🎬 Для многих химия – это когда в колбах что-то кипит, дымит, взрывается, или, по меньшей мере, меняет цвет. Мы решили не разрушать это представление и показать несколько прекрасных видеозаписей, раскрывающих всю красоту химических реакций.
За основу для этой медитативной видеогалереи мы выбрали серию видео Beautiful Chemistry, снятых профессором Янь Ляном и его коллегами из Университета науки и технологии Китая. Кстати, эти видеоролики получили премию Experts Choice («Выбор экспертов») на конкурсе 2015 VIZZIES Visualization Challenge.
1 видео
На первом видео пять классических реакций, сопровождающихся выпадением осадка. Первая — это выпадение хлорида серебра при внесении капли нитрата серебра в раствор обычной соли — реакция, позволяющая обнаружить в растворах следы хлоридов (а также бромидов и иодидов). Следующая реакция — осаждение быстро темнеющего тиосульфата серебра при смешивании нитрата серебра и тиосульфата натрия. Потемнение происходит из-за разложения тиосульфата серебра до сульфида. Третий процесс — качественная реакция на сульфаты, осаждение сульфата бария из смеси хлорида бария и сульфата калия. Затем химики демонстрируют осаждение осадка хромата серебра. Поначалу выпадает красный осадок, вероятно, бихромата серебра Ag2Cr2O7 — он образуется благодаря кислотности раствора нитрата серебра. Однако дальнейшее перемешивание веществ понижает кислотность и бихромат «разваливается» в желтый хромат Ag2CrO4. Последняя реакция — гидролиз медного купороса в растворе щелочи.
2 видео
Видеозапись показывает эксперимент, известный как «Неорганический сад». В раствор силиката натрия («жидкого стекла») бросают кристаллики солей металлов. Из-за нерастворимости силикатов большинства металлов вокруг кристаллов быстро возникают тонкие силикатные оболочки. Из-за осмотического давления в этих оболочках периодически возникают разрывы и растворенные соли выбираются наружу, чтобы сформировать новую границу оболочки.
Рост вытянутых столбов связан с тем, что плотность жидкости внутри оболочки может оказаться меньше плотности жидкого стекла — остальное делает сила Архимеда. Для реакции используют кристаллы хлоридов кальция, кобальта и железа, а также сульфатов цинка и кобальта.
3 видео
Третий ролик посвящен реакциям вытеснения металлов из их солей. Из-за того, что у разных металлов сильно отличаются свойства — например, способность восстанавливать ионы водорода, — в некоторых ситуациях могут протекать реакции, в которых один металл, более активный, вытесняет менее активный металл из его соли. В частности, серебро, относящееся к металлам с невысокой активностью, легко вытесняется из соли металлическим цинком. Точно так же с помощью цинка можно выделить металлическую медь из медного купороса и свинец из раствора нитрата свинца.
4 видео
На четвёртом видео химики показывают крупным планом реакции, сопровождающиеся выделением газов. Первая реакция — растворение цинка в соляной кислоте, в результате которого образуются пузырьки водорода, а цинк превращается в хлорид цинка. Следующая реакция — растворение магния в уксусной кислоте с тем же результатом (образуется ацетат магния). Третья реакция — растворение в соляной кислоте карбоната кальция (содержащегося в яичной скорлупе). В результате реакции выделяется углекислый газ. Если довести реакцию до конца, то яйцо станет мягким и будет прогибаться при прикосновении. Ту же процедуру можно повторить и в крепком уксусе. Последняя часть видео показывает электролиз воды — под действием тока она разлагается на водород и кислород.
5 видео
В этом видео химики капают растворы кислот и щелочей на растения. Многие цветы, ягоды (и не только) содержат в себе индикаторы — вещества, меняющие свою структуру и окраску в кислых или щелочных средах. Здесь для опытов использовали краснокочанную капусту и цветок из семейства Линдерниевых — Torenia fournieri. С тем же успехом можно экспериментировать над цветами рода гибискус, входящими например, в состав каркаде.
6 видео
Шестое видео, строго говоря, не показывает химических реакций. Оно посвящено кристаллизации — переходу солей из растворов в твердую форму. Тем не менее, каждый химик сталкивается с этим явлением, например, занимаясь очисткой веществ. Для того, чтобы вырастить небольшие кристаллы необходимо растворить соль в большом количестве горячей воды, удалить не растворившийся осадок (например, слив с него чистый раствор) и оставить жидкость остывать. Чем медленнее жидкость остывает (или испаряется), тем больше шансов получить большой кристалл.
На видео показано как кристаллизуются медный купорос, тиосульфат натрия, трисоксалат железа калия и ацетат натрия. Последний еще используется в известном опыте «горячий лед», в котором перенасыщенный раствор соли почти полностью затвердевает от прикосновения или падения одного маленького кристалла.
7 видео
На этом видео авторы показали «танцующие капли», сделанные из флуоресцирующих палочек. Химики смешали жидкости, запускающие интенсивное свечение смеси — обычно это комбинация дифенилоксалата, перекиси и красителя. Затем они поместили смесь в раствор щелочи. Из-за того, что светящаяся основа растворена в маслянистом веществе, капли не растворились в щелочи. На границах капель происходит химическая реакция, заставляющая их двигаться.
8 видео
Видеоролик посвящен дыму. Если первая его часть — обычное горение свечи и ароматических палочек, то затем химики показывают как дым может возникнуть без огня. Следует отметить, что дым это аэрозоль, взвесь твердых частиц в воздухе. Последняя реакция — взаимодействие газообразного аммиака с парами соляной кислоты. В результате реакции образуются крошечные кристаллы хлорида аммония, которые и кажутся похожими на дым. Как шутят авторы — все три типа дыма пахнут совершенно-по разному. Например, ароматические палочки пахнут довольно приятно, а хлорид аммония нюхать явно не стоило.