Амулеты и талисманы 

Опыты для детей: урок химии для самых маленьких. Занимательная химия для детей и взрослых

Полезные советы

Дети всегда стараются узнать что-то новое каждый день , и у них всегда много вопросов.

Им можно объяснять некоторые явления, а можно наглядно показать , как работает та или иная вещь, тот или иной феномен.

В этих экспериментах дети не только узнают что-то новое, но и научатся создавать разные поделки , с которыми далее смогут играть.


1. Опыты для детей: лимонный вулкан


Вам понадобится:

2 лимона (на 1 вулкан)

Пищевая сода

Пищевые красители или акварельные краски

Средство для мытья посуды

Деревянная палочка или ложечка (при желании)


1. Срежьте нижнюю часть лимона, чтобы его можно было поставить на ровную поверхность.

2. С обратной стороны вырежьте кусок лимона, как показано на изображении.

* Можно отрезать пол лимона и сделать открытый вулкан.


3. Возьмите второй лимон, разрежьте его наполовину и выдавите из него сок в чашку. Это будет резервный лимонный сок.

4. Поставьте первый лимон (с вырезанной частью) на поднос и ложечкой "помните" лимон внутри, чтобы выдавить немного сока. Важно, чтобы сок был внутри лимона.

5. Добавьте внутрь лимона пищевой краситель или акварель, но не размешивайте.


6. Налейте внутрь лимона средство для мытья посуды.

7. Добавьте в лимон полную ложку пищевой соды. Начнется реакция. Палочкой или ложечкой можете размешивать все, что внутри лимона - вулкан начнется пениться.


8. Чтобы реакция продолжалась дольше, можете добавлять постепенно еще соды, красители, мыло и резервный лимонный сок.

2. Домашние опыты для детей: электрические угри из жевательных червяков


Вам понадобится:

2 стакана

Небольшая емкость

4-6 жевательных червяков

3 столовые ложки пищевой соды

1/2 ложки уксуса

1 чашка воды

Ножницы, кухонный или канцелярский нож.

1. Ножницами или ножом разрежьте вдоль (именно вдоль - это будет непросто, но наберитесь терпения) каждого червяка на 4 (или более) частей.

* Чем меньше кусочек, тем лучше.

* Если ножницы не хотят нормально резать, попробуйте промыть их водой с мылом.


2. В стакане размешайте воду и пищевую соду.

3. Добавьте в раствор воды и соды кусочки червяков и размешайте.

4. Оставьте червячков в растворе на 10-15 минут.

5. С помощью вилки переместите кусочки червяков на небольшую тарелку.

6. Налейте пол ложки уксуса в пустой стакан и начните по очереди класть в него червячков.


* Эксперимент можно повторить, если промыть червячков обычной водой. Спустя несколько попыток ваши червячки начнут растворяться, и тогда придется нарезать новую партию.

3. Опыты и эксперименты: радуга на бумаге или как свет отражается на ровной поверхности


Вам понадобится:

Миска с водой

Прозрачный лак для ногтей

Маленькие кусочки черной бумаги.

1. Добавьте в миску с водой 1-2 капли прозрачного лака для ногтей. Посмотрите, как лак расходится по воде.

2. Быстро (спустя 10 секунд) окуните кусок черной бумаги в миску. Выньте его и дайте высохнуть на бумажном полотенце.

3. После того, как бумага высохла (это происходит быстро) начните поворачивать бумагу и посмотрите на радугу, которая отображается на ней.

* Чтобы лучше увидеть радугу на бумаге, смотрите на нее под солнечными лучами.



4. Опыты в домашних условиях: дождевое облако в банке


Когда маленькие капли воды скапливаются в облаке, они становятся все тяжелее и тяжелее. В итоге они достигнут такого веса, что больше не смогут оставаться в воздухе и начнут падать на землю - так появляется дождь.

Это явление можно показать детям с помощью простых материалов.

Вам понадобится:

Пена для бритья

Пищевой краситель.

1. Наполните банку водой.

2. Сверху нанесите пену для бритья - это будет облако.

3. Пусть ребенок начнет капать пищевой краситель на "облако", пока не начнется "дождь" - капли красителя начнут падать на дно банки.

Во время эксперимента объясните данное явление ребенку.

Вам понадобится:

Теплая вода

Подсолнечное масло

4 пищевых красителя

1. Наполните банку на 3/4 теплой водой.

2. Возьмите миску и размешайте в ней 3-4 ложки масла и несколько капель пищевых красителей. В данном примере было использовано по 1 капле каждого их 4-х красителей - красный, желтый, синий и зеленый.


3. Вилкой размешайте красители и масло.


4. Аккуратно налейте смесь в банку с теплой водой.


5. Посмотрите, что произойдет - пищевой краситель начнет медленно опускаться через масло в воду, после чего каждая капля начнет рассеиваться и смешиваться с другими каплями.

* Пищевой краситель растворяется в воде, но не в масле, т.к. плотность масла меньше воды (поэтому оно и "плавает" на воде). Капля красителя тяжелее масла, поэтому она начнет погружаться, пока не дойдет до воды, где начнет рассеиваться и походить на небольшой фейерверк.

6. Интересные опыты: в олчок, в котором сливаются цвета

Вам понадобится:

- распечатка колеса (или можете вырезать свое колесо и нарисовать на нем все цвета радуги)

Резинка или толстая нить

Клей-карандаш

Ножницы

Шпажка или отвертка (чтобы сделать отверстия в бумажном колесе).


1. Выберите и распечатайте два шаблона, которые вы хотите использовать.


2. Возьмите кусок картона и с помощью клея-карандаша приклейте один шаблон к картону.

3. Вырежьте приклеенный круг из картона.

4. К обратной стороне картонного круга приклейте второй шаблон.

5. Шпажкой или отверткой сделайте два отверстия в круге.


6. Просуньте нить через отверстия и завяжите концы в узел.

Теперь можете крутить ваш волчок и смотреть, как сливаются цвета на кругах.



7. Опыты для детей в домашних условиях: медуза в банке


Вам понадобится:

Небольшой прозрачный полиэтиленовый пакет

Прозрачная пластиковая бутылка

Пищевой краситель

Ножницы.


1. Положите полиэтиленовый пакет на ровную поверхность и разгладьте его.

2. Отрежьте дно и ручки пакета.

3. Разрежьте пакет вдоль справа и слева, чтобы у вас получились два листа из полиэтилена. Вам понадобится один лист.

4. Найдите центр полиэтиленового листа и сложите его как шарик, чтобы сделать голову медузы. Завяжите ниткой в области "шеи" медузы, но не слишком туго - вам нужно оставить небольшое отверстие, чтобы через него налить воду в голову медузы.

5. Голова есть, теперь перейдем к щупальцам. Сделайте надрезы в листе – от низа до головы. Вам нужно примерно 8-10 щупальцев.

6. Каждое щупальце разрежьте еще на 3-4 более мелкие детали.


7. Налейте немного воды в голову медузы, оставив место для воздуха, чтобы медуза могла "плавать" в бутылке.

8. Наполните бутылку водой и засуньте в нее вашу медузу.


9. Капните пару капель синего или зеленого пищевого красителя.

* Закройте плотно крышку, чтобы вода не выливалась.

* Пусть дети переворачивают бутылку, и смотрят, как в ней плавает медуза.

8. Химические опыты: магические кристаллы в стакане


Вам понадобится:

Стеклянный стакан или миска

Пластиковая миска

1 чашка соли Эпсома (сульфат магния) - используется в солях для ванн

1 чашка горячей воды

Пищевой краситель.

1. Насыпьте соль Эпсома в миску и добавьте горячей воды. Можете добавить в миску пару капель пищевого красителя.

2. В течение 1-2 минут размешивайте содержимое миски. Большая часть гранул соли должна раствориться.


3. Налейте раствор в стакан или бокал и поместите его в морозилку на 10-15 минут. Не волнуйтесь, раствор не настолько горяч, чтобы стакан треснул.

4. После морозилки переместите раствор в основную камеру холодильника, желательно на верхнюю полку и оставьте на ночь.


Рост кристаллов будет заметен лишь спустя несколько часов, но лучше переждать ночь.

Вот как выглядят кристаллы на следующий день. Помните, что кристаллы очень хрупки. Если дотронуться до них, они вероятнее всего сразу сломаются или рассыплются.


9. Опыты для детей (видео): мыльный куб

10. Химические опыты для детей (видео): как сделать лава лампу своими руками

Ребята, мы вкладываем душу в сайт. Cпасибо за то,
что открываете эту красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки.
Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте

Есть очень простые опыты, которые дети запоминают на всю жизнь. Ребята могут не понять до конца, почему это все происходит, но, когда пройдет время и они окажутся на уроке по физике или химии, в памяти обязательно всплывет вполне наглядный пример.

сайт собрал 7 интересных экспериментов, которые запомнятся детям. Все, что нужно для этих опытов, - у вас под рукой.

Огнеупорный шарик

Понадобится : 2 шарика, свечка, спички, вода.

Опыт : Надуйте шарик и подержите его над зажженной свечкой, чтобы продемонстрировать детям, что от огня шарик лопнет. Затем во второй шарик налейте простой воды из-под крана, завяжите и снова поднесите к свечке. Окажется, что с водой шарик спокойно выдерживает пламя свечи.

Объяснение : Вода, находящаяся в шарике, поглощает тепло, выделяемое свечой. Поэтому сам шарик гореть не будет и, следовательно, не лопнет.

Карандаши

Понадобится: полиэтиленовый пакет, простые карандаши, вода.

Опыт: Наливаем воду в полиэтиленовый пакет наполовину. Карандашом протыкаем пакет насквозь в том месте, где он заполнен водой.

Объяснение: Если полиэтиленовый пакет проткнуть и потом залить в него воду, она будет выливаться через отверстия. Но если пакет сначала наполнить водой наполовину и затем проткнуть его острым предметом так, что бы предмет остался воткнутым в пакет, то вода вытекать через эти отверстия почти не будет. Это связано с тем, что при разрыве полиэтилена его молекулы притягиваются ближе друг к другу. В нашем случае, полиэтилен затягивается вокруг карандашей.

Нелопающийся шарик

Понадобится: воздушный шар, деревянная шпажка и немного жидкости для мытья посуды.

Опыт: Смажьте верхушку и нижнюю часть средством и проткните шар, начиная снизу.

Объяснение: Секрет этого трюка прост. Для того, чтобы сохранить шарик, нужно проткнуть его в точках наименьшего натяжения, а они расположены в нижней и в верхней части шарика.

Цветная капуста

Понадобится : 4 стакана с водой, пищевые красители, листья капусты или белые цветы.

Опыт : Добавьте в каждый стакан пищевой краситель любого цвета и поставьте в воду по одному листу или цветку. Оставьте их на ночь. Утром вы увидите, что они окрасились в разные цвета.

Объяснение : Растения всасывают воду и за счет этого питают свои цветы и листья. Получается это благодаря капиллярному эффекту, при котором вода сама стремится заполнить тоненькие трубочки внутри растений. Так питаются и цветы, и трава, и большие деревья. Всасывая подкрашенную воду, они меняют свой цвет.

Плавающее яйцо

Понадобится : 2 яйца, 2 стакана с водой, соль.

Опыт : Аккуратно поместите яйцо в стакан с простой чистой водой. Как и ожидалось, оно опустится на дно (если нет, возможно, яйцо протухло и не стоит возвращать его в холодильник). Во второй стакан налейте теплой воды и размешайте в ней 4-5 столовых ложек соли. Для чистоты эксперимента можно подождать, пока вода остынет. Потом опустите в воду второе яйцо. Оно будет плавать у поверхности.

Объяснение : Тут все дело в плотности. Средняя плотность яйца гораздо больше, чем у простой воды, поэтому яйцо опускается вниз. А плотность соляного раствора выше, и поэтому яйцо поднимается вверх.

Кристаллические леденцы

Понадобится : 2 стакана воды, 5 стаканов сахара, деревянные палочки для мини-шашлычков, плотная бумага, прозрачные стаканы, кастрюля, пищевые красители.

Опыт : В четверти стакана воды сварите сахарный сироп с парой столовых ложек сахара. Высыпьте немного сахара на бумагу. Затем нужно обмакнуть палочку в сироп и собрать ею сахаринки. Далее распределите их равномерно на палочке.

Оставьте палочки на ночь сушиться. Утром в 2 стаканах воды на огне растворите 5 стаканов сахара. Минут на 15 можно оставить сироп остывать, но сильно остыть он не должен, иначе кристаллы не будут расти. Потом разлейте его по банкам и добавьте разные пищевые красители. Заготовленные палочки опустите в банку с сиропом так, чтобы они не касались стенок и дна банки, в этом поможет бельевая прищепка.

Объяснение : С остыванием воды растворимость сахара понижается, и он начинает выпадать в осадок и оседать на стенках сосуда и на вашей палочке с затравкой из сахарных крупинок.

Зажженная спичка

Понадобятся : Спички, фонарик.

Опыт : Зажгите спичку и держите на расстоянии 10-15 сантиметров от стены. Посветите на спичку фонариком, и увидите, что на стене отражается только ваша рука и сама спичка. Казалось бы, очевидно, но я никогда об этом не задумывался.

Объяснение : Огонь не отбрасывает тени, так как не препятствует прохождению света сквозь себя.

Илья Абрамович Леенсон

Занимательная химия для детей и взрослых

Предисловие

«Наука начинается с удивления», – сказал более двух тысяч лет назад древнегреческий философ Аристотель. Любопытство, способность удивляться непонятному, задавать множество вопросов свойственны детям. И задают они бесчисленные вопросы «что, как и почему» своим родителям. С возрастом эта способность удивляться обычно проходит. А может быть, подростки, а тем более взрослые, просто стесняются задавать разнообразные «глупые» вопросы. Да и кому их задавать, когда вокруг все заняты своими делами. Зачем задумываться над непонятным, когда кругом так много развлечений! Можно целый день смотреть телевизор и через час забыть о том, что показывали. Можно прочитать параграф в школьном (или вузовском) учебнике, ответить на уроке (или сдать зачет либо экзамен) и затем забыть о прочитанном – причем навсегда! К чему приводит такое отношение к окружающему нас миру? К распространению суеверий, например. Когда Нильса Бора спросили, неужели он верит тому, что прибитая над дверями его дома подкова приносит удачу, знаменитый физик ответил: «Конечно, не верю. Но, говорят, подкова приносит удачу даже тем, кто в это не верит». Бор, конечно, пошутил. Но сколько людей действительно верят знахарям и шаманам, верят бесчисленным рекламным объявлениям, обещающим излечение за пять минут от всех возможных и невозможных болезней, верят многим другим сказкам про инопланетян, «барабашек» и другую «современную» нечистую силу, которая пришла на смену лешему да Бабе-яге. А все потому, что с детства не выработан критический и «вопрошающий» взгляд на мир, не выработана привычка находить ответ (или хотя бы попытаться его найти) на возникающие вопросы, находить объяснение непонятному. Цель этой книжки – показать, что, даже не обладая специальными знаниями, можно правильно воспринимать явления, которые нас окружают, пытаться хотя бы в общих чертах узнать, как устроены различные машины и механизмы, почему происходят те или иные процессы, в том числе химические и физические. А главное – постараться самому понять, как устроен окружающий нас мир. Ведь это очень интересно!

Вещи и вещества

Нас окружает множество веществ – в основном это не чистые химические соединения (с таковыми мы встречаемся очень редко, примером могут служить поваренная соль и сахар), а смеси, сплавы, композиты. Еще чаще мы сталкиваемся с тысячами различных вещей – от детских игрушек до автомобилей. И при изготовлении всех этих вещей не обойтись без химии. В этой главе будет рассказано о некоторых малоизвестных применениях химических веществ, облегчающих нам жизнь или даже спасающих ее. Об этом – первый рассказ.

Азид в мешке

Известно, что скорость химической реакции пропорциональна концентрации реагентов: чем она выше, тем чаще сталкиваются молекулы и тем быстрее идет реакция. Аналогично частота дорожно-транспортных происшествий при прочих равных условиях пропорциональна концентрации автомобилей на дорогах, которая неуклонно увеличивается. Соответственно растет и число аварий. Самые опасные происходят при лобовом столкновении. Даже если скорость каждого автомобиля не превышает 60 км/ч, суммарная скорость получается такой, что почти не оставляет шансов для находящихся в автомобиле. Можно ли в таких случаях защитить водителя и пассажиров или хотя бы спасти их жизни (о судьбе автомобиля говорить в таких случаях не приходится)? Одно из самых простых и надежных изобретений – ремни безопасности, которые спасли множество жизней. Но если скорость машины при лобовом столкновении велика, не спасают и они – ремень задерживает туловище, а голова по инерции продолжает движение вперед, что приводит к повреждению, нередко смертельному, шейного отдела позвоночника. И тут на помощь автомобилистам пришла химия. В 80-х гг. ХХ века химики ведущих автомобильных корпораций разработали новый способ защиты автомобилистов – подушку безопасности.

Она изготовлена из прочного полиамидного волокна и в сложенном виде занимает так мало места, что ее можно упрятать в стойку рулевого колеса. В случае лобового столкновения мешок почти мгновенно надувается и мягко принимает на себя поступательное движение как корпуса, так и головы водителя, спасая тем самым ему жизнь. И если к концу 80-х годов лишь один из 15 выпускавшихся в США автомобилей снабжался подушкой безопасности, то к 1995 г. их доля превысила 70 %, а еще через несколько лет ими снабжались практически все автомобили, причем каждый имел по два таких устройства – для водителя и для пассажира. Появились также подушки, расположенные сбоку, причем и для пассажиров, сидящих на заднем сиденье. Как же работает такая подушка? Поскольку счет при аварии идет на тысячные доли секунды (при скорости 108 км/ч машина проходит 10 см всего за 3 миллисекунды), никакие механические компрессоры или баллоны с сжатым газом не успеют надуть мешок за нужное время. Остается лишь одна возможность – взрывное разложение химического соединения с выделением большого объема газа. Химикам нужно было найти такое соединение, а остальное было уже делом техники. Вариантов оказалось немного. Остановились на распаде азида натрия – соли очень взрывчатой и очень ядовитой азотистоводородной кислоты HN3. Хотя эта кислота слабая (как уксусная), ее водные растворы обладают настолько сильным окислительным действием, что смесь HN3 и HCl растворяет золото и даже платину. Азиды тяжелых металлов (меди, серебра, ртути, свинца и др.) – весьма неустойчивые кристаллические соединения, которые взрываются при трении, ударе, нагревании, действии света. Взрыв может произойти даже под слоем воды! Азид свинца Pb(N3)2 используется как инициирующее взрывчатое вещество, с помощью которого подрывают основную массу взрывчатки. Для этого достаточно всего двух десятков миллиграммов этого вещества. Это соединение более взрывчато, чем нитроглицерин, а скорость распространения взрывной волны (детонации) при взрыве в 10 раз больше, чем у тротила, и достигает 45 км/с! Азид натрия, к счастью, не взрывается, хотя тоже сильно ядовит (его сильно разбавленные водные растворы иногда используют в качестве консерванта биохимических препаратов). При нагревании до 300 °С он очень быстро разлагается с выделением азота и мельчайших частиц натрия: 2NaN3 → 2Na + 3N2. Из 65 г (1 моль) NaN3 получается при обычных условиях около 35 л азота. Чтобы увеличить выход газа, а также связать очень реакционноспособный и легко загорающийся натрий, в смесь добавляют нитрат калия, который реагирует со свободным натрием: 10Na + 2KNO3 → K2O + 5Na2O + N2. Кстати, реакция азида щелочного металла с его нитратом давно использовалась химиками для синтеза чистого оксида натрия или калия (которые невозможно получить окислением металлов в кислороде или на воздухе), например: 5NaN3 + NaNO3 → 3Na2O + 8N2. Оксиды натрия и калия – тоже не подарок; для их связывания в исходную смесь вводят еще один компонент – мелкораздробленный диоксид кремния. В условиях реакции он связывает оксиды натрия и калия с образованием негорючих и безопасных силикатов: Na2O + SiO2 → Na2SiO3. Работает вся система так. В случае столкновения чувствительные датчики, установленные в автомобиле, передают сигнал на микропроцессор, который мгновенно оценивает ситуацию; если скорость автомобиля при ударе превышает определенное значение (обычно 35 км/ч), микропроцессор включает электрический запал, который запускает реакцию разложения азида. В результате перед человеком примерно за 0,04 секунды надувается мешок, содержащий около 70 литров азота, который спасет ему жизнь даже в таких случаях, которые раньше считались безнадежными. В автомобилях последних моделей возможно даже регулирование скорости наполнения мешка азотом в зависимости от массы водителя и его точного расположения в автомобиле.

На этот раз подушка безопасности защитила манекен


Однако не все так просто. Подушки безопасности, хотя и доказали свою эффективность, создают новые экологические проблемы. Ведь большинство автомобилей заканчивает свой век, ни разу не испытав серьезного столкновения. Поэтому на свалках вместо сравнительно безопасных груд ржавеющего металла могут образоваться очаги отравляющих веществ. Один из способов борьбы с этим – использование в подушках безопасности вместо порошка таблеток, которые можно было бы при необходимости извлекать и утилизировать. Другой путь – поиск менее опасных химических соединений, которые могли бы заменить азид натрия. Говоря об азиде натрия, нельзя не вспомнить еще одну историю, связанную с этим веществом. Как отмечалось, его разбавленные водные растворы обладают бактерицидным действием и могут служить консервантом биохимических препаратов. И вот в начале 70-х годов ХХ в. в некоторых американских и английских клиниках наблюдались странные явления. Время от времени из сливной раковины раздавались звуки, напоминающие пистолетные выстрелы, а в одном случае неожиданно взорвалась сливная трубка. К счастью, никто при этом не пострадал. Расследование показало, что виновником всех взрывов был очень слабый (0,01 %) раствор азида натрия, который использовали в качестве консерванта физиологических растворов. Излишки раствора азида в течение многих месяцев, а то и лет сливали в раковину – иногда до двух литров в день. Оказалось, во всех упомянутых случаях сливные трубки под раковинами были изготовлены из меди или латуни (такие трубки очень прочные, легко гнутся, особенно после предварительного прокаливания, поэтому их удобно устанавливать в сливной системе). Выливаемый в раковину раствор азида натрия, протекая по таким трубкам, постепенно реагировал с их поверхностью, образуя азид меди, а это вещество уже способно взрываться. Пришлось менять медные трубки на пластмассовые. Когда в одной из клиник проводили такую замену, оказалось, что снятые медные трубки сильно забиты твердым веществом. Специалисты, которые проводили «разминирование» сливной системы, чтобы не рисковать, подорвали эти трубки на месте, поместив их в металлический бак массой 1 т. Взрыв был настолько силен, что сдвинул бак с места на несколько сантиметров! Медиков не очень интересовала сущность химических реакций, приводящих к образованию взрывчатки. Можно предположить, исходя из сильных окислительных свойств азотистоводородной кислоты, что имела место такая реакция: анион N3–, окисляя медь, восстановился и образовал одну молекулу N2 и атом азота, который вошёл в состав аммиака. Остальная часть азид-анионов соединилась с катионами меди. Это соответствует уравнению реакции 3NaN3 + Cu + 3H2O → Cu(N3)2 + 3NaOH + N2 + NH3. С опасностью образования «бомбы в раковине» приходится считаться всем имеющим дело с растворимыми азидами металлов, в том числе и химикам, поскольку азиды используются для получения особо чистого азота, в органических синтезах, в качестве порообразователя – вспенивающего агента для получения газонаполненных материалов: пенопластов, пористой резины и т. п. Во всех подобных случаях надо проследить, чтобы растворы азида не соприкасались с тяжелыми металлами, а сливные трубки были пластмассовыми.

Друзья, добрый день! Согласитесь, как же порой интересно удивлять наших крох! У них такая потешная реакция на . Она показывает, что они готовы учиться, готовы усваивать новый материал. Весь мир открывается в этот миг перед ними и для них! И мы, родители, выступаем в роли настоящих волшебников с шляпой, из которой «вытаскиваем» что-то потрясающе интересное, новое и очень важное!

Что мы сегодня достанем из «волшебной» шляпы? У нас там 25 экспериментальных опытов для детей и взрослых . Они будут подготовлены для малышей разного возраста, чтобы их заинтересовать и привлечь к процессу. Некоторые можно проводить безо всякой подготовки, при помощи сподручных средств, что у каждого из нас дома есть. Для других мы с вами прикупим некоторые материалы, чтобы у нас все гладко получилось. Ну что? Пожелаю всем нам удачи и вперед!

Сегодня будет настоящий праздник! И в программе у нас:


Так давайте украсим праздник, подготовив эксперимент на день рождения , Новый год, 8 марта и т.д.

Ледовые мыльные пузыри

Как вы думаете, что будет, если простые пузыри, которые кроха в 4 года так любит надувать, бегать за ними и лопать их, надуть на морозе. А вернее, прямо в снежный сугроб.

Даю подсказку:

  • они сразу лопнут!
  • взлетят и улетят!
  • замерзнут!

Чтобы вы ни выбрали, говорю сразу, это вас удивит! А представляете, что будет с маленьким?!

А вот в замедленной съемке – это прямо сказка!

Усложняю вопрос. А можно ли повторить опыт летом, с тем, чтобы получить аналогичный вариант?

Выбирайте ответы:

  • Да. Но нужен лед из холодильника.

Знаете, хоть мне так хочется вам рассказать все, но именно про это я и не сделаю! Пусть и для ваc будет хоть один сюрприз!

Бумага против воды


Нас ждет настоящий эксперимент . Неужели возможно, чтобы бумага победила воду? Это вызов всем, кто играет в «Камень-ножницы-бумага»!

Что нам понадобится:

  • Лист бумаги;
  • Вода в стакане.

Накройте стакан. Хорошо бы, если бы его края были немного влажные, тогда бумага прилипнет. Аккуратно переверните стакан… Вода не протекает!

Надуем шарики не дыша?


Мы уже проводили химические детские опыты. Помните, там самым первым для совсем маленьких крох был номер с уксусом и содой. Так вот, продолжаем! И используем энергию, а вернее, воздух, что высвобождается при реакции в мирно-надувательных целях.

Ингредиенты:

  • Сода;
  • Бутылка пластиковая;
  • Уксус;
  • Шарик.

В бутылку засыпать соду и залить уксусом на 1/3. Взболтать слегка и быстро на горлышко натянуть шарик. Когда он надуется, перевязать и снять с бутылки.

Такой опыт маленький сможет показать даже в детском саду .

Дождь из тучки


Нам нужно:

  • Банка с водой;
  • Пена для бритья;
  • Пищевой краситель (любого цвета, можно несколько цветов).

Делаем тучку из пены. Большую и красивую тучу! Поручите это самому лучшему тучкоделателю, вашему ребенку 5 лет . Уж он-то точно сделает ее настоящей!


автор фото

Осталось только распределить краситель по тучке, и… кап-кап! Пошел дождь!


Радуга



Возможно, физика ребятишкам еще неизвестна. Но после того, как они сделают Радугу, точно полюбят эту науку!

  • Глубокую прозрачную емкость с водой;
  • Зеркало;
  • Фонарь;
  • Бумагу.

На дно емкости помещаем зеркало. Под небольшим углом светим на зеркало фонариком. Осталось на бумагу поймать Радугу.

Еще проще — использовать диск и фонарик.

Кристаллы



Есть подобная, только уже готовая игра. Но наш опыт интересный тем, что мы сами, с самого начала вырастим кристаллы из соли в воде. Для этого возьмем нитку или проволоку. И подержим ее несколько дней в такой соленой воде, где соль уже не может раствориться, а накапливается слоем на проволоке.

Можно вырастить из сахара

Лавовая банка

Если в банку с водой добавить масло, оно все соберется сверху. Его можно подкрасить пищевым красителем. Но вот, чтобы яркое масло опустилось на дно, нужно поверх его насыпать соль. Тогда масло осядет. Но не надолго. Соль будет постепенно растворяться и «отпускать» красивые капельки масла. Цветное масло поднимается постепенно, словно внутри банки происходит загадочное бурление вулкана.

Извержение вулкана


Для карапузов 7 лет будет очень интересно что-то взорвать, снести, разрушить. Одним словом, настоящая стихия – это для них. а потому создаем настоящий, взрывающийся вулкан!

Из пластилина лепим или из картона мастерим «гору». Внутри ее помещаем баночку. Да так, чтобы ее горлышко подходило к «кратеру». Заполняем баночку соду, краситель, теплую воду и… уксус. И все начнет «взрываться, лава устремится вверх и затопит все вокруг!

Дырка в пакете – не беда


Именно в этом убеждает книга научных опытов для детей и взрослых Дмитрия Мохова «Простая наука». А проверить это утверждение мы сможем сами! Сначала наберем в пакет воды. а потом проткнем его. Но то, чем проткнули (карандаш, зубочистку или булавку) не будем убирать. Много ли воды у нас вытечет? Проверяем!

Вода, что не проливается



Только такую воду нужно еще изготовить.

Берем воду, краску и крахмал (столько, сколько и воды) и смешиваем. В итоге – обычная вода. Только пролить ее не получится!

«Скользкое» яйцо


Чтобы яйцо действительно пролезло в горлышко бутылки, стоит поджечь бумажку и бросить ее в бутылку. А отверстие прикрыть яйцом. Когда огонь потушится, яйцо проскользнет внутрь.

Снег летом



Этот трюк особенно интересно повторить в теплое время года. Содержимое подгузников вытащить и намочить водой. Все! Снег готов! Сейчас такой снег легко найти в магазине в детских игрушках. Спросите у продавца искусственный снег. И не нужно портить подгузники.

Движущиеся змеи

Для изготовление движущейся фигуры нам понадобится:

  • Песок;
  • Спирт;
  • Сахар;
  • Сода;
  • Огонь.

На горку песка налить спирт и дать пропитаться. Потом насыпать сверху сахар и соду, и поджечь! Ох, какой же веселый этот эксперимент! Деткам и взрослым понравится, что вытворяет ожившая змея!

Конечно, это для детей постарше. Да и выглядит довольно страшно!

Поезд из батарейки



Медная проволока, которую мы скрутим ровной спиралью, станет у нас тоннелем. Как? Соединим ее края, образуя круглый тоннель. Но до этого «запускаем» внутрь батарейку, только крепим к ее краям неодимовые магниты. И считайте, что изобрели вечный двигатель! Паровоз сам поехал.

Качели из свечи



Чтобы зажечь оба края свечи, нужно очистить низ ее до фитиля от воска. Нагреть над огнем иглу и проткнуть ею свечу посередине. Положить свечу на 2 бокала, чтобы она опиралась на иголку. Поджечь края и слегка качнуть. Дальше сама свеча будет раскачиваться.

Паста для зубов слона


Слону нужно все большое и много. Делаем! Растворяем марганцовку в воде. Добавляем жидкое мыло. Последний ингредиент – перекись водорода – превращает нашу смесь в гигантскую слоновью пасту!

Поим свечу


Для большего эффекта воду окрашиваем в яркий цвет. Ставим посередине блюдечка свечу. Поджигаем ее и накрываем прозрачной емкостью. Наливаем воду в блюдечко. Сначала вода будет вокруг емкости, но потом вся пропитается внутрь, к свече.
Сжигается кислород, давление внутри стакана снижается и

Настоящий хамелеон



Что поможет нашему хамелеону менять окрас? Хитрость! Поручите своему карапузу 6 лет разукрасить в разные цвета пластиковую тарелку. А сами вырежьте фигуру хамелеона на другой тарелке, похожей и по форме, и по размеру. Осталось не крепко соединить обе тарелки по середине так, чтобы верхняя, с вырезанной фигурой, могла вращаться. Тогда окрас зверька всегда будет меняться.

Зажигаем радугу


Выложить на тарелке по кругу драже Skittles. Внутрь тарелки налить воды. осталось немного подождать и получаем радугу!

Дым кольцами


Отрезать низ пластиковой бутылки. А край натянуть разрезанный воздушный шарик, чтобы получить мембрану, как на фото. Зажечь ароматическую палочку и поместить ее в бутылку. Закрыть крышку. Когда в банке будет сплошной дым, открутить крышку и постукивать по мембране. Дым будет выходить кольцами.

Разноцветная жидкость

Чтобы все эффектней смотрелось, жидкость покрасить в разные цвета. Сделать 2-3 заготовки разноцветной воды. налить на дно банки воду одного цвета. Потом аккуратно, по стенке с разных сторон залить растительное масло. Поверх его залить воду, смешанную со спиртом.

Яйцо без скорлупы


Сырое яйцо положить в уксус минимум на сутки, некоторое говорят на неделю. И фокус готов! Яйцо без твердой скорлупы.
Скорлупа яйца в изобилии со­держит кальций. Уксус вступает в активную реакцию с кальцием и постепенно растворяет его. В ре­зультате яйцо оказывается покрыто плёнкой, но совершенно без скор­лупы. На ощупь оно похоже на эла­стичный мячик.
А ещё яйцо будет больше своего пер­воначального размера, так как впитает в себя немного уксуса.

Танцующие человечки

Пришло время похулиганить! 2 части крахмала смешать с одной частью воды. Поставить миску с крахмальной жидкостью на динамики и включить погромче басы!

Разукрашиваем лед



Разной формы ледяные фигурки разукрашиваем при помощи, размешенной с водой и солью, пищевой краски. Соль разъедает лед и просачивается глубоко, образовывая интересные проходы. Прекрасная идея цветотерапии.

Запуск бумажных ракет

Пакеты с чаем освобождаем от чая, отрезав верхушку. Поджигаем! Теплый воздух поднимает пакет!

Опытов так много, что у вас точно найдется занятие с детками, только выбирайте! И не забудьте снова прийти за новой статьей, о которой узнаете, если оформите подписку! Приглашайте и друзей к нам в гости! А на сегодня все! Пока!

«Наука начинается с удивления», – сказал более двух тысяч лет назад древнегреческий философ Аристотель. Любопытство, способность удивляться непонятному, задавать множество вопросов свойственны детям. И задают они бесчисленные вопросы «что, как и почему» своим родителям. С возрастом эта способность удивляться обычно проходит. А может быть, подростки, а тем более взрослые, просто стесняются задавать разнообразные «глупые» вопросы. Да и кому их задавать, когда вокруг все заняты своими делами. Зачем задумываться над непонятным, когда кругом так много развлечений! Можно целый день смотреть телевизор и через час забыть о том, что показывали. Можно прочитать параграф в школьном (или вузовском) учебнике, ответить на уроке (или сдать зачет либо экзамен) и затем забыть о прочитанном – причем навсегда! К чему приводит такое отношение к окружающему нас миру? К распространению суеверий, например. Когда Нильса Бора спросили, неужели он верит тому, что прибитая над дверями его дома подкова приносит удачу, знаменитый физик ответил: «Конечно, не верю. Но, говорят, подкова приносит удачу даже тем, кто в это не верит». Бор, конечно, пошутил. Но сколько людей действительно верят знахарям и шаманам, верят бесчисленным рекламным объявлениям, обещающим излечение за пять минут от всех возможных и невозможных болезней, верят многим другим сказкам про инопланетян, «барабашек» и другую «современную» нечистую силу, которая пришла на смену лешему да Бабе-яге. А все потому, что с детства не выработан критический и «вопрошающий» взгляд на мир, не выработана привычка находить ответ (или хотя бы попытаться его найти) на возникающие вопросы, находить объяснение непонятному. Цель этой книжки – показать, что, даже не обладая специальными знаниями, можно правильно воспринимать явления, которые нас окружают, пытаться хотя бы в общих чертах узнать, как устроены различные машины и механизмы, почему происходят те или иные процессы, в том числе химические и физические. А главное – постараться самому понять, как устроен окружающий нас мир. Ведь это очень интересно!

Глава 1
Вещи и вещества

Нас окружает множество веществ – в основном это не чистые химические соединения (с таковыми мы встречаемся очень редко, примером могут служить поваренная соль и сахар), а смеси, сплавы, композиты. Еще чаще мы сталкиваемся с тысячами различных вещей – от детских игрушек до автомобилей. И при изготовлении всех этих вещей не обойтись без химии. В этой главе будет рассказано о некоторых малоизвестных применениях химических веществ, облегчающих нам жизнь или даже спасающих ее. Об этом – первый рассказ.

Азид в мешке

Известно, что скорость химической реакции пропорциональна концентрации реагентов: чем она выше, тем чаще сталкиваются молекулы и тем быстрее идет реакция.

Аналогично частота дорожно-транспортных происшествий при прочих равных условиях пропорциональна концентрации автомобилей на дорогах, которая неуклонно увеличивается. Соответственно растет и число аварий. Самые опасные происходят при лобовом столкновении. Даже если скорость каждого автомобиля не превышает 60 км/ч, суммарная скорость получается такой, что почти не оставляет шансов для находящихся в автомобиле. Можно ли в таких случаях защитить водителя и пассажиров или хотя бы спасти их жизни (о судьбе автомобиля говорить в таких случаях не приходится)? Одно из самых простых и надежных изобретений – ремни безопасности, которые спасли множество жизней. Но если скорость машины при лобовом столкновении велика, не спасают и они – ремень задерживает туловище, а голова по инерции продолжает движение вперед, что приводит к повреждению, нередко смертельному, шейного отдела позвоночника. И тут на помощь автомобилистам пришла химия. В 80-х гг. ХХ века химики ведущих автомобильных корпораций разработали новый способ защиты автомобилистов – подушку безопасности.

Она изготовлена из прочного полиамидного волокна и в сложенном виде занимает так мало места, что ее можно упрятать в стойку рулевого колеса. В случае лобового столкновения мешок почти мгновенно надувается и мягко принимает на себя поступательное движение как корпуса, так и головы водителя, спасая тем самым ему жизнь. И если к концу 80-х годов лишь один из 15 выпускавшихся в США автомобилей снабжался подушкой безопасности, то к 1995 г. их доля превысила 70 %, а еще через несколько лет ими снабжались практически все автомобили, причем каждый имел по два таких устройства – для водителя и для пассажира. Появились также подушки, расположенные сбоку, причем и для пассажиров, сидящих на заднем сиденье. Как же работает такая подушка? Поскольку счет при аварии идет на тысячные доли секунды (при скорости 108 км/ч машина проходит 10 см всего за 3 миллисекунды), никакие механические компрессоры или баллоны с сжатым газом не успеют надуть мешок за нужное время. Остается лишь одна возможность – взрывное разложение химического соединения с выделением большого объема газа. Химикам нужно было найти такое соединение, а остальное было уже делом техники. Вариантов оказалось немного. Остановились на распаде азида натрия – соли очень взрывчатой и очень ядовитой азотистоводородной кислоты HN 3 . Хотя эта кислота слабая (как уксусная), ее водные растворы обладают настолько сильным окислительным действием, что смесь HN 3 и HCl растворяет золото и даже платину. Азиды тяжелых металлов (меди, серебра, ртути, свинца и др.) – весьма неустойчивые кристаллические соединения, которые взрываются при трении, ударе, нагревании, действии света. Взрыв может произойти даже под слоем воды! Азид свинца Pb(N 3) 2 используется как инициирующее взрывчатое вещество, с помощью которого подрывают основную массу взрывчатки. Для этого достаточно всего двух десятков миллиграммов этого вещества. Это соединение более взрывчато, чем нитроглицерин, а скорость распространения взрывной волны (детонации) при взрыве в 10 раз больше, чем у тротила, и достигает 45 км/с! Азид натрия, к счастью, не взрывается, хотя тоже сильно ядовит (его сильно разбавленные водные растворы иногда используют в качестве консерванта биохимических препаратов). При нагревании до 300 °С он очень быстро разлагается с выделением азота и мельчайших частиц натрия: 2NaN 3 ? 2Na + 3N 2 . Из 65 г (1 моль) NaN 3 получается при обычных условиях около 35 л азота. Чтобы увеличить выход газа, а также связать очень реакционноспособный и легко загорающийся натрий, в смесь добавляют нитрат калия, который реагирует со свободным натрием: 10Na + 2KNO 3 ? K 2 O + 5Na 2 O + N 2 . Кстати, реакция азида щелочного металла с его нитратом давно использовалась химиками для синтеза чистого оксида натрия или калия (которые невозможно получить окислением металлов в кислороде или на воздухе), например: 5NaN 3 + NaNO 3 ? 3Na 2 O + 8N 2 . Оксиды натрия и калия – тоже не подарок; для их связывания в исходную смесь вводят еще один компонент – мелкораздробленный диоксид кремния. В условиях реакции он связывает оксиды натрия и калия с образованием негорючих и безопасных силикатов: Na 2 O + SiO 2 ? Na 2 SiO 3 . Работает вся система так. В случае столкновения чувствительные датчики, установленные в автомобиле, передают сигнал на микропроцессор, который мгновенно оценивает ситуацию; если скорость автомобиля при ударе превышает определенное значение (обычно 35 км/ч), микропроцессор включает электрический запал, который запускает реакцию разложения азида. В результате перед человеком примерно за 0,04 секунды надувается мешок, содержащий около 70 литров азота, который спасет ему жизнь даже в таких случаях, которые раньше считались безнадежными. В автомобилях последних моделей возможно даже регулирование скорости наполнения мешка азотом в зависимости от массы водителя и его точного расположения в автомобиле.

На этот раз подушка безопасности защитила манекен


Однако не все так просто. Подушки безопасности, хотя и доказали свою эффективность, создают новые экологические проблемы. Ведь большинство автомобилей заканчивает свой век, ни разу не испытав серьезного столкновения. Поэтому на свалках вместо сравнительно безопасных груд ржавеющего металла могут образоваться очаги отравляющих веществ. Один из способов борьбы с этим – использование в подушках безопасности вместо порошка таблеток, которые можно было бы при необходимости извлекать и утилизировать. Другой путь – поиск менее опасных химических соединений, которые могли бы заменить азид натрия. Говоря об азиде натрия, нельзя не вспомнить еще одну историю, связанную с этим веществом. Как отмечалось, его разбавленные водные растворы обладают бактерицидным действием и могут служить консервантом биохимических препаратов. И вот в начале 70-х годов ХХ в. в некоторых американских и английских клиниках наблюдались странные явления. Время от времени из сливной раковины раздавались звуки, напоминающие пистолетные выстрелы, а в одном случае неожиданно взорвалась сливная трубка. К счастью, никто при этом не пострадал. Расследование показало, что виновником всех взрывов был очень слабый (0,01 %) раствор азида натрия, который использовали в качестве консерванта физиологических растворов. Излишки раствора азида в течение многих месяцев, а то и лет сливали в раковину – иногда до двух литров в день. Оказалось, во всех упомянутых случаях сливные трубки под раковинами были изготовлены из меди или латуни (такие трубки очень прочные, легко гнутся, особенно после предварительного прокаливания, поэтому их удобно устанавливать в сливной системе). Выливаемый в раковину раствор азида натрия, протекая по таким трубкам, постепенно реагировал с их поверхностью, образуя азид меди, а это вещество уже способно взрываться. Пришлось менять медные трубки на пластмассовые. Когда в одной из клиник проводили такую замену, оказалось, что снятые медные трубки сильно забиты твердым веществом. Специалисты, которые проводили «разминирование» сливной системы, чтобы не рисковать, подорвали эти трубки на месте, поместив их в металлический бак массой 1 т. Взрыв был настолько силен, что сдвинул бак с места на несколько сантиметров! Медиков не очень интересовала сущность химических реакций, приводящих к образованию взрывчатки. Можно предположить, исходя из сильных окислительных свойств азотистоводородной кислоты, что имела место такая реакция: анион N 3 – , окисляя медь, восстановился и образовал одну молекулу N 2 и атом азота, который вошёл в состав аммиака. Остальная часть азид-анионов соединилась с катионами меди. Это соответствует уравнению реакции 3NaN 3 + Cu + 3H 2 O ? Cu(N 3) 2 + 3NaOH + N 2 + NH 3 . С опасностью образования «бомбы в раковине» приходится считаться всем имеющим дело с растворимыми азидами металлов, в том числе и химикам, поскольку азиды используются для получения особо чистого азота, в органических синтезах, в качестве порообразователя – вспенивающего агента для получения газонаполненных материалов: пенопластов, пористой резины и т. п. Во всех подобных случаях надо проследить, чтобы растворы азида не соприкасались с тяжелыми металлами, а сливные трубки были пластмассовыми.

Пигменты и красители

По определению, пигменты (от лат . pigmentum – «краска») – это тонкоизмельченные порошкообразные красящие вещества, которые, в отличие от красителей, не растворяются ни в воде, ни в органических растворителях. Пигменты бывают природные (как правило, неорганические) и синтетические. Первым пигментом, который использовал человек, была сажа. Сажа в большем или меньшем количестве появляется везде, где горит огонь, поэтому неудивительно, что сажу начали использовать в декоративных целях примерно 20 тысяч лет назад, вскоре после изобретения способов добывать огонь. Сажу и теперь производят в огромных количествах и используют как наполнитель резины, пластмассы, для изготовления типографских красок. Сажа исключительно устойчива к внешним воздействиям; до сих пор сохранились рисунки человека каменного века, выполненные сажей на стенах пещер. Вероятно, самая знаменитая из них – пещера Ласко во Франции. Ее случайно обнаружили в 1940 г. мальчики под упавшим после бури деревом. На стенах пещеры с помощью сажи, а также красновато-коричневых природных пигментов изображено множество животных: быки, лошади, олени, бараны, медведи, зубры. Теперь в этой пещере – прекрасно оборудованный музей.

Рисунки древнего человека, выполненные природными пигментами


Самыми труднодоступными в течение многих тысячелетий были пигменты синего цвета. Вероятно, первое использование синей природной краски произошло примерно 5 тысяч лет назад. Во время раскопок шумерского города Ура Халдейского были найдены золотые и серебряные фигурки животных, украшенные ляпис-лазурью – полудрагоценным камнем, содержащим пигмент ультрамарин. Сравнительно недавно было показано, что синий цвет этого пигмента связан с присутствием в нем анион-радикала [·S 3 ] – , в котором имеется неспаренный электрон (он изображен точкой). В Европе синие пигменты были настолько дорогими (их продавали буквально на вес золота), что порой специальные комиссии решали, какие именно участки росписи должны быть синего цвета. В античные времена использовали пигмент египетский синий, это был алюмосиликат меди (медное стекло). С VI–VII веков художники начали использовать природный ультрамарин, который готовили из ляпис-лазури, привозимой из Афганистана. По составу ляпис-лазурь – сложная смесь нескольких минералов, синий цвет которой придает гаюин – алюмосиликат, содержащий хлор и серу. Из килограмма лазури получали после длительной обработки всего 30 г синего пигмента. И лишь в 1704 г. был получен первый искусственный синий пигмент. Это была берлинская лазурь – гексацианоферрат железа-калия, содержащий атомы железа в разных степенях окисления: KFe +3 . Синий кобальтовый пигмент – Тенарову синь (алюминат кобальта CoAl 2 O 4) впервые получили во Франции в 1802 г., и был он в те времена очень дорогим. Однако известные к началу XIX века искусственные синие пигменты по своим качествам не могли заменить природную лазурь. В 1824 г. во Франции была обещана огромная премия в 6000 франков за способ получения искусственной лазури. Уже через четыре года премию получил Ж. Гиме; почти одновременно и независимо от него то же открытие сделал известный немецкий химик Л. Гмелин. Для получения искусственного ультрамарина прокаливали белую глину (каолин) с сульфатом калия и с углем. С тех пор природный камень перестали переводить на краску. Органический синий пигмент – индиго начали добывать еще несколько тысячелетий назад в Индии. Индиго добывали из листьев различных растений. Наибольший выход получался из растения рода Indigofera, которое произрастает в странах с тропическим влажным климатом. В Европе до середины XVII века, когда голландцы начали ввозить индиго из южных колоний, этот краситель добывали из листьев местного растения – так называемой красильной вайды. Листья замачивали водой, при этом в раствор переходил бесцветный гликозид (соединение с глюкозой) индикан. Затем водный экстракт сбраживался под действием микроорганизмов. В результате ферментативного процесса образуется глюкоза и 3-гидроксииндол (индоксил) – бесцветное соединение, которое при окислении кислородом воздуха (быстрее на прямом солнечном свету) превращается в индиго, оседающее на дно сосуда в виде синих хлопьев. Вся цепочка превращений показана на схеме.

В начале XIX века Наполеон обратился к французским ученым с предложением найти способ получения индиго из отечественного сырья и предложил за решение этой задачи баснословную по тем временам сумму – 1 млн франков. Но в те времена химики еще не были готовы взяться за эту проблему: органическая химия находилась в зачаточном состоянии. Химическое строение индиго было установлено в 1883 г. немецким химиком Адольфом фон Байером – через 18 лет после того, как он начал исследовать этот краситель и спустя 5000 лет после его открытия человеком. Как заявил Байер, он может доказать экспериментально место каждого атома в молекуле индиго! Байеру удалось также синтезировать индиго, исходя из фенилуксусной кислоты С 6 Н 5 СН 2 СООН, однако этот синтез не нашел практического применения. Промышленный синтез индиго начался спустя несколько лет на баденской анилино-содовой фабрике (БАСФ), которая использовала метод, разработанный Карлом Хейманом. К началу ХХ века индиго синтезировали уже тысячами тонн, что соответствует сотням тысяч гектаров индиговых плантаций. Производству индиго сильно способствовало правительственное распоряжение, по которому синее сукно германской армии обязательно красилось синтетическим индиго. Выпуск индиго достиг максимума к концу 70-х гг. ХХ века – около 20 000 тонн в год. В конце XIX века БАСФ на разработку промышленного экономически выгодного синтеза индиго затратила 3 млн марок. А фирма «Людвигсхафен» ассигновала на исследования сумму, намного превосходившую стоимость самой фирмы! Этот рекорд, вероятно, никогда не будет превзойден. Потраченные деньги вернулись сторицей. Достаточно вспомнить гималаи джинсов, выпущенных за прошедшие годы и окрашенных синтетическим индиго.

А какой был первый синтетический краситель, для которого не существует природных аналогов? В книгах по истории химии пишут, что это был мовеин. В 1856 г. английский химик Уильям Генри Перкин, которому было тогда всего 18 лет, окисляя дихроматом калия неочищенный анилин (он содержал толуидины – метилпроизводные анилина), получил вещество красивого фиолетового цвета, пригодное для окрашивания тканей. Он назвал его мовеином (от англ. mauve – «мальва», травянистое растение с крупными яркими цветами). Перкин работал в домашней лаборатории, и его цель была совершенно иной – он надеялся получить из каменноугольного дегтя хинин – средство от малярии. Вместо лекарства он получил краситель, в результате чего бросил учебу и на деньги своей семьи построил фабрику, работа которой сделала ее хозяина очень богатым человеком.

Мовеин (смесь красителей)


Следует, однако, сказать, что честь открытия первого синтетического красителя из продуктов перегонки каменного угля принадлежит польскому химику Якубу Натансону. Работая в Тарту (в то время – Дерпт, а после 1893 г. – Юрьев) он почти одновременно с Перкином, но все же чуть раньше, получил нагреванием смеси анилина и дихлорэтана в запаянной трубке вещество кроваво-красного цвета, способное окрашивать ткани. Это был краситель фуксин. Последующие исследования показали, что Натансон получил, вероятно, смесь парарозанилина с его моно– и диметилзамещенными. Сейчас фуксин применяют в основном для окрашивания нетекстильных материалов – бумаги, кожи, дерева; для приготовления чернил, цветных карандашей, типографских красок.

Паранитрозанилин


В заключение – сведения о красителях, которые к концу ХХ века производились в наибольшем количестве. Первые два места делят индиго (его используют для окраски тканей) и так называемый дисперсный синий 79 (им красят полиэфирные волокна) – по 15 000 тонн в год. За ними следуют сернистый черный 1 (краситель для хлопка) – 10 000 т/год, активный черный 5 (краситель для хлопка) – 8000 т/год и кислотный черный 194 (краситель для полиамидных волокон, шерсти и кожи) – 7000 т/год.

Магнитом – по опилкам

Казалось бы, все, что касается игрушек для маленьких детей, уже изобретено и ничего принципиально нового создать невозможно. Однако это не так. Возьмем, например, игры, развивающие способность писать, а также создавать простые рисунки. Техническое задание таково: рисунок должен быть четким, легко стираться, а сама игрушка должна быть безопасной, причем – что немаловажно – безопасной именно для детей. В продаже можно встретить такую конструкцию. В герметичной коробке под пластмассовым прозрачным экраном помещен тонкий алюминиевый порошок (алюминиевая пудра). При встряхивании экран электризуется, и на него налипает слой порошка. С помощью помещенного в коробку штифта и двухкоординатного механизма, управляемого двумя ручками, можно нарисовать довольно сложные фигуры, «процарапывая» слой алюминия, то есть удаляя порошок острием штифта. Встряхивание коробки приводит игрушку в исходное состояние. К ее очевидным недостаткам относится невозможность оторвать штифт от экрана, то есть прервать линию (поэтому буквы и цифры нарисовать практически нельзя), а также сложность создания кривых: каждая ручка по отдельности позволяет проводить линию либо вправо-влево, либо вверх-вниз. Правда, последнее обстоятельство в какой-то мере может служить и достоинством игрушки, которая хорошо развивает координацию движения. Другой вариант подобной «рисовалки» еще проще. твердый темный лист покрыт гибкой матовой полимерной пленкой. Если с помощью заостренной палочки – стила – провести на пленке черту, то она прилипнет к подложке, и черта станет видна – останется темный след. Так можно нарисовать на пленке все, что угодно. Если же с помощью тонкого стержня, расположенного между пленкой и подложкой, отделить их друг от друга, все изображения исчезнут, и можно начинать с начала.


И вот новая остроумная игрушка (см. рисунок). Под прозрачным экраном – светло-серый порошок, сбоку в специальном углублении – «карандаш». Если его тонким металлическим кончиком провести по экрану, слегка его касаясь, под ним останется черный след. Передвинув расположенную снизу рукоятку из одного крайнего положения в Игрушка другое, можно стереть написанное или нарисованное и вернуть игрушку в исходное положение. Как же она устроена? Даже не ломая изделие, легко установить, что в его основе – магнитное действие: внутри – тонкий железный порошок, а наконечник «карандаша» – магнитик. В исходном положении более тяжелый железный порошок «тонет», и его не видно под слоем чего-то белого. Когда же магнитик подносят к экрану, он вытягивает железные опилки на поверхность, и они оставляют темный след. Длительное сохранение рисунка доказывает, что железному порошку непросто снова «утонуть» в вязкой массе. Нижняя ручка прикреплена к намагниченному стержню, расположенному за экраном. Проводя этим магнитом вдоль экрана, мы перемещаем все опилки к задней стенке, так что передняя светлеет. Это же можно сделать иначе, просто сильно встряхнув коробку, когда она находится в горизонтальном положении: более тяжелые железные опилки осядут вниз. (Если при этом коробку перевернуть, то опилки осядут на лицевую сторону, так что почернеет эта рабочая сторона.) Если вскрыть герметичный экран, обнаружится вот что. Верхняя и нижняя (она тоже прозрачная) поверхности разделены очень тонкими пластмассовыми перегородками, образующими сетку с ячейками около 1 мм (ее можно заметить на фотографии). Эта сетка разделяет рабочее поле на множество мелких ячеек, и в каждой ячейке перемещается своя небольшая порция магнитного порошка. Попасть из одной ячейки в другую он не может. Порошок смешан вовсе не с мелом или чем-то подобным, как могло показаться вначале; на самом деле он плавает в густой белой жидкости. Жидкость эта негорючая и испаряется очень медленно. Следовательно, это не органический растворитель, а скорее всего, вода. После ее испарения остается немного органического вещества, которое можно сжечь, и негорючий белый порошок, похожий на мел. Но мел можно исключить, потому что белый порошок не растворяется в соляной кислоте. Возможный вариант – диоксид титана, TiO 2 – белый пигмент, который широко используется для изготовления белил. Что же представляет собой эта густая жидкость? Вероятный ответ таков. Один из способов промышленного производства поливинилхлорида – эмульсионная полимеризация. По этому способу инициатор радикальной полимеризации (например, перекись водорода) растворен в водной фазе, а полимеризация органического мономера идет в мицеллах – крошечных капельках, образованных эмульгатором – каким-либо поверхностно-активным веществом наподобие мыла. В результате получается латекс с размерами частиц полимера 0,03–0,5 мкм. Латекс сушат в распыленном виде, получая мелкий порошок полимера. Добавляя к нему растворитель, изготавливают пасты, вязкие коллоидные растворы. Такие растворы, которые называются пластизолем, можно перерабатывать в самые разнообразные изделия. Методом макания из пластизоля можно получить перчатки, которыми пользуются электрики (поливинилхлорид – прекрасный изолятор), изоляционный слой на ручках инструментов, покрытия на стеклянных флаконах с аэрозольной упаковкой медикаментов (например, ингалипта). Заливкой пластизоля в формы изготовляют воздушные и масляные фильтры для автомобилей, обувь, уплотнительные прокладки для крышек банок и бутылок, используемых для пищевых продуктов. Напылением пластизоля можно получить защитное покрытие для днищ и сварных швов автомобилей. А искусственную кожу или моющиеся обои можно получить методом шпредирования. Что означает это странное слово? По-английски to spread – «распределять по поверхности», «промазывать», в том числе и резиной. Но написание термина показывает, что он пришел в русский язык из немецкого, в котором сочетание sp чаще всего читается как «шп» (кстати, по-немецки Spreadingmaschine – «машина для прорезинивания тканей»). Наконец, из пластизоля можно делать мячи, детские игрушки и т. п. В пластизоль часто вводят значительные количества (до 50 % по массе) минеральных наполнителей – мел, каолин, аэросил (мелкодисперсный диоксид кремния SiO 2), бентонит, диоксид титана и др. Значит, для изготовления нашей игрушки можно было использовать производимый промышленностью, а потому сравнительно недорогой поливинилхлоридный пластизоль. Остается восхититься изобретательностью тех, кто эту игрушку придумал.