтобы покрыть всю смолу. Если смола приме-
няется в форме колонки, ее можно подготовить методом «об-
ратного промывания», описанным в опыте 498. Таким образом,
кислая (покрытая с поверхности водородом) смола действует
как хорошо ионизированная нерастворимая кислота. Для реге-
1 Указанные здесь и ниже смолы с такими же результатами можно за-
менить смолами (ионитами), выпускаемыми нашей промышленностью
(см. журнал «Химия в школе» № 1, 1960). (Прим. ред.).
484
нерации использованного материала погрузите его на четверть
часа или более или оставьте на ночь в 4 н. растворе НС1, а
затем промойте, как указано выше.
Деацидит F—F. Это сильно щелочная анионитная смола,
получаемая в виде крошечных бусинок желтого цвета. Погру-
зите новый материал на четверть часа в 2 н. раствор Ыа2СОз
или в 2 н. раствор NaOH и промойте декантацией, как указано
выше. Регенерируйте погружением в 2 н. раствор Ыа2СОз. Под-
готовленная таким образом смола реагирует как хорошо иони-
зированное нерастворимое основание.
Зеокарб HI. (Сульфоуголь). Это вещество черного цвета
состоит из мелких зерен неправильной формы и является не
смолой, а сульфированным углем. Новый материал надо по-
грузить на ночь в 4 н. раствор НС1 и промыть, как описано
для Зеокарб 225. Он очень устойчив к химическому воздейст-
вию и легко оседает.
Лекционные опыты с ионообменными смолами
Опыт 498, в котором Уолтон применяет колонку из смолы,
через которую протекает жидкость и стекает вниз, очень напо-
минает промышленный процесс. Но подготовка колонки — дли-
тельная операция и должна быть проведена заранее, так что
класс не видит рту поучительную процедуру. Поэтому я раз-
работал метод взбалтывания раствора адсорбирующегося ве-
щества со смолой в закрытом пробкой цилиндре. Класс видит
каждую операцию, каждую фазу можно трогать руками, и не-
которые ученики могут помогать в опытах.
Опыт 498. Обмен ионов становится видимым
(Уолтон» 1946 г.)
На колонке из кислого вещества (с поверхностью, покры-
той ионами водорода) происходит обмен ионов водорода на
ионы кобальта до полного насыщения емкости колонки. Затем
кобальт обменивают на никель.
Закрепите вертикально трубку (ЛС) с просветом в 2—3 см
и около 20 см в длину,/так, как это показано на рисунке 139.
Закройте конец пробкой из стеклянной ваты. Заполните трубку
на две трети Зеокарб HI, Зеокарб 225 или другим катионитом
с высокой емкостью, который следует употреблять в мокром
виде, так как сухой набухает при впитывании воды. Вытесните
из колонки пузырьки воздуха путем «обратного промывания»,
а именно надев на конец D резиновую трубку и пропустив ток
воды вверх через слой со скоростью, достаточной для разрых-
ления слоя зернышек. Если вещество взято из свежих запасов,
промойте его концентрированной кислотой, а затем в избытке —
водой. Не давайте слою ионита осушаться, иначе придется сно-
485
Мо
0
Ионообменное
смола
ни Стеклянная
тт бато
С
Рис. 139. Ионо-
обменная колон-
ка.
ва прибегнуть к обратному промыванию; слой должен быть
всегда покрыт водой. Теперь насытьте смолу ионами кобальта,
пропуская 5—10-процентный раствор нитрата или сульфата
кобальта до тех пор, пока стекающий
вниз раствор не станет такого же розового
цвета, как и поступающий сверху. Промойте
слой смолы дистиллированной водой и пока-
жите, что промывная вода не содержит ионов
кобальта. (Уолтон подготовляет слой, как
описано выше, перед уроком.) Приготовьте
разбавленный раствор хлорида никеля (10 г
NiC12*6H2O в 1 л) и наливайте в трубку
сверху. Как только из трубки будет вытеснена
вода, раствор кобальта розового цвета начнет
стекать вниз, а зеленый раствор никеля
поступать сверху.
Опыт гр. 499. Обменная адсорбция
а)	Трехвалентное железо вытесняет медь
Сначала смолу покрывают ионами меди,
а затем обрабатывают солью окисного же*
леза; медь выделяется, а железо адсорбиру-
ется.
Возьмите около 25 г Зеокарб 225, перене-
сите в закрытый пробкой цилиндр (А) и до-
бавьте 80 мл 0,2 М раствора соли меди. Для
сравнения налейте 80 мл того же раствора
в другой цилиндр (Б). Взбалтывайте слегка
цилиндр А и время от времени сравнивайте
окраску раствора в нем с окраской в цилинд-
ре Б. Голубая окраска в цилиндре А быстро бледнеет и через
3 минуты становится трудно различимой; в то же время твер-
дая фаза становится зеленой. Слейте жидкость, промойте твер*
дую фазу водой и обработайте ее раствором соли трехвалент-
ного железа.
Адсорбированная медь не быстро обменивается на железо
и коричневатая окраска от избытка соли железа маскирует
голубую окраску от ионов Си2+. Целесообразно проводить ра-
боту количественно и в случае более концентрированных раст-
воров пользоваться лишь частью эквивалентного количества
меди. Возьмите 0,266 М (по Fe3+) раствор аммониевых или
калиевых железных квасцов (12,86 г соли аммония растворите
в разбавленной серной кислоте и доведите водой до 100 мл}.
Сорок миллилитров этого раствора эквивалентны взятому ко-
личеству соли меди. Добавьте 30 мл раствора соли железа и
взболтайте содержимое цилиндра. Окраска раствора сначала ста-
новится зеленой, а затем, через 3—4 минуты, принимает окон-
486
нательную синюю окраску сульфата меди. При стоянии или при
дальнейшем встряхивании окраска постепенно бледнеет.
Слейте раствор (соли) меди, промойте смолу и обработайте
ее в течение нескольких минут 4 н. раствором НС1. К части по-
лученной жидкости добавьте избыток раствора аммиака. Выпа-
дает гидрат окиси железа (обычно из жидкости голубого цвета,
так как не вся медь обменивается в течение 5 минут).
б)	Ион водорода вытесняет ион меди
Хотя, как общее правило, двувалентные ионы адсорбируют-
ся сильнее (чем одновалентные) но, применив закон действия
масс, можно вытеснить двувалентные ионы одновалентными.
Повторите первую часть опыта 499 а и обработайте промы-
тую покрытую медью смолу 4—6 н. раствором H2SO4. Получа-
ется раствор голубого цвета. Это иллюстрирует принцип сов-
ременного метода извлечения металлов из считавшихся до сих
лор отработанными растворов.
в)	Алюминий замещает кобальт
Повторите опыт 499 а, взяв два цилиндра (4 и Б), содер-
жащих каждый по 80 мл 0,2 М раствора соли кобальта. Ок-
раска (в цилиндре 4) быстро бледнеет и через 5 минут ста-
новится бледно-розовой, тогда как смола приобретает корич-
нево-розовую окраску. Слейте (из цилиндра А) раствор и про-
мойте покрытую кобальтом смолу. Теперь добавьте (в цилиндр 4)
80 мл насыщенного раствора (алюминиевых) квасцов и
слегка встряхните цилиндр. Через 5 минут раствор становится
явственно розовым, но не такой окраски, как в цилиндре Б,
это показывает, что вытеснен еще не весь кобальт. Если времени
мало, то на этой стадии слейте жидкость, промойте смолу и
обработайте ее в течение нескольких минут 4 н. раствором
НС1. Подщелочите часть этого раствора 4 н. раствором
NH4OH — появляется знакомый хлопьевидный осадок гидрата
окиси алюминия.
г)	Адсорбция калия почвой
(Вэй, 1850 г.)
Обмен основаниями, как это в то время называлось, впер-
вые был открыт английским агрохимиком Вэем в 1850 г. Он
пропускал раствор хлористого калия через колонку с почвой и
нашел, что калий неизменно задерживается и что вниз сте-
кает раствор хлористого кальция.
Разбавленный раствор хлористого натрия или калия мед-
ленно пропускают через длинную колонку с садовой землей.
При обработке окисным кобальтоазотистокислым натрием *hc-
487
ходный раствор дает немедленно реакцию на калий, а фильт-
рованный через почву дает отрицательную реакцию. Трубку
длиной в 50—75 см и диаметром в 2,5—4 см вытяните с одного
конца до диаметра ствола пера. В случае глинистой почвы
достаточна значительно более короткая колонка земли. За-
кройте суженный конец асбестом и размельченным стеклом и
заполните трубку почти целиком обыкновенной садовой зем-
лей. Закрепите трубку в вертикальном положении и поместите
капельную воронку над верхним (широким) ее концом. Налей-
те в капельную воронку раствор 0,01 н. NaCl 4- 0,01 н. КС1Г
т. е. 0,7 г NaCl 4- 0,58 г КС1 в литре раствора.
Откройте кран у воронки настолько, чтобы падала 1 капля
в секунду. Удобно начинать опыт на одном уроке и проверять
исходную и фильтрованную жидкости — на другом. Испытайте
часть исходного раствора кобальтоазотистокислым натрием
(приготовление его смотрите на странице 374) и покажите на-
личие калия. Обработайте часть фильтрованной через почву
жидкости тем же реагентом: осадок не выпадает.
Опыт 500. Обработка воды ионитными смолами
а) Смягчение воды путем обмена ионами
(Арден, 1954 г.)
Ардеп делает видимым пермутитный процесс умягчения во-
ды, замещая окрашенный ион кобальта на ионы кальция и маг-»
ния из жесткой воды. Ниже приводится видоизменение его опыта.
Возьмите около 20 г Зеокарб 225 и взбалтывайте их в ци-
линдре с 80 мл 0,2Л1 раствором соли кобальта. За короткий про-
межуток времени раствор теряет свое розовое окрашивание.
Промойте смолу и затем обработайте ее крепким раствором
соли, скажем 12 г соли в 100 мл раствора, т. е. приблизительно
2 М. Кобальт быстро вытесняется и окраска жидкости прибли-
жается к исходной. Вследствие низкой валентности, только вы-»
сокая концентрация ионов натрия в обратимой системе может
регенерировать смолу.
в) Деминерализация (деионизация) воды становится видимой
(Смит, 1952 г,)
Бихромат меди в водном растворе имеет окрашенный анион
и катион. Ион меди удаляют (из раствора) с помощью катио-
нитной смолы, ион бихромата — с помощью анионита, и раст-
вор становится бесцветной, лишенной ионов жидкостью.
Замечание. Окраска иона бихромата сохраняется при более
сильном разведении, чем окраска иона меди. Для того чтобы
изменение окраски было видно в большом классе, нецелесооб-
разно пользоваться бихроматом меди или смешивать окисную
’88
соль меди и соль бихромата в эквивалентных количествах.
Лучше брать избыток сульфата меди и добавлять бихромат
калия в таком количестве, чтобы только замаскировать синее ок-
рашивание. Класс видит исчезновение окрашенных ионов, но,
конечно, при этом адсорбируются и ионы калия и сульфата.
В один закрытый пробкой цилиндр (4) поместите около
20 г Зеокарб 225 в кислой форме (с поверхностью, покрытой
ионами водорода), а в другой—(Б)—около 20 г деацидита
FF. Налейте в колбу 30 мл 0,1 М раствора CuSO4 (5 г CuSCh*
•5Н2О в 100 мл раствора) и добавьте 30 мл обычного титрован-
ного 0,1 н. раствора К2СГ2О7 (!/бо А1). Получается зеленый ра-
створ цвета хлора. Налейте его в цилиндр А и несколько раз
переверните цилиндр. Менее чем за минуту раствор становится
желтым, а смола — зеленоватой. Декантируйте желтый раствор
в цилиндр Б и слегка взболтайте содержимое. Менее чем
за минуту желтая окраска исчезает и жидкость становится
бесцветной. Смойте водой омедненную смолу в цилиндре А и
добавьте к ней 10 мл 4 н. раствора H2SO4. Менее, чем через
минуту, появляется голубое окрашивание, свойственное меди;
окрашивание усиливается при стоянии. Соответствующим об-
разом экстрагируйте хромат со смолы в цилиндр Б, добавив
2 н. раствора Ь1а2СОз.
Избирательная адсорбция
Замечание о каолине. Из всех обычных адсорбентов — угля,
мела, талька, фуллеровой земли — каолин (белая глина) наи-
более удобен для применения в моих опытах; будучи почти
белым, он представляет собой почвенную глину и лишен ме-
шающего действия окраски. Наиболее подходящим является
продажный каолин, крупнозернистая встречающаяся в природе
глина — китайская глина из магазина строительных материа-
лов. Не берите порошков, применяемых в косметике, так как
их частицы близки по размерам к коллоидным и слишком
медленно оседают, чтобы их можно было применить на лек-
циях.
Опыт 501. Избирательная адсорбция
а)	Каолин как адсорбент
В цилиндр с пробкой насыпьте каолин слоем в 2,5 см и до-
бавьте три части воды. Добавьте раствор метилового фиолето-
вого,. встряхивайте цилиндр в течение одной минуты, а затем
поставьте его; каолин окрашивается в фиолетовый цвет, а жид-
кость над ним становится бесцветной — она может казаться
слегка окрашенной из-за адсорбции краски на стекле. Снова
добавьте краски, так как каолин адсорбирует огромное коли-
чество ее.
Повторите опыт в других цилиндрах с такими красками,
489
как метиленовая голубая, фуксин, малахитовая зеленая и тар-
трацин. Последняя из названных красок остается в водном
растворе и пригодна для опытов по избирательной адсорбции.
В случае метилвиолет и метиленовой голубой жидкость над
каолином остается бесцветной, пока не будет добавлено зна-
чительное количество краски, в случае же фуксина и малахи-
товой зеленой водная фаза всегда окрашена. В успевающем
классе надо обратить внимание на такое ясное указание как
явление распределения.
Возьмите некоторое количество голубого комплекса каолина
и обработайте его кипящей водой. Выделяется очень мало крас-*
ки, что еще раз указывает на силу адсорбции. Повторите обра-
ботку, взяв спирт.
б)	Каолин разделяет краски
(Суида, 1914 г.)
Приготовьте смесь красок (М), добавляя метилового фио-
летового к раствору тетртрацина (0,5 г краски в 100 мл воды —
достаточная концентрация), пока цвет не станет ни желтым ни
фиолетовым. Заполните на одну треть цилиндр с пробкой смесью
М, добавьте чайную ложку каолина, взбалтывайте цилиндр в
течение одной минуты, затем дайте каолину осесть. Он пол-
ностью адсорбирует метиловый фиолетовый, оставляя жидкость
желтого цвета.
Замечание. Можно использовать другие краски или смеси
краски с окрашенной солью, такой, как раствор сульфата ме-
ди, красноватый от фуксина, обязательно определив предвари-
тельно, что краска не реагирует с солью.
Суида нашел, что каолин адсорбирует конго красный, сафра-
нин, фуксин, метиленовую голубую, нейтральрот, малахитовую
зеленую, бриллиантгрюн, бисмаркбраун, кристаллвиолет, мети-
ловый фиолетовый и аурамин; он не адсорбирует кислый фук-
син, эозин, эритрозин, флюоресцеин, метилоранж, тропеолин,
прочный красный, суданрот, тартразин, нафтол зеленый, пикри-
новую кислоту, индиго, кармин и кошениль.
в)	Бумага как избирательный адсорбент. Хроматография
(Ф-)
Налейте в коническую колбу раствор М слоем толщиной в
1,5 см. Сделайте цилиндр из фильтровальной бумаги с немного
большей длиной, чем высота колбы. Поместите этот цилиндр в
жидкость. Тартраиин быстро поднимается по бумаге; сильно
адсорбирующийся метиловый фиолетовый двигается на корот-
кое расстояние. Когда тартрацин достигнет верха бумаги, вынь-
те ее и промойте водой фиолетовый конец. В результате полу-
чается желтая бумага с резко очерченной фиолетовой полосой.
Если желательно, разделите краски, поместив бумагу в воду, и
смойте тартрацин.
490
г)	Окись алюминия адсорбирует ализарин
(Атэк, 1915 г.)
Гидрат окиси алюминия кипятят с растворами ализарина и
метиленового синего; адсорбируется только ализарин.
Возьмите 0,1-процентный раствор ализарина (ализаринсуль-
фоната натрия) в воде. Растворите 10 г алюминиевых квас-
цов в 100 мл раствора. Налейте по 50 г раствора квасцов в
каждый из двух широких стаканов; добавьте раствора аммиа-
ка до щелочной реакции и воды так, чтобы стаканы были за-
полнены на три четверти. К одному стакану (Д) добавьте
20 мл раствора ализарина, а к другому (Б)—20 мл раствора
метиленового синего (0,1 г краски в 100 мл воды). Кипятите
в течение минуты и дайте осадку осесть.
Если взять указанные количества реагентов, стакан А бу-
дет содержать объемистый осадок красного цвета в бесцвет-
ной как вода жидкости, иногда проявляющей себя с адсорби-
рованной краской как закрепитель. В стакане Б в жидкости
голубого цвета видна белая гидроокись. Для усиления эффек-
та слейте краску и промойте гидроокись декантацией.
Если время позволит, промойте осадок в склянке А и по-
кажите, что он не растворяется в 1 н. растворе уксусной кис-
лоты, так плотно краска покрывает гидроокись.
Замечание. В случае каолина мы имеем поверхность, обра-
зованную несметное число миллионов лет тому назад, в проти-
воположность свежеобразованной гидроокиси алюминия.
д)	Шерсть, хлопок и фуксин
Намотайте и закрепите белую шерстяную нить вокруг
нижней части большой пробирки, покрыв ее в длину на 5 см.
На другую такую же пробирку намотайте белую хлопковую
нить. Нагрейте в широком стакане раствор фуксина в воде
(1 г краски в 250 мл). Погрузите на минуту в раствор покры-
тые нитями концы пробирок. Выньте пробирки, промойте во-
допроводной водой и погрузите покрытую шерстью пробирку
в стакан с кипящей водой: окраска на шерсти сохраняется.
Повторите то же с пробиркой, покрытой хлопковой нитью: с
нее стекает красная краска.
Проведите аналогичные опыты с пикриновой кислотой и
малахитовой зеленой.
Опыт 502. Избирательная адсорбция. Реактив на магний
(Суитцу и Окума, 1926 г.; Ф.)
Пурпурного цвета краска р-нитродиазобензолрезорцин об-
разует лак голубого цвета с гидроокисью магния, но не с гид-
роокисями других металлов группы кальция или натрия. Это
специфическое образование лака является не только хорошей
491
и характерной реакцией на магний, но и примером избиратель-
ной адсорбции. Краску можно купить, но ее очень легко сде-
лать, рецепт смотри на странице 574. Возьмите 0,1-процентный
раствор краски в 1-процентном растворе едкого натра.
В ряд колб налейте несколько растворов солей кальция, ба-
рия, стронция, магния, натрия и калия. Для образования гид-
роокисей добавьте к каждому раствору едкого натра. В каж-
дую колбу добавьте по 1—2 капли вышеуказанного реагента.
Гидрат окиси магния адсорбирует пурпурную краску и обра-
зует лак темно-синего цвета. В присутствии других гидрооки-
сей краска остается без изменения. Эта реакция представляет
исключительно чувствительную пробу на магний и легко об-
наруживает его присутствие в морской воде без предвари-
тельного ее упаривания, а также в растворе костяной золы без
предварительного удаления кальция.
Другие примеры избирательной адсорбции приведены в
опыте 558 и 559 по флотации.
Опыт 503. Избирательная адсорбция.
Адсорбционные индикаторы
(Фаянс, Гассель, 1923 г.)
Избирательная адсорбционная активность все шире исполь-
зуется в объемном анализе для определения конечной точки
количественного осаждения. Адсорбционным индикатором ис-
ключительной чувствительности и красоты является дихлор-
флюоресцеин, предложенный Кольтгофом в 1929 г.
Бромистое серебро, свеже осажденное в присутствии ад-
сорбционного индикатора (такого, как эозин или дихлорфлюо-
ресцеин) и избытка ионов серебра, адсорбирует серебряную
соль краски и становится блестящим.
Приготовление раствора индикатора. Растворите 0,1 г ди-
хлорфлюоресцеина в 2,5 мл 0,1 н. раствора NaOH и добавьте
60-процентного раствора спирта до 100 мл.
В каждую из двух широких колб налейте по 200 мл воды
и по десять капель раствора индикатора. Жидкость приобре-
тает зеленовато-желтую флюоресценцию. В первую колбу до-
бавьте 10 мл 0,1 н. раствора AgNOs; не происходит ни выпаде-
ния осадка, ни изменения окраски, вследствие растворимости
дихлорфлюоресцеина серебра. Теперь добавьте одну каплю
0,2 н. раствора КВг. Появляется слабая опалесценция, и жид-
кость приобретает явственный розоватый оттенок. Добавьте
вторую каплю, жидкость становится розовой, и видно очень
мало зеленой окраски; после добавления третьей капли жид-
кость становится темно-розовой. Одна капля в 200 мл жидко-
сти разбавляется примерно в 4000 раз. Из этого ясно, что ро-
зовое окрашивание можно видеть в 0,00005 н. растворе.
Продолжайте добавлять раствор бромида, пока не получится
492
избыток в одну каплю; тогда восстанавливается исходная зеле-
ная окраска индикатора.
Во вторую колбу добавьте 5 мл 0,2 н. раствора КВг или
эквивалентное количество этой соли в другой концентрации:
индикатор остается без изменения. Теперь постепенно добав-
ляйте 10 мл 0,1 н. раствора AgNOs. Бромистое серебро, обра-
зующееся в таком разбавленном растворе, оседает не быстро,
я появляется в виде коллоидной суспензии, так что содержи-
мое колбы становится молочно-белым и опалесцирующим.
Продолжайте добавлять (азотнокислое) серебро, пока не до-
стигнете избытка в одну каплю— и содержимое колбы снова
приобретет розовую окраску.
Если же повторить опыт в закрытом цилиндре, то легко
видеть, что меняет окраску осадок, а не раствор.
Опыт 504. Адсопбния индикатора
Налейте в бюретки титрованные растворы 0,1—0,2 н. NaCl
и 0,1 н. AgNOs и заранее определите их эквивалентные объе-
мы, чтобы достигнуть лучшего эффекта, необходимо работать
быстро, так как хлористое серебро быстро проходит коллоид-
ное состояние и на него вредно действует свет. Налейте в ци-
линдр 20 мл раствора соли и приготовьте эквивалентное
количество нитрата серебра в маленькой колбе. Добавьте в
цилиндр несколько капель раствора дихлорфлюоресцеина и
затем как можно быстрее влейте раствор (нитрата) серебра;
будет добавлено не вполне эквивалентное количество его, так
как часть его останется на стенках колбы. Закончите реакцию,
добавив по каплем (азотнокислого серебра) из бюретки, пока
жидкость внезапно не приобретет розовое окрашивание. Взбол-
тайте осадок, пока он не свернется; он быстро оседает, давая
слой твердого вещества розового цвета и бледно-желтую жид-
кость над ним. Образующаяся пена розового цвета, вероятно,
состоит из частйц коллоидных размеров, переходящих на грани-
цу раздела и стабилизирующих пену, получающуюся при взбал-
тывании. Без ненужного промедления, то есть как только будут
отмечены указанные явления, добавьте одну каплю раствора
соли и взболтайте содержимое цилиндра: осадок немедленно
становится белым, и одновременно жидкость снова приобретает
желто-зеленую флюоресценцию. Эти обратимые изменения мож-
но показывать несколько раз, пока осадок не потеряет своей ак-
тивности.
Опыт 505. Расширение коллоидов. Набухание
(Ф.)
Способность коллоидов группы желатины впитывать раст-
воритель, в который они погружены, и значительно расширять-
ся и обратные изменения имеют огромное значение в биологии.
493
Взвесьте часть листа желатины, около 6 cjw2, погрузите в
стакан с водой и посмотрите на него через несколько дней. Ес-
ли процесс набухания прекратился, выньте разбухшую жела-
тину, обсушите фильтровальной бумагой и определите привес.
Оставьте ее на воздухе на несколько дней, пока не прекратит-
ся сжатие, взвесьте снова и получится приблизительно исход-
ный вес.
Совпадение неточно, если желатина содержит водораствори-
мые вещества и влажность воздуха не одинакова в обоих слу-
чаях; тогда гель оставляют набухать или сжиматься на возду-
хе, пока не будет достигнуто равновесие. Распространенность
набухания можно хорошо показать и на примере агара.
В мерный цилиндр на 100 мл поместите измельченный агар
и хорошо утрамбуйте его с помощью пробки, надетой на ко-
нец стеклянной палочки, пока он не займет определенный
объем, скажем 5 мл. Теперь налейте на него воды (в объеме,
превышающем в 15 раз объем, занимаемый агаром) и наблю-
дайте за системой. Скоро начинается набухание, и агар посте-
пенно занимает 8—10 объемов от своего первоначального
объема.
От пластинки натурального каучука отрежьте куски опре-
деленной формы, скажем квадраты по 1,5 см. Положите эти
куски порознь в закрытые пробкой колбы, достаточно широкие
для того, чтобы каучук мог набухать без изменения формы, и
содержащие такие растворители каучука, как бензол, толуол и
четыреххлористый углерод. В течение нескольких часов каучук
очень сильно разбухает, но куски надолго сохраняют свою
форму, маленькие квадраты становятся толстыми. Через неко-
торое время каучук образует с растворителем гель.
Опыты можно дополнить множеством пршкеров из домаш-
ней жизни по приготовлению и варке пищи.
Опыты гр. 506. Эмульсии и пены
Пептизация жидкости вообще известна под хорошо знако-
мым названием эмульгирования. В закрытом пробкой цилинд-
ре взболтайте 5 мл масла (оливкового, касторового или мин-
дального) с 50—70 мл воды: масло разбивается на крошечные
капельки и распространяется в воде. На момент видна гомо-
генная жидкость, коллоидный раствор масла или эмульсия.
Однако такая эмульсия мало стабильна, так как при стоянии
большая часть масла через несколько минут отделяется и да-
же образует отдельный слой.
Повторите опыт, взяв вместо воды 0,25—1-процентный вод-
ный раствор мыла. После взбалтывания и оседания пены вид-
но, что масло образовало с раствором стабильную гомогенную
смесь: масло пептизировалось или эмульгировалось. При очист-
ке масло или жирное вещество удаляются с поверхности тре-
494
нием, вызывающим эмульгирование, и легко смываются
водой.
Образование стабильной эмульсии, основы моющего дейст-
вия, очевидно, обусловлено адсорбцией. Взбалтывание разби-
вает масло на капельки; следовательно, поверхность масла,
подобно поверхности раствора мыла, становится громадной.
Концентрация коллоида, понижающего подобно мылу поверх-
ностное натяжение воды, повышается в поверхностном слое.
В результате каждая капля масла окружена слоем мыла.
Взболтайте раствор мыла: на поверхность поднимается
мыльная пена. Пена — коллоидное явление, диспергирование
крошечных пузырьков газа в такой среде, как вода. Чистая
вода не пенится, необходимо присутствие растворенного ве-
щества, имеющего концентрацию в поверхностном слое, от-
личную от концентрации в объеме раствора. Любое растворен-
ное вещество, понижающее поверхностное натяжение жидко-
сти, вызывает этот эффект. Мыла, альбумины, белки и сапони-
ны очень сильно понижают поверхностное натяжение воды; в
то же время они повышают поверхностную вязкость, что при-
дает стабильность пене.
В закрытой пробкой колбе или цилиндре взболтайте водный
раствор 0,5— 1 -процентного сапонина: получается огромный
объем пены, которая сохраняется в течение нескольких часов.
Сапонин — обобщенное название не содержащих азота
токсических глюкозидов. Обычный мыльный корень и конский
каштан являются хорошо известными источниками сапонина.
Установлено, что 2-процентный раствор сапонина имеет по-
верхностную вязкость в 600 раз более высокую, чем жидкость
в объеме. Если сапонина нет под рукой, раскрошите конский
каштан и экстрагируйте порошок водой. Отфильтруйте жид-
кость и взболтайте ее; образовавшаяся пена стабильна в те-
чение нескольких часов.
Опыт 507. Моющее действие мыла
(Спринг, 1909 г.)'
Для имитации грязи тонко измельченную двуокись марган-
ца или краски для румян взбалтывают с водой в одной посу-
де и с раствором мыла — в другой и затем жидкости фильт-
руют. Фильтрование отделяет воду от грязи, а мыло захваты-
вает грязь через фильтр.
Налейте 50 мл воды в один цилиндр с пробкой на 100 мл и
50 мл 0,25—1-процентного водного раствора мыла — в другой.
Мыльный раствор легче всего приготовить, положив в теплую
воду нужное количество мыла, называемого в продаже жидким
мылом. Раствор получается за несколько секунд.
К каждому раствору добавьте щепотку краски для румян
или сажи и взболтайте жидкости. Эти вещества надо* заранее
495
испытать и выбрать наиболее подходящие; если вещество гру-
бо измельчено, опыт проходит неудовлетворительно. Порошок
в первом цилиндре в конце концов оседает, оставляя совер-
шенно прозрачную жидкость. Пока он оседает, пропустите
часть жидкости через фильтр: жидкость проходит прозрачной
и бесцветной. Здесь также надо проверить опыт заранее и вы-
брать быстро фильтрующую бумагу хорошего качества; обыч-
ная фильтровальная бумага, вероятно, будет пропускать часть
краски для румян или сажи.
Жидкость во втором цилиндре — суспензия черного или
красного цвета такой же и остается. Пропустите часть ее через
фильтр, взяв бумагу, которая, как было найдено заранее, за-
держивает краску. Красного цвета жидкость проходит через
фильтр без изменения. Эта иллюстрация моющего действия
мыла является видоизмененным опытом Спринга. Можно дать
несколько объяснений этому явлению. Холмс считает, что об-
разуются слабо соединенные агрегаты частиц вещества, черес-
чур большие для того, чтобы пройти через фильтр, а мыло
разделяет их на частицы меньших размеров; затем вследствие
увеличения границы раздела, как было разъяснено выше, каж-
дая частица, покрытая вязкой пленкой мыла, переходит в
суспензию и в таком виде легко проходит через фильтр.
К суспензии краски добавьте разбавленной кислоты, или
раствор квасцов, или хлористого кальция, или любое вещест-
во, осаждающее радикал стеарата: мыло разрушается, и крас*
ка оседает.
496
ГЛАВА VIII
КАТАЛИЗ
Несмотря на важность предмета, нельзя предложить общей
теории катализа, вследствие существования различных видов
каталитической активности. Однако суммируя и округляя ре-
зультаты, можно дать ученикам представление о нескольких
различных видах каталитической активности. Теорию механизма
этих различных процессов можно излагать в том случае, если
предполагаемую теорию можно подтвердить эксперименталь-
ными данными. Как и всегда, с учениками младших классов
лучше избегать догматических утверждений и противополож-
ных точек зрения. С учениками старшего возраста надо обра-
тить особое внимание на факты, а теории должны быть изло-
жены с оттенком сомнения. Возможно, что при различной ка-
талитической активности действуют и различные механизмы.
Легче- всего объяснить катализ, сопровождающийся образова-
нием и разложением промежуточных соединений. Наиболее
поучительным из известных мне примеров является каталити-
ческое окисление сернистой кислоты, опыт 269, и при заверше-
нии работы по катализу этот опыт следует повторить.
Опыт 508. Катализ, вызванный электролизом
(Армстронг, 1885 г.)
Если поместить в соприкосновение с цинком другой1 ме-
талл, то взаимодействие цинка с разбавленной кислотой уско-
ряется.
Возьмите палочку чистого цинка длиной в 20—30 см или
отрежьте длинную узкую полоску цинковой фольги. (Выберите
наиболее чистый из имеющихся сортов цинка —выбор легко
сделать, погрузив его в разбавленную серную кислоту; чем
чище металл, тем медленнее он растворяется.)
Почистите палочку и разделите ее на две части. Обмотайте
плотно кусок платиновой проволоки вокруг одной из палочек.
Погрузите палочки в цилиндр с 2—4 М. раствором серной ки-
1 Металл с более положительным электродным потенциалом. (Прим, ред.).
32 Фоудз	497
слоты. Если цинк чистый, то кислота на него не действует.
Палочка, обмотанная платиной, вызывает сильное. выделение
водорода. В этом случае получается разность потенциалов и
происходит реакция, обратная электролизу.
Погрузите палочку чистого цинка в стакан с разбавленной
серной кислотой. Начинается слаоая реакция или же она
вообще не происходит. Теперь добавьте несколько миллилитров
раствора сульфата меди, или хлорной платины, или мышьяко-
вистого ангидрида. Происходит сильное выделение водорода.
Опыт 509. Катализ, вызванный влагой
Смешивают умеренно сухой сероводород и сернистый газ.
Не происходит никаких изменений. Через 10—20 минут к смеси
добавляют воду: немедленно происходит взаимодействие.
Заполните один газоприемник сероводородом (сульфидом
водорода), высушенным пропусканием через хлористый каль-
ций, а другой — сернистым газом (двуокисью серы), высушен-
ным пропусканием через серную кислоту. Поместите один газо-
приемник над другим и удалите покрышки между ними. Опыт
надо начинать в начале урока, так как в течение 20—30 минут
не происходит никакой заметной реакции. Через 10—15 минут
быстро засуньте в смесь (газов) комок влажной фильтроваль-
ной бумаги. Бумага сразу, а вскоре и стенки газоприемника
покрываются выпавшей серой. .
Опыт 510. Катализ, вызванный водой.
Взаимодействие алюминия с йодом
(Борду. 1902 г.)
К смеси порошка алюминия и йода дабавляют каплю воды:
происходит бурная реакция, сопровождающаяся горением и
выделением большого объема «дыма». Йод реагирует, даже ес-
ли он взят прямо из банки; но высушенный и размельченный
йод гораздо более активен. За день или более до опыта на-
сыпьте на дно сухой пробирки несколько граммов негашеной
извести. Покройте ее асбестом, добавьте размельченный йод и
плотно закройте пробирку пробкой.
' На куске асбеста или грифельной доске тщательно переме-
шайте 10—20 мл порошка алюминия с равным объемом высу-
шенного йода. Соберите смесь в кучку конической формы с уг-
лублением наверху для воды. Поставьте все на треножник и
перенесите под тягу. Добавьте из пипетки одну-две капли воды
и немедленно закройте тягу. Через несколько секунд начинает-
ся реакция и масса дает бурную вспышку. Появляются клуоы
дыма; затем пламя исчезает, реакция ослабевает, происходит
повторное разогревание и получающаяся окись алюминия ста-
новится раскаленной.
498
Аналогичная реакция происходит между йодом и порошком
магния или цинка.
Борду объясняет ход реакции следующим образом.
Вода катализирует образова1ние йодистого алюминия, при
этом выделяется много тепла. Выделяющийся в виде паров
йодистый алюминий самопроизвольно загорается при соприкос-
новении с вбЬдухом.
Опыт 511. Автокатализ
(Уэлей, 1890 г.)
Медь, помещенная в разбавленную азотную кислоту, остает-
ся сравнительно инертной, пока не образуется достаточно азоти-
стой кислоты для того, чтобы катализировать реакцию. Медь
энергично реагирует с азотной кислотой, к которой добавлено
небольшое количество азотистой кислоты.
Приготовьте некоторое количество разбавленной азотной
кислоты (1 объем кислоты с плотностью 1,42 на 1 объем воды)
и разлейте в 3 цилиндра.
В один цилиндр поместите полоску медной фольги. Через
некоторое время начинается очень слабая реакция, она посте-
пенно усиливается и через несколько минут становится бурной.
На этой стадии для контраста опустите полоску меди во второй
цилиндр. В третий цилиндр всыпьте щепотку азотистокислого
(нитрита) натрия и после его растворения опустите полоску ме-
ди. Немедленно начинается бурная реакция.
Два катализатора лучше, чем один. Эта приводящая в не-
доумение, но важная истина уже была иллюстрирована опытом
с перекисью водорода (опыт 297); она может быть подтвержден
на каталитическим разложением хлорной извести.
Опыт 512. Два катализатора лучше, чем один.
Каталитическое разложение хлорной извести
(Жубер, 1905 г.; Ф.)
Горячий раствор хлорной извести обрабатывают медным ку-
поросом, при этом кислород выделяется с умеренной скоростью.
Опыт повторяют, беря эквивалентное количество сульфата за-
кисного железа; выделение кислорода еще более слабое.
В третьем опыте смешивают оба катализатора — происходит
энергичное выделение кислорода. Взбалтывайте в течение не-
скольких минут 15—20 г хлорной извести со 100 мл холодной
воды и отфильтруйте раствор. Нагрейте раствор до 40—60°, за-
полните почти целиком теплой жидкостью маленькую колбу,
тогда потребуется очень мало кислорода для того, чтобы вытес-
нить воздух. Добавьте 2—5 мл разбавленного раствора медного
купороса. Происходит выделение газа, который можно обнару-
жить через одну-две минуты и показать, что это кислород.
32*
499
Повторите опыт во второй колбе, добавив 5 мл 0,1 М раст-
вора ЕеЗСЬ-УНгО. Выделение газа слабое, и лучина в нем мо-
жет только более ярко накаляться, но не дает пламени. Будьте
удовлетворены этим, так как такое поведение усиливает важ-
ность ближайшего опыта.
Повторите опыт в третьей колбе, взяв по 2 мл каждого из
катализаторов. Скоро в изобилии начинает выделяться кисло-
род. Если позволяет время, возьмите 5 мл раствора медного
купороса с различными количествами соли железа и отмечайте
результаты.
ПРОЦЕСС ДИКОНА. МЕТОД ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ СТАДИИ
В этом месте курса хорошо привести процесс Дикона; его
можно дать последовательными стадиями или сразу; приводят-
ся оба метода.
Приготовление безводной хлорной меди. Соль CuClf2H2O
при 100° теряет всю свою воду, а при более высокой температу-
ре, в 300—400°, подвергается дальнейшему разложению с вы-
делением хлора.
2СиС1г « 2CuCl + Ch
Нагрейте гидратированную соль в фарфоровой чашке на
песчаной бане, помешивая палочкой, пока не улетучится вся
вода. Повысьте температуру, чтобы удостовериться, что соль
сухая, неважно, если при этом начнется разложение. Безводную
соль надо приготовить до урока о процессе Дикона и оставить
в плотно закупоренной склянке. При комнатной температуре 1 а
безводной соли выделяет около 90 мл хлора.
Опыт 513. Выделение хлора из хлорной меди
Насыпьте в тугоплавкую пробирку 5—6 г безводной соли и
закройте плотно асбестом для задержки порошка, который
иначе будет вылетать из пробирки. Наденьте на пробирку проб-
ку с согнутой под прямым углом отводной трубкой, ведущей
в сухой газоприемник. Нагрейте пробирку до слабо красного
каления. Быстро и легко выделится хлор. Это разложение —
легкий и быстрый способ получения хлора для заполнения за-
пасного газоприемника.
Опыт 514. Окисление хлористой меди до основной соли
хлорной меди
(Ф.)
Через колбу, содержащую суспензию хлористой меди, про-
пускают воздух или суспензию взбалтывают в большой колбе.
Окисление идет медленно, и проходит 20 или более минут, пока
зеленое окрашивание в колбе становится явно заметным. Про-
500
ше провести окисление и притом без отвлекающего шума
вакуумного насоса, широко разложив хлористую медь на ли-
стке бумаги. Смочите лист белой фильтровальной бумаги раст-
вором хлористой меди Ч Поскольку желательно показать, что
образующаяся при окислении основная соль нерастворима в
воде, но растворима в разбавленной кислоте, лучше растворять
хлористую медь в растворе хлористого аммония или поварен-
ной соли, а не в концентрированной соляной кислоте. Вылейте
несколько миллилитров исходного раствора хлористой меди
(см. стр. 572) в колбу с водой, и когда соль осядет, слейте
сверху жидкость. Добавьте к оставшейся хлористой меди не-
сколько миллилитров раствора хлористого аммония или пова-
ренной соли (16 г соли в 100 мл раствора): хлористая медь
немедленно растворится. Смоченный этим раствором лист филь-
тровальной бумаги приколите к доске или поместите в другое
место, удобное для наблюдения. Через 2 минуты вокруг пятна
коричневого цвета появляется широкая кайма зеленого цвета;
через 10 минут вся бумага приобретает зеленую окраску. Со-
храните эту бумагу до ближайшего случая. Оторвите кусок
бумаги и подержите его под струей воды; зеленое вещество
остается, следовательно, оно нерастворимо в воде. Капните
одну капл^ разбавленной соляной кислоты на другой кусок
бумаги и затем промойте его. На месте, обработанном кисло-
той, появляется белое пятно.
Опы/*515. Получение большого количества основной
соли хлорной меди
(Ф)
Окисление хлористой меди можно провести и хорошо про-
демонстрировать, применив в качестве окислителя перекись
водорода вместо воздуха.
Хлористую медь слегка нагревают с перекисью водорода.
Образуется промежуточное соединение, перекись меди, а часть
перекиси водорода претерпевает каталитическое разложение.
Внезапно вещество становится зеленым, вследствие образова-
ния нормальной и основной хлорной меди. Реакция протекает
следующим образом:
2СиС1 + 2НЮ2 « СиОг + 2Н2О + СиС12
2СиО2 + 2Н2О - 2Си(ОН)2 + О2
ЗСи (ОН) 2 + СиС12 + 4Н2О = ЗСи (ОН) 2 • СиС12 • 4НО2.
Осадите в широкой колбе 1—2 г хлористой меди
(см. стр. 572) и слейте сверху жидкость. Налейте в колбу около
20 мл 10—20-процентного раствора (по объему) Н2О2: появ-
ляется осадок черного цвета, и начинается сильное выделение
1 Хлористая медь нерастворима в воде, поэтому ее надо растворить в
растворе поваренной соли.
501
кислорода. Слегка нагрейте колбу: черное вещество скоро при-
обретает бледно-зеленую окраску. Зеленое вещество оседает и
остается раствор голубого цвета.
Опыт 516. Основная соль хлорной меди
переходит в нормальную соль
Добавляйте к содержимому колбы соляной кислоты до
растворения осадка. Получается раствор хлорной меди. Этот
раствор можно выпарить и получить твердую соль, завершив
тем самым цикл реакции.
Опыт 517. Иллюстрация процесса Дикона
(Дикон, 1868 г.)
Замечание. Предлагаемые методы иллюстрации процесса
Дикона могут быть подвергнуты критике. В обычном способе
пемзу пропитывают раствором хлорной меди, нагревают для
удаления воды и помещают пемзу в трубку для сожжения.
После этого пропускают над пемзой холодный воздух, который
проходит затем через раствор йодистого калия, не реагируя с
ним; пропускание над нагретой пемзой смеси воздуха и хлори-
стого водорода вызывает появление хлора. При таком опыте
остается далеко неубедительной необходимость катализатора,
так как при пропускании воздуха над нагретой пемзой прежде
всего получается хлор.
Лучше начинать с хлористой меди, пропустить над ней теп-
лый воздух и показать, что хлор не выделяется.
Осадите несколько граммов хлористой меди и растворите ее
в минимальном количестве горячей концентрированной соляной
кислоты. Смочите этим раствором кусочек асбестовой ваты.
Асбеста должно быть достаточно для того, чтобы рыхло за-
полнить трубку для сожженйя на протяжении 4 см. Возьмите
смоченный асбест щипцами и нагревайте его в пламени горел-
ки Бунзена, пока не удалятся пары хлористого водорода и не
начнет улетучиваться хлористая медь в виде белого дыма. По-
ложите асбест в трубку для сожжения длиной в 22 см на рас-
стоянии 5 см от ее края. Такое расположение позволяет поме-
стить лакмусовую бумагу Е в холодном месте в другом конце
трубки. Соедините этот другой конец с промывалкой, ведущей
к вакуумному насосу (рис. 140). Нагрейте умеренным пламе-
нем конец трубки, где лежит асбест, и пропустите через нее
ток воздуха. Если над асбестом появится довольно большое
количество сублимата хлористой меди коричневого цвета, зна-
чит пламя чересчур горячее: хлористая медь плавится при
434° и начинает возгоняться при немного более высокой темпе-
ратуре. В промышленности варьируют температуру от 350
до 450°. Поместите в трубку для сжигания влажную лакмусо-
502
вую бумагу, если бумажка начнет со временем обесцвечиваться,
пропускайте воздух над нагретым асбестом до тех пор, пока не
прекратится обесцвечивание. Теперь трубка готова; закройте
ее* плотно пробками, пока она не понадобится для урока, на
котором нагрейте ее снова, всуньте свежую влажную лакму-
совую бумажку, пропустите воздух над нагретым катализато-
ром и покажите, что бумажка не обесцвечивается.
Рис. 140. Процесс Дикона.
В колбу Вюрца на 200—300 мл вставьте пробку с двумя
отверстиями. В одно отверстие пропустите согнутую под пря-
мым углом длинную трубку В, служащую для поступления
воздуха, а в другое — капельную воронку, достающую до дна
колбы. Опустите в колбу несколько кусочков каменной соли
размером с фасоль. Соедините отводную трубку колбы с от-
крытым концом трубки для сжигания, затем вылейте из ка-
пельной воронки несколько миллилитров концентрированной
серной кислоты. При таком устройстве можно пропускать через
трубку для сжигания смешанный с воздухом сухой хлористый
водород, причем трубка редко трескается. Налейте в промы-
валку раствор йодистого калия. Включите вакуумный насос и
пропускайте смесь воздуха и хлористого водорода через на-
гретую трубку. Через минуту после добавления хлористого во-
дорода начинает клубами выделяться хлор. Лакмус немедленно
обесцвечивается, из раствора йодистого калия скоро выпадает
твердый йод. Опорожните промывалку, снова поставьте ее на
место и ослабьте ток воздуха. В промывалке видна окраска
хлора, а запах его распространяется по комнате.
ГЛАВА fX
ПЛАМЯ, ГОРЕНИЕ И ВЗРЫВ
В элементарном курсе химии есть много мест, в которых
можно сконцентрировать, изучить, закрепить вопросы о пламе-
ни и горении.
Предмет можно изучать исторически, начиная с примитив-
ных методов добывания огня и продолжив изучением воздуха,
часть которого участвует в горении, и теорий, постепенно все
лучше и лучше объясняющих эти явления.
В настоящем разделе предмет изучается с большой глуби-
ной; здесь дается больше сведений о горении и взрыве, чем
это соответствует их распространенности.
Опыт гр. 518. Древние способы получения огня
При царапании друг о друга двух кусков железного колче-
дана или при трении кристалла последнего о стальной раш-
пиль получаются горячие красные искры. При этом и при не-
которых других опытах по горению лучше затемнять комнату.
Кусок железного колчедана держат крепко в руке и краем его
царапают как можно сильнее по другому куску. Вылетает не
очень большое количество красных горячих искр. Одни'образцы
колчедана действуют лучше, чем другие, и если нападете на
подходящий кусок, сохраните его для опытов.
Потрите кристалл колчедана о стальной рашпиль: как и в
предыдущем случае, вылетают красные горячие искры.
Если был проведен опыт 266, класс знает, что нагретый на
воздухе железный колчедан окисляется с получением пламени.
Это явление имеет некоторое значение в угольной горной про-
мышленности, поскольку большая часть каменного угля содер-
жит железный колчедан.
Огонь. Чтобы помочь классу представить себе, что огонь —
газообразное вещество, нагретое до температуры свечения, на-
помните, что при достаточном нагревании все вещества, уголь
и металлические нити в электрических лампах, известь, рас-
плавленное железо накаляются и испускают свет. Если при
этом, как в случае платины или извести, не выделяется газ, то
свечение получается без огня.
£04
Пламя — это газы, получающиеся при окислении при высокой
температуре, но не обязательно пламя получается только при ре-
акции с кисло-родом. Вспомните опыт 366, соединение фосфора с
бромом, и опыт 161, действие хлора на аммиак. Воздух также
не является необходимым для получения огня (см. опыты 145,
365,372).
ВЗАИМНОЕ ГОРЕНИЕ
;,о—4 см, газ мож<
Рис. 141. Горение
воздуха в светильном
газе.
Обычно это явление показывают, зажигая струю воздуха
внутри лампового стекла, заполненного светильным газом.
Есть несколько путей проведения этого опыта; здесь будут опи-
саны его некоторые замечательные видоизменения. Поэтому я
считаю необходимым дать историческую справку. Каждое ви-
доизменение требует упражнения, так как, хотя и легко до-
стигнуть успеха, но он отчасти зависит от размеров и формы
лампового стекла и от диаметра подводящих трубок. Я описал
три видоизменения.
Опыт 519. Воздух горит в светильном газе
(Аллен, 1869 г.)
Подходящие размеры для применяемого в этом опыте лам-
пового стекла: высота 20—30 см, диаметр расширения 10—
12 см. Если отверстие узкое, диаметром в
но зажечь прямо у верхней части стекла,
как показано' на рисунке 142. Если от-
верстие широкое, закройте его куском
асбеста или металлической пластинкой с
круглым отверстием диаметром в 1 см.
Или же закройте стекло сверху пробкой
с одним отверстием, в которое вставлена
короткая трубка диаметром в 1 см, как
показано на рисунке 141. Нижнее отвер-
стие закройте, как показано на рисун-
ках. Более широкую трубку А надо сде-
лать из латуни или стекла и высунуть ее
на 1—2,5 см с обеих сторон пробки. Диа-
метр трубки В для ввода газа такой же,
как у обычных соединительных трубок.
Закрепите ламповое стекло на штативе
лапкой за латунную трубку. Закройте
стекло сверху куском картона (или труб-
кой), как на рисунке 141, а отверстие
С — пальцем, откройте газ полностью
на 10 секунд и заполните им стекло.
Поднесите к трубке А спичку и сейчас
же откройте отверстие С. Направьте не-
сколько книзу ток газа. Пламя у трубки А
воздуха и горит на конце трубки внутри
вытягивается током
лампового стекла.
505
Зажгите газ, выходящий у отверстия С. Приготовьте пробку с
одним отверстием, чтобы надеть ее на трубку А. Засуньте пробку,
чтобы изменить ток
воздуха, обычно чересчур широкий. Подго-
Рис. 142. Упрощен-
ный прибор для го-
рения воздуха в
светильном газе.
ните отверстие в пробке, обрезав более ши-
рокий канал или уменьшив существующий,
пока пламя на конце А не достигнет высо-
ты в 2 см. Теперь опыт можно безопасно
оставить на любое время. Чтобы прекратить
горение, закройте пальцем нижнее отвер-
стие у трубки А и выключите газ.
Опыт 520. Воздух горит в светильном газе
(Боллемач, 1901 г.; Бенедикт, 1901 г.)
Возьмите ламповое стекло. Приспособь*
те трубки А и В так, чтобы они высовыва-
лись из пробки на одинаковое расстояние,
скажем на 2,5—5 см. Трубки должны быть
расположены близко друг от друга — на
расстоянии 0,6 см. Пустите газ и зажги-
те маленькое пламя у трубки В. Поставьте
стекло на место; газ горит спокойно, так
как через трубку А поступает в изоби-
лии воздух. Теперь постепенно увеличьте
поступление газа. Пламя у трубки В делается длиннее и в то же
время колеблется. В определенный момент пламя от трубки В
переходит к А, где оно устойчиво горит. Поднесите спичку к
отверстию С — избыток светильного газа загорается.
Рис. 143. Взаимное горение.
506
Опыт 521. Кислород (а), выдыхаемый воздух (б) горят
в светильном газе
(Балла, 1871 г.; Вудворд, 1869 г,)
входит через отверстие А и горит у
Рис. 144. Выдыхаемый газ горит
в светильном газе.
а) Установка Балло показана на рисунке 144. Газ, напол-
няющий ламповое стекло,
отверстия В. Откройте
газ полностью на 10 се-
кунд и затем зажгите
его у края стекла. От-
регулируйте пламя так,
чтобы оно целиком за-
крывало отверстие и
достигало 2,5—4 см в
высоту. Оттяните один
конец стеклянной труб-
ки в узкое отверстие и
присоедините другой ее
конец к цилиндру или
резервуару с кислоро-
дом. Пустите через
трубку кислород и сунь-
те конец трубки через
пламя в расширение лампового стекла. Кислород загорает-
ся и горит с гармоничным жужжанием. Вместо кислоро-*
да можно взять сжатый воздух из воздуходувки. Если поль-
зоваться током воздуха, то отверстие на конце трубки должно
быть шириной в 3—4 см. Ток воздуха не должен быть чересчур
сильным; подходящую скорость легко найти.
б) Установите ламповое стекло, наполните его светильным
газом, как в опыте а. Через стеклянную или кварцевую трубку
длиной в 20—30 см подуйте слегка на пламя. Как только вы-
дыхаемый воздух загорится, быстро суньте трубку в расши-
рение стекла, не прекращая выдыхания воздуха. Выдыхаемый
воздух горит бледно-голубым пламенем в течение нескольких
секунд. Скорость дутья и высоту пламени светильного газа на-
ходят предварительной пробой. Опыт эффектен и убеждает
учеников лучше, чем при других модификациях, в реальности
«обратного горения».
Опыт 522. Зажигание или температура воспламенения
Вещества, реакция которых с воздухом сопровождается го-
рением, должны быть нагреты до различных температур преж-
де, чем начнется их энергичное взаимодействие.
Произведите или повторите опыт 371 по окислению мелко
раздробленного фосфора и отметьте, что, как это видно в за-
507
темненной комнате, осажденный фосфор накаляется прежде,
чем загорается.
Напомните, что фосфористый водород (опыт 376) и кремне-
водород (опыт 360) самопроизвольно загораются на воздухе.
В этих случаях температура вспышки ниже, чем комнатная.
Высушите кусок фосфора и дотроньтесь до него теплой па-
лочкой, нагретой настолько, что ее можно держать в руке.
Фосфор воспламеняется при 60°.
Сероуглерод и эфир воспламеняются от горячей палочки
(Одлинг, 1869 г. Измененный опыт)
Засуньте рыхлый пучок ваты в устье пробирки и укрепите
ее вертикально. В закрытую пробкой пробирку или колбу на-
лейте около 1 мл сероуглерода. Нагрейте стеклянную палочку
в пламени горелки до темно-красного цвета. Налейте сероуг-
лерод на вату, потушите горелку и, когда палочка остынет
до темно-красного цвета, подержите ее над ватой на расстоя-
нии 1 см. Пары сероуглерода воспламеняются и горят ярким
голубым пламенем.
Проведите таким же образом второй опыт, заменив сероуг-
лерод сухим эфиром. Нагретая до темно-красного цвета па-
лочка не воспламеняет паров эфира. Нагревайте конец палоч-
ки до тех пор, пока стекло не начнет размягчаться. Горячая
палочка воспламеняет пары эфира. Сделайте аналогичные
опыты с обычными растворителями и с жидкостями, служащи-
ми для очистки, такими, как бензин, спирт, четыреххлористый
углерод.
Для того чтобы зажечь спирт, необходимо пламя. Нагрейте
до кипения несколько миллилитров спирта в маленькой колбе
и зажгите пары горящей лучинкой.
Опыт 523. Охлаждение ниже температуры воспламенения
Пламя свечи, охлажденное ниже температуры воспламене-
ния, гаснет.
Сделайте из толстой медной проволоки завиток, достаточно
широкий для того, чтобы окружить пламя свечи, не касаясь
его. Поместите завиток вокруг пламени свечи. Пламя скоро
погаснет. Теперь нагрейте завиток, зажгите снова свечу и сно-
ва окружите пламя проволокой. Свеча продолжает гореть.
Опыт 524. Угольная пыль воспламеняется со взрывом
Зажигают суспензию угольной пыли в кислороде.
Разотрите уголь в ступке до неосязаемых пальцами крупи-
нок. Насыпьте угольную пыль в совершенно сухой газоприем-
ник слоем толщиной в 0>5 мм. Заполните газоприемник сухим
508
кислородом, затем закройте газоприемник покровным стеклом
без смазки (так, чтобы пыль не могла прилипнуть к стеклу).
Сильно встряхните газоприемник, чтобы получилась суспензия
из пыли. Снимите покрышку и немедленно поднесите к отвер-
стию газоприемника зажженную горелку. Смесь воспламеняет-
ся; сила реакции зависит от качества угля и от тонкости пыли.
Если под рукой нет подходящего угля, возьмите размельченный
древесный уголь.
Этот опыт указывает на опасность употребления открытого
огня в угольных шахтах, даже лишенных воспламеняющихся га-
зов, а также на необходимость соответствующего увлажнения воз-
духа перед обжигом угля. Почти все мелкоразмельченные метал-
лы и органические вещества дают с воздухом смеси, взрываю-
щиеся при воспламенении. К сожалению, эта опасность многим
не известна.
Опыт 525. Вода вызывает воспламенение
Сила взаимодействия воды с перекисью натрия вызывает
воспламенение бумаги.
Положите на треножник листок фильтровальной или папи-
росной бумаги. Насыпьте на бумагу ложечку перекиси натрия
и разложите ее слоем в 0,3 см. Добавьте из пипетки одну кап-
лю воды. Быстро выделяется кислород, и через секунду бумага
загорается. Не пользуйтесь писчей бумагой, к которой приме-
шан клей или другой материал, вследствие чего она не вос-
пламеняется.
Это явление можно сделать более эффектным следующим
образом. Положите на сетку треножника клочок ваты величи-
ной с ладонь. Добавьте чайную ложку перекиси натрия в виде
слоя, как раньше, а затем — одну каплю воды. За секунду мас-
са загорается почти со взрывом, давая большое пламя.
Должно быть сделано своевременное предупреждение о
предосторожностях при обращении с перекисью натрия. Ясно,
что ее нельзя оставить лежать на фильтровальной бумаге.
Причины, способствующие самопроизвольному воспламенению
сена, опилок и т. д., вероятно, родственны тем, которые вызы-
вают описанное здесь зажигание. Вещества, в особенности
влажные, адсорбируют кислород из воздуха и концентрация
его на границе раздела способствует быстрому окислению. Ес-
ли нет противодействующих влияний, в конце концов достига-
ется температура воспламенения.
Опыт 526. Температура воплвменения достигается
путем катализа
Слегка нагретую платиновую чернь, закрепленную на куске
асбеста, держат в струе светильного газа. Вероятно, происхо-
дит адсорбция и затем каталитическое окисление, так как пла-
509
тина становится красной от нагрева а затем скоро зажигает
газ.
Оторвите небольшой кусок листового асбеста 2,5 X 5 см и
смочите обтрепанный край его несколькими каплями хлорной
платины. Держа асбест щипцами, нагревайте его в пламени,
пока не выйдет весь дым и останется только платина. Теперь
выключите газ и немедленно, прежде чем асбест успеет осты-
нуть, пустите газ снова. Держите обтрепанный край около струи
газа. Газ загорится.
Опыт 527. Вода не тушит пожара
(Бенедикт, 1901 г,)
Смачивают карбид кальция и зажигают выделяющийся
ацетилен. Струя воды, направленная на массу (карбида), уси-
ливает огонь.
Положите на черепицу кусок карбида кальция размером с
грецкий орех. Направьте на карбид тонкую струю воды и за-
жгите выделяющийся газ. Сделайте струю воды толще — пла-
мя увеличится.
Опыт 528. Вода не действует на горящий бензин
(Файн, 1931 г.)
Зажигают бензин и горящую массу поливают водой; пламя
не гаснет.
Налейте 20—30 мл бензина или керосина в чашку для вы-
паривания и поставьте ее на большую тарелку. Зажгите бензин
и полейте горящую жидкость водой из металлического чайни-
ка или банки. Бензин всплывает поверх воды и, получив боль-
шую поверхность, соприкасающуюся с воздухом, горит силь-
нее, чем раньше.
Опыт 529. Четыреххлористый углерод тушит горящий бензин
(Файн, 1931 г.)
Зажгите в чашке бензин, как описано в предыдущем опыте.
Приготовьте 20—30 мл четыреххлористого углерода в неболь-
шой длинногорлой колбе или в большой пробирке. Чтобы по-
тушить огонь, налейте минимальное количество четыреххлори-
стого углерода. Согласно моим опытам, на 20 мл бензина,
горящего в плоской чашке, требуется равный объем четырех-
хлористого углерода.
Опыт 530. Пена — огнетушитель
(Ф. 1933 г.)
Стабильную пену от углекислого газа направляют на горя-*
щий бензин. Пламя немедленно гаснет.
510
УСТРОЙСТВО И ЗАРЯДКА ПЕННОГО ОГНЕТУШИТЕЛЯ
Продажный пенный огнетушитель содержит в различных
отделениях: а) раствор бикарбоната натрия, смешанный со
стабилизатором пены, б) вещество, выделяющее кислоту: мож-
но полагать, что это сульфат алюминия, выделяющий при
гидролизе серную кислоту.
Приготовьте 200—400 мл насыщенного на холоду раствора
бикарбоната натрия и на каждые 100 мл раствора добавьте
по 4 а сапонина. Приготовьте также 40—80 мл насыщенного
раствора сульфата алюминия. Сульфат алюминия при гидро-
лизе распадается на серную кислоту, выделяющую из соды
углекислый газ, и коллоидный гидрат окиси алюминия, кото-
рый, попав на поверхность пены, участвует в тушении пожара,
покрывая горящий материал негорючей оболочкой. Можно бы-
ло бы взять квасцы, но препятствием является их малая раст-
воримость; в то время, как при 0° для А12(8О4)з • 18Н2О
S == 87 г в 100 мл воды, а для квасцов S = 5,2 г. Если пользо-
ваться насыщенным раствором квасцов, к ним надо добавить
концентрированной соляной кислоты в количестве, эквивалент-
ном взятому карбонату.
Возьмите толстостенную склянку на 300—500 мл; обычная
склянка не подходит, так как развивающееся давление может
ее разорвать. Закройте склянку резиновой пробкой с одним
отверстием, в которое вставлена согнутая под прямым углом
небольшая трубка, на которую надета каучуковая трубка
длиной в 7—10 см, Налейте в склянку 200—300 мл раствора
соды и поставьте в раствор 3—4. пробирки с раствором соли
алюминия. Объем раствора в пробирках должен составлять
около одной пятой от объема раствора соды. Жидкости сме-
шивают, опрокинув склянку. Вырывается со значительной си-
лой струя, направление которой можно регулировать каучуко-
вой отводной трубкой.
Подготовьте, как описано выше, склянку с пенообразующей
жидкостью. Подожгите в чашке бензин, как описано в опы-
те 528; можно добавить масло, жир или дерево, чтобы полу-
чить яркое пламя. Переверните склянку и направьте струю на
горящую массу. Огонь затухает от первых порций густой пены.
В следующих опытах показано действие на пламя прово-
лочной сетки, объясняющее принцип действия лампы Дэви.
Опыт 531. Металлическая сетка тушит горящий бензин
(Файн, 1931 г.)
Горящий бензин выливают в приемник, покрытый железной
сеткой; пламя бензина гаснет.
Засуньте квадрат обыкновенной железной проволоки в гор-
ло сухой стеклянной склянки на 800 мл или другого подходя-
511
шего приемника. Налейте 20—30 мл бензина в маленькую ка-
стрюлю и зажгите его. С высоты 30—60 см лейте горящий
бензин равномерной струей через сетку в приемник. Бензин
гаснет и проходит через сетку. Небольшое количество его,
оставшееся на верхней стороне сетки, скоро сгорает. Снимите
сетку и зажгите бензин в приемнике.
Опыт 532. Пламй светильного газа перерезается
проволочной сеткой
(Гейман, 1876 г.)
а)	Держите щипцами горизонтально кусок проволочной сет-
ки и медленно опускайте ее в пламя горелки. Реагирующие
газы, видимые как пламя, прижимаются книзу и целиком пе-
ререзаются, как будто
сетка-пластинка из твер-
дого металла (рис. 145).
б)	Сначала нагрейте
сетку докрасна, а затем
опустите ее в полый ко-
нус (пламени). Газы, уже
не охлаждаемые, прохо-
дят через отверстия сет-
ки и горят над нею.
в)	Повторите опыт а,
стараясь опустить сетку
в область несгоревшего
газа. Последний, проходя
через сетку, охлаждается
ниже своей температуры
ую горелку к месту над
сеткой. Газ загорается, и видны два отдельных пламени.
г)	Положите сетку на незажженную горелку с открытыми
отверстиями для воздуха. Откройте полностью газ и зажгите
его над сеткой. Медленно поднимайте сетку (рис. 146); пламя
поднимается вместе с сеткой на высоту 10—12 см.
Рис. 145. Горение
пламени
под сеткой.
•воспламенения.
Рис. 146. Горение
пламени
над сеткой.
Поднесите
Опыт 533. Полезное действие лампы Дэви
(Макнэйр, 1902 г.)
Конструируют маленькую лампу Дэви, зажигают и поме-
щают во взрывчатую смесь. Затем лампу удаляют и смесь
взрывают голым пламенем.
Возьмите пробку диаметром в 3—4 см и кусок квадратной
сетки из тонкой латунной проволоки со стороной в 12 см. Свер-
ните сетку в цилиндр такого диаметра, чтобы пробка плотно
вставлялась в один конец цилиндра. Из той же сетки вырежь-
те кружок немного большего диаметра, чем у цилиндра. Про-
512
тяните 4 или 5 изогнутых провоз
лок по верху цилиндра так,
чтобы прямые отрезки их оста-
вались свободными на 5—6 мм.
Покройте цилиндр сверху круж-
ком, пропустив прямые проволо-
ки через сетку около краев круж-
ка, и закрепите их, загнув их
сверху. Прикрепите к пробке не-
большую свечу, расплавив снизу
воск, и просуньте в пробку тол-
стую проволоку, чтобы она слу-
жила ручкой. Зажгите свечу и
наденьте проволочный цилиндр
на пробку, закончив этим обору-
дование лампы.
Пропустите в открытую банку
немного светильного газа, что-
бы образовалась взрывчатая ^ис-	светильного
смесь. Опустите ла1мпу в банку
(рис. 147) и отметьте, что произойдет. Удалите лампу и под-
несите к банке огонь.
Если возможно, покажите и разберите старое и новое 'уст-
ройство лампы Дэви Ч
Рис. 148. Анализ
пламени свечи.
Опыт 534. Пламя свечи и горелки
Бунзена полые внутри
(Гофманн, 1869 г.)
а)	Проткните булавкой спичку на рас-
стоянии 1 см от ее головки. Поместите
спичку на горелке, так, чтобы булавка ле-
жала на отверстии горелки и головка
спички оказалась на пути газа. Открой-
те и осторожно зажгите газ. При отсутст-
вии тяги спичка останется по виду не
обгоревшей, хотя и находится в середине
пламени.
б)	Фарадей, 1827 г. Один конец узкой
трубки длиной в 15 см поместите в по-
лую часть пламени, как показано на ри-
сунке 148. Для этого подходит кусок
кварцевой трубки диаметром в 3 мм. За-
жгите газ, выходящий из трубки. Такой
же опыт можно провести с пламенем га-
зовой горелки.
1 В настоящее время в угольных шахтах лампа Дэви не применяется —
она заменена более эффективными и безопасными электрическими лампами
(источник тока—аккумулятор). (Прим. ред.)_
83 Фоулз
513
в)	Гейман, 1876 г. Покройте куском белого картона или
твердой белой бумаги полый конус зажженной горелки. По-
держите бумагу в пламени в течение 3—4 секунд. Покажите
узор, образованный пламенем — кружок белой бумаги, окру-
женный широкой обгоревшей полосой.
Опыт 535. Причины, определяющие форму пламени
Этот метод объяснения образования пламени конической
формы принадлежит Смитхелсу.
Сделайте из картона несколько концентрических полых ци-
линдров, вставляющихся один в другой, так, чтобы все вместе
они составили бы твердый цилиндр размером 10 X 7,5 см.
Лучше взять сверток из толстой ткани, имеющий размеры
портянки, и зашить его соответствующим образом. Сверток
надо вытянуть так, чтобы он образовал колпачок конической
формы.
Представьте себе, что ток газа становится видимым. Из
отверстия горелки выходит масса газа цилиндрической формы.
Только внешняя часть этой массы, изображаемая самым ши-
роким цилиндром, встречает воздух и сгорает. Центральный
стержень несгоревшего газа, выталкиваемый сзади струей га-
за, проходит вверх, образуя меньшую по размеру цилиндри-
ческую колонку. Выдвиньте (второй) внутренний цилиндр,
чтобы показать это. Сквозь второй цилиндр проходит более
узкая колонка цилиндрической формы, каждая следующая ко-
лонка уже, чем предыдущая, и все вместе они образуют конус
иесгоревшего газа. Выдвиньте остальные цилиндры так, чтобы
все *вместе походило на колпак.
Опыт 536. Разделение пламени горелки
(Смитхэлс, 1894 г.)
С помощью пробки с отверстием или куска ваты на горел-
ку А надевают стеклянную трубку ВС; на верхний конец этой
трубки посредством соединения Е надета более широкая труб-
ка EF (рис. 149).
Наиболее подходящей для этих целей является покрышка
для табачной трубки из индийского каучука, из которой мож-
но вырезать плоский круг сверлом для пробок, чтобы вставить
внутреннюю трубку. Если сделать изолирующее от воздуха сое-
динение, это позволит свободно двигать взад и вперед внут-
реннюю трубку.
Посредством кольца из асбеста G обе трубки располагают
на одной оси. Чтобы уменьшить опасность растрескивания из-
за нагрева и избегнуть окрашивания пламени натрием из стек-
114
ла, на концы стеклянных трубок С и F надевают кольца из
латунной фольги. Если прибор так устроен, что край внутрен*
ней трубки расположен на 10 см ниже, чем у внешней, и газ
зажжен, у отверстия внешней трубки получа-
ется обыкновенное пламя горелки. Если те-
перь постепенно уменьшать приток газа, пла-
мя становится меньше и делается лучше видно
строение (пламени) из двух конусов; посте-
пенно внутренний конус становится очень
маленьким, приобретает зеленую окраску и
стремится войти внутрь трубки. Если затем
выключить газ, внутренний конус опускается
и снова поднимается на несколько сантимет-
ров, пока, наконец, он не опустится к отвер-
стию внутренней трубки С, на котором он
внезапно задерживается и остается. Разде-
ленные конусы соответствуют двум конусам
пламени горелки.
Прибор устроен таким образом, что внут-
ренняя трубка выступает над внешней и пла-
мя горелки получается в первой из них. Как
только внутренний конус начнет снижаться,
но устойчиво горит, закрывают газ. Тогда за-
ставляют внешнюю трубку медленно сколь-
зить вверх над внутренней трубкой и стано-
вится видно, как внешний конус отрывается
от внутренней трубки и следует за внешней
трубкой, которая остается в своем перво-
начальном положении над внутренней труб-
кой.
Рис. 149. Разделе-
«Это расположение равносильно сжатию
трубки, а последующее увеличение скорости
восходящих газов вызывает резкую остановку ние пламени,
опускающегося вниз пламени. Если это так
идет, то у отверстия внешней трубки F остается слабое пламя,
состоящее из одного пологого конуса бледно-фиолетового цве-
та. Таким образом, обе конические поверхности (пламени)
оказываются далеко отделенными друг от друга, а газы, по-
ступающие с нижней поверхности, можно легко удалить, введя
в F колено изогнутой трубки».
СВЕЧЕНИЕ ПЛАМЕНИ
Учителю следует говорить о предмете и остерегаться от
вынужденного догматического объяснения результатов. Пламя
может быть светящимся и не содержащим твердых частиц,,
например у водорода, горящего под давлением.
515
Опыт гр. 537. Свечение, вызванное твердыми Частинами
я) Подержите кусок платиновой фольги в самой горячей
части пламени горелки. Платина испускает белый свет, хотя
она не может быть горячее, чем пламя газа.
б)	Нагрейте таким же способом остроконечный край куска
извести.
в)	Опустите в верхнюю часть светящегося пламени горел-
ки белую чашку* глиняную трубку или стеклянную палочку.
Выньте чашку и покажите налет сажи. Из этого следует, что
в середине светящейся части пламени есть защищенный от
кислорода уголь, нагретый до высокой температуры.
г)	Зажгите на тарелке несколько капель скипидара и обра-
тите внимание *на светящееся коптящее пламя.
д)	Зажгите таким же образом спирт и отметьте отсутствие
свечения.
е)	Можно напомнить или повторить опыт 98, показывающий
усиление свечения пламени газа от сухой перегонки дерева при
добавлении бензола.
Опыт 538. Свечение, вызванное предварительным
нагреванием
(Гейман, 1876 г.)
Горелку удлиняют, наставив стеклянную трубку длиной в
15—30 см, образуется несветяшееся пламя, но если нагревать
горелку или насадку, т. е. предварительно подогревать све-
тильный газ, получается светящееся пламя.
Трубка для насадки должна быть несколько шире, чтобы
она могла быть надета на горелку. Узкая трубка, вставленная в
горелку, дает чересчур слабое пламя. Самым лучшим матери-
алом для насадки является свернутая в трубку платиновая
фольга, но количество платины, требующейся для этого, пре-
вышает запасы, имеющиеся в большинстве школ. Медная или
латунная трубка длиной в 20—30 см недорога и легко надева-
емся, причем необходимо обернуть горелку бумагой, но трубка
окрашивает пламя в зеленый цвет. Обычно надевают на горел-
ку для сжигания кварцевую трубку длиной в 22—30 см и
диаметром в 1,2 см. Такое устройство очень удачно, так как
кварц не окрашивает пламени. Зажгите бесцветное пламя на
конце удлиненной горелки. Нагрейте часть насадки другой
горелкой. Пламя становится светящимся. Удалите вторую го*
релку. Когда трубка остынет, свечение пропадает.
Опыт 539. Ацетилен — продукт сгорания светильного газа
Зажженную горелку ставят в стороне. Продукты сгорания
пропускают через аммиачный раствор хлорной меди. Образу-
ется ацетилид меди красного цвета.
516
Соберите прибор, как
показано на рисунке 150.
Промывал ка содержит
раствор хлорной меди
в хлористом аммонии
(приготовление см. на
стр. 572).
Откройте возможно
шире отверстие для воз-
духа, включите пол-
ностью газ и зажгите его.
Откачивайте продукты
сгорания с помощью
водоструйного насоса. В
склянке скоро появляется
Рис. 150. Получение ацетилена
из светильного газа.
ацетилид меди красного цвета.
Опыт 540. Пламя светильного газа становится светящимся
благодаря ацетилену
(Бэкер, 1917 г.)
Зажигают горелку и делают пламя несветящимся. С по-
мощью остроумного приспособления добавляют к светильному
газу ацетилен, и пламя
становится светящимся.
По пути прохождения
газа поместите широко-
горлую промывалку с во-
дой, как показано на ри-
сунке 151. Всуньте не-
большой кусок карбида
кальция в петлю из про-
волоки, прикрепленную к
одной из трубок, прохо-
дящих через трубку. От-
кройте газ, зажгите го-
Рис. 151. Горение ацетилена.
релку и наладьте ее так,
чтобы пламя не было светящимся. Стряхните карбид в воду.
Пламя становится светящимся.
Опыт 541. Яркость пламени уменьшается при охлаждении
(Гейман, 1876 г.)
Зажгите горелку «ласточкин хвост» и поместите обыкно-
венный домашний утюг так, чтобы все пламя, как оно есть,
охватывало железо. Пламя скоро перестает светиться; если
удалить железо, то свечение появляется снова.
511
Опыт 542. Яркость пламени уменьшается
при разбавлении горящего газа
В 1892 году Льюис показал, что яркость пламени светиль-
ного газа можно уменьшить, разбавив последний инертными га-
зами. Это явление демонстрировалось Бланшаром и Фела-
ном (1922 г.) и получается следующим образом.
С помощью полоски бумаги прокалибрируйте одну из скля-
нок А двойного газоприемника (рис. 83). Прикрепите сопло к
отводной трубке; для этого подходит конец паяльной горелки.
Заполните больше половины склянки светильным газом, подни-
мите запасную склянку, зажгите газ и покажите его яркое
пламя. Закройте газ и добавьте в склянку А углекислый газ
в объеме, равном объему светильного газа. Перемешайте газы
встряхиванием. Поднимите еще выше запасную склянку и
зажгите газ у отверстия С. Повторите опыт, варьируя соотно-
шение газов, и определите, сколько надо добавить углекисло-
го газа, чтобы сделать пламя бесцветным.
Повторите опыт, взяв вместо светильного газа этилен или
ацетилен. Вместо углекислого газа можно взять азот.
Опыт 543. Взрывчатые смеси
Смешивают в различных соотношениях кислород с легко
воспламеняющимися газами и зажигают. При определенном
соотношении реагирующих веществ смесь дает взрыв.
Определите объем газоприемника и разделите его на части
с помощью полосок бумаги.
Обычным методом вытеснения воды впустите в газоприем-
ник в определенных соотношениях водород (или светильный газ)
и кислород (или воздух). Меняйте соотношение объемов газов
и покажите, что некоторые смеси дают при зажигании взрыв, а
некоторые не дают. Лучшая взрывчатая смесь водород — воздух
состоит из 5 объемов воздуха и 2 объемов водорода.
Указываемые различными авторами пределы процентного
соотношения компонентов, при котором происходит взрыв в
легко воспламеняющихся смесях газ — воздух, не совпадают.
Эти пределы зависят от температуры газовой смеси, диа-
метра цилиндра для взрыва, температуры искры для зажига-
ния и других факторов. Указываются следующие пределы рас-
пространения взрывов для смесей газа и влажного воздуха
при комнатной температуре.
1	Нижний предел	Верхний предел
Водород		4,1 %	75%	
Окись углерода		12,8%	72%
Метан	5,3%	14,8%
518
Опыт 544. Отбрасывание назад пламени горелки
Это явление можно показать, заменив металлическую труб-
ку длинной стеклянной трубкой.
Закрепите стеклянную трубку над подводом газа, как пока-
зано на рисунке 152. Трубка должна быть подходящих разме-
ре® длиной в 30—90 см и диаметром в 1,25—2,5 си.
Закройте нижний конец ватой, чтобы получить све-
тящееся пламя. Пламя зажигают на открытом кон-
це трубки, но натриевое пламя нежелательно и
трубка может треснуть. Сверните в трубку кусок
листового асбеста размером в 15X2,5 см и засуньте
его в отверстие трубки так, чтобы он высовывался
из нее на 1 см в виде сопла. Вследствие эластич-
ности трубка • из асбеста легко займет такое поло-
жение. Поверните кран, заполните трубку газом и
зажгите его. Удалите вату; пламя теряет яркость.
Медленно убавляйте газ, пока воздух и газ не об-
разуют смесь, дающую взрывную волну. Происхо-
дит взрыв, пламя отбрасывается назад и горит у
выхода газа.
Опыт 545. Горение и взрывная волна
(Ле Шателье, 1908 г.)
В длинной трубке зажигают смесь окиси азота и
паров сероуглерода. Волна горения продвигается с
умеренной скоростью вдоль трубки. На определен-
ном расстоянии, зависящем от диаметра трубки,
оставшаяся смесь взрывается. В очень длинной
трубке можно видеть прохождение взрывной волны.
Это явление очень легко показать. Ле Шателье
применял трубку длиной в 3—4 м с просветом в
3 см. Движение пламени в трубке таких размеров
Рис. 152.
Устройство
для взрыва
газа.
является великолепным зрелищем, но опыт прохо-
дит лучше в более короткой трубке. Я пользовал-
ся трубками длиной в 120 см с диаметром в 1,25 см и длиной
в 135 см с диаметром в 1,6 см, обе давали очень хорошие
результаты. Приготовьте окись азота методом Тиелея, при кото-
ром получается быстрый постоянный ток газа. Высушите газ,
пропустив его через промывалку с серной кислотой, и затем на-
правьте его в трубку. Впереди движется вдоль трубки газ ко-
ричневого цвета, так что процесс заполнения становится види-
мым. Через 1—2 минуты трубка заполняется окисью азота. За-
кройте пробками оба конца трубки. Добавьте быстро около
0,5 мл сероуглерода. Закрепите трубку в вертикальном или
горизонтальном положении, выньте одну пробку и приблизьте
к открытой трубке зажженную горелку. Ослепительно голубое
519
пламя продвигается вдоль трубки, и затем внезапно происходит
взрыв.
Можно также заполнить трубку воздухом и светильным га-
зом в таких соотношениях, чтобы получить смеси:
а) взрывчатую, б) богатую воздухом, в) богатую светиль-
ным газом. Эти опыты зачаровывают, так как пламя этих сме-
сей заметно различается по цвету, форме и скорости распро-
странения.
В трубке длиной в 4,5 м очень легко с помощью секундомера
определять скорость распространения пламени для смесей бив.
Трун использует три трубки длиной в 1,5 м и диаметром в
5 см, соединенные между собой изоляционной лентой. Вставив
с помощью простого приспособления носик горелки в один ко-
нец такой трубки длиной в 4,5 м, открыв должным образом от-
верстие для притока воздуха и отрегулировав поступление га-
за, Трун заполняет трубку для сжигания воздухом, а затем све-
тильным газом. В одно из соединений он вставляет круг из
проволочной сетки и этим задерживает распространение пламе-
ни, демонстрируя принцип безопасной лампы.
В младшем классе хорошо обсудить зажигание духовки
обыкновенной газовой плиты.
ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СИЛИКАГЕЛЯ
ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА
Замечание
Окись железа как катализатор. В этой модификации недо-
рогой, но эффектный катализатор — окись железа на силика-
геле— заменяет обычный платинированной асбест.
Приготовление катализатора. Сначала титрованием кисло*
той определите щелочность растворимого стекла. Для этого на-
несите некоторое количество растворимого стекла на взвешен-
ную стеклянную палочку и перенесите эту палочку в сосуд для
взвешивания. Растворите стекло в пяти-шестикратном по
объему количестве горячей воды и титруйте 1 н. раствором
серной кислоты. В качестве индикатора используйте метиловый
красный. Подсчитайте щелочность растворимого стекла, а за-
тем приготовьте некоторое количество титрованного 2 н. ра-
створа.
Обычно для приготовления 100 мл раствора требуется около
36 г растворимого стекла. Нейтрализуйте некоторое количество
этого раствора серной кислоты (2 н. раствор растворимого стек-
ла и 1 н. раствор серной кислотой образуют гель за несколько
минут) и размешайте его в растворе соли закисного железа.
Повторяя этот опыт, я брал 50 мл 1н. раствора серной кисло-
ты для нейтрализации растворимого стекла и затем добавлял
25 мл 1 М раствора FeSCU • ТНЮ. Полученный катализатор
был вполне удовлетворителен; возможно, что количество при-
520
бавляемого раствора закисного сернокислого железа может
быть иным (Ф.). Нагревайте смесь в сосуде, пока масса не
помутнеет и не начнет пузыриться. Высушите ее на песчаной ба-
не, затем накалите баню докрасна. Прокаливайте до тех пор,
пока не прекратится выделение дыма. Отмойте сульфат водой.
Каталитическое окисление двуокиси серы. В тугоплавкую
стеклянную трубку, которая заменяет легкоплавкую (рис. 67),
между асбестовыми пробками поместите порошкообразный
катализатор слоем в 5—10 см. Нагрейте трубку докрас-
на (катализатор сравнительно инертен при умеренной темпера-
туре, при которой платина активна) и пропустите над катализа-
тором смесь сухой двуокиси серы и кислороде, как в опыте 265.
Образующаяся трехокись серы выделяется клубами. По окон-
чании опыта закупорьте трубку для сжигания. В таком виде
она готова к дальнейшему использованию.
Опыт 546. Каталитическое окисление окиси углерода
(Хип. Личное сообщение)
Пропустите окись углерода и водяной пар над нагретым до
умеренной температуры железом, нанесенным на силикагель.
Получается двуокись углерода и водород.
СО + Н2О - со2 + н2
Опыт иллюстрирует современный промышленный способ удале-
ния окиси углерода из смеси водяного и генераторного газов,
применяемый в синтезе аммиака.
Перед лекцией поместите в трубку для сжигания длиной
в 15—22 см силикагель, покрытый окисью железа (можно поль-
зоваться легкоплавким стеклом). Накалите трубку докрасна
и пропускайте через нее струю сухого водорода, пока не пре-
кратится выделение двуокиси серы; при этом на силикагеле
остается только железо.
Теперь поместите трубку для сжигания между прибором
для получения окиси углерода (см. стр. 334) и воздушным ко-
локолом. Соедините последовательно следующие приборы: уста-
новку для получения окиси углерода, маленькую промывную
склянку (Л) с известковой водой, маленький парообразователь
(Б), трубку для сжигания, вторую склянку (В) с известковой
водой, воздушный колокол. Вытесните воздух из установки
струей окиси углерода и сожгите газ, собранный под колоко-
лом. Отметьте, что при прохождении окиси углерода известко-
вая вода не мутнеет. Теперь нагрейте воду в парообразователе
(Б) и осторожно нагревайте трубку для сжигания почти коп-
тящим пламенем. Тотчас же известковая вода в склянке стано-
вится похожей на молоко. Добавьте, едкий натр к воде в воз-
душном колоколе и покажите, что собранный газ — водород.
521
Если вы располагаете двумя печками и необходимыми го-
релками, опыт может быть проведен с окисью углерода из во-
дяного газа. Водяной газ легко получить, а его состав приве*
ден в нижеследующем опыте.
Опыт 547. Получение водяного газа
(Хип, Личное сообщение)
Этот метод может заменить метод, описанный в опыте 123.
Пропустите пар над раскаленным докрасна углем и уста-
новите, что выходящий газ является смесью водорода и окиси
углерода.
Заполните кварцевую трубку для сжигания размером
30XL26 см кусочками древесного угля и поместите ее в печь
Флетчера длиной в 15 см. Соедините парообразователь с одним
концом трубки, а другой конец ее подсоедините к воздушному
колоколу. Вставьте промывалку с аммиачным раствором азот-
нокислого серебра (или бумажку, пропитанную раствором хло-
рида палладия) между трубкой для сжигания и колоколом. На-
калите трубку докрасна и пропустите через нее струю пара. Ра-
створ серебра быстро темнеет, что указывает на присутствие
окиси углерода, и вскоре выпадает тяжелый осадок серебра.
Сожгите накопившийся газ и замените колокол короткой
трубкой для сжигания с небольшими кусочками серы. Нагрейте
серу до кипения. Из конца трубки выходит сероводород.
ДОПОЛНЕНИЕ

Часть I.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОПЫТЫ К ТЕМАМ, УЖЕ ИЗЛОЖЕННЫМ
Опыт 548. Каталитическое окисление окиси углерода
(У. Уитли, 1945 г.)
Смесь окиси углерода и кислорода пропускают на холоду
над гопкалитом. Немедленно образуется двуокись углерода.
Гопкалит, применяемый в противогазе для поглощения окиси
углерода, является смесью окиси меди и двуокиси марганца.
Иногда к этой смеси добавляют небольшие количества окиси
кобальта и окиси серебра.
Заполните трубку для сжигания (например, размером
30X1,5 см) гранулированной двуокисью марганца, чтобы полу-
чить приблизительное представление о требуемом количестве,
и поместите смесь в чашку. Увлажните смесь 20 мл насыщен-
ного. раствора нитрата меди (при желании можно добавить не-
большое количество нитрата кобальта и серебра), но и без них
смесь дает вполне удовлетворительные результаты. Выпарьте
смесь досуха, затем поместите в железную баню и сильно на-
гревайте до исчезновения зеленого вещества. После охлаждения
снова поместите вещество в трубку для сжигания. Зарядите аспи-
ратор, подобно описанному на странице 346, смесью двух объемов
кислорода. Соберите установку, состоящую из аспиратора (1),
промывной склянки с раствором едкого натра (2) для поглоще-
ния двуокиси углерода из смеси газов, промывной склянки с из-
вестковой водой для установления отсутствия окиси углеро-
да (3), заполненной трубки для сжигания (4), второй промывной
склянки с известковой водой (5), воздушного колокола (6).
При прохождении смеси газов над катализатором со ско-
ростью, при которой пузырьки могут быть сосчитаны, известко-
вая вода в склянке (5) сразу становится молочно-белой (в
склянке (3) известковая вода остается прозрачной). Г аз, собран-
ный над воздушным колоколом, не горит.
Опыт 549. Пар разлагается железом
(Дэвис, 1942 г,)
Дэвис упрощает обычный прибор, помещая для получения
пара влажную асбестовую пробку в трубку для сжигания.
Один конец железной трубки размером 30X1,25 см присое-
дините к воздушному колоколу, а другой заткните пробкой.
525
Заполните трубку почти полностью крупнозернистым железой
Всуньте влажную асбестовую пробку около закрытого конца
трубки.
Нагрейте трубку горелкой Рамзея1 или в печи Флетчера
длиной в 15 см. Вследствие нагревания вскоре устанавливает-
ся постоянная скорость испарения воды и легко достигается вы-
деление водорода.
Опыт 550. Получение водяного газа
(Дэвис» 1942 г.)
Этот метод сходен с предыдущим, но здесь используется
кварцевая трубка. Наполните большую часть трубки как можно
плотнее измельченным древесным углем и, как раньше, вставь-
те увлажненную асбестовую прокладку вблизи закрытого кон-
ца. В печи Флетчера с добавочным обогревом горелкой через
асбест сильно нагрейте ту часть трубки, которая заполнена
древесным углем.
При дальнейшей разработке этого метода Дэвис заменил
трубку для сжигания прозрачной кварцевой пробиркой разме-
ром 12,5X1,6 см. Налейте в пробирку воду слоем в 1,25 см и
затем добавьте асбестовое волокно в количестве, необходимом
для поглощения воды. Остальную часть пробирки заполните
древесным углем. Нагревайте среднюю часть пробирки горел-
кой. Передвигать пламя горелки вдоль пробирки не следует,
так как тепла, распространяющегося вдоль трубки, достаточно
для испарения жидкости с установившейся скоростью.
Опыт 551. Разложение серной и азотной кислот
(Дэвис, 1946 г. Личное сообщение)
В вышеописанном опыте, заменив воду концентрированной
серной кислотой (а) или концентрированной азотной кислотой
(б), а древесный уголь — пемзой, можно получить кислород из
этих кислот.
ОКИСЛЕНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ
Следующий ряд опытов поставлен с целью способствовать
более глубокому изучению этих понятий.
Опыты 552 и 553 показывают, что с изменением условий
восстановление идет до различных стадий, а опыты 554—557.
дают экспериментальный подход к понятию об окислительно-
восстановительном потенциале.
Опыт 552. Восстановление перманганата калия по стадиям
(Р. Кэйвен, 1909 г.)
При изменении условий восстановления перманганат калия
последовательно восстанавливается до манганата калия, дву-
окиси марганца и, наконец, до двухвалентного марганца.
526
а)	В холодном щелочном растворе
Щелочь должна быть в большом избытке.
Возьмите 50 мл 1 н. раствора едкого натра, 5 мл 0,5 н-
раствора сульфита натрия (6,3 г Na2SO3-7H2O), разбавьте во-
дой до 250 мл и добавьте не более 5 мл 0,1 н. раствора пер-
манганата калия (КМпО4). Окраска раствора становится тем-
но-зеленой вследствие образования перманганата калия.
б)	В горячем щелочном растворе
Не должно быть большого избытка щелочи, так как избы-
ток ее замедляет реакцию. Возьмите 50 мл 0,05 н. раствора суль-
фита натрия (Na2SO3-7Н2О), 20 мл 1 н. раствора едкого натра,
20 мл 0,1 н. раствора перманганата калия (КМпО4) и нагре-
вайте около минуты: выпадает осадок двуокиси марганца ко-
ричневого цвета.
в)	В холодном кислом растворе
К 50 мл 0,5 М раствора Na2SO3 добавьте 10 мл 4 н. раство-
ра серной кислоты и 40 мл 0,1 н. раствора КМпО4. К бесцвет-
ной жидкости добавьте 50 мл 1 н. раствора NaOH. Осаждается
гидроокись двувалентного марганца белого цвета.
Оствальд (1900 г.) различает 8 стадий восстановления азот-
ной кислоты, соответствующих образованию следующих ве-
ществ: N2O4, N2O3, NO, n2, NH2OH, NH2—NH2, NH3.
Опыты, изложенные ранее в этой книге, описывают приго-
товление некоторых из этих продуктов восстановления азотной
кислоты. В 1883 г. Дивере показал, как восстанавливать азот-
ную кислоту до гидроксиламина.
Опыт 553. Восстановление азотной кислоты
до гидроксиламина
(Е. Диеерс, 1883 г.)
Покройте дно стакана гранулированным цинком, затем за-
полните стакан почти полностью 4 н. раствором H2SO4. Подож-
дите, пока начнется сильное выделение пузырьков газа, и за-
тем добавьте около 1 мл концентрированной азотной кислоты.
Выделение пузырьков газа уменьшается благодаря реакции:
6Н 4- HNO3 HONH2 + 2НгО
Через 30 секунд отлейте часть кислоты и добавьте к ней не-
сколько капель сульфата окисной меди и избыток едкого нат-
ра для нейтрализации кислоты и растворения гидроокиси цинка.
Появляется осадок гидрата закиси меди желтого цвета.
Опыт становится более убедительным, если сначала вос-
становить сульфат меди гидроксиламином. Для этого разбав-
527
ляйте раствор сульфата меди, пока он не станет почти бесцвет-
ным затем налейте 100 мл этого раствора в маленькую колбу,
скажем на 150 мл, Нагрейте раствор и добавьте к нему 10 мл
1 н. раствора едкого натра и затем 0,5 г сернокислого гидрок-
силамина, растворенного в небольшом количестве воды. Через
минуту сосуд окажется наполненным осадком закиси меди
желтого цвета.
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ
В ряде следующих опытов, проведенных при одинаковых
условиях, обрабатывают хлористый водород титрованными
растворами обычных окислителей и отмечают выделение гало-
гена.
Опыт 554. Йодистый водород и окислители
(Ф„ 1932 г,)
Приготовьте три колбы А, Б, В и 0,1 н. растворы перман-*
ганата калия, бихромата калия и соли трехвалентного железа.
Налейте в колбу А 20 мл перманганата калия, в колбу Б —
20 мл бихромата калия, в колбу В — 20 мл раствора соли же-
леза. В каждую колбу добавьте из бюретки по 5 мл концент-
рированной серной кислоты. Этот большой избыток кислоты
нагревает раствор и ускоряет вытеснение галогена, делая его
видимым. В каждую из трех маленьких колб налейте по 5 мл
0,5 н. раствора KJ и по 20 мл воды. С помощью учеников од-
новременно налейте в колбы А, Б и В йодистый калий. В колбе
А немедленно выделяется полностью весь йод и фиолетовые
пары заполняют колбу. В колбе Б реакция идет медленно, а в
колбе В — еще медленнее, чем в колбе Б.
Если позволяет время, можно более полно изучить реакцию,
замедлив ее. Для этого повторите опыты, взяв более разбав-
ленный раствор, например 0,1 н. раствор йодистого калия, и
добавьте только 1 мл серной кислоты. Необходимо проследить
за тем, чтобы ученики не путали скорость реакции и потен-
циал.
Опыт 555. Бромистый водород и окислители
(Ф„ 1932 г,)
Как и прежде, налейте в три колбы Л', Б', В' по 20 мл рас-
твора трех окислителей; добавьте в каждую колбу по 5 мл
0,5 н. раствора КВг и по 5 мл концентрированной серной кис-
лоты. Возьмите колбы на 100—150 мл, чтобы выделяющийся
бром был не очень разбавлен. Бром появляется немедленно в
колбе А'Ли количество его быстро увеличивается при стоянии
в течение минуты, так что его присутствие становится явным и
несомненным; слегка закупорьте колбу и поставьте ее на белый
фон.
528
Бром не появляется в колбе Б', но йодокрахмальная бума-
га обнаруживает его присутствие. Нагрейте колбу Б'над газом,
после кипения содержимого в ней в течение нескольких секунд
можно увидеть над жидкостью тонкий нестойкий слой брома.
Опускаемые в раствор один за другим кусочки йодокрах-
мальной бумаги показывают, что галоген все время увлекается
паром. Кипятите раствор в колбе Б' в течение нескольких ми-
нут, пока реакция не закончится и раствор не станет ярко-зе-
леным вследствие присутствия сульфата хрома.
Йодокрахмальная бумага показывает, что в колбе В' бром
не выделяется. Доведите жидкость в ней до кипения и дайте
ей спокойно кипеть около 5 минут, поместив йодокрахмальную
бумагу -в горлышко колбы. Бумага остается белой.
Поскольку колбы Д', Б', В' содержали одинаковое коли-
чество доступного для реакции кислорода, что и колбы Д, Б, Б,
очевидно, что бромистый водород как восстановитель слабее,
чем йодистый водород.
Опыт 556. Хлористый водород и окислители
(Ф„ 1932 г.)
Снова налейте в каждую из трех колб по 20 мл раствора
окислителей и в каждую из них добавьте по 5 мл 0,5 н. раство-
ра NaCl и по 5 мл концентрированной серной кислоты. Пере-
дайте колбу А в аудиторию. Из колбы А сильно пахнет хлором,
в ней обесцвечивается лакмус, а йодокрахмальная бумага окра-
шивается. Доведите раствор в колбах Б и В до кипения, помеси
тив в горло их йодокрахмальную бумагу. Хлор не выделяется.
Опыт >557. Сравнение действия окислителей
Приготовьте приблизительно 8 н. раствор азотной кислоты
разбавлением кислоты (d = 1,42) равным объемом воды и из
него приготовьте 4 н. раствор HNO3. К 20 мл 4 н. раствора
HNO3 добавьте 20 мл 0,5 н. раствора KJ. Йод выделяется в
небольшом количестве. При нагревании смеси скорость реакции
повышается и выделение йода увеличивается.
Обрабатывайте 0,5 н. раствор бромистого калия равным
объемом 4 н. раствора азотной кислоты. Бром не выделяется
даже при нагревании. Теперь обработайте 0,5 н. растворы
йодистого калия и бромистого калия 8 н. раствором азотной
кислоты, йод немедленно выделяется на холоду и в еще боль-
шем количестве — при нагревании. Бром почти не выделяется,
если смесь не нагреть.
Опыты такого рода показывают, что бромная вода и 4 н.
раствор азотной кислоты имеют окислительные потенциалы то-
го же порядка, что и 0,1 н. раствор перманганата калия. Испы-
тайте действие подкисленных растворов азотистокислого натрия
34 Фоулз
529
(нитрита натрия) на растворы йодистого калия и бромистого
калия. Методы, основанные на различии потенциалов, приведен-
ные в этом ряду опытов, используются в химическом анализе
для определения одного галогена в присутствии других и для
его выделения из этой смеси.
Опыт 558. Флотация сурика
Метод разработан на основании предложения Фрейндлиха
в 1924 г.
Смесь из мелкого песка и сурика, представляющая пустую
породу и руду мелко измельченного минерала, встряхивают с
водой, содержащей небольшое количество масла. Несмотря на
плотность 9,1, большая часть сурика увлекается маслом и пла-
вает на поверхности воды. Около 1 а сурика и около 80 мл
воды встряхивайте в закупоренном цилиндре; дайте смеси от-
стояться в течение 20 секунд, затем слейте и сохраните жид-
кость. Эта операция дает суспензию мелких частиц сурика.
Поместите суспензию в закупоренный цилиндр и добавьте не-
которое количество мелкого серебряного песка. Если есть вре-
мя, дайте смеси отстояться и таким образом получите смесь
окиси свинца и песка. Добавьте 1 мл прованского масла или
бензола и встряхивайте в течение минуты. Масса сурика при-
липает к маслу. Вместо сурика можно взять порошок магния
или бронзы.
Опыт 559. Флотация порошкообразной меди
В 1928 г. Уошберн флотировал порошкообразную медь сле-
дующим образом. Смешайте 0,3—0,4 г мелкого порошка меди
с 10—15 вес. ч. чистого песка и поместите в пробирку. Напол-
ните ее до половины водой «и добавьте несколько капель сер-
ной кислоты. Налейте в пробирку 0,5—1 мл хлопкового масла,
в зависимости от количества меди, и добавьте каплю или две
керосина. Энергично встряхните смесь и затем дайте ей от-
стояться. Песок окажется на дне под сравнительно прозрачной
водой, в то время как капли масла будут покрыты медью.
Опыт 560. Гидролиз усиливается при разбавлении
(Роз, 1852 г.)
Разбавьте насыщенный раствор буры двумя или тремя
объемами воды и добавьте раствор азотнокислого серебра:
осаждается борат серебра белого цвета. Теперь возьмите 3 мл
насыщенного раствора буры и разбавьте его до 100 мл. При
таком разбавлении умеренно растворимый борат серебра
(S = 0,9) не выпадает. Добавьте раствор нитрата серебра: по-
является окись серебра коричневого цвета.
530
Опыт 561. Гидролиз четыреххлористого свинца
Налейте в колбу 5 мл концентрированной соляной кислоты
и охладите ее льдом или струей воды. Добавляйте к ней пере-
кись свинца небольшими кусочками величиной с рисовое зер-»
но, пока жидкость не станет темно-желтой. У нас теперь имеет-
ся раствор четыреххлористого свинца в кислоте. Добавьте 1 мл
этого раствора к 50 мл воды. Гидролиз происходит в очень
малой степени. Налейте 1 мл этого раствора в большую колбу
и добавляйте воды (для этого потребуется большой объем),
пока жидкость не станет коричневой вследствие образования
коллоидной перекиси свинца.
УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА
(Мэттак, 1944 г.)
Мэттак значительно усовершенствовал технику электролиза-
В качестве ячейки для электролиза он использовал вместо
стакана цилиндрическую воронку с
краном. Такая форма^ ячейки удобна
для быстрого опорожнения и очистки
ячейки без перемещения электродов,
вследствие чего многие опыты могут
быть проведены и повторены в тече-
ние одного урока.
Помимо упрощения и усовершен-
ствования техники, он так сконструи-
ровал электроды, что эффективная
поверхность оставалась постоянной
при любом объеме раствора в ячейке.
Но это усовершенствование наряду с
преимуществами имеет и свои отри-
цательные стороны.
Проверяя метод Мэттака, я поль-
зовался воронкой, сделанной для
других целей, размером 15 X 2,5 см
(рис. 153) с краном, имеющим отвер-
стие в 4 мм.
Я могу рекомендовать для этого
опыта воронку, снабженную краном
с пятимиллиметровым отверстием.
Жидкие и твердые вещества могут
быть быстро смыты. Во многих опы-
тах я пользовался толстыми медными
электродами размером 10 X 2,5 см и
находил их удовлетворительными.
Около дна сосуда они удержива-
лись на расстоянии стеклянным коль-
цом, отрезанным от трубки, и подве-
Рис. 153. Аппарат
для электропроводности
Мэттака.
34*
531
шивались на изогнутых в виде крючков прбводах к верхнему
краю воронки.
Включите в цепь с электродами в воронке источник тока, вы”
ключатель и подходящую для данного тока лампу. Если потре-
буется, то с помощью куска резиновой трубки или удобного
крана направьте в воронку струю воды.
Ниже приводится примерный ряд опытов, которые можно
проводить в аппарате Мэттака.
Опыт 562. Электропроводность растворов
(Мэттак, 1944 г.)
1)	Наполните сухую воронку раствором хлористого водоро-
да в толуоле (опыт 563). Ток не проходит, следовательно, хло-
ристый водород сам по себе не способен проводить ток. Теперь
добавьте к раствору воды — ток идет.
2)	Заполните пространство между электродами порошкооб-
разной поваренной солью и поверните выключатель: ток не
идет. Добавьте немного воды, лампа немедленно загорится.
Промойте воронку от соли и повторите опыт с порошкообраз-
ным сульфатом меди, щавелевой кислотой, селитрой и другими
веществами и покажите, что они в твердом состоянии не про-
водят ток.
3)	Наполните воронку 0,2 н. раствором НС1 или другим
электролитом достаточной силы для того, чтобы лампа ярко го-
рела. При уменьшении объема жидкости лампа начнет гаснуть*
Повторите то же самое с другими жидкостями.
4)	Наполните воронку 1 н. раствором уксусной кислоты и
отметьте слабый накал лампы. Повторите то же самое с 1 н.
раствором НС1 и укажите на усиленный накал лампы.
5)	Последовательно разбавляйте 1 н. раствор НС1 из пре-
дыдущего опыта до тех пор, пока яркость лампы не станет
равной яркости, даваемой 1 н. раствором уксусной кислоты,
1 н. раствор НС1 должен быть разбавлен для этого в 50—
,100 раз.
6)	Повторите вышеописанный опыт, взяв 1 н. раствор NaOH
и 1 н. раствор NH4OH.
7)	Наполните ячейку ледяной уксусной кислотой. Лампа не
горит совсем, но она загорится, если кислоту разбавить или
нейтрализовать.
Опыт 563. Неионизированный хлористый водород не активен
(Кюстер, 1897 г.)
Раствор хлористого водорода в сухом толуоле не действует
на мрамор и мел. При добавлении воды мел растворяется. До-
бавьте в сосуд с толуолом растворимый ангидрит (стр. 544)
(кристаллическая форма безводного сульфата кальция), заку-
S32
порьте сосуд и дайте постоять ему 5 минут. Соберите установку
для получения сухого хлористого водорода, как показано в пер-
вой части рисунка 116. Получите раствор хлористого водорода
в толуоле. Для насыщения его требуется несколько минут, по-
скольку раствор получается приблизительно 0,35 н. Перелейте
этот раствор в закупоренный цилиндр и добавьте кусочек мела
или мрамора. При этом никакого взаимодействия не наблюдает-
ся. Теперь добавьте равный объем ”воды и перемешайте содер-
жимое цилиндра. Мрамор растворяется в водном слое.
Примечание. Раствор хлористого водорода в толуоле сильно
дымит на воздухе, не проводит ток, не действует на мел, и
почти не действует на синюю лакмусовую бумагу. Если этот
раствор взболтать с равным количеством воды, то образую-
щийся при этом разбавленный раствор соляной кислоты не
дымит и выделяет хлористый водород только при доведении
его до кипения.
Такой раствор проводит электрический ток, растворяет мел,
а смоченная им синяя лакмусовая бумажка приобретает ярко-
красную окраску. То обстоятельство, что хлористый водород
дымит в растворе толуола, овйдетельствуегг о том, что в то-
луоле он, очевидно, находится в молекулярном состоянии, тог-
да как в воде он находится в другом состоянии. Не имея вре-
мени для большого количества опытов, можно использовать
различное поведение хлористого водорода в двух растворите-
лях для подхода к ионной теории.
ГАЛЬВАНОСТЕГИЯ НИКЕЛЕМ И ХРОМОМ
Применявшиеся ранее разбавленные растворы никелевых
солей, из которых медленно выделялся металл, теперь обычно
заменяют концентрированными растворами в борной кислоте.
Для быстрого осаждения работайте при температуре 40° и
пользуйтесь следующим раствором: NiSO4-7H2O 300 а;
NiCU-6Н2О 20 а; борная кислота 12 г. Растворите все в воде и
разбавьте до литра. В школе можно пользоваться раствором
следующего состава: NiSO4*7H2O 240 г; CoSO4’7H2O 15 г;
NiCl2-6H2O 45 а; муравьинокислый натрий 40 а; борная кисло-
та 30 а; растворите все в воде и разбавьте до литра. Этот раст-
вор очень удобен, так как он немедленно дает блестящее по-
крытие никелем. Фактически осадок представляет собой сплав,
содержащий до 15%’ кобальта. Мелкая кристаллическая струк-
тура этого сплава придает блеск осадку.
Работайте при 40° и пользуйтесь никелевым анодом. При-
крепите небольшие кусочки меди или латуни, например колеч-
ки от занавесок, к краю катода. Погрузите кусочки на несколь-
ко секунд в вышеуказанный раствор, пропуская через него ток.
Кусочки покроются блестящим слоем никеля.
533
ГАЛЬВАНОСТЕГИЯ ХРОМОМ
Широко применяется раствор, предложенный Саржентом
(1920 г.).
Растворите в воде 250 г СгОз, добавьте 2,5 г концентриро-»
ванной серной кислоты и разбавьте до литра. Работайте при
40° и пользуйтесь анодом из платины или сплава свинца а
сурьмой. Лучший осадок получаете^ на мягком никеле, т. е.
никеле, выделенном из крепкого раствора при нагревании.
ОПЫТЫ С ВЕЩЕСТВАМИ, РАНЕЕ НЕ ПРИМЕНЯВШИМИСЯ
Опыт 564. Осмотическое давление
(Ричардсон, 1924 г.)
Ричардсон использует пленку желатины в стенках пористой
склянки или горшка. Он приготовляет гель того же состава,
что масса, употребляемая в гектографе. Получается превос-
ходный результат. Можно ожидать поднятия жидкости довер-
ху, так что необходимо заранее прикрепить к сосуду стеклян-
ную трубку.
Для опыта подходит пористая склянка емкостью в 50 мл.
Заранее проверьте ее пористость. Очистите ее кипячением в
соляной кислоте, а затем в воде. Теперь наполните ее холод-
ной водой; склянка должна сама опорожниться через поры,
скажем за один час.
Растворите 6 г желатины в 24 мл теплой воды и добавьте
36 мл глицерина. Поднимите температуру раствора до 90°. За-
полните доверху пустую склянку этим раствором и оставьте
стоять в тепле подальше от сквозняков, в течение 15 минут.
Затем вылейте содержимое и в течение минуты дайте стечь
воде. Отставьте сосуд в сторону на несколько часов, пока не
выпадет гель.
Тем временем закрепите на стене в подходящем месте сред-
него диаметра барометрическую трубку и устройте так, чтобы
она достигла потолка.
Заполните пористый сосуд очищенной патокой, разбавлен-
ной равным объемом воды или концентрированным раствором
сахара. Закройте сосуд резиновой пробкой с барометрической
трубкой длиной в метр и для предосторожности залейте проб-
ку воском. Погрузите сосуд в широкий стакац с. водой. Как
только станет видно, что вода поднимается по трубке, присое-
дините ее к трубке на стене.
С гелем, сделанным так, как указано выше, вода поднима-
ется каждый час почти на 9 см, и если хорошо следить, то
можно увидеть движение воды.
534
Опыт 565. Действие полупроницаемой мембраны
(Крумброу, 1898 г.)
В узкую трубку наливают слой фенола, располагая его
между водой и концентрированным раствором нитрата каль-
ция, насыщенными фенолом. Так как в феноле растворима
вода, а не нитрат кальция, то слой фенола действует как по-
лупроницаемая мембрана; вода проходит через фенол, и слой
его медленно передвигается по трубке.
Приготовьте концентрированный, но не насыщенный ра-
створ нитрата кальция. Эта соль хорошо растворима в воде.
(При 0° S = 134 а, т. е. в 100 г воды растворяется 506 г соли
при 152°.) Нагрейте раствор с небольшим количеством фенола,
достаточным, чтобы насытить раствор, и оставьте небольшой
избыток фенола. Заполните этой смесью до половины длинную
узкую трубку размером 50X2,5 см. Охладите трубку до ком-
натной температуры. Избыток фенола поднимается на поверх-
ность раствора. Сделайте так, чтобы слой фенола достигал
высоты в 3—5 мм\ избыток его удалите с помощью делитель-
ной воронки. Насытьте воду фенолом (S = 6,7 г в 100 г воды
при 16°) и налейте ее осторожно на слой* фенола. Закрепите
трубку на штативе и отметьте уровень фенола на прикреплен-
ной полоске бумаги, которая должна достигать верха трубки.
Ежедневно отмечайте высоту уровня фенола. Через несколько
недель он достигает верха трубки.
Опыт 566. Сила кислот. Колориметрический метод
(Дурран, 1919 г.)
Раствор метилового фиолетового меняет цвет в зависимости
от концентрации иона водорода. Приготовляют ряд титрован-
ных растворов соляной кислоты от 0,01 н. до 10 н. и окрашивают
их метиловым фиолетовым. Получается чередование цветов, соот-
ветствующих спектру. Для простоты предполагается, что соляная
кислота полностью ионизирована. Затем приготовляют титро-
ванные растворы различных кислот и окрашивают их метиловым
фиолетовым. Степень диссоциации кислоты определяют сравне-
нием окрасок.
Приготовьте приблизительно 3 н. раствор НС1, доведя во-
дой 30 мл концентрированной кислоты до 100 мл. Разбавьте
1 н. раствор НС1, чтобы получить 0,5; 0.3; 0,1; 0,05 и 0,01 н.
растворы НС1. Если желательно, получите и другие концентра-
ции. Разлейте растворы в цилиндры на 100 мл и поставьте их
против белого фона. Добавьте цилиндр с водой, как нейтраль-
ной жидкостью. К каждому цилиндру добавьте метилового
фиолетового в таком количестве, чтобы получить желаемую
глубину окраски.
Покажите, что приготовленный раствор щавелевой кислоты
1 н., протитровав часть его 1 н. раствором NaOH с фенолфта-
535
леином *в качестве индикатора. Добавьте метиловый фиолетовый
к 100 мл 1 н. раствора щавелевой кислоты. Изумрудно-зеленый
цвет раствора близок по окраске к 0,2 н. раствору НС1. Следо-
вательно, щавелевая кислота ионизирована на 20%. Подобным
же образом поступите с 1 н. раствором янтарной кислоты. По-
лучающийся цвет индиго соответствует 0,01 н. раствору HCL
Проверьте аналогичным образом 1 н. раствор уксусной кисло-
ты (фиолетовая окраска), 1 н. раствор HNO3 и другие. Через
несколько часов раствор метилового фиолетового обесцвечи-
вается, так что краску над менять, если окрашенный стандарт
нужен в течение нескольких дней.
Это подходящий момент для введения понятия о pH, вы-
ражающем концентрацию иона водорода.
ИНДИКАТОРЫ
Опыт 567. Разведение действует как индикатор
(Кольтгоф)
Налейте в закрытый цилиндр на 100 мл несколько капель
раствора метилоранжа и добавьте одну или больше капель
0,1 н. раствора НС1, чтобы сделать раствор индикатора крас-
ным. Теперь разбавьте постепенно раствор до 80—100 мл: жид-
кость становится желтой. К части этого желтого раствора до-
бавьте фенолфталеин; по этому индикатору раствор кислый.
К оставшейся части раствора добавьте каплю метилового крас-
ного, не размешивая раствор. Верхний слой становится крас-
ным, это указывает на то, что вода, взятая для разбавления
метилоранжа, не была щелочной. Перед нами такое явление,
что одна и та же жидкость с одним индикатором дает окраску,
соответствующую кислоте, а с другим — щелочи.
Замечание. Опыт не удается, если пользоваться вначале ме-
тиловым красным, так как этот индикатор становится желтым при
pH 6,3. Обыкновенная дистиллированная вода кислее, ее pH 5,7.
Лучший эффект получается с метилвиолет.
Опыт 568. Разбавление раствора метилового фиолетового
К 1 мл 1 н. НС1 в цилиндре на 100 мл добавьте несколько
капель (раствора) метилового красного. Окраска становится зеле-
новато-желтой. Разбавляйте постепенно водой до 10 мл, и окрас-
ка проходит через различные оттенки от зеленой до зеленовато-
голубой. Разбавляйте дальше, окраска меняется согласно цве-
там спектра и, наконец, становится фиолетовой. К этому фио-
летовому раствору добавьте раствор метилоранжа желтого
цвета. Верхний слой жидкости становится красным.
536
Опыт 569. Зеленое пламя бора
(Бенедикт, 1901 г.Д
Бор дает летучие соединения. Цвет
его пламени зеленый и служит для иден-
тификации этого элемента.
Соберите установку, как показано
на рисунке 154. А — колба на 250 мл;
трубка В высовывается на 4 см над
пробкой. На расстоянии 0,8 см над
трубкой В присоедините более широкую
трубку (7,5 X 1 см).
Положите в колбу несколько грам-
мов буры, налейте метилового спир-
та и 6 мл концентрированной сер-
ной кислоты!. Нагрейте колбу и за-
жгите дымящие пары, когда они
достигнут верхнего конца трубки С.
Доведите содержимое колбы до силь-
ного кипения. Зеленое пламя высотой
в 15—20 см сохраняется на долгое
время.
Рис. 154. Пламя бора.
Опыт 570. Проба на мышьяк
(реакция Гутцайта)
С большей частью реакций на мышьяк лучше познакомить
учеников в лаборатории; реакции же Гутцайта и Марша пригод-
ны для демонстрации в небольшом классе.
В присутствии выделяющегося водорода все соединения
мышьяка дают мышьяковистый водород. Последний реагирует
с нитратом серебра, давая соль желтого цвета AsAga • 3AgNOs.
При гидролизе эта соль выделяет осадок серебра черного
цвета. •
AsAga-SAgNOa 4- ЗН2О = HsAsOs + ЗНМОз 4- 6Ag
Возьмите коническую колбу с широким горлом, положите
в нее несколько листков или палочек цинка и залейте их 2 н.
раствором H2SO4. Если вследствие чистоты цинка выделение во-
дорода незаметно, добавьте столько капель раствора сульфата
меди, чтобы они оказали медленное, но заметное действие.
Приготовьте концентрированный раствор нитрата серебра, на-
грев несколько кристаллов его с равным объемом воды. Капай-
те этот раствор в центр бумажного фильтра, пока не образует-
1 См. замечание на стр. 569.
537
ся смоченный круг с диаметром в 5—6 см. Такая бумажка хо-
рошо действует, пока она влажная, но ее не надо приготовлять
очень задолго до употребления. (Она темнеет, если ее приго-
товить за день до употребления.) Приготовьте несколько таких
бумажек.
Прикройте горло колбы однойг из таких бумажек — она не
изменится — это указывает на чистоту реагентов. Теперь до-
бавьте в колбу 1 мл насыщенного раствора мышьяковистого
ангидрида или 1-процентный раствор мышьяковистокислого
натрия. За секунду бумажка становится желтой; подождите,
пока она не станет густо-желтого цвета, тогда снимите ее и по-
кажите. Капните на желтое пятно одну каплю воды: пятно сей-
час же становится черным.
Запишите уравнение реакции; затем в такой же колбе повто-
рите опыт, взяв вместо трехокиси мышьяка 1-процентный ра-
створ рвотного камня.
Опыт 571. Реакция Марша—Берцелиуса на мышьяк и сурьму1
(Марш, 1836 г.)
Мышьяковистый водород образуется и разлагается при на-
гревании. Соберите установку, изображенную на рисунке 155.
Заполните, сушильную трубку С растворимым ангидритом
Рис. 155. Аппарат Марша.
(CaSCM или хлористым кальцием. Надо иметь запас трубок с
трехокисью мышьяка (£>). Т-образная трубка соединена с под-
водом светильного газа и позволяет быстро и надежно удалять
воздух из установки. Соедините прибор с аппаратом Киппа
или другой . установкой, дающей водород. Положите в колбу
несколько кусочков цинка, не содержащего мышьяка, а в во-
1 См. замечание на стр. 569.
538
ронку В налейте разбавленный 1 н. или более слабый раствор
серной кислоты, поскольку желательно лишь слабое выделение
водорода. Удалите воздух из установки, открыв полностью ток
светильного газа на одну минуту, затем зажгите газ у отвер-
стия Е. Откройте полностью ток водорода, прекратив в то же
время приток светильного газа. Отрегулируйте ток водорода
так, чтобы получилось пламя высотой в .1 см. Залейте цинк
разбавленной серной кислотой из воронки В. Разбавьте в
10 раз (по весу) водой насыщенный раствор трехокиси мышья-
ка (S = 2,04 г в 100 мл воды при 25°), налейте его в воронку
В и вылейте 1—2 мл в колбу. Примерно через 60 секунд ок-
раска пламени у отверстия Е становится лавандово-голубой от
мышьяка. Опустите в пламя глазурованную чашку — появля-
ется блестящая пленка мышьяка. Измените положение чашки
и получите несколько таких осадков. Налейте на один из них
каплю свежеприготовленного раствора хлорной извести. Мышь-
як немедленно растворяется.
Теперь отведите пламя, насколько, это возможно, вниз и
нагрейте трубку D с мышьяком (вспомните, что мышьякови-
стый водород разлагается при 230°). На участке FD появляет-
ся зеркало мышьяка.
Смените колбу А — не надо забывать снова удалить воз-
дух— и повторите тот же опыт с сурьмой, налив из воронки
В слабый раствор рвотного камня. Сурьма дает характерно
окрашенное пламя, и пленка на чашке не растворяется в ра-
створе хлорной извести.
Опыт 572. Получение бромата калия
К концентрированному нагретому раствору едкого кали до-
бавляют бром: выделяется плохо растворимый бромат калия.
6КОН 4- ЗВг2 « 5КВг + КВгОз + ЗН2О
Возьмите 10 н. раствор КОН (56 г КОН в 100 мл раство-
ра). Нагрейте 25 мл этого раствора в небольбой длинногорлой
колбе; налейте в капельную воронку 4 мл (16 г) брома. За-
суньте трубку воронки в колбу так, чтобы кончик трубки почти
касался жидкости. Выливайте бром небольшими порциями.
Выпадает тяжелый осадок белого цвета. Пока жидкость осты-
вает, рассчитайте количества бромистого и бромноватокислого
калия в осадке и количество воды, требующееся для растворе-
ния этих солей (S=l г в 100 мл воды).
Температура 0°	20° 100°
КВг	S= 53,5 65	104
КВгО, S=	3,1 6,9 50
539
Слейте жидкость с кристаллов, добавьте 15 мл воды и ки-
пятите в течение нескольких минут. Кристаллы растворяются.
Перелейте раствор в небольшой стакан; при остывании кри-
сталлы снова выпадают. Проведите с ними простые реакции
на броматы.
Опыт 573. Получение йодноватокислого (йодата) калия
В небольшой колбе нагрейте 25 мл 10 н. раствора КОН, уда-
лите пламя и добавьте порциями 32 г измельченного йода.
Выпадает твердое вещество белого цвета. Охладите колбу во-
дой. Вычислите по уравнению ожидаемые количества йодистого
и йодноватокислого калия и сообщите соответствующие раст-
воримости.
6КОН + 3J2 = 5KJ + KJOs + ЗН2О
Вычисление показывает, что получающиеся 35 г очень хо-
рошо растворимого йодистого калия остаются в растворе и
что получается около 9 г йодноватокислого калия, причем
вследствие влияния общего иона почти весь йодат выпадает в
осадок. Вычислите, какое количество кипящей вфщ (28 мл)
требуется для растворения йодата. Слейте жидкость с йодата,
добавьте к нему 28 мл воды и, если кристаллы окрашены
йодом — около 1 мл разбавленного раствора едкого кали, ки-
пятите в течение нескольких минут. Йодат медленно растворя-
ется. Перелейте жидкость в небольшую колбу или стакан. При
охлаждении выпадает большое количество кристаллов белого
цвета. Согласно таблице растворимости это не может быть
йодистый калий. Слейте жидкость и проведите с кристаллами
реакции на йодаты.
Опыт 574. Получение хлорноватистой кислоты
Раствор хлорной извести обрабатывают борной кислотой.
Образуются хлористоводородная и хлорноватистая кислоты, но
низкая концентрация иона водорода, обусловленная присут-
ствием борной кислоты, не дает реакции сместиться сильно
вправо
НС1 + НС1О=С12+Н2О
540
Соберите установку для перегонки под уменьшенным давле-
нием, изображенную на рисунке 156, состоящую из двух колб
Вюрца; приемник присоединен к водоструйному насосу. Взбол-
тайте полную чайную ложку хлорной извести с 50 мл воды,
отфильтруйте и перелейте раствор в колбу А. Добавьте полную
чайную ложку борной кислоты. Трубка С с капилляром дает
постоянный ток пузырьков воздуха и предохраняет от толчков.
Включите насос и нагрейте колбу А, но как только начнется
кипение (при 50—60°), уменьшите пламя или удалите его на
время. Перегоняйте, пока в колбе В не соберется 10—20 мл
Рис. 156. Получение хлорноватистой кислоты.
жидкости. Прежде чем выключить насос, выньте пробку у кол-
бы 4. Погрузите полоску лакмусовой бумаги в раствор хлор-
новатистой кислоты — бумажка мгновенно обесцветится. Об-
работайте часть раствора равным объемом 4 н. раствора НС1;
выделившийся хлор окрашивает жидкость в зеленый цвет.
Другие порции раствора обработайте йодистым калием, серо-
водородом и сульфатом закиси железа.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СООТНОШЕНИЯ ОБЪЕМОВ ГАЗОВ
ПУТЕМ ПОДСЧЕТА ПУЗЫРЬКОВ
Некоторые авторы сообщили мне о предложенном ими рас-
ширении этого метода. Ниже приводится более полное изложе-
ние опыта 160.
541
С помощью этого метода Хип легко находит соотношение
объемов двух газов, необходимое для установления формулы
аммиака. Сначала были проведены качественные опыты 159 и
160, так что класс узнал, что при термическом разло-
жении аммиака выделяются азот и водород. Опыт повторя-
ют, не пытаясь собрать выделяющиеся газы; вместо этого об-
ращают внимание на подсчет пузырьков газов, получающихся
в одинаковых условиях. Опыты показывают, что на два пу-
зырька аммиака получаются четыре пузырька смеси азота и
водорода и что из двух пузырьков аммиака получается один
пузырек азота. Следовательно, при разложении двух объемов
аммиака получаются три объема водорода и один объем азота.
Как отмечает автор, для создания одинаковых условий не-
обходимо охлаждать нагретые газы; но при работе с ошибками
около 2% можно пренебречь ошибками, вызванными различием
в давлении, обусловленным небольшим погружением трубки в
парафиновое масло. Поступите следующим образом. Получите
аммиак методом, показанным на рисунке 44, или лучше путем
разложения медноаммиачного сульфата (стр. 348), поскольку
при этом легко контролировать ток аммиака. Пропустите газ
через склянку с парафиновым маслом для подсчета пузырьков
(такую, как Дрексель), затем — через железную трубку, нагре-
тую в печи Флетчера до темно-красного каления. Охладите
выходящие газы, пропустив их через небольшой холодильник,
и, наконец, пропустите их через вторую колбу с парафиновым
маслом, аналогичную первой, для вторичного подсчета (пу-
зырьков) .
Для второго опыта насыпьте в трубку для сжигания дли-
ной в 30 см окись меди между двумя пробками из асбеста.
Пропустите аммиак через первую склянку для подсчета пу-
зырьков, как и раньше, а .затем — над нагретой окисью меди.
Удалите воду и охладите выходящий азот, пропустив его сна-
чала через холодильник, а затем — через трубку с растворимым
ангидритом и, наконец,— через вторую склянку для подсчета
пузырьков.
Опыт показывает, что целесообразно подсчитывать несколь-
ко раз по небольшому количеству пузырьков, хотя большее
число пузырьков дает более точные результаты. Так что пер-
вый опыт прекращают после прохождения 25 пузырьков ам-
миака. Большинство подсчетов дает 50 пузырьков смеси газов;
отдельные подсчеты дают 49 или 51. Несколько небольших
отсчетов более приемлемы для класса, и каждый отсчет, даю-
щий одинаковый результат, в пределах указанной точности
производит впечатление на класс и дает уверенность в резуль-
татах.
Уитли предлагает классу считать пузырьки и в то же время
наблюдать за действием хлора на известь (опыт 112); получает-
ся, что отношение хлора и кислорода равно 40:20 и 40:21.
542
ОЧИСТКА РТУТИ
На основании обширного изучения амальгам Руссель нашел
быстрый и простой способ очистки ртути. Метод Русселя ко-
личественный и, как считают те, кто им пользовался, лучше
всех до сих пор предложенных. В 1940 году Добровский ви-
доизменил процесс, и я предпочел для школ его модификацию.
Метод Русселя. Руссель взбалтывает ртуть несколько раз
со свежими порциями перманганата калия в кислом растворе
до тех пор, пока сохраняется розовое окрашивание. Такая об-
работка быстро превращает в сульфаты все металлы, менее
благородные, чем ртуть, переводит их в раствор и таким обра-
зом вымывает их из ртути. Ртуть разбивается на крошечные
частицы, образующие грязь серого цвета. Огромное увеличение
поверхности ускоряет очистку.
Приготовьте следующее исходные растворы:
А — перманганат калия, по 6 г соли на 100 мл воды.
Б — 9 н*. раствор H2SO4; для этого налейте один объем кон-
центрированной кислоты в три объема воды.
Можно взять более разбавленные растворы А и Б, но тог-
да очистка идет медленнее.
Чтобы удалить приставшие твердые частицы, продавите
ртуть через замшу в чашку, стоящую на подносе. Перелейте
ртуть в прочную склянку и добавьте к ней такой же объем
смеси равных объемов растворов из колб А и Б. Сильно взбал-
тывайте в течение нескольких минут. Если перманганат калия
обесцветится, разбавьте его водой и слейте. Повторяйте взбал-»
тывание (со свежими порциями смеси из колб А и Б, пока розовая
окраска не станет устойчивой, а ртуть не разобьется на шарики).
Теперь промойте ртуть водой. Затем взболтайте ртуть со
смесью 0,1 н. раствора КМпО4 и 2 н. раствора H2SO4, чтобы
убедиться, что не осталось загрязнений. Промойте ртуть снова
водой. Это последнее промывание следует проводить очень тща-
тельно, иначе не произойдет слияния капелек. Пустите на ртуть
струю воды на продолжительное время, скажем на 10—15 ми-
нут. Теперь энергично взболтайте ртуть с 2 н. раствором Нг5О4.
Капельки разрушаются, и ртуть принимает свой обычный вид.
Удалите воду с помощью делительной воронки, а затем на-
грейте в чашке в вытяжном шкафу, чтобы закончить сушку.
Видоизменение Добровского. Добровский применяет для
очистки водный раствор перманганата калия; получающаяся
двуокись марганца эмульгирует в виде тяжелой грязи. В при-
сутствии ртути двуокись марганца растворяют в разбавленной
азотной кислоте. Азотная кислота растворяет окись ртути и
адсорбированную на капельках ее двуокись марганца, и ртуть
принимает свой обычный вид.
Взбалтывайте ртуть несколько минут в толстостенной склян-
ке с равным объемом упомянутого выше водного раствора нер-
543
манганата калия. Разбавьте сильно (водой) и смойте суспензию
двуокиси марганца. Повторяйте это со свежими порциями пер-
манганата калия, пока последний не начнет сохранять свою ок-
раску в течение 30 секунд.
Теперь взболтайте образовавшуюся тяжелую грязь с
2 н. раствором HNO3. Происходит быстрая коалесценция ртути.
Отделите ее, промойте и высушите, как указано выше.
Метод Эсли. Эсли обрабатывает ртуть концентрированным
водным раствором азотнокислой закиси ртути. Все металлы,
находящиеся в ряду напряжений над ртутью (менее благород-
ные), переходят в раствор.
Растворите 25—50 г азотнокислой закиси ртути в 100 мл во-
ды. Взбалтывайте ртуть в течение 5 минут с этим раствором.
Перелейте ртуть в чашку и удалите загрязнения струей воды.
Пропустите ртуть через ткани различной толщины, пока она
снова не станет годной к употреблению.
РАСТВОРИМЫЙ АНГИДРИТ —ПОЛЕЗНОЕ ОБЕЗВОЖИВАЮЩЕЕ
ВЕЩЕСТВО
Безводный сульфат кальция в кристаллической форме, из-
вестный под названием растворимого ангидрита, является мощ-
ным и ширено применимым обезвоживающим веществом. Уп-
ругость пара системы CaSO4... 2CaSO4-H2O равна всего
0,004 jhjh. Следовательно, растворимый ангидрит превосходит
серную кислоту по своей способности к обезвоживанию. Он су-
шит органические жидкости в течение нескольких минут. После
адсорбции максимального количества воды он не становится
влажным и не рассыпается в порошок; он не вызывает коррозии
и не ядовит; он инертен в отношении таких газов, как аммиак,
хлор и хлористый водород. Вследствие этопх растворимый ан-
гидрит является наиболее подходящим обезвоживающим ве-
ществом для приборов и ящиков с весами; он может заменить
известь при сушке аммиака и предпочтительнее, чем хлористый
кальций, при сушке йодистого и бромистого водородов.
Новое осушающее вещество можно легко и дешево полу-
чить из выбрасываемого до сих пор материала. Большая часть
мелков для доски состоит из гидратированного сульфата каль-
ция, и одно время я получал из них обезвоживающее вещество.
Теперь я провожу это следующим образом. Соберите кусочки
мела чересчур маленькие для доски и разбейте их на кусочки раз-
мером с горошинку. Достаньте жестянку (например, 200-грам-
мовую банку) и пробейте в ее крышке отверстие, чтобы про-
пустить термометр”. Отогните книзу углы обыкновенной квад-
ратной железной сетки и вставьте ее в жестянку так, чтобы
она образовала полочку с отверстиями на расстоянии около
4 см от дна. Положите в жестянку на сетку кусочки мела;
вставьте термометр так, чтобы шарик его почти касался по-
544
лочки, и нагревайте (жестянку) в течение 1—2 часов до 230—
250°. Для получения нужной температуры пригодно пламя го-
релки, уменьшенное до одной трети своей обычной высоты.
Для того чтобы не испортить по небрежности весь запас, я рас-
кладываю его еще теплым в несколько небольших коробочек;
для этого очень подходят коробочки из-под чернил.
НЕКОТОРЫЕ ДАННЫЕ О МОРСКОЙ ВОДЕ
При изучении морской воды (гл. IV) концентрация раство-
ренных солей была для простоты дана в граммах на литр.
Океанографы обычно выражают концентрацию в граммах на
килограмм. Один литр морской воды из океана весит 1027 г и
содержит 34,48 г солей.
1000 кг=1 тонне.
Одна кубическая миля воды весит 4,272*10В 9 тонн.
Согласно вычислениям Кларка и других авторов, объем всех
океанов равен 302- 106 куб. миль и, следовательно, содержит
5- 10J6 тонн солей.
Поскольку в морской воде присутствуют отдельные ионы,
предположение о существовании в ней определенных солей ус-
ловно. В следующей таблице я привожу концентрацию основ-
ных элементов, содержащихся в морской воде.
Элементы в граммах на одну тонну (морской воды)
С1 Na ме S S в виде SO< £ в, с	18980,0 10561,0 1272,0 888,0 2652,0 400,0 380,0 65,0 28,0	С в виде СО2 С в виде С О3 Sr В Si F Al Rb	103,0 160,0 13,0 4,6 4,0 1,4 0,5 0,2	Zn P Ba J As Fe Zn Cu	0,1 0,1 0,05 0,05 0,02 0,02 0,005 0,005
УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ КРЫШКА ДЛЯ ГАЗОПРИЕМНИКА
(Уитли, 1944 г.)
В дополнении к крышкам в школе из остатков материалов мо-
дификация Уитли представляет усовершенствование по сравне-
нию с оригинальной конструкцией, предложенной Франкландом.
Возьмите кусок твердого мелкозернистого дерна, например
бука или чинары, толщиной около 2 см и нарежьте из него
кружки диаметром около 9 см, т. е немного шире, чем верх у
газоприемника. Стеклянная вставка в крышку состоит из Т-об-
разного куска, оставшегося от колбы для перегонки диаметром
горла или более широкой трубки в 1,5—1,8 см. Обрежьте под
прямым углом сломанный конец так, чтобы часть трубки ниже
35 Фоулз
545
бокового отвода была немного короче, чем толщина деревянной
крышки. Теперь прорежьте в дереве отверстие немного шире
диаметра трубки. Вставьте трубку .и плотно смажьте ее жидким
а) Заполнение	fl Перед заменой
газоприемника	газоприемника
поднимают подхо-
дящую трубку
Рис. 157. Крышка Уитли для газоприемника.
клеем, алебастром или закрепите липкой лентой. Трубку закры-
вают сверху корковой пробкой с одним отверстием со вставлен-
ной в него вводной трубкой такой длины, чтобы она доставала
до дна газоприемника. Как правило, более широкая часть Т-
образной трубки выдается на 5—7 см над верхней поверхностью
деревянной крышки. Это подходящая высота, позволяющая лег-
ко вынимать пробку, когда вводная трубка достигает своей
крайней высоты; более того, исключается риск случайного вы-
скакивания трубки, когда газоприемник наполнен газом. Дей-
ствительно, гораздо удобнее, когда трубка достаточно поднята
для того, чтобы можно было удачно сменить газоприемник.
Конечно, нижняя поверхность дерева должна быть плоской
и совершенно гладкой; ее покрывают вазелином так, чтобы она
плотно пристала к газоприемнику, это покрытие служит также
для того, чтобы на значительное .время предохранить дерево от
разрушения хлором или хлористым водородом.
546
ВЕСЫ
Полезно иметь на лекционном столе весы новой конструкции,
предназначенные для различных целей.
а)	Весы со скользящим грузом
(Тоуэрс, У ид не с)
малых и больших навесок. Мо
Эти весы годятся для
дель, изображенная на рисунке
ржавеющей стали и две шка-
лы с рейтерами. При нагруз-
ке до 210 а весы обладают
чувствительностью до 0,1 г. На
этих весах можно очень быст-
ро взвешивать. К стрелке
весов можно сделать неболь-
шое удлинение для того, что-
бы класс мог видеть движение
и положение стрелки.
158, имеет две чашки из не
Рис. 158. Весы
со скользящим грузом.
б)	Весы Велча с тройным коромыслом
У этих весов одна чашка и одно коромысло с тремя парал-
лельными плечами. Каждое плечо снабжено гравированной
шкалой и рейтером. Коромысло находится на высоте глаз, а его
стрелка движется по вертикальной шкале, так что ее движение
или положение покоя видны
всему классу. Коромысло и все
наружные части сделаны из не-
ржавеющей стали, опорные
призмы — из кобалита (корро-
зионно-устойчивого сплава хро-
мистого кобальта и вольфра-
ма). Допустимая нагрузка для
весов 111 а, в исключительных
случаях 201 г., чувствитель-
ность 0,01 а.
в)	Пружинные весы
с точной шкалой
(Гриффин и Тзтлок)
Эти весы хорошо показан-
ии на рисунке 159. Стрелка
Рис. 159. Весы Велча
с тройным коромыслом.
снабжена масляным демпфером и быстро устанавливается. Пре-
дельная нагрузка для весов 200 а. Их чувствительность 0,5 г.
35*
Часть II
ОБЩЕЕ ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИИ
Опыты, приводимые в этом дополнении, служат для закреп-
ления и расширения простых представлений об обратимости и
равновесии, полученных в элементарном курсе. Они образуют
основу моего введения к общему изучению химического взаи-
модействия. Ниже я коротко описываю в общих чертах это
представление и перечисляю опыты в порядке их преподавания,
делая ссылки на немногие относящиеся к этому опыты, уже при-
веденные в главе VI.
Не существует резкого различия между молекулярным ме-
ханизмом физических и химических систем, так что для просто-
ты сначала изучается физическая система, диффузия брома в
двух несмешивающихся между собой жидкостях (опыт 575).
Этот опыт показывает занимательным путем явления, общие
для всех обратимых систем. Таким образом показано, сущест-
вование динамического равновесия; постоянное движение реа-
гирующих веществ; заметное различие во времени, необходимом
для достижения одинакового равновесия, зависящем от началь-
ного растворителя брома, и действие катализатора.
Понятие химической системы объясняют и определяют
обычными уже введенными терминами. Содержимое склянки,
частично заполненной бромной водой и содержащей жидкий
бром, является хорошей иллюстрацией гетерогенной системы,
состоящей из трех фаз.
Обсуждается распространенность обратимости и проводятся
опыт 451, обратный опыту 235, или опыт 576, обратный опы-
ту 326.
С количественной диффузии брома (опыт 449) начинается
изучение факторов, влияющих на положение равновесия. Нахо-
дят, что скорость диффузии брома прямо пропорциональна его
концентрации. Должна быть очевидная связь между скоростью
движения массы молекул и скоростью химической реакции. Это
подтверждают опыты 448 а и б, 456, опыт 586 и реакции, про’
текающие во времени (не мгновенно) (опыты 577 и 578).
В опытах 579, 580 скорость реакции возрастает при повыше-
нии температуры, что приводит к обсуждению явного влияния
548
этого фактора на положение равновесия. При более глубоком
изучении влияния температуры мы приближаемся к важному
принципу Ле Шателье и приводим три простых, но исключи-
тельно важных опыта 581, 582, 583. В каждом из этих опытов
определенное изменение энергии препятствует изменению со-
стояния. Повышение температуры выше 60° дает явный эффект
так же, как и возвращение окраски в опыте 583.
Теперь в распоряжении учеников имеются три фактора,
влияющих на положение равновесия, — концентрация, темпе-
ратура и давление и, кроме того, принцип Ле Шателье. Исхо-
дя из этих сведений изучают простые гомогенные системы,
в особенности промышленный синтез таких веществ, как ам-
миак, мочевина, ацетон, метиловый альдегид и метиловый
спирт.
Попутно я обращаю внимание на изучение Лемуаном, Бо-
денштейном, Вертело и другими авторами реакций, привед-
ших к открытию закона действия масс и его математическому
выражению. Это следующие реакции: диссоциация пятихлори-
стого фосфора, четырехокиси азота и йодистого водорода и
гидролиз этилацетата. Количественное изучение этих систем от-
нимает чересчур много времени в курсе лекций.
Порожденное этими исследованиями убеждение в обрати-
мости всех* гомогенных систем приводит к поискам предпола-
гаемых компонентов таких систем, как пары солей аммония
(опыт 457). Затем была изучена диссоциация химических
соединений и найдено, что она имеет широкое распростра-
нение. Были выведены формулы для определения степени дис-
социации по величине давления или плотности данной системы.
Выветривание, расплывание и осушающее действие безводных
солей рассматриваются в новом свете, как частный случай по-
ведения обратимых систем, содержащих в качестве компонентов
воду и безводные соли. Мы получаем математическое выраже-
ние закона действия масс для двух самых простых классов
реакций и отмечаем, какие выводы можно сделать из этих
уравнений.
Теперь можно изучать в любом желаемом порядке группы
реакций, при которых химическое поведение веществ подчиня-
ется найденным ранее закономерностям. Фактически я следовал
порядку, изложенному в этой книге. Одна из таких групп реак-
ций включает гидролиз и системы индикаторов.
Вторая группа включает: влияние общего иона (опыты 584,
585), комплексные соли (опыты 597, 598), влияние концентрации
водородных ионов на диссоциацию сероводорода (опыты 590—
595) и соответственно влияние иона аммония на концентрацию
иона гидроксила (опыт 597), а в гетерогенной системе — обра-
зование наименее растворимого компонента (опыт 587).
Таким образом, эта вторая группа включает изучение прин-
ципов и реакций, составляющих основу химического анализа.
549
Теория же химического анализа включает принципы, общие для
всех химических систем, что помогает правильному применению
этих принципов на практике.
Опыт 575. Диффузия брома
Это исследование обратимой системы является повторением
и более глубоким изучением реакции, приведенной в опыте 4.
Производится наблюдение за диффузией брома и водного
раствора в органический растворитель, а из последнего — в чи-
стую воду. Находят, что бром и его растворители представля-
ют собой обратимую систему и что с какой бы стороны ни на-
чиналось движение молекул брома, достигается одно и то же
положение равновесия, но с заметно различной скоростью.
Добавьте 2 мл брома к 200 мл воды (раствор Д) в закры-
той склянке и взбалтывайте содержимое, пока бром не перейдет
в раствор. Во вторую склянку добавьте 2 мл брома к 200 мл
четыреххлористого углерода (раствор Б). Раствором Б запол-
ните до половины закрытый цилиндр на 100 мл. с пробкой, а
затем, пользуясь пипеткой, осторожно наливайте на раствор во-
ду, пока цилиндр не заполнится. Таким образом, в цилиндре
имеются только две фазы. Смажьте пробку и поставьте цилиндр
против белого фона. Не пройдет и часа, как в воде можно бу-
дет видеть присутствие брома, но пройдет несколько недель, по-
ка будет достигнуто равновесие1.
Второй цилиндр заполните до половины четыреххлористым
углеродом, а затем, наклонив цилиндр и пользуясь небольшой
колбой, осторожно заполните цилиндр доверху раствором А. Как
бы тщательно это ни проделать, бром диффундирует настолько
быстро, что сразу становится видно, как соприкасаются обе
жидкости. Через 25—40 минут бром равномерно распределяет-
ся по системе, а равновесие достигается за 5 часов.
В то же время заполните раствором Б почти до половины
третий цилиндр. Добавьте равный объем воды. В течение ми-
нуты сильно встряхивайте цилиндр, а затем дайте содержимо-
му осесть. Таким способом получают конечную стадию диффу-
зии и достигают положения равновесия. Для целей преподава-
ния можно считать воздух катализатором, увеличивающим з
огромной степени величину поверхности раздела и таким обра-
зом ускоряющим диффузию. При этом катализатор ускоряет до-
стижение равновесия, но не влияет на его положение.
Добавьте необходимое для заполнения цилиндров количест-
во растворов А и Б и отставьте в сторону все три цилиндра
для рассмотрения.
1 См. стр. 557,
550
Опыт 576. Образование йодистого водорода
(Ф.)
(Обратная реакция)
В опыте 326 описывается термическое разложение йодистого
водорода; теперь проводят обратную реакцию, пропуская смесь
водорода и йода над платинированным асбестом. Образуются
клубы йодистого водорода.
Для получения тока сухого водорода поместите трубку для
сжигания размером в 30X1,5 см между промывалкой Дрекселя
и аппаратом Киппа, соединенным с промывалкой, заполненной
серной кислотой. Налейте в склянку Дрекселя слабый раствор
хлорной (окисной) ртути (разбавленный в 10 раз насыщенный
раствор). На расстоянии 7,5 см от края А трубки, соединенного
через промывалку с источником водорода, разложите платини-
рованный асбест на протяжении в 2,5—5 см, а между ним и
краем А насыпьте маленькую кучку йода. Для задержки избыт-
ка йода вложите в трубку асбестовую вату на расстоянии 5—
7 см от другого края трубки.
Когда все будет готово, удалите воздух из установки силь-
ной струей водорода. Теперь пропускайте водород со скоростью
3—6 пузырьков в секунду. Нагрейте асбест несветящимся пла-
менем горелки и время от времени осторожно нагревайте йод,
чтобы получить его пары. Через 2—3 минуты в склянке Дрек-
селя появляется йодная (окисная) ртуть красного цвета. Уда-
лите склянку, чтобы можно было увидеть дым йодистого водо-
рода. Подуйте на него, всуньте в него лакмусовую бумагу и
палочку, смоченную раствором аммиака.
ЗАМЕЧАНИЯ О РЕАКЦИЯХ,
ПРОТЕКАЮЩИХ ВО ВРЕМЕНИ (НЕ МГНОВЕННО)
При таких реакциях после смешения реагентов протекает
определенный период времени, после которого неожиданно и
резко появляются видимые признаки химических изменений.
Эти реакции приковывают внимание класса и производят впе-
чатление на математически мыслящих учеников. Более того, их
легко провести и повторить, если только приготовлены исходные
растворы. Известно не много таких реакций, а некоторые из
них, проходящие в две или более стадий, чересчур сложны для
демонстрации их в классе. Но при всех случаях продолжитель-
ность периода времени, прошедшего до начала реакции, об-
ратно пропорциональна концентрации одного из реагирующих
веществ, что может хорошо иллюстрировать закон действия
масс. Гаркур и Эссон впервые описали такие реакции. За пе-
риод с 1863 по 1912 г. эти авторы изучили взаимодействие:
1)	щавелевой и марганцовой кислоты,
551
2)	йодистого водорода и перекиси водорода,
3)	двухлористого олова и хлорного железа. Насколько я
знаю, ни одна из этих реакций не была использована в качест-
ве лекционного опыта.
В 1883 г. Ландольт заметил, что при подкислении раствора
тиосульфата натрия сера появляется только после определенно-
го промежутка времени. Голлеман (1895 г.) и другие (авторы),
изучавшие эту реакцию, нашли, что сера выделяется, как только
раствор будет подкислен; вероятно, атомы освобождающейся
серы медленно соединяются между собой и агрегаты их посте-
пенно достигают предела видимости.
Из всех реакций такого рода, вероятно, лучше всего изуче-
на реакция взаимодействия разбавленных растворов йоднова-
той и сернистой кислот, при которой выделяется йод.
Предполагают, что йод выделяется в результате чередова-
ния следующих реакций, протекающих с различной скоростью.
НЛОз + ЗНгБОз = 3H2SO4 + HJ
HJO3 + 5HJ = 3J2 + ЗН2О
H2OJ2 + H2SO3 = H2SO4 + 2HJ
Если взять избыток йодноватой кислоты, то вся сернистая
кислота в конце концов окисляется, и тогда выделяется сво-
бодный йод. Ясно, что реакция очень сложная, так как, поми-
мо изменений в разбавлении, можно отдельно менять концен-
трации трех реагентов: Н+, JO3~, SO32“. Ландольт нашел,
что при постоянном отношении концентраций этих реагентов
корень квадратный из времени, протекшего до появления йода,
обратно пропорционален концентрации.
Для установления этой зависимости Кэммэн (1931 г.) ис-
пользует в лаборатории весь класс, разбив его на бригады.
Эггерт показал, что при избытке йодноватой кислоты и посто-
янном разбавлении и количестве остальных реагентов время,
требующееся для выделения свободного йода, обратно пропор-
ционально концентрации йодноватой кислоты. Затем он изу-
чал, как влияет замена сернистой кислоты на другие восстанови-
тели— тиосульфат и арсенит натрия и железистосениродистый
калий.
Опыт 577. Разложение тиосерной кислоты
(Ландолът, 1883 г.)
Тиосерная кислота, образующаяся при подкислении раство-
ров тиосульфата натрия, быстро разлагается.
H2S2O3 = H2SO3 + S
Период времени, протекающий до появления осадка серы,
зависит от концентрации тиосерной кислоты.
Растворите в воде 50 г ЫагЗгОз-бНгО и доведите водой до
одного литра (раствор 4). Для получения стандартной суспен-
559
зии серы приготовьте соль методом, описанным в опыте 474 на
странице 463.
Налейте 240 мл раствора А в цилиндр, стоящий перед чер-
ным фоном. В небольшую колбу налейте 40 мл 4 н. НС1, бы-
стро перелейте ее в цилиндр и пустите секундомер. Остановите
его, когда осадок серы достигнет стандарта (через 18 секунд).
Повторите опыт во втором цилиндре, содержащем 120 мл ра-
створа А и 120 мл воды. Отрезок времени будет приблизи-
тельно вдвое больше.
Повторите опыт в третий раз, налив в цилиндр А 60 мл
раствора А и 180 мл воды. Отрезок времени окажется в .4 ра-
за больше, чем в первом опыте.
Опыт 578. Реакция Ландольта
(Ландольт, 1886 г.)
В этой реакции (см. стр. 552) при избытке йодноватой кис-
лоты время, прошедшее до появления йода, обратно пропор-
ционально концентрации йодноватой кислоты.
Приготовьте исходные растворы: 0,1 М KJO3-0,l М Na2SO3;
0,2 н. НС1 и 1-процентный раствор крахмала.
В большую колбу А (на 700—800 мл) налейте 250 мл воды,
10 мл 0,1 М раствора KJO3, 15 мл 0,2 н. раствора НС1 и 10 мл
раствора крахмала. В небольшую колбу Б налейте 10 мл 0,1 М
Na2SOs. Перелейте содержимое Б в Я и включайте секундомер.
Через 30 секунд появляется синее окрашивание от образующе-
гося соединения йода с крахмалом. Чтобы получить согласую-
щиеся результаты, надо точно отмерять указанные количества,
так как квадратный корень из времени пропорционален разбав-
лению. Избыток крахмала, не. участвующего в реакции, увели-
чивает разбавление и тем самым время, требующееся для
появления синего окрашивания.
Повторите опыт, взяв 20 мл 0,1 М KJO3 и только 240 мл
воды (чтобы сохранить прежний объем). Синяя окраска появ-
ляется приблизительно через 15 секунд,
СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ И ТЕМПЕРАТУРА
Описанные реакции можно использовать для того, чтобы
показать увеличение скорости реакций при повышении темпе-
ратуры. Проведите реакцию при комнатной температуре, а за-
тем повторите опыт при той же концентрации реагентов, но
при двух-трех более высоких температурах. Но полезнее выб-
рать реакцию поучительную саму по себе, которую класс может
провести количественно в лаборатории, как приводимый ниже
опыт 580.
1 См. стр. 569.
553
Опыт 579. Термическое разложение нитрита аммония
(Ф.)
Нитрит аммония в растворе разлагается при нагревании с
выделением азота; реакция заметно усиливается при повышении
температуры.
Растворите в теплой воде 30 г хлористого аммония и дове-
дите водой до 100 мл, растворите 40 г нитрита натрия в 100 мл
раствора. Это эквивалентные количества.
Нагрейте до 60° в отдельных колбах по 30 мл каждого ра-
створа. При смешивании, взбалтывании и стоянии происходит
заметное и длительное выделение азота.
Нагрейте две другие порции растворов по 30 мл до 80э.
После смешения жидкостей выделяющийся газ образует пену
высотой в 0,8 см. (При стоянии жидкость нагревается благо-
даря химической реакции и дает еще более высокую пену.
Термометр показывает, что температура жидкости выше 100°.)
Доведите до кипения две третьих порции растворов перед
их смешиванием. Выделяющийся газ образует пену высотой в
2,5 см. Эффект будет более захватывающий и более вырази-
тельный, если все три опыта проводятся одновременно.
Опыт 580. Скорость реакции и температура
(Ф.)
Окисление йодистого водорода усиливается при повышении
температуры.
В каждую из трех колб, А, Б, В, налейте по 20 мл 4 н.
раствора HNO3. Оставьте колбу А при комнатной температуре,
нагрейте колбу Б до 40°, а колбу В — до 80°. К каждому ра-
створу добавьте по 10 мл 0,5 н. раствора KJ.
Вследствие выделения йода раствор в колбе А приобретает
бледно-желтую окраску, а в колбе Б — темно-желтую. В кол-
бе В идет бурная реакция: выделяющийся в изобилии йод за-
полняет колбу фиолетовыми парами.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ОПЫТЫ,
ОТНОСЯЩИЕСЯ К ПРИНЦИПУ ЛЕ ШАТЕЛЬЕ
Опыт 581. Растворение хлористого водорода
сопровождается повышением температуры
(Христоманос, 1877 г.)
Изменение энергии системы во время реакции препятствует
изменению состояния. Перед уроком заполните большую кол-
бу (на 700—1000 мл) сухим хлористым водородом. Дайте ему
достигнуть комнатной температуры. Приготовьте колбу, за-
крытую пробкой со вставленным в нее термометром на 100°.
Оберните плотно тонким слоем ваты шарик термометра. Смо-
554
чите вату водой, отметьте температуру по термометру и затем по-
местите его в колбу. Температура поднимается до 60° и выше.
В небольшой колбе нагревайте концентрированную соляную
кислоту, пока она не начнет сильно дымить, что указывает на
уменьшение растворимости при повышении температуры.
Опыт 582. Изменение энергии при растворении
нитрата натрия
(Ф.)
Растворение твердого нитрата натрия вызывает понижение
температуры. Возьмите термометр со шкалой, показывающей
температуру ниже 0°, и поместите его в небольшую колбу с
50 мл воды. Размельчите 30 г нитрата (можно взять хлори-
стый аммоний, азотнокислый аммоний и другие соли, не
содержащие кристаллизационной воды). На кусочке бумаги
перенесите все это количество в колбу с водой. Слегка встрях-
ните колбу и дайте учащимся посмотреть на термометр; тем-
пература падает на 15° или около этого.
Опыт 583. Влияние давления на положение равновесия
(Прааг, 1932 г.)
В сосуде, содержащем коричневый газ (систему N2C>4 2ЫОг,
давление моментально падает. Вначале окраска бледнеет
вследствие разрежения газа. В ближайшие секунды окраска
темнеет: вследствие увеличения диссоциации повышается кон-
центрация NO2.
Для этого опыта вполне пригоден водоструйный насос. В
качестве сосуда возьмите стеклянный шар с двумя кранами
или придумайте другой прибор; можно взять трубку размером
30X4 см, закрытую с обеих сторон резиновыми пробками с
краном или зажимом. Между насосом и сосудом поместите
промывалку с краном. Пропускайте в сосуд коричневый газ
(получающийся при нагревании нитрата свинца), пока он не
станет бледно-желтого цвета. Включите насос, чтобы создать
вакуум в промывалке. Отключите насос и моментально открой-
те кран, ведущий в сосуд.
Если прибор собран, то можно очень легко и быстро про-
вести несколько предварительных опытов, чтобы найти опти-
мальные условия для данного прибора.
Опыт 584. Осаждение ацетата серебра
(Нойес и Блантер, 1887 г.)
К равным объемам А и Б насыщенного раствора ацетата
серебра добавляют концентрированные растворы нитрата се-
ребра и ацетата натрия. Из обоих растворов выпадает осадок
ацетата серебра.
555
Приготовьте исходные 1 н. растворы AgNO3 (170 г соли в
литре воды) и NaC2H3Q2 • ЗН2О (136 г соли в литре воды).
Насыщенный раствор ацетата серебра можно быстро пригото-
вить, добавив 60 мл 1 н. раствора AgNO3 и 60 мл 1 н. раствора
ацетата натрия к 600 мл воды.
Покажите раствор вместе с его твердой фазой, проверьте
его реакциями с водными растворами сульфата окисного же-
леза и хромата калия, затем отфильтруйте по 90 мл раствора
в цилиндры А и Б, снабженные пробками. Отфильтруйте по
95 мл раствора в два других цилиндра В и Г,
Добавьте в цилиндр А 10 мл 1 н. раствора AgNO3, а в ци-
линдр Б—10 мл ацетата натрия. Слегка перемешайте содержи-
мое каждого цилиндра. Добавьте по 5 мл этих же реагентов в
цилиндры В и Г.
В течение некоторого времени растворы остаются совершен-
но прозрачными; произведенный к этому времени расчет пока-
зывает, что растворы пересыщены; произведение ионных кон-
центраций превышает произведение растворимости, что обычно
бывает перед осаждением.
Затем через несколько минут в цилиндрах А и Б выпада-
ют кристаллы, образующие слои одинаковой толщины. Конеч-
но, слои кристаллов в цилиндрах В и Г меньше и осаждение
идет медленнее, но отдельные кристаллы крупнее и размеры
и сходство этих осадков лучше выражены, чем в цилиндрах
А и Б,
Замечание. Этот опыт указывает на условия наиболее пол-
ного осаждения нерастворимого вещества. Растворимость аце-
тата серебра составляет 1,007 г (в 100 мл) при 16° (или
0,06 г-молей в литре). Если предположить, что соль полностью
ионизирована, то произведение растворимости равно (0,06)2 =
= 0,0036. После смешивания растворов в цилиндре Л концентра-
ция [Ag]=0,154 и [СН3СОг] = 0,054. Следовательно, произведение
ионных концентраций равно 0,0083, так что раствор пересыщен.
Опыт 585. Влияние общего иона
а)	К насыщенному раствору поваренной соли добавьте кон-
центрированной соляной кислоты в объеме, равном четверти
объема раствора соли. Выпадают кристаллы хлористого
натрия.
б)	К Другой части раствора хлористого натрия добавьте
50-процентный раствор едкого натра. Выпадает соль.
в)	К раствору 0,5 М ВаС12 (12,2 г ВаС12-2Н2О в 100 мл
раствора) добавьте четверть от его объема концентрированной
соляной кислоты. Выпадает хлористый барий.
г)	К 0,5 М Pb(NO3)2 (16,5 г соли в 100 мл раствора) до-
бавьте концентрированную азотную кислоту. Осаждается нит-
рат свинца.
556
д)	К известковой воде добавьте четверть от ее объема 1 н.
раствора NaOH. Выпадает гидрат окиси кальция.
Следующий опыт подтверждает опыт 448 (б), касающийся
скорости образования роданистого железа, и иллюстрирует
влияние общего иона.
Опыт 586. Осаждение сернистого кадмия
(Ф.)
(Влияние общего иона)
В системе CdCl2+H2S ^2HCl+CdS меняют несколько раз
концентрации ионов кадмия, сульфида и водорода и отмечают
влияние этих изменений на положение равновесия.
К 20 мл 0,1 М раствора CdCl2 добавьте 20 мл концентриро-
ванной соляной кислоты, 200 мл воды и, наконец, 20 мл воды,
насыщенной H2S. В результате получается мутная жидкость
желтого цвета, тонкая суспензия сульфида кадмия. Разлейте
суспензию в четыре закрытые пробками колбы А, Б, В, Г. В ци-
циндр А добавьте 20 мл 0,1 М раствора CdCl2, в цилиндр Б —
20 мл воды, насыщенной H2S, в цилиндр В — 20 мл концентри-
рованной НС1, в цилиндр Г — 500 мл воды. В цилиндрах А, Б, Г
появляется тяжелый осадок сульфида кадмия; раствор в ци-
линдре В становится совершенно прозрачным.
ЗАКОН ОСАЖДЕНИЯ НАИМЕНЕЕ РАСТВОРИМОГО ВЕЩЕСТВА
Твердой фазой гетерогенной системы, находящейся в состоя-
нии равновесия, является наименее растворимое из могущих
образоваться веществ. Аналогично этому в системе, состоящей
из электролитов, образуется наименее ионизированное веще-
ство.
Опыт 587. Образование наименее растворимой фазы
ГФ., 1932 г.)
Водный раствор бората серебра обрабатывают по отдельно-
сти хроматом калия, хлористым натрием, йодистым калием и
сернистым натрием с последующим образованием хромата, хло-
рида, йодида и сульфида серебра.
К 20 мл 0,1 М AgNO3 добавьте 20 мл насыщенного раствора
буры (осадок быстро выпадает, если добавлять реагенты в ука-
занном порядке), а затем — 50 мл воды. Несколько раз промой-
те осадок декантацией. Аналогичным образом добавьте 20 мл
0,1 М раствора К2СГО4 к 20 мл 0,1 М раствора AgNO3 и, как
только осядут тяжелые частицы, слейте коллоидный раствор и
промойте оставшийся осадок декантацией, а затем разделите
его на две части.
557
К суспензии бората серебра добавьте некоторое количество
раствора хромата калия — твердый осадок мгновенно перехо-
дит в хромат серебра красного цвета. В го же время добавьте
некоторое количество насыщенного раствора буры к осажденно-
му хромату серебра — не происходит никакого изменения. Обра-
ботайте другую часть хромата серебра раствором хлористого
натрия — в осадке мгновенно оказывается хлористое серебро.
Осадите и промойте хлористое серебро и обработайте его раство-
ром хромата калия. Твердая фаза остается без изменения.
Продолжите исследование, обработав хлористое серебро ра-
створом йодида, а получающееся йодистое серебро — раствором
сернистого натрия.
Очевидно, что если некоторые или все из названных выше
анионов присутствуют в растворе и что если добавить меньше,
чем эквивалентное им количество ионов серебра, конечный оса-
док будет состоять из наименее растворимой соли.
Попутно, помимо прочего, это исследование дает метод на-
хождения сравнительной растворимости плохо растворимых ве-
ществ.
Получение сульфата аммония из сульфата кальция, бикар-
боната натрця в процессе Сольвея, селитры из смеси хлористого
калия и нитрата натрия и гидрата окиси магния из морской во-
ды дает примеры промышленного применения этого принципа.
Опыт 588. Образование наименее ионизированного вещества
(Ф.)
Добавьте к известковой воде равный объем дистиллирован-
ной воды и затем раствор едкого натра. Произведение раствори-
мости [Са][ОН]2 будет превышено, и появится осадок гидрата
окиси кальция.
Повторите опыт, взяв вместо едкого натра гидрат окиси
аммония (свободный от карбоната); осадка не получится.
Теперь разбавьте известковую воду равным объемом раст-
вора хлористого аммония и добавьте едкий натр: осадок не
появится, вследствие образования неионизированного гидрата
окиси аммония.
Опыт 589. Ацетат натрия снижает концентрацию
иона водорода
(Штиглиц, 1911 г.)
К 0,1 н. раствору НС1, в котором концентрацию иона водо-
рода можно считать 0,1 н., дабавляют ацетат натрия. Как по-
казывает добавление метилового фиолетового, концентрация
[Н] уменьшается до 0,001 н.
В каждый из четырех мерных цилиндров на 100 мл А, Б, В,
Г налейте по 80 мл 1н., 0,1 н., 0,01 н. и 0,001 н. раствора НС1.
558
Добавьте в каждый из них по нескольку капель метилового фио-
летового. При разных концентрациях иона водорода индикатор
окрашивается в разные цвета: в цилиндре А он желто-зеленый,
в цилиндре Б — синий, в цилиндре В — сине-фиолетовый и в ци-
линдре Г — пурпурно-фиолетовый.
Чтобы отбросить довод, что реакция, которая будет описа-
на, обусловлена щелочностью ацетата натрия, сделайте раствор
этой соли кислым по метиловому красному. Для этого возьмите
50 мл 1 М раствора ацетата натрия и добавьте к нему по кап-
лям разбавленной уксусной кислоты, пока проба раствора не
покраснеет при добавлении желтого раствора метилового крас-
ного— для этого требуется всего несколько капель 2 н. раствора
уксусной кислоты. (Сделайте раствор цетилового красного жел-
тым, добавив к исходному раствору по каплям разбавленный
раствор едкого натра.)
Налейте в колбу 50 мл 0,1 раствора НС1, добавьте метило-
вого фиолетового и 10—20 мл подкисленного раствора ацетата
натрия. Индикатор меняет синюю окраску на пурпурно-фиоле-
товую, это указывает, что концентрация иона водорода теперь
близка к 0,001 н.
ПРИМЕНЕНИЕ СЕРОВОДОРОДА В ХИМИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ
Эта серия опытов, относящаяся к роли сероводорода в хи-
мическом анализе, была развита из предложений Штиглица
в 1911 г.
Исследование предполагает знакомство с влиянием общего
иона, конечного образования наименее растворимой фазы и спо-
собности ацетата натрия уменьшать концентрацию ионов во-
дорода.
Применение сероводорода зависит от оборудования аудито-
рии и от размеров класса. Там, где имеется большой хорошо дей-
ствующий вытяжной шкаф, возьмите несколько закрытых проб-
ками склянок для реагентов и пропустите сероводород отдельно
в каждую из них. В случае отсутствия удовлетворительного вы-
тяжного шкафа воспользуйтесь прибором, изображенным на ри-
сунке 76.
Исследование показывает, что так называемые нераствори-
мые сульфиды очень различны по своей растворимости и можно
найти порядок этой нерастворимости.
При регулировании концентрации иона водорода соответст-
вующим образом изменяется, и концентрация иона сульфида.
В соответствии с этим можно взять такие условия, при которых
для одних сульфидов будет превышено произведение раствори-
мости, а для других нет, что является основой для разделения
сульфидов.
Приготовьте заранее 0,1 М водные растворы солей цинка,
кадмия, меди « свинца.
559
Опыт 590. Сероводород очень слабо ионизирован
а)	Кипятите в колбе в течение 10 минут 200 мл дистиллиро-
ванной воды, чтобы удалить из нее воздух. Положите в нее око-
ло одного грамма измельченного сернистого железа, полученно-
го, как указано на странице 204. Слегка прокипятите раствор
в течение 5—10 минут. Отфильтруйте жидкость и проверьте од-
ну порцию ее с железосинеродистым калием, а другую — с раст-
вором ацетата свинца. В растворе не будет обнаружено ни же-
леза, ни сульфида, что указывает на крайне слабую раствори-
мость сернистого железа.
б)	Приготовьте 0,1 М раствор FeSO4, растворив 2,8 г
FeSO4 • 7Н2О в холодной воде, и доведите объем раствора до
100 мл. Пропустите в этот раствор промытый водой сероводо-
род. Осадок не выпадает, это указывает, что для сернистого
железа не превышено произведение растворимости. Поскольку
согласно пункту а, это произведение растворимости очень мало
(его значение 1 • 10~16), а концентрация [Fe]=0,l г.), из этого
следует, что концентрация [S] должна быть исключительно низ-
кой.
Прибавьте к раствору подкисленный согласно опыту на
странице 552 1 М раствор ацетата натрия. Немедленно выпада-
ет осадок сернистого железа.
Опыт 591. Частичное осаждение сернистого цинка
(Штиглиц, 1911 г.)
Налейте в колбу 20 мл 0,1 М раствора ZnSO4 и насытьте его
сероводородом. Выпадает тяжелый осадок белого цвета. От-
фильтруйте его и снова пропустите (через раствор) сероводо-
род — осадок больше не выпадает. Добавьте к раствору ацетат
натрия — появляется сернистый цинк белого цвета.
Если есть кому помочь, то хорошо промойте сернистый цинк
и перенесите часть его в 0,1 М раствор CdSCh. Через 20 или
более минут, гораздо быстрее при нагревании выпадает серни-
стый кадмий желтого цвета. Следовательно, он является наиме-
нее растворимой фазой (опыт 587). К другой части промытого
сернистого цинка добавьте 0,1 М раствор CuSO4— немедленно
появляется сернистая медь черного цвета.
Обсудите возможные изменения в обратимой системе:
ZnSO4 + H2S ZnS + H2SO4
Покажите, как легко сернистый цинк растворяется в 1 н.
растворе H2SO4.
Промывание сернистого цинка — скучная процедура для
аудитории, и если нет помощника, то лучше показать меньшую
растворимость сернистого 'кадмия, чем сернистого цинка сле-
дующим образом.
560
Опыт 592. Сернистый кадмий менее растворим,
чем сернистый цинк
(ФЭ
Сульфат цинка обрабатывают менее, чем эквивалентным
количеством сернистого натра, так что выпавший сернистый
цинк не будет здгрязнен сернистым натрием, случайность, ко-
торая могла бы помешать заключению, вытекающему из. по-
следнего опыта. Доведите до кипения 20 мл 0,1 М раствора
ZnSO4 и добавьте 20 мл 0,05 М раствора NazS. Быстро выпада-
ет осадок сернистого цинка. Промойте его 1—2 раза декантаци-
ей и затем поместите его по частям в растворы сульфата кад-
мия и сульфата меди. Аналогичным образом получите серни-
стый кадмий.
Опыт 593. Сернистой кадмий менее растворим,
чем сернистый цинк
(Штиглиц, 1911 г.)
К 32 мл 0,1 М раствора ZnSO4 добавьте 8 мл 1 н. раствора
НС1, так что кислотность раствора (соли) цинка станет равной
0,2 н. Пропустите через него сероводород — сернистый цинк не
выпадает. Добавьте к этому раствору 0,1 М раствор CdSO4,
сразу выпадает сульфид кадмия желтого цвета. Приготовьте
раствор (соли) кадмия в 0,2 н. растворе НС1 и пропустите се-
роводород. Кадмий полностью осаждается.
Опыт 594. Сернистая медь менее растворима,
чем сернистый кадмий
К 24 мл 0,1 М раствора CdSO4 добавьте 16 мл Юн. раст-
вора НС1, так что кислотность раствора станет 4 я. Пропустите
через раствор сероводород — осадок не появляется. Добавьте к
раствору некоторое количество раствора сульфата меди — не-
медленно осаждается сернистая медь черного цвета.
Опыт 595. Осаждение сернистого свинца
Сернистый овинец не осаждается 1 н. раствором НС1 И, сле-
довательно, более растворим, чем сернистый кадмий. В менее
кислых растворах, содержащих достаточное количество ионов
хлора, в качестве промежуточного продукта образуется двойная
соль PbCb-PbS.
Налейте в цилиндр с пробкой 50 мл насыщенного раствора
хлористого свинца и добавьте 5 мл концентрированной соляной
кислоты, так что кислотность раствора станет 1 н. Сильно взбол-
тайте— появится обильный осадок хлористого свинца, который
быстро осядет. Слейте прозрачную жидкость и пропустите через
86 Фоудэ
561
нее сероводород. Осадок не появляется. Добавьте 0,1 М раст-
вор CdSO4. Немедленно появляется сернистый кадмий — следо-
вательно, сернистый кадмий менее растворим, чем сернистый
свинец.
Повторите опыт, взяв 47,5 мл раствора хлористого свинца
и 2,5 мл концентрированной соляной кислоты, так что кислот-
ность раствора станет равна 0,5 н. Пропустите через него очень
слабый ток сероводорода. Появляется осадок (PbCl2*PbS) тем-
но-красного цвета, который переходит в черный сернистый сви-
нец при дальнейшем пропускании газа.
Изложенные опыты указывают на существование последова-
тельных реакций, на образование в конечном счете наименее
растворимой фазы и на необходимость регулирования кислот-
ности раствора перед пропусканием сероводорода.
Опыт 596. Концентрация иона гидроксила уменьшается
в присутствии хлористого аммония
Так же, как можно управлять концентрацией иона сульфи-
да, регулируя концентрацию иона водорода, концентрацию
ионов гидроксила можно контролировать, регулируя концент-
рацию иона аммония.
0,5 М растворы солей цинка и алюминия разбавьте равными
объемами воды, так что растворы станут 0,25 М. Добавьте к
каждому раствору гидроокиси аммония. Произведения раствори-
мости окажутся превышены и в каждом из растворов появится
осадок.
Указанные 0,5 М растворы разбавьте равным объемом на-
сыщенного раствора хлористого аммония и затем добавьте ам-
миак. Выпадает гидрат окиси алюминия, а раствор соли цинка
останется прозрачным.
КОМПЛЕКСНЫЕ СОЛИ В ХИМИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ
Для того чтобы ввести представление о комплексных солях,
получают и изучают раствор серебрянокалиевой соли циани-
стоводородной кислоты. Дальнейшее изучение комплексных
цианидов служит для иллюстрации классического метода раз-
деления меди и кадмия, никеля и кобальта.
Опыт 597. Получение серебрянокалиевой соли
цианистоводородной кислоты
Налейте в бюретку свежеприготовленный раствор цианисто-
го калия (4—6 г в 100 мл раствора). Для контраста (о чем
будет речь дальше) добавьте хромовокислого калия к части
исходного 0, 1 н. раствора AgNCb. К 40 мл раствора азотнокис-
лого серебра добавьте около 2 мл раствора цианистого калия
562
и покажите осадок цианистого серебра белого цвета. Добавляй-
те дальше раствор цианистого калия, медленно взбалтывая
колбу, пока не растворится весь осадок; это раствор А. Обра-
ботайте пробы А хлористым аммонием и хромовокислым ка-
лием— осадок не появляется, следовательно, в растворе нет
ионов серебра.
Теперь дайте определение комплексной соли, ионы которой
отличаются от ионов солей, являющихся компонентами этой
соли, и сравните комплексную соль с типичной двойной солью,
такой, как железо-аммиачные квасцы.
Из изучения химического равновесия класс должен знать,
что поскольку раствор серебрянокалиевой соли цианистоводо-
родной кислоты представляет собой гомогенную систему, обра-
тимость для него — закон. Следовательно, в растворе должно
быть небольшое количество ионов серебра, очевидно, недоста-
точное для того, чтобы было превышено произведение раство-
римости для хлористого серебра.
К пробам раствора А добавьте соответственно растворы
сернистого натрия и йодистого калия. Появляются осадки сер-
нистого серебра черного цвета и йодистого серебра желтого
цвета. Очевидно, что раствор А содержит некоторое количество
ионов серебра и что йодистое и сернистое серебро менее ра-
створимы, чем хлористое серебро.
Уничтожение отходов цианидов. Не следует выливать в ра-
ковину отходы цианидов, так как они реагируют с кислотами в
канализационных трубах. Приготовьте большой стакан, запол-
ненный до половины водным раствором сернокислого железа, и
сливайте в него все отходы цианидов. К концу урока нагрейте
стакан, чтобы перевести цианиды в сравнительно неактивную
соль железистосинеродистой кислоты и затем вылейте содержи-
мое стакана.
Опыт 598. Получение медноцианистого калия
(Ф)
Приготовьте хлористую (закисную) медь, влив некоторое
количество исходного раствора (стр. 572) в охлажденную све-
жепрокипяченную воду. Промойте соль несколько раз декан-
тацией, чтобы удалить из нее кислоту. Это удобно провести,
пока обсуждается опыт 597.
Сохраните небольшое количество промытой соли, а боль-
шую часть ее перенесите в небольшую колбу и медленно,
взбалтывая содержимое, наливайте в нее из бюретки 1 н. ра-
створ KCN. Соль растворяется, давая бесцветный раствор. Во
время лекции трудно быстро добавлять раствор KCN и избег-
нуть избытка его.
Чтобы удостовериться в том, что жидкость не содержит
избытка KCN, добавьте к ней оставленное небольшое количест-
36*	563
во хлористой меди, которая не должна полностью растворить-
ся, и профильтруйте раствор. Фильтрат содержит медноциани-
стый калий. Обычно ученики удивляются, видя совершенно
бесцветный раствор меди. К части раствора добавьте едкий
натр — осадок гидрата закиси меди не выпадает. Погрузите в
раствор очищенную полоску железа — медь не осаждается.
Хотя по всей видимости в растворе нет ионов меди, но согласно
рассуждениям на странице .563, ионы меди в небольшой кон-
центрации должны быть в растворе.
К части раствора добавьте сернистый натрий — осаждается
сернистая медь черного цвета, что снова указывает на чрезвы-
чайно слабую растворимость сульфидов. К другой части ра-
створа добавьте в количестве четверти от его объема раствор
цианистого калия, а затем сернистый натрий — осадок не появ-
ляется.
Опыт 599. Разделение меди и кадмия
Возьмите 40 мл 0,1 М раствора CdSO4, осадите цианистый
кадмий, а затем добавьте точно столько раствора цианистого
калия, чтобы осадок растворился. Добавляя к пробам жидко-
сти едкий натр и фосфорнокислый натрий, покажите, что ра-
створ, по-видимому, не содержит ионов кадмия. Покажите, что
сернистый натрий осаждает сернистый кадмий и что добавле-
ние цианистого калия не снижает концентрацию ионов кадмия
настолько, чтобы препятствовать этому осаждению.
Теперь смешайте растворы солей меди и кадмия, прове-
дите и разъясните классическое разделение.
Опыт 600. Получение железистосинеродистого калия
Для того чтобы избежать большого избытка цианида, удоб-
но брать примерно эквивалентные количества реагирующих
веществ. Налейте в колбу 20 мл 0,1 М раствора FeSO4 (не
кислого) и добавьте 8 мл 0,5 н. раствора KCN. Появляется
осадок цианистого железа красновато-коричневого цвета. До-
бавьте еще цианистого калия (эквивалентный объем — 16 мл,
но достаточно меньшего количества) и нагревайте до 70° в те-
чение нескольких минут. Осадок растворяется, остается про-
зрачная жидкость желтого цвета. Подкислите часть раствора и
обработайте хлорным железом.
В этом месте можно сделать отступление и указать на из-
влечение золота и серебра путем цианизации, гальваностегию
серебром и удаление цианистого водорода из светильного газа.
Кроме самих закисей, другие закисные соединения кобальта и
никеля с трудом поддаются окислению, но соединения кобальта
окисляются легче, чем соединения никеля. На этом основаны
оба обычных метода разделения кобальта и никеля.
564
Опыт 601. Окисление никеля и кобальта
а)	Налейте 0,1 М раствора соли Ni2+ и Со 2+ в две отдель-
ные склянки и добавьте в каждую раствор едкого натра. Гид-
рат закиси никеля зеленого цвета не изменяется на воздухе;
осадок закиси кобальта синего цвета медленно превращается
в окись кобальта черного цвета.
б)	В одну колбу налейте 20 мл 0,1 М раствора соли Ni2+,
а в другую — Со 2+ . Приготовьте разбавленный раствор бром-
новатистокислого натрия и одновременно добавьте в обе колбы
равные объемы этого раствора. Окись кобальта черного цвета
образуется сразу, а окись никеля (черного цвета)—только
после некоторого промежутка времени. Если окись никеля об-
разуется сразу, сильно разбавьте раствор бромноватистого
натрия и повторите опыт. Легко добиться, чтобы появление чер-
ного осадка в обоих растворах было разделено заметным про-
межутком времени.
Опыт 602. Разделение никеля и кобальта
Смесь закисных солей никеля и кобальта обрабатывают
азотистокислым калием и азотистой кислотой. Кобальт окис-
ляется до трехвалентного, и выпадает нерастворимая двойная
азотистокислая соль кобальта и калия.
В небольшую колбу налейте 20 мл 0,1 М раствора соли
кобальта и 20 мл соли никеля, 40 мл раствора азотистокислого
калия (легко получающегося путем растворения азотнокислого
калия в концентрированном растворе азотистокислого натрия) и
2—3 мл 2 н. раствора уксусной кислоты. Через несколько ми-
нут жидкость становится мутной, при стоянии появляется оса-
док желтого цвета, освобождая прозрачную жидкость зеленого
цвета. Проверьте жидкость на присутствие никеля и покажите
отсутствие в ней кобальта.
Опыт 603. Разделение никеля и кобальта (цианидный метод)
Получают закисные калиевоникелевую (Л) и калиевокобаль-
товую (5) ‘ цианистые соли и окисляют их в щелочном раство-
ре. Из раствора А выпадает осадок окиси никеля, а в растворе
Б получается прочная растворимая цианистая соль калия- и
трех’валентного кобальта.
Налейте из бюретки 0,5 н. раствор KCN в раствор (соли)
никеля; образуется нерастворимый цианид двувалентного ни-
келя зеленого цвета, который, при дальнейшем добавлении
KCN, на холоду легко переходит в раствор в виде калиевони-
келевой цианистой соли (А).
565
Повторите опыт с соответствующим количеством раствора
соли кобальта и получите цианистую калиевокобальтовую за-
кисную соль (Б). Доведите растворы Л и Б до кипения и
добавьте к каждому раствору концентрированный раствор
бромноватокислого калия. В растворе Л появляется осадок окиси
никеля черного цвета. Раствор Б темнеет, но при разбавлении
получается прозрачная жидкость желтого цвета.
ОПЫТЫ, ОТНОСЯЩИЕСЯ К КОЭФФИЦИЕНТУ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
Опыт 604. Распределение брома
между двумя растворителями
Бром, соприкасаясь с двумя несмешивающимися раствори-
телями, сам распределяется между ними определенным обра-
зом.
Налейте 50 мл бромной воды в цилиндр с пробкой на 100мл
(стр. 235), долейте 50 мл четыреххлористого углерода и сильно
взбалтывайте в течение одной минуты. Большая часть брома
переходит в четыреххлористый углерод; обозначьте этот ра-
створ Бь а водную фазу — Ль Разделите фазы в делительной
воронке и взболтайте некоторое количество раствора Б] с водой,
а раствора 41 —с четыреххлористым углеродом. Каждый из
растворителей экстрагирует бром. Определите приблизительно
отношение концентраций брома в обоих растворителях, взяв
измеренный объем раствора Бх и разбавив его четыреххлори-
стым углеродом (потребуется разбавление в 12 раз), чтобы
его окраска стала такой же, как у раствора
Повторите первый опыт, взяв 25 мл бромной воды и добавив
к ней 25 мл воды. Возьмите определенный объем Б2 и разбав-
ляйте его, пока его окраска не достигнет окраски водного экс-
тракта А2. Потребуется такой же объем воды.
Этими и аналогичными опытами можно показать, что в си-
стеме из двух несмешивающихся растворителей отношение кон-
центраций брома постоянно. Теперь можно сформулировать за-
кон распределения.
Опыт 605. Эфир и насыщенный раствор соли не смешиваются
(ФО
В цилиндр с пробкой на 100 мл налейте 80 мл воды и пи-
петкой — 5 мл эфира. Во второй цилиндр налейте 80 мл насы-
щенного раствора хлористого натрия, 5 мл эфира и несколько
капель бромной воды, чтобы окрасить эфир. В течение минуты
осторожно взбалтывайте содержимое в цилиндре. Эфир в пер-
вом цилиндре целиком растворяется, так как его растворимость
S = 8,3. Во втором цилиндре остается слой эфира в 5 мл.
566
Опыт 606. Растворитель применяют по частям
(Бланк, 1935 г.)
Равные объемы раствора метиловый красный А и Б экстра-
гируют соответственно:
Раствор А — сразу 50 мл эфира;
Раствор Б — последовательно пятью отдельными порциями
эфира по 10 мл каждая.
Сравнивают окраску экстрактов.
К 4 мл исходного раствора метилового красного (2 г метило-
вого красного в 1 л спирта) добавьте 6 мл 4 н. раствора НС1 и
разбавьте водой до 200 мл.
50 мл этого раствора экстрагируйте 50 мл эфира. Окраска
водной фазы становится наполовину слабее исходной.
Экстрагируйте другие 50 мл раствора последовательно
пятью отдельными порциями эфира по 10 мл каждая. Водная
фаза приобретает бледно-розовую окраску. Беря меньшие пор-
ции эфира, можно сделать водный слой почти бесцветным.
Опыт 607. Вода обладает слабой электропроводностью
а)	Электролиз дистиллированной воды
(Тиссен, 1946 г.)
Замечание. Тиссену не нравится доказательство из опыта
462, что вода не является проводником, в особенности в связи
с последующими высказываниями, основанными на известной
диссоциации воды. Он предпочитает показать, что при поль-
зовании источником электричества подходящей силы, доста-
точным для зажигания неоновой лампы,f но не обычной лампы
накаливания, через воду проходит слабый ток.
Присоедините к подводам тока цепь, включающую сосуд с
водой и установку с лампами. Воду удобно налить в банку от
батареи и взять в качестве электродов тонкие железные прово-
лочки (Тиссен применял платиновую проволоку). Включите в
цепь неоновую лампу на 5 вт. Лампа горит ярко при напря-
жении в 230 в и заметно — при ПО в. Замените неоновую лам-
пу на обычную в 40—60 вт — зажигания не происходит. Отверт-
кой с изолированной ручкой закоротите ток на вводах в банку
с водой, чтобы показать, что лампа исправна.
Замечание. Неоновая лампа не будет гореть, если сосуд с
водой заменить сосудом, содержащим раствор хлористого водо-
рода в толуоле (см. стр. 532).
б)	Электролиз дистиллированной воды
(Дэвис, 1949 г.)
Соберите прибор, изображенный на рисунке 160. Просуньте
платиновые проволоки через пробку, как описано на странице
73, и припаяйте их к платиновой фольге (стр. 450). Для сое-
567
динений пользуйтесь тонкой прово-
локой, чтобы избегнуть возможно-
сти соприкосновения электродов.
Приложите к электродам разность
потенциалов около 12 в. Через не-
сколько часов пробирка наполнит-
ся электролитическим газом.
Опыт 608. Приготовление
медноаммиачного вискозного шелка
Приготовляют раствор тетра-
мина гидроокиси меди и раство-
ряют в нем целлюлозу (фильтро-
вальную бумагу или хлопчато-
бумажную вату). Жидкость влива-
ют тонкой струей в разбавленную
кислоту, причем целлюлоза выпада-
ет в осадок в виде непрерывной нити.
Насыпьте некоторое количест-
во свежеприготовленной влаж-
ной гидроокиси меди (стр. 248) в склянку с пробкой и добавьте
к ней 200 мл смеси из равных объемов (d=0,88) аммиака и во-
ды. Слегка взбалтывайте (склянку), пока не прекратится раст-
ворение гидроокиси, которое быстро идет. Декантируйте неко-
торое количество прозрачной жидкости в закрытый цилиндр и
положите в него по два бумажных фильтра диаметром в 11 см
на каждые 100 мл раствора. Если время от времени встряхивать
цилиндр, то два фильтра растворяются за 10 ниинут; можно ра-
створить и третий, но получится чересчур вязкая жидкость. Пе-
релейте жидкость в капельную воронку. Налейте в широкий
стакан 2 н. раствор соляной кислоты. Откройте кран у воронки
и сначала дайте целлюлозе вытекать, не погружая ее в кислоту.
Направьте вытекающую струю в кислоту и придайте ей кру-
говое движение возможно большего диаметра. Образуются
круги шелка; чем быстрее движение, тем тоньше нить. Скорость
движения для получения удовлетворительной нити находится
практикой.
ЗАМЕЧАНИЯ К НЕКОТОРЫМ ОПЫТАМ
Опыт 31. Длинную глиняную трубку для курения теперь
нельзя достать. Нэм (1932 г.) присоединяет с помощью алеба-
стра верхнюю часть капельной воронки или глиняной трубки
к трубке из тугоплавкого стекла или кварца длиной в 30 см
и таким образом получает длинную трубку (см. опыт 50а,
относительно другого метода).
Опыт 63. Рейд (1935 г.) применяет более простой способ
сжигания струи водорода под вертикально расположенной труб-
кой размером в 2,5 на 80 см. В более холодной части трубки
собирается вода, и она катает на часовое стекло.
Замечания к странице 88. Британская научно-исследова-
тельская ассоциация рекомендует добавлять гуттаперчу к це-
менту Фарадея, чтобы сделать его более вязким. Улучшенный ре-
цепт: пчелиного воска — 30 частей, канифоли — 40, гуттапер-
чи — 3.
Опыт 230. Подходит любой растворитель серы, в котором
растворимость серы постепенно повышается при повышении тем-
пературы. Худ (1931 г.) применяет невоспламеняющийся тетра-
хлорацетин (вестрон) с температурой кипения 146°. Томас
(1938 г.) употребляет скипидар. Вольф берет оливковое масло
при 130°. Лоундс (1952 г.) предпочитает трудно воспламеняю-
щийся и недорогой ксилол (с темп. кип. 138°). Худ делает опыт
более эффектным, охлаждая пробирку с раствором серы на
бане с кипящей водой, так что кристаллизация проходит цели-
ком при температуре выше точки перехода.
Опыт 345. Для этого и для всех других опытов, для кото-
рых требуется раствор порошка хлорной извести или стабиль-
ный раствор гипохлорита натрия, лучше всего брать отбели-
вающее вещество, продаваемое под различными названиями.
Опыт 354. В случае, если не было свинцового тигля, я поль-
зовался небольшой луженой консервной банкой. Она хорошо
подходит.
Замечание к странице 324. Более эффективными и подхо-
дящими являются растворы современных синтетических моющих
средств.
569
Замечание к странице 336. Продажные баллоны с кислоро-
дом и водородом, полученным путем электролиза, содержат со-
ответственно 99,8% кислорода и 99,95% водорода.
Опыт 449. Вместо брома можно взять 1 г йода и 5 а йоди-
стого калия в 100 мл водного раствора.
Опыт 519. Вместо выходящего из употребления лампового
стекла можно пользоваться стеклом от штормовой (морской)
лампы. Дэвис пользуется пробками и резиной. Он ставит стекло
от такой лампы на лист асбеста, имеющий в центре отверстие
диаметром около I см, и покрывает стекло таким же листом
асбеста с отверстием.
Опыт 554. Добавление 1/60 М раствора КС1О3 (0,1 н. раст-
вор КС1О3, как окислитель) делает эти опыты еще более эф-
фективными.
Опыт 563. Раствор хлористого водорода не действует на маг-
ний, а ток, проходящий через хлористый водород (см. опыт
607 а), не зажигает неоновую лампу.
Опыт 569. Не следует брать серную кислоту (см. опыт 496).
Опыт 578. Аренсон (1940 г.) держит раствор в широкой
ячейке для адсорбции цвета. Он рисует несколько подходящих
надписей на черном, на задней стороне ячейки, и отмечает вре-
мя, когда надпись перестает быть видимой.
ПРИЛОЖЕНИЕ
РЕАКТИВЫ ДЛЯ ЛЕКЦИОННЫХ ДЕМОНСТРАЦИИ
Концентрированные реактивы. Обычная чистая продажная
соляная (хлористоводородная) кислота имеет уд. вес 1,16. Жид-
кость является почти точным 10 н. раствором соляной кислоты;
это удобная концентрация и легко запоминающееся число.
Чистая концентрированная азотная кислота (d=l,42) со-
держит 69, 8 г азотной кислоты в 100 г жидкости и, следова-
тельно, 99 г азотной кислоты в 100 мл жидкости, 1 мл содер-
жит, таким образом, приблизительно 1 г HNO3, а концентрация
кислоты — приблизительно 16 н. Чистая концентрированная про-
дажная серная кислота содержит 95—98% H2SO4 и поэтому
может считаться 35—36 н. Ледяная уксусная кислота содержит
17,5 молей уксусной кислоты в литре. Концентрированный раст-
вор аммиака (d=0,88) 17 н.
Разбавленные реактивы. К сожалению, не установлена об-
щепринятая концентрация разбавленных кислот, используемых
в качестве реактивов. Часто употребляемые концентрации —
это 2; 4 и 6н. Для работы в классе удобно пользоваться 2н.
раствором, но 6 н. раствор предпочтительнее, так как из него
можно легко приготовить растворы нужной концентрации путем
разбавления.
Следующая таблица показывает объемы реактивов и воды,
которые должны быть смешаны, чтобы получить растворы при-
близительно заданной нормальности.
	d	2 н.	4 н.	6 и.
НС1 	 HNO3 		 HtSOi 	 Ледяная уксусная кислота . Аммиак		1,16 1,42 1,85 0Д8	1:4 1:7 1:17 1:8 1:7,5	2:3 1:3 1:8 1:3,5 1:3	3:2 3:5 1:5 1:2 Ь2
Концентрированные растворы едких щелочей лучше всего го-
товить перед употреблением, так как они разъедают стеклянные
сосуды. В стеклянных сосудах допустимо хранение 1 н. раство-
571
ров едкого натра (4 г в 100 мл) или едкого калия (5—6 а в
100 мл); 0,1 н. или 0,2 н. растворы достаточны для солей ме-
таллов. Растворы аммонийных солей следует готовить 2 н. кон-
центрации, то есть 10,7 г хлористого аммония, 13 г сернокислого
аммония в 100 мл раствора.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ НЕКОТОРЫХ СПЕЦИАЛЬНЫХ РЕАКТИВОВ,
УПОМЯНУТЫХ В ТЕКСТЕ
Хлористая медь. Вариант 1. Налейте в сосуд 40 мл концент-
рированной соляной кислоты, 20 мл воды, 1 мл концентрирован-
ной азотной кислоты и насыпьте в него около 20 г измельчен-
ной меди. Для этой цели очень удобна толстая медная прово-
лока, ее легко нарезать плоскогубцами на короткие отрезки.
Кипятить требуется около 5 минут, пока пробная капля жидко-
сти, налитая в пробирку с водой, не даст белый осадок и бес-
цветный раствор. На этой стадии слейте горячую коричневую
жидкость в колбу со свежепрокипяченной водой. Если взятые
кусочки меди не очень малы, раствор можно не фильтровать.
Дайте осесть осадку, затем промойте его водой путем деканта-
ции два или три раза. Если нужно большое количество хлори-
стой меди, то берите больше азотной кислоты.
Вариант 2, Нагревайте 10 г окиси меди или соли СиС12 • 2Н2О
с 40 мл концентрированной соляной кислоты и 10 г меди до тех
пор, пока вся медь в растворе не перейдет в закисное состоя-
ние. На это требуется около двух минут. Далее делайте, как
указано в варианте 1.
Запасной раствор хлористой меди. Удобно иметь заранее
приготовленный раствор хлористой меди. Приготовление его
несложно.
Наполните склянку на 200 мл на четверть окисью меди или
гидратированной хлорной медью и добавьте равный объем из-
мельченной меди. Наполните оставшееся в склянке пространство
концентрированной соляной кислотой и плотно закройте склянку
резиновой пробкой. Через несколько дней в склянке образует-
ся бесцветный раствор хлористой меди. Если потребуется твер-
дая соль, капните несколько миллилитров этого запасного ра-
створа в воду и образующийся осадок промойте декантацией.
Снова дополните склянку с запасным раствором концентри-
рованной соляной кислоты и время от времени добавляйте в
нее немного окиси меди.
Аммиачная хлористая медь. Свежеосажденная хлористая
медь быстро растворяется в умеренно концентрированных раст-
ворах хлористого аммония или хлористого натрия. Такой раст-
вор легко приготовить.
Для приготовления запасного раствора поместите свеже-
приготовленную хлористую медь в небольшую склянку и напол-
ните склянку раствором хлористого аммония (15—35 г NH4CI
572
в 100 мл воды). Затем добавьте маленький кусочек меди и
закройте склянку резиновой пробкой. Обычно при приготовле-
нии получается раствор светло-коричневого цвета, но он обесцве-
чивается при стоянии с медью. Для получения аммиачного ра-
створа добавьте к этой жидкости несколько капель аммиака.
Натриевая соль кобальтоазотистой кислоты (соль Фишера).
Растворите в литре воды 50 г гидратированного азотнокислого
кобальта и добавьте 25 мл азотной кислоты (d=l,2). Раствори-
те 300 г нитрита натрия в литре воды. Затем смешайте раство-
ры и дайте им постоять несколько дней. При этом обычно вы-
падает значительный осадок, вследствие присутствия калия в
реактивах. Слейте прозрачную жидкость в запасную склянку.
Через несколько секунд после добавления реактива к 0,01 и.
раствору хлористого калия выпадает осадок.
Реактив Суитцу и Окума на магний. (Магнезон), паранит-
робензолазорезорцин, 1926 г. Этот ценный реактив может быть
приготовлен связыванием паранитроанилина с резорцином.
Растворите 5 г тонкого порошка ацетанилида в 9 мл кон-
центрированной серной кислоты, при температуре не выше 40°.
Охладите раствор ледяной водой до 5—10° и медленно добав-
ляйте в него охлажденную смесь из 2,5 мл концентрированной
азотной кислоты с 1,51 мл концентрированной серной кислотой.
В процессе добавления смесь тщательно встряхивайте и сохра-
няйте температуру ниже 15°. Дайте смеси постоять 30 минут, а
затем вылейте ее в 200 мл ледяной воды. Осаждается парани-
троацетанилид. Отфильтруйте осадок с помощью насоса и про-
мойте его водой. Продукт содержит изомеры, которые нет необ-
ходимости удалять; чистое вещество плавится при 22Г. Добавьте
промытый осадок к смеси из 10 мл воды и 5 мл концентриро-
ванной серной кислоты и гидролизуйте его при нагревании до
полного растворения. Потом охладите и нейтрализуйте кислоту
раствором 8 г едкого натра в 30 мл воды. Осаждается паранит-
роанилин с небольшим количеством сопутствующих изомеров.
Отфильтруйте при отсасывании и перекристаллизуйте продукт
из небольшого количества горячей воды (т. пл. паранитроани-
лина 147°). Приготовьте суспензию из 2,5 г паранитроанилина
в смеси из 5 мл концентрированной соляной кислоты и 10 мл
воды. Растворите 2 г азотистокислого натрия в 10 мл воды и
диазотируйте обычным путем, поддерживая температуру раст-
вора не выше 15°. Теперь растворите 2 г едкого натра прибли-
зительно в 100 мл воды и растворите 3,5 г резорцина в этой
жидкости. Медленно добавляйте соль диазония к щелочному
раствору резорцина. Тотчас же осаждается пурпурный краси-
тель. Фильтрат может быть сразу использован в качестве реак-
тива на магний. Щелочная форма краски с трудом поддается
промыванию. Однако при подкислении жидкости, содержащей
осажденную краску, соляной кислотой, в которой краска кажет-
ся нерастворенной, получается продукт алого цвета, который
573
Давление паров воды в миллиметрах ртутного столба
Температу- ра в °C	0	1	2	3	4	5	ь	7	8	У
0	4,6	4,9	5,3	5,7	6,1	6,5	7,0	7,5	8,0	8,6
10	9,2	9,8	10,5	11,2	12,0	12,8	13,6	14,5	15,5	16,5
20	17,5	18,7	19,8	21,1	22,4	23,8	25.2	26,8	28,4	30,1
30	31,9	33,7	35,7	37,8	39,9	42,2	44,6	47,1	49,8	52,5
40	55,4	58,4	61,6	64,9	68,3	72,0	75,7	79,7	83,8	88,1
50	92,6	97,3	102,2	107,3	112,7	118,2	124,0	130,0	136,3	142,8
60	149,6	156,6	164,0	171,6	179,5	187,8	196,3	205,2	214,4	224,0
70	233,9	244,2	254,9	266,0	277,4	289,3	301,6	314,4	327,6	341,2
80	355,4	370,0	385,2	400,8	417,0	433,7	451,0	468,8	487,3	506,3
90	526,0	546,3	567,2	588,8	611,1	634,1	657,8	682,2	707,4	733,3
100	760	787	816	845	875	906	938	970	1004	1038
НО	1074	1111	1149	1187	1227	1268	1310	1353	1397	1442
120	1489	1536	1585	1636	1687	1740	1794	1850	1907	1965
сравнительно легко промывается водой. Промывание должно
производиться немедленно, так как иначе осадок медленно из-
меняет цвет от алого к шоколадному.
•Чтобы приготовить раствор реактива, растворите 0,1 г кра-
сителя в 500 мл разбавленного (1—4-процентного) раствора ед-
кого натра, хотя годится и любая концентрация. Для того чтобы
произвести пробу, к разбавленному и подщелочному едким нат-
ром раствору, содержащему магний, прилейте несколько капель
реактива; в разбавленном растворе, содержащем магний, немед-
ленно появляется голубое окрашивание; в более концентриро-
ванном растворе появляется осадок голубого цвета. Если до-
бавлено слишком много реагента, красный цвет красителя за-
темняет голубой цвет магниевого комплекса.
Никель, кобальт, алюминий и марганец мешают пробе так
же, как и значительные концентрации аммониевых солей.
Метиловый красный. Растворите 5 г антраниловой кислоты
в смеси из 50 мл воды и 5 мл концентрированной соляной ки-
слоты. Диазотируйте раствор при комнатной температуре, до-
бавляя небольшими порциями 2,5 г нитрита натрия. Дайте
раствору постоять полчаса. Тем временем приготовьте раствор
574
Коэффициенты для перевода объемов газа к нормальным
температуре и давлению
Давление в мм рт. ст.	Температура в °C							
	10	н	12	13	14	15	16	17
700	0,888	0,885	0,882	0,879	0,876	0,873	0,870	0,867
705	0,895	0,892	0,888	0,885	0,882	0,879	0,876	0,873
710	0,901	0,898	0,895	0,892	0,889	0,886	0,882	0,879
715	6,907	0,904	0,901	0,898	0,895	0,892	0,888	0,885
720	0.914	0,911	0,907	0,904	0,901	0,898	0,895	0,892
725	0.920	0,917	0,914	0,910	0,907	0,904	0.901	0,898
730	0,927	0,923	0,920	о;917	0,914	0,910	0,907	0,904
735	0,933	0,930	0,926	0.923	0,920	0,917	0,913	0,910
740	0,939	0,936	0,933	0.929	0,926	0.923	0.920	0,917
745	0,946	0,942	0,939	0,936	0,933	0,929	0,926	0.923
, 750	0,952	0,949	0,945	0,942	.0,938	0,935	0,932	0,929
755	0,958	0,955	0,952	0,948	0,945	0,942	0,938	0.935
760	0,965	0,961	0,958	0,955	0,951	0,948	0,945	0,941
765	0,971	0,968	0,964	0,961	0,957	0,954	0,951	0,948
770	0.977	0,974	0,970	0,967	0,964	0,960	0,957.	0,954
775	0,984	0^980	0,977	0,973	0.970	0,967	0,963	0,960
780	0,990	0,987	0,983	0,980	0,976	0,973	0,969	0,966
4,5 г свежеперегна иного диметиланилина в 50 мл воды, под*
кисленной 5 мл концентрированной соляной кислоты. Внесите
соль диазония в этот раствор и добавьте 50 г уксуснокислого
натрия. Нагрейте раствор до 40°; при этом быстро выделяется
красный краситель. Дайте ему постоять 3 часа, чтобы .реакция
прошла до конца. Отфильтруйте и промойте осадок водой, в
которой краситель практически нерастворим. Продукт лучше
всего сушить на воздухе, он с трудом кристаллизуется.
Чтобы приготовить запасной раствор, который используется
в качестве индикатора при ацидиметрии, растворите около двух
граммов красителя в литре технического спирта.
575
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Адсорбция, 478
— аммиака, 106
— а анализе, 480, 482, 491
— избирательная, 489
— индикаторы, 492
— обменная, 483
Агар-агар
— гель, 465
— набухание, 494
Азот
— идентификация, 300
— плотности, определение, 338
— получение, 338
— получение из аммиака, 146
------ воздуха, 81, 84
------- окиси азота, 181
----- селитры, 149
—	• связывание, 193
Азота двуокись
диссоциация, 548
— получение из аммиака (катали-
тическое окисление), 193
----- азотной кислоты, 236
—• — из нитратов металлов,
183—186
----- из воздуха, путем пропуска-
ния искры, 198
—	реакции с
-----восстановленным железом, 411
-----сернистой кислотой, 237—245
----- серной кислотой, 238—245
-----фиолетовой кислотой, 242—245
Азота закись
— объем азота, входящего в сос-
тав, 401—403
—	плотность, определение, 350
576
—	получение и реакции, 190—192
Азота окись
— газовый объемный анализ,
405—412
— плотность определения, 335
— получение и свойства, 176—181
—- получение (Тиеле), 335, 411
— реакция с сероуглеродом, 180,
519
Азотистая кислота, 187—189
Азотная кислота, 171—176
— разложение, 43, 173, 526
— реакции с
------- бромистым водородом, 296
----- водородом, 175
-----йодистым водородом, 291
-----сернистым газом, 226, 236
-----сероводородом/ 212
----- суриком, 261
— этапы восстановления, 527
Аккумулятор свинцовый
— сульфатирование, 456
Алебастр для тиглей, 306, пробки
для диффузии, 357
Ализарин, адсорбирование, 491
Аллотропические формы
— кислорода, 96
— серы, 201—204
— фосфора, 309
Алюминий, реакции с
— йодом, 498
— кремниевым ангидридом, 305
— серой, 204
— соляной кислотой, 160
Аммиак
— адсорбция древесным углем, 106
— газовый объемный анализ, 148,
199, 418—429, 541
— каталитическое окисление, 193
— плотность, определение, 341, 348
— получение и состав, 139—150
— получение чистого, 341, 348
— разложение (термическое), 145
— реакция с хлорной известью, 300
— синтез, 149—150
—* электролиз, 429
Аммиакат хлористой меди, однова-
лентной, 572
Аммоний азотистокислый
— термическое разложение, 554
Аммоний хлористый
— диссоциация, 445
— сублимация, 39
Аммония соли
— диссоциация (термическая), 445 —
446
Анализ
— адсорбция в, 480, 482
осаждение при, 557—562
— сероводород и, 559
Ангидрит, растворимый
— получение, 544
Аппараты
— для специальных целей, см. по
фамилии автора
— мойка, 327
Аспиратор
— для количественных определений,
346, 349
— для хранения газов, 326—329
Атомные веса, 358—361
Ацетилен
— добавление к светильному газу,
517
— получение из светильного газа,
516
— получение и свойства, 136—138
— объем водорода в, 431
Барий сернокислый как адсорбент,
481
— как неэлектролит, 452
Бария гидроокись как электролит,
452
Бария соединения, 254—258
Баркер
— анализ воды, 362
— метод определения плотности, 352
— объемный газометр, 345
— прибор для определения плотно-
сти, 350
Бенедикт Ф. Г,
Белильная известь, 297—300,
— каталитическое разложение, 499
Бензин — горение, тушение, 510
Бор, пламя, 537
Бредиг, 476
Бром, адсорбция древесным углем,
480
— диффузия, 24, 438, 550
— получение из морской воды,
278—279
—- распределение между растворите-
лями, 566
— реакции с азотистой кислотой,
189
----- сернистой кислотой, 226
----- этиленом, 135
Броуновское движение, 30
Бунзен Р. В.
— горелка, 513
— клапан, 417
— эвдиометр, 364
Бюретки, чашечка. 84
Венельта, прерыватель, 97
Весы
— Г расе, 332
—. со скользящим движком, 547
— с тройным коромыслом, 547
Вечное движение коллоидов, 30, мо-
лекул, 27
Взвешивание, техника, 332, 354
Взрыв, 132, 337
—» водородно-кислородной	смеси,
64
— волна, 519
—• детонация хлорноватокислого ка-
лия, 314
—- каменноугольной пыли, 508
— смеси для взрывов, 367
37 Фоулз
577
— углеводороДно-кислородные сме-
си, 132
Висмута хлорид, гидролиз, 444
Витерит, 254—257
Вода
— анализ весовой, 361
— деионизация, 488
— жесткость, 120—123
— и огонь, 510
— каталитическое действие, 213, 498
— обнаружение, 68, 74
— получение из воздуха, 84
— разложение
— — металлами, 49—59, 102
-----углеродом, 125, 522, 526
----- хлором, 169
— реакции с
----- перекисью натрия, 509
— состав объемный, 361—376
— синтез, 67—69, 488
— смягчение, 121, 488
— электролиз, 373—376
Водород
— диффузия, 357
— получение из
----- азотной кислоты, 174
-----воды, 49—59
-----гидроокиси калия. 150
-----хлористого водорода, 160—•
162
— препаративное получение, 59—61
— реакции с
----- азотной кислотой, 174
-----бромом, 281, 293
-----воздухом, 72—73
-----кислородом, 64
-----сернистым газом, 219—222
----- серой, 205
----- хлором, 166
Видород бромистый, 293—296
— реакции с окислителями, 528
Водород йодистый, 288—292
азотистая кислота, 187
— реакции с окислителями, 528, 552,
554
— синтез, 55 Т
Водород фтористый, 301—303
Водород хлористый,. 151—162
578
— объем водорода, входящего и со*
став, 390—400
— объем хлора, входящего в сос-
тав, 396
— плотность, определение, 343, 352
— повышение температуры при ра-
створении, 554
— реакции с окислителями, 529
— синтез, количественный. 396
— электролиз раствора, 397—400
Водорода перекись, 265—269, 337,
501
Водорода сульфид, 204—213
— использование в анализе, 560
— объем водорода, входящего в со-
став, 413—416
— плотность определения, 342, 352
— получение, чистого, 205, 342
— реакции с
----- азотистой кислотой, 187
— — бромом, 282
— термическое разложение, 440
Водородных ионов концентрация
— уменьшение при добавлении ук-
суснокислого натрия, 558
Водоросли морские
— содержание йода, 283
Водяной газ, 125, 522, 526
Воздух
— вода из, 84
— выдыхаемый, горение в светила
ном газе, 507
— горение светильного газа, 506
— искровой разряд, 198
— первое знакомство, 71—86
— плотность, определение, 332
— растворимость в воде, 92—95
— ржавление, 86—91
Возгонка, 39—40
Вольтаметры, 373—376
Воспламенение
— каталитическое, 509
— температура, 507
Восстановление, 270, 291
— перманганата калия, 527
Выветривание, 39
Газ и газы
— взрыв (безопасный)» 367
— диффузия, 23
— плотность определение
----- вытеснение воздуха, 338
----- вытеснение пара, 332
— косвенным методом, 344
— по методу В. Мейера, 353
— методом расширения, 352
— плотности таблица, 356
— прибор для измерения, 330
— связываемых объемов, определе-
ние, 361—434
— собирание
-----над ртутью, 327
-----ядовитых газов, 135, 321
— устройства для подведения и хра-
нения, 153
— растворимости таблица, 329
Галоиды, введение, 271
Гальваностегия; 533
Гей-Люссака
— башня, реакции в, 238
—- закон, 329, 434
Гели
—< диффузия в, 26, 476—477
— кремниевого ангидрида, кристал-
лизация в, 477
Гидроксильных ионов концентрация,
понижение, 558
Гидролиз, 303, 306, 317, 441—444,
530—531
Гипс (см. также кальций сернокис-
лый), 255
Главные опыты, 15
Гладстон Д. Г., опыт, иллюстрирую-
щий закон действия масс, 437
Гловера башня, реакции, 240—245
Годдард Е. Д.
— эвдиометр, 365
Гопкалит, 528
Горение (пламя и взрыв), 504—522
— взаимное, 505
— воспламенения, температура, 508
и далее
— гашение, 511
— обучение, 504
— пламя, 513 и далее
— со взрывом, 519
Гофманн А. В.
— вольтаметр, 376
— сифонный эвдиометр, 364
— трехходовой кран, 323
— трубки
— для синтеза хлористого водоро-
да, 396
—» для измерения объема газов, пер-
воначальная модель, 426
-----конечная модель, 418
— шариковый эвдиометр, 377
Давление, влияние, на равновесие.
548
Деионизация воды, 488
Делимость вещества, 22
Действие общего иона, 556
Дерево
—. сухая перегонка, 103—105
—• газ, 105
Диализ, 29
Дикои Д. Г., получение хлора, 500
Динамическое равновесие, 23—27,
439
Диссоциация
—• аммонийных солей, 445
— в растворе, 446
Диффузия
— в гелях, 27, 476
— газов, 23—25
—I количественная, 357
Дихлорфлюоросиеин, 492
Дополнительные замечания к опы-
там, 569
Древесный уголь (см. также угле-
род)
— адсорбция аммиака и брома, 479,
480
— — красителей, 105, 479
— получение, 103—105
Дэви, лампа, 512
Дэви, тигельная печь, 255
Желатина, 27
— набухание, 493
Железа двувалентного
— сульфат
— разложение (термическое), 246
37
579
— реакции с
--------белильной известью,	500
--------окисью азота, 178
--------сернокислым аммонием,	247
—	сульфид, получение, 204
Железа трехвалентного
—	гидроокись
—	пептизированная, 475
—	золь, 464
— роданид, 437
— хлорид, 464
Железный купорос, термическое раз-
ложение, 246
Железо
—	восстановленное, 50, 411
квасцы, 437
—	опилки, 87
—	пириты, 200, 504
—	реакции с
—	бромом, 282
—	гидроокисью калия, 150
—	йодом, 287
—	кислородом, 48
—	паром, 49
—	селитрой, 149
—	серой, 81
—	углекислым газом, 124
—	угольной кислотой, 90
Железо
—	ржавление, 86—92
Закон
—	действия масс, 435
—	кратных отношений, 386
—	постоянства состава, 117, 387, 397
—	сохранения вещества, 34—67
Зеокарб, 484
Известь, 114—116
—	гашеная, реакция с хлором, 297
—	осушительная колонка, 141
Индикаторы
—	адсорбция, 493
—	получение, 574
—	эффект разведения, 536
Индукционная катушка, 97, 366
Иод, 283—286
—	возгонка, 40
—	и алюминий, 498
— как катализатор, 311
Ионообменники, 484
Искусственный шелк, 568
Исторический метод, 245
Кадмий
— отделение от меди, 564
— сульфид, изучение условий
осаждения, 557, 561
— золь, 475
Калий
— задержка почвой, 487
— обнаружение в морской воде,
278
— реактивы на, 251, 573
—	» реакция с водой, 52
Калий азотнокислый
—	растворимость, 36
—	термическое разложение, 186
Калий бромистый, электролиз, 456
Калий бромноватистокислый
—	получение, 419, 421
Калий бромноватокислый
—	получение, 539
Калий железистосинеродистый
—	получение, 564
Калий йодистый, электролиз, 455
Калий йодноватокислый
—	получение, 540
Калий	медно-(1)-цианистоводород-
ный, 563
Калий сереброцианистоводородный,
—	получение, 562
Калий хлорноватокислый, 300—301
—	► реакции с
—* — серной кислотой, 34
---фосфором, 314
Калия гидроокись
— реакция с железом, 150
Калия перманганат
—	мойка аппаратуры, 327
—	реакции с
--- азотистой кислотой, 189
— — перекисью водорода, 269, 337
--- сернистой кислотой, 228
—	термическое разложение, 335
Калия перманганат
—	этапы разложения, 526
Калия сульфаты, 250
580
Калия тартраты, 252
Кальций
— окраска пламени, 115, 118
— получение при помощи элек-
тролиза, 458
— реакции с кислородом, 116
---с водой, 54
Кальций азотнокислый, термическое
разложение, 184
Кальций сернокислый
— получение из морской воды, 274
— растворимость в рапе, 275
— растворимый ангидрит, 544
— тигли из него, 306
Кальций хлористый
—	для горячей бани, 371
—	для собирания хлора над его
раствором, 400
—	реакция с аммиаком, 144
Кальций углекислый
—	желатинообразный, 472
—	получение из морской воды, 274
—	разложение (термическое), 113
—	раствор, 120
—	синтез, 117
—	старение, 470
—	формула, 386
—	формы, 117
Кальция фосфат, получение из ко-
стей, 252
Кальция
—	окись, смотрите известь
Каменноугольная пыль, взрыв, 508
Камерная кислота, 239
Камерные кристаллы, 239
Каолин как адсорбент, 489 и далее
Катализ, 45, 193—198, 241, 268, 299,
311, 497—503, 522, 544, 551
—	ауто, 499
—	механизм, 237
Кинетическая теория, 30
Кипп П. Д.
—	аппарат, 60
—	самодельный, 61—62
Кислород
—	баллоны, 336
— горение светильного газа, 505
•— плотность, определение, 340, 349
—• получение из
---белильной извести, 298, 299
---гашеной извести, 115
--- перекисей, 262—264
--- серной кислоты, 215
—> получение чистого, 335—337
Кислоты
— определение крепости, 535
Коагуляция, 465, 468
Кобальт, отделение от никеля, 565
Конго красное, 29, 466
Контактный процесс, 232—235
Коллоиды, 460
—	адсорбция, 478 и далее
—	гели, образование и движение в
них веществ, 27, 476
—	защита, 461
—	коагуляция и флокуляция, 463
—	набухание, 493
—	* пептизация, 475
—	получение золей, 463—469
—	эмульсии и пены, 494
Крахмала раствор, 286
Крашение, 491
Кремний
—	гидрид, 307
—	получение, 307—308
—	флюорид, 303
Крышка
—	к газоприемнику, 153
—	• Витли, 545
Кристаллизация, 41—42
—	в гелях, 477
Купрамонийный искусственный шелк,
568
Лекционные опыты, дискуссия,
13—17
Лепсиус Базиль,
— прибор, 381—383, 390
Ландольта
—	реакция, 553
Магний
—	горение на воздухе, 31
—	пламя, 397
—	реакции на магний (Сунцм Оку-
ма), 491, 573
— реакции с
581
азотной кислотой, 174
-----водой, 54—59
----- кислородом, 47
-----кремниевым ангидридом, 304,
307
— — сернистым газом, 222
-----стеклом, 307
-----хлорноватокислым калием, 301
-----хлористым водородом, 162
----- хлором, 167
-----углекислым газом, 112
— сернокислый, из морской воды,
277
— сульфид, гидролиз, 441
— хлористый, электролиз, 457
Малахитовая зеленая, 27, 478, 489,
490
Марафонские опыты, 15
Марганца двуокись
—• восстановление, 270
— как катализатор, 45, 195, 268
— реакция с серной кислотой, 165
Марганец
— хлористый, 164
Масс, действие, 435 и далее, 548 и
далее
Массикот
—» основной	характер, демонстра-
ция, 258
Материи
—. агрегатные состояния, 22
— делимость, 22
— неисчезаемость, 34—36
Меди
— одновалентной сульфид, обнару-
жение, 230
— окись
—, — восстановление, 70
— — синтез, 69
—• гидроокись кристаллическая, 249
-----формы, 472
— отделение от кадмия, 564
— порошкообразная, 409
— реакция с
— — азотистой кислотой, 188
-----азотной кислотой, 177
-----бромом, 282
582
----- воздухом, 69
-----• сернистым газом, 230
— — серной кислотой, 218, 230—
232
— сернокислая
— — аммиакат, 143, 348
-----восстановление фосфором. 314
-----гидролиз, 442
— — основная, 248
----- реакция с серной кислотой,
231
-----электролиз, 451—453
— азотнокислая, термическое разло-
жение, 182
— хлористая, 500
— —* основная, 501
-----одновалентная
—* —• — окисление, 500—502
--------получение, 572
Мейер Виктор, профессор
— прибор, 353
Мел, 113—120, 471
(см. также кальций углекислый)
Метан, 130—132
— объем водорода, входящего в со-
став, 430
Метиленовый синий, 29, 478, 484, 491
Метиловый красный, получение, 559,
567, 574
Метиловый фиолетовый, 29, 105, 478,
489, 536, 559
Метиловый эфир борной кислоты
— пламя, 539
— паров адсорбция, 483
Методические замечания по поводу
анализа воды, 361
— атомных весов, 358
— бромистого водорода, 293
— взаимодействие хлора с паром,
169
— воздуха, 71
— газообъемных соотношений, 434
— — определения путем подсчета
пузырьков, 148, 541
— изложения химии, 21
— камерного процесса, 235
— каолина, 489
— количественных опытов, 319
коллоидов, 460—461
— массикота, 258
— мела, 118
— метода обучения (авторского),
200 и далее
— механизма реакций, 44
—- нитратов, термического разложе-
ния, 182
— окиси азота, 181
— пламени, 504
— последовательности обучения, 138
— сероводорода, 206, 213, 559
— синтетических смол, 484
— собирания газов, 46
— солей из морской воды, 271
— термитного процесса, 305
— углекислого газа, 123
— физических принципов, 435, 548
— фосфора, 308
— химических систем, 548
— химических и физических изме-
нений, 30
— эквивалентных весов, 358
— электролиза, 446—447, 450
Морская вода
— испарение, 271—279
— таблица элементов, 545
Мыло
— гидролиз, 444
— приготовление раствора, 120, 444
— пузырьки, 66
—	реакция с жесткой водой, 120
ЛАышьяк
—	проба Гутцайта, 537
---Марша, 538
—	- сульфид, 466
Натрий
—	амальгама, 53, 394
предосторожности при обраще-
нии, 48
реакции с
—	— водой, 52—53
—	— закисью азота, 404—405
—	— хлористым водородом, 158
—	— хлором, 168
эквивалентный вес, определение,
359
Натрий азотистокислый, 335. 555
Натрий бромноватистокислый и хлор-
новатистокислый, 296—297
Натрий кобальто-(З)-азотистокис-
лый
—	получение, 573
Натрий сернокислый
—	кристаллизация, 41
—	электролиз, 454
Натрий тиосернокислый
—	кристаллизация, 42
—	получение, 229
Натрий фосфорноватистокислый
—	термическое разложение, 317
Натрий хлористый
—	осаждение, 556
—	получение из морской воды, 275
—	получение чистого, 276
— электролиз, 453
Натрия гидроокись
— получение из соды, 139
— получение при помощи электро-
лиза, 454, 455
Натрия окись, синтез, 48
Натрия перекись
— как воспламенитель, 509
Научный метод, 213 и далее
Никель
— отделение от кобальта, 565
— раствор для гальваностегии, 533
Нитраты
— реакция коричневого кольца, «78
— термическое разложение, 182—185,
190, 256
Нитрозилсерная кислота, 236
— получение, 239
— реакции с камерными кислотами,
242—245
Ни грозил сернокислого железа (дву-
валентного), 178
Ньюз Г. С.
— экран для защиты от взрывов,
366
Обесцвечивание
— бромом, 281
—	• перикисью водорода, 268
—	• сернистым газом, 227
*	— хлором. 166
583
Обратимость, 23—30, 260, 436—446,
548
Обычные методы, 435 и далее
Обычные явления, 435
Объемный газометр, 345
Объемы, определение методом под-
счета пузырьков, 148, 199, 541
Огонь (см. также горение, взрыв и
пламя)
— гашение, 510
— образование, 504
Окисление и восстановление, 69, 269,
526 и далее
Озон, 96—102
—* объемный состав, 432—434
Опыты
Осадки, 461
— промывание, 480
— рост и родственные явления, 470
— старение, 470, 501
Осаждение, 461, 555 и далее
Основность, 250—253, 315
Оствальд Вильгельм
— вольтаметр, 376
— приборы для
— — измерения объема газов, 344
--- получения газов, 62
— пробирки, 351
Палладий хлористый
—	как катализатор, 55
—	реакция с окисью углерода, 128
Пар
—	адсорбция, 482
—	» количественный синтез' 345
— плотность определение, 353—357
— разложение
—	* — металлами, 49—58
---углем, 125, 522
Пена, 494
—	гашение огня, 510
Пептизация, 475
Перегонка
—	азотной кислоты, 171
—	воды, 38
—	дерева, 103—105
—	железного купороса, 246
пиритов железа, 200
Пермутит
—	процесс, 122
—	смолы, 488
Печь тигельная
—	» Дэви, 255
—	трубчатая, Флетчера, 50
Пламя, 505—521
—	светимость, 371, 515
—	• сепаратор, 514
—	холодное, 312
Платина
—	воспламенение газа, 509
—	осаждение на асбесте, 176
— проволока, проведение сквозь
пробку, 373
—	сварка, 450
—• форсунка, 63
Плотность газов, см. газы, плотность
Подсчет числа пузырьков как метод
определения объемов, 148—541
Последовательные опыты, 17
Почва
—* связывание калия, 487
Протрава, 491
Пузырьки
—s подсчет, 148, 199, 539
Равновесие, 23—27, 435, 439, 446
Равновесное состояние, 23—28, 438
Рамсэй Вильям, профессор
— анализ газов, гл. 5
Рапа, понятие, 276
Расплывание и выветривание, 39
Распределение коэффициента, 566
Растворимость
— газов, 329
— демонстрация, 155
— как цель при анализе, 248, 251
— произведение, 556 и далее
Реактивы для лекционной, 571
Реакции
.— колбы, 351
— механизм, 44, 164, 231» 237
— скорость, 436—440, 554 и далее
Резина, набухание, 494
Ржавление железа, 86—92
Ртути окись
— термическое разложение, 42
Ртуть
584
очистка, 327, 543
— реакции с
---- воздухом, 79
----озоном, 101
---- хлором, 168
Ртуть йодистая, 468
— синтез, 287
Сафранин (фено), 27, 484
Сапонин, 495
Светильный газ, светимость пламе-
ни, 515
Светимость
—- пламени, 105, 371, 516, 518
— фосфора, 313
Свечи, горение
— воспламенение газообразного го-
рючего, 22
— в закрытой колбе, 35
— под колоколом, 74
— охлаждение пламени, 508
—	пустота в пламени, 513
Свинец
— азотнокислый, термическое разло-
жение, 183
—	аккумулятор, 470
—	бромистый электролиз, 458
—	двуокись, 264—265
—	окись (массикот), 258
—	осаждение, 561
—	сурик, 259—261
-	— сульфид, 269
Сера
— аллотропические формы, 201—204
—	коллоидная, 463
—	получение из
------- пиритов, 200
------- сернистого газа, 219—221
— реакции с
----сернистокислым натрием, 229
----элементами, 204
Серная кислота
— изучение, 213
— разложение (термическое), 215
— реакции с
----бромистым водородом, 296
----двуокисью азота, 238—245
------- двуокисью марганца, 165
— — двуокисью свинца, 264
-----йодистым водородом, 292
— — костной золой, 252
-----медным купоросом, 231
-----> медью, 218
----- сероводородом, 212
-----хлорноватокислым калием. 300
Сернистая кислота (см. также сер-
нистый газ)
— реакции с
—• — азотной кислотой, 236
----- двуокисью азота, 242—245
— синтез, 224
— электролиз, 221
Сернистый газ
— газовый объемный анализ, 388—
390
—• каталитическое окисление, 232,
521
—- плотности определение, 338
— получение чистого, 338
— реакции, 219—229
— реакции с
—• — азотной кислотой, 236,	242
----- водородом, 220
-----двуокисью свинца, 263
-----магнием, 222
------- фиолетовой кислотой,	244
— синтез, количественный, 386
Серный ангидрид, 234—237
Серебро
—азотнокислое (расплавленное),
электролиз, 459
— золь, 473, 476
— окись, 360
— уксуснокислая, осаждение, 555
— хлористая золь, 467
— хромовокислая соль, 468
— эквивалентного веса, определе-
ние, 361
Сероводород (см. водорода суль-
фид)
Силикагели, 476, 520
— срастения», 308
Синяя темная, 29, 466
Смазка для стеклянных кранов» 324
Смеси и соединения, 83
Смолы ионообменные
585
— промывка, 485
Согнутая трубка, опыт, 402
Соли
— гидролиз, 441—445
двойные, 247
— залежи, 279
— кислые, 250—252
— комплексные, 143, 348, 562
— основные, 248—249, 442
Соль обычная (см. натрий хлорис-
тый) •
Старение осадков, 473
Стекло
— как адсорбент, 478
— мойка, 327
— советы относительно использова-
ния мягкого стекла, 414
— травление, 302
Сульфаты, методическое замечание,
245
Сульфиды (см. также водорода суль-
фид), 204
Суперфосфат,
— получение, 252
— методический подход, 247
Сурик, 259—261
Сурьма
— реакция е хлором, 167
Татразин, 29, 490, 491
Теплота и движение молекул, 29
Термитная реакция, 305
Тигли
— из алебастра, 306
— печь для тиглей, 255
Тиосерная кислота
— разложение, 552
Толуол,
— метод Кюстера, 533
Точность при газовом анализе, 319—
331
Травление,
— железа, 288
— стекла, 302
Трехходовой кран, 323
Тяжелый шпат, 254
Углеводороды, 129—137
Углекислый газ
586
— восстановление металлами 112
— добавление к светильному газу,
518
— плотности определения, 344, 350
— получение и свойства, 107—113
— содержание кислорода, объемное
378—381
— твердый, ПО
— углерод, 124
Углерод (см. также древесный
уголь)
— коллоидный раствор, 30
— реакция с азотной кислотой, 174
— реакция с кислородом, 46
—• реакция с углекислым газом,
124
Углерод четыреххлористый,
—» гашение пламени, 510
— как растворитель брома, 438
Углерода бисульфид, воспламенение,
508
— реакция е окисью азота, 180, 519
Углерода окись
— каталитическое окисление, 521,
524
— объемный состав, 383—386
— плотности определения, 333, 352
— получение и реакции, 126—129,
333
Угольная кислота,
— растворение мела, 118
—* железа, 90
Фарадей Михаил
— метод очистки ртути, 327
— цемент, 88
Фараоновы змеи, 32
Феносафранин, 27, 385
Физические изменения, 30
Фиолетовая кислота, 242—245
Флоккуляция, 463
Флотация, 530
Фосфин, 316—318
Фосфор, 308—318
— аллотропические формы, 309
— горение на воздухе, 76—79
— горение в закрытой склянке 34
— меры предосторожности яри ма-
нипуляциях, 309
ь- реакции б
— бромом, 311
— воздухом, 76—79
—• — двуокисью хлора, 301
------- йодом, 33
---- кислородом, 47
— — окисью азота, 180
----сернистым газом, 221
---- хлором, 167
Фрейнд Айда
— прибор для газового анализа,
393
Френклэнд Э.
— крышка к газоприемнику, 153
Фукин, 27, 478, 490, 491
Хаукридж П.
— прибор для газового анализа,
379, 403
Хемосорбция, 478
Химическая реакция, 33
— общее изучение, 548 и далее
Химия поверхностных явлений, 460
и далее
Хлор, 162—171
—	белильная известь, 299
—	методы получения
—	— Бертолле, 163
----Гребе, 343
— •— Дикона, 503
----из хлористой меди, 500
----Шееле, 162
— обесцвечивающие действия, 166
— плотности определения, 343, 347,
352
— получение из белильной извести,
299
— получение из хлористого водоро-
да, 156—157
— получение из хлористого марган-
ца, 164
—	собирание, 163
—	реакции с
—	— аммиаком, 147
—	- — ацетиленом, 137
—	• — бромистым водородом, 296
----бромистым калием, 279
—	—I водой, 165
—	— водородом, 166
-----известью (негашеной), 115
-----известью (гашеной), 297
— — йодистым водородом, 291
•	— — металлами, 167—168
----- сернистой кислотой, 226
----- сероводородом, 210
— — фосфором, 167, 310
— — этиленом, 135
Хлорангидрид хромовой кислоты
— получение, 33
Хлорноватистая кислота,
— получение, 540
Ходчкинсон В. Р.
— эвдиометр, 389
Холодовые смеси, 84
Хроматография, 490
Хромирование, 534
Цинк
— реакции с
— серной кислотой, 223
—	* — серой, 205
—- — углекислым газом, 124
— — хлористым водородом, 161
Цинк сернистый
— осаждение, 560
Цинк сернокислый
электролиз, 453
Шариковый эвдиометр Гофманна,
377
Шерсть
— окраска, 491
Шефилд Д. А.
— эвдиометр, 405
Эвдиометры, 363—366
Эквивалентные веса, определение,
348—351
Экраны
— защитные, 366
Электроды, 450
Электролиз
— воды, 374—375
—• обратимый, 497
~ расплавленных веществ, 456—458
— раствора аммиака, 428—429
587
— растворов, 446—456
— сернистой кислоты, 221
— солей, 428
— соляной кислоты, 397—400
Электролитическая кювета Мэттака,
531
Электролитическая проводимость,
532
Электролитический газ, получение,
372
Электрохимический ряд напряжений»
118, 157, 314
— активность металлов, 123
— замечания, 59
Элементы
— понятие, 21, 42
— эквивалентные веса, определение
358—361
Эмульсии, 494
Этилен, 132—136
Эфир
— воспламенение, 508
— экстракция эфиром, 566
Г. Фоулз
ЛЕКЦИОННЫЕ ОПЫТЫ ПО ХИМИИ
Редактор В. В. Максимова
Художественный редактор Д. В, Максаев
Технический редактор В. И. Корнеева
Корректор 7. А. Кузнецова
* * *
Слано в набор 24/XI 1960 г. Подписано к печати 31/V 1961 г.
6OX92i/16 Печ. л. 36,75. Уч.-изд. л. 35,43. Тираж 17 000экз.
* * *
Учпедгиз. Москва, 3-й проезд Марьиной рощи, 41.
Цена без переплета 96 коп. Переплет 15 коп. Заказ № 6372.
Смоленск, типография им. Смирнова.