Gli indicatori, assumendo un colore o un altro, ci hanno aiutato a distinguere un acido da una base. Ad esempio, aceto di ammoniaca. Ma spesso questo non basta. Come, ad esempio, distinguere un acido da un altro? Per questo importantissimo scopo i chimici hanno ideato e testato numerose reazioni, forse per tutte le sostanze più o meno comuni. Tali reazioni sono sempre evidenti in qualche modo; consentono di identificare immediatamente e accuratamente l'una o l'altra sostanza con qualche segno. Questo segno è spesso il colore.

Conosci già una reazione cromatica che aiuta a identificare una sostanza comune: l'amido, che si trova in molte piante, diventa blu in presenza di un minuscolo additivo, anche di tracce di iodio. Sfortunatamente, questo è un caso raro e la maggior parte delle analisi chimiche richiede sostanze che probabilmente non è possibile acquistare da nessuna parte. Ma puoi comunque inventare qualcosa...

Diciamo l'ammoniaca, di cui hai già acquistato una soluzione acquosa, l'ammoniaca, in farmacia. Come scoprire l'ammoniaca? Innanzitutto dall'olfatto: una volta annusato, lo ricorderai per sempre. Ma non è sempre conveniente annusare (e talvolta è semplicemente impossibile). Quindi - reazione cromatica.

Getta alcuni granelli di solfato di rame in un bicchiere o una fiaschetta d'acqua e mescola accuratamente. La soluzione dovrebbe essere blu pallido; se risultasse scuro diluitelo con acqua. Versa un po' di ammoniaca in questo liquido blu pallido. La soluzione diventerà immediatamente blu brillante. È stata l'ammoniaca a combinarsi con il solfato di rame per formare una sostanza così brillante. E si è tradito completamente.

Un'altra reazione è anche con il solfato di rame. Preparare una soluzione in un bicchiere, ma non pallida come prima, ma blu brillante (cioè prendere più solfato di rame). Metti dentro oggetti di ferro non necessari, almeno vecchi chiodi o viti, ma non arrugginiti. E fai qualche altra cosa, però, a volte guardando la soluzione con i chiodi. Dopo un po' di tempo noterai che la soluzione è passata dal blu al verde. E quando ne togli le unghie (ma non con le dita, ma con una pinzetta o almeno una molletta - questa è una regola generale per tutti i casi chimici), vedrai che sono diventate rosso rame.

Quando i chiodi giacevano nel solfato di rame, il ferro gradualmente spostava il rame da esso e ne prendeva il posto. Il risultato fu solfato di ferro verde. Dove è finito il rame spostato? A meno che non si depositi proprio sull'unghia. Ed è quello che ha fatto, ricoprendo l'unghia con una pellicola rosso rame.

Per identificare alcune sostanze, i chimici le testano con il fuoco. Il trucco qui è che molte sostanze semplici che fanno parte di sostanze complesse (ad esempio il rame - nel solfato di rame, il calcio - nel cloruro di calcio) hanno la proprietà di colorare la fiamma.

E non nello stesso colore, ma in una varietà di colori.

Se hai una lampada ad alcool a casa, puoi usarla. Oppure puoi prendere una candela. Ma in ogni caso, fai l'esperimento solo davanti agli adulti: con il fuoco non si scherza! E attenzione: non devono esserci nelle vicinanze carta, stracci o altro che prenda fuoco facilmente.

Trova un filo morbido, preferibilmente nichelcromo: questo filo viene utilizzato per realizzare spirali di piastrelle elettriche, ferri da stiro, ecc. Naturalmente, per questo non è necessario rompere la piastrella o il ferro; Anche una bobina bruciata di un vecchio elettrodomestico funzionerà abbastanza bene. Come ultima risorsa, acquista la bobina più economica in un negozio di forniture elettriche.

Raddrizza un pezzo non molto lungo della spirale e fissalo in una sorta di supporto: ad esempio, avvolgi un'estremità del filo attorno a una matita o fissala in una molletta. Dall'altra estremità, crea un piccolo anello con un diametro non superiore a mezzo centimetro. Riscalda il circuito sul fuoco e abbassalo in un bicchiere di acqua pulita: questo è necessario affinché il filo diventi pulito, senza contaminanti che possano distorcere l'intera immagine. Fallo più volte finché la fiamma non smette di cambiare colore quando aggiungi il filo.

Prendi un po 'di sale da cucina, lo stesso che c'è nella saliera; il suo nome chimico è cloruro di sodio. Mescolare il sale con una pari quantità di ammoniaca (cloruro di ammonio). Attenzione a non confondere l'ammoniaca con l'ammoniaca: la prima è una polvere bianca utilizzata per le saldature, quindi viene venduta nei negozi di ferramenta; il secondo è un liquido dall'odore pungente. Secondo la nostra esperienza, come per la saldatura, l'ammoniaca pulisce il filo e aiuta il sale a evaporare rapidamente.

Mettete due o tre gocce d'acqua in una miscela di sale e ammoniaca, immergete un'ansa di filo metallico e portatela sulla fiamma. Diventerà immediatamente giallo brillante. Ecco come reagisce al sodio. A dire il vero il sodio, anche in piccole quantità, fa ingiallire la fiamma, e per questo esperimento non ci sarebbe bisogno di particolari preparazioni: basta “salare” la fiamma. Ma in tutti gli altri casi è molto auspicabile un'attenta preparazione: non tutte le sostanze agiscono sulla fiamma con la stessa forza.

La prossima sostanza potrebbe essere il cloruro di calcio. Se hai della polvere, trattala nello stesso modo descritto sopra. Se è presente del liquido, immergervi direttamente l'anello pulito. Il calcio colora la fiamma di un rosso brillante, ma il problema è che tali sostanze raramente fanno a meno delle impurità di sodio e, di conseguenza, il colore giallo sopprime il caratteristico colore rosso. Sarebbe bene quindi fare scorta di vetro blu (o occhiali da sole blu) e guardare attraverso di esso la fiamma: il vetro blu blocca i raggi gialli. Questo, tra l'altro, è utile anche quando si esamina una fiamma con altre sostanze - e queste possono contenere una miscela di composti di sodio.

Ripetete lo stesso esperimento, ricordandovi di pulire ogni volta il filo con fuoco e acqua, con solfato di rame e tre sostanze che potete acquistare in farmacia: cloruro di potassio, ossido di zinco e acido borico (questo acido è solido, si vende in sotto forma di polvere). Osserva e annota, per ogni evenienza, come le sostanze contenenti potassio, zinco e boro cambiano il colore della fiamma. E in questi esperimenti, se la fiamma risulta gialla a causa delle impurità di sodio, prendi un filtro blu.

Affrontiamo miracoli di tipo diverso. Se prima avevi colore, ora scomparirà.

Metti un po' di inchiostro blu in una bottiglia d'acqua in modo che la soluzione diventi blu pallido. Metti una compressa di carbone attivo tritata nella stessa bottiglia. Chiudete il collo con il dito e frullate il composto. Si illuminerà davanti ai nostri occhi. Il fatto è che tale carbone assorbe letteralmente le molecole di colorante sulla sua superficie, estraendole dall'acqua. E quando la sostanza colorata viene assorbita dal carbone, ovviamente non è più visibile.

Prova lo stesso esperimento con altre sostanze coloranti, ad esempio con inchiostri di colori diversi e con vernici a guazzo (ma in ogni caso usa soluzioni molto diluite).

Scoprirai che il carbone è in grado di assorbire molte sostanze.

Questa capacità non è esclusiva del carbone. Alcune argille sono chiamate argille sbiancanti. Anche la polvere di gesso bagnata assorbe la vernice (e quindi a volte vari oggetti contaminati vengono puliti con il gesso). Puoi sperimentare come ritagli di carta assorbente, ritagli di vecchio tessuto e terra di un vaso di fiori assorbono e assorbono i coloranti. O, diciamo, bastoncini di mais. Se metti diversi bastoncini in un barattolo, nel quale metti in anticipo una goccia di colonia con una pipetta, e poi chiudi il barattolo con un coperchio, dopo dieci minuti, quando apri il coperchio, non sentirai più l'odore : è stato assorbito dalla sostanza porosa che costituisce i bastoncini di mais. I chimici chiamano questo assorbimento, sia esso colore o odore, adsorbimento.

Torniamo al colore che appariva, cambiava e scompariva. Ora si sposterà da una sostanza all'altra.

Riempire una provetta o una bottiglia con circa un terzo dell'acqua e aggiungere una dozzina di gocce di tintura di iodio fino ad ottenere una soluzione non molto scura e marroncina. Versa la stessa quantità di benzina sopra la soluzione (la tua famiglia potrebbe averla, ma in caso contrario dovrai recarti in un negozio di ferramenta).

Quando conduci questo esperimento, così come qualsiasi altro in cui saranno coinvolte benzina e altre sostanze infiammabili, ricorda che non dovrebbe esserci fuoco nelle vicinanze, né un fornello a gas, né un fiammifero!

Dopo aver chiuso la bottiglia con un tappo, agitare accuratamente il contenuto e lasciarlo riposare per qualche minuto. La benzina è più leggera dell'acqua, quindi la miscela si separerà: l'acqua rimarrà sul fondo e la benzina galleggerà verso l'alto: non si mescola con l'acqua. Ma, quando partirà per la salita, porterà con sé lo iodio, perché lo iodio si scioglie male nell'acqua, ma bene nella benzina. Di conseguenza, lo strato inferiore di acqua risulterà quasi incolore e lo strato di benzina sarà marrone scuro.

Con attenzione, senza mescolare, versare lo strato superiore di benzina in un'altra bottiglia, tapparla e lasciarla in pace. Nel frattempo prepara del rame fresco: hai eseguito questo esperimento abbastanza recentemente, immergendo chiodi di ferro in una soluzione di solfato di rame. Da un chiodo che è diventato rosso nella soluzione, raschiate via il deposito di rame appena depositato con un vecchio cucchiaio o con qualche pezzo di ferro. Quando avrai un pizzico di polvere rossa bagnata, versalo immediatamente in una bottiglia di soluzione di benzina e chiudi nuovamente il tappo.

Ora agita più volte la bottiglia e osserva il colore della soluzione. Dopo un minuto o due scomparirà, o almeno diventerà quasi invisibile. Questo iodio ha reagito con il rame e si è ottenuto un composto incolore: ioduro di rame.

Lo stesso esperimento può essere fatto con pezzetti di foglio di rame (è simile al foglio di alluminio argentato in cui è avvolto il cioccolato, solo di colore rossastro). Tuttavia, in questo caso la reazione sarà molto più lenta e sarà necessario agitare la soluzione per diversi minuti prima che il colore scompaia.

Ciò che è accaduto nella fiala di iodio quando vi è stata versata la benzina è scientificamente chiamato estrazione. Questa è una tecnica molto comune, e non solo in chimica. Utilizzando solventi, l'olio viene estratto dai semi di girasole e dai semi di noce. E quando i chicchi di caffè vengono sottoposti all'estrazione, ottengono un liquido marrone, dal quale l'acqua viene poi evaporata, e il resto - soffice polvere - viene messo in barattoli etichettati "Caffè istantaneo".

Facciamo un altro esperimento con l'estrazione. Questa volta renderemo il verde incolore e il verde incolore.

La nostra fonte di verdura saranno le foglie fresche di qualsiasi pianta: dalla lattuga alle ortiche. Per accelerare il processo, puoi macinare una o due foglie, ma puoi lasciarle intatte, come desideri. Metteteli in un bicchiere a pareti sottili (necessariamente a pareti sottili: spesso, sfaccettato, può scoppiare) e riempitelo con una piccola quantità di alcol diluito. Puoi prendere, ad esempio, un bicchiere di vodka (questo è l'uso più appropriato per gli esperimenti chimici, secondo me), oppure puoi prendere la colonia: contiene anche alcol. Probabilmente hai già indovinato cosa succederà dopo. Ma a temperatura ambiente l'alcol diventerà verde per un periodo piuttosto lungo. Mettiamo quindi il bicchiere in una casseruola con acqua calda (i chimici lo chiamano bagnomaria), ed è consigliabile posizionare il bicchiere non direttamente sul fondo, ma su una specie di cerchio di legno. Quando l'acqua nella pentola si sarà raffreddata, utilizzare una pinzetta per rimuovere le foglie dal bicchiere. Si scolorirono e l'alcol divenne verde smeraldo. Sapete cosa abbiamo estratto dalle foglie? Clorofilla, un colorante verde che aiuta le piante a "nutrirsi" di energia solare.

Da questa esperienza si possono trarre due utili conclusioni. In primo luogo, se macchie accidentalmente le ginocchia con l'erba, puoi pulirle con alcool o acqua di colonia. In secondo luogo, per decorare torte, crostate e altri dolci fatti in casa, spesso è necessaria una tintura verde innocua per l'uomo. Ora sai come cucinarlo. L'alcol non farà male qui, perché avrai bisogno di qualche goccia di tintura. Ma se stai estraendo la clorofilla per il cibo, per favore non usare acqua di colonia e assicurati che le foglie siano commestibili e non amare - lattuga, spinaci, ecc. Altrimenti ti ritroverai con una crema con odore di cipolla...

L'estrazione, come avrai notato, si basa sul fatto che sostanze diverse si dissolvono in modo diverso. Torniamo all'esempio del caffè, che, tra l'altro, è quasi insolubile in acqua fredda. La cicoria si dissolve molto meglio. Se getti un po' di caffè macinato con cicoria in una bottiglia di acqua fredda, vedrai che una parte della polvere galleggia in superficie (questo è caffè), e un'altra si scioglie e affonda lasciando una traccia marrone (questo è caffè), , ovviamente, è cicoria).

Un metodo interessante e frequentemente utilizzato per riconoscere e separare le impurità si basa sulla capacità delle sostanze di dissolversi in modo diverso nello stesso liquido. Questo metodo è chiamato cromatografia.

Spero che tu abbia ancora un po' di soluzione di clorofilla dalle foglie verdi. Ora controlleremo se si tratta di una sostanza o di una miscela.

Prendi una carta assorbente bianca e pulita dal tuo taccuino (in senso stretto, ha un nome scientifico: carta da filtro). Posizionalo su vetro o piastrelle e applica una goccia di soluzione di clorofilla da una pipetta al centro. Aspetta che la macchia si sbiadisca e metti una goccia di alcol al centro (puoi usare alcol isopropilico, viene utilizzato per pulire il vetro e viene venduto con il nome IPA). Quando la goccia sarà assorbita, lasciar cadere la successiva; e così via più volte. La macchia diventerà sempre più grande e su di essa saranno ben visibili due anelli di colore diverso: uno verde-giallastro e l'altro grigio-verde. Si tratta di due varietà di clorofilla, entrambe presenti nelle foglie, ma ora separate sulla carta perché si dissolvono diversamente nell'alcol. I chimici chiamano questo metodo “cromatografia su carta”; utilizzano una speciale carta porosa che, come puoi vedere, può essere facilmente sostituita con una carta assorbente.

Ecco un'altra versione della cromatografia. Forse sarà più accessibile, dato che il solvente sarà semplicemente acqua pura.

Ritaglia una striscia di carta da filtro (cioè carta assorbente) larga uno o due dita e traccia una linea con inchiostro su una delle sue estremità, a circa un centimetro dal bordo. All'altra estremità della striscia, praticare un foro, inserire un bastoncino o una matita e posizionarlo sui bordi di un bicchiere alto in modo che la striscia sia all'interno del vetro, ma non tocchi le pareti e raggiunga a malapena il fondo. Con molta attenzione, in modo che gli schizzi non penetrino sulla striscia di carta, versare un po' d'acqua lungo il lato del bicchiere. Non appena il bordo inferiore della striscia è nell'acqua, smetti di versare acqua e osserva attentamente cosa succede dopo.

Ciò che accadrà è questo: l'acqua inizierà a salire sulla carta. E lasciarlo lievitare fin quasi alla fine. Quindi togli la striscia dal vetro e lasciala asciugare. Vedrai su di esso non una, ma diverse linee di diversi colori e ad altezze diverse. Quest'acqua, che funge da solvente nell'inchiostro, disperde varie sostanze coloranti su tutta la carta.

Va detto che l'inchiostro di qualsiasi colore raramente è ottenuto da un unico colorante: molto più spesso da una miscela. Quindi puoi testare inchiostro blu, rosso, verde e nero, vernici a guazzo, vari coloranti per tessuti (vengono venduti nei negozi di ferramenta) e qualsiasi altro liquido colorato, inclusi succhi e acqua di frutta, nel tuo cromatografo domestico.

Può anche succedere che l'acqua pura non separi bene le sostanze. Quindi prova altre opzioni, soprattutto perché l'esperienza è semplice e non richiederà molto tempo. Prova a utilizzare una miscela di quantità uguali di acqua e aceto al posto dell'acqua: sarà un solvente acido. Prova il solvente principale: due o tre cucchiai di ammoniaca per bicchiere d'acqua. Ovviamente puoi assumere alcol o alcol isopropilico.

Per la cromatografia non viene utilizzata solo la carta. È possibile eseguire semplici esperimenti con l'amido. Agitare due o tre cucchiaini di amido con una piccola quantità di alcol isopropilico (IPA) o acqua di colonia, applicare la miscela liquida sul bicchiere e lasciarla asciugare. Quindi metti una goccia di sostanza colorata su un piatto asciutto, lasciala asciugare, applica una goccia di alcol e osserva come si sfuma la macchia. Se si trattasse di una miscela di sostanze appariranno degli anelli colorati. Prova a dividere in questo modo alcuni liquidi dall'armadietto dei medicinali di casa, ad esempio gocce di valeriana, sciroppo per la tosse o tintura di calendula.

E l'ultima opzione per l'uso domestico è versare l'amido in un lungo tubo trasparente. Tappare l'estremità inferiore del tubo con un batuffolo di cotone, versare uno strato di amido alto circa 10 cm, versare sopra un po' di liquido colorato (soluzione di clorofilla, inchiostro diluito, succo, ecc.) e, quando sarà saturo per metà, lo strato di amido , aggiungere un po' di alcool o altro solvente. Sull'amido bianco appariranno bellissime strisce multicolori. Prova a scegliere tu stesso diverse sostanze colorate e diversi solventi. E per non rimanere confuso su quanto accaduto a seguito di questi serissimi esperimenti, annota le informazioni ottenute su un quaderno (preferibilmente sotto forma di tabella).

In generale, devo dire, tu ti consideri già giustamente un giovane chimico, e ogni chimico che si rispetti tiene un quaderno (o diario) di laboratorio dove annota le sue osservazioni e i risultati sperimentali. È giunto il momento di avviare un diario di laboratorio di questo tipo. Annota cosa, quando e come hai fatto, quali risultati hai ottenuto, quali conclusioni hai tratto per te stesso. Tutto ciò richiederà letteralmente pochi minuti, ma fornirà molti vantaggi e spunti di riflessione. Altrimenti, perché gli sperimentatori adulti dovrebbero dedicare del tempo a scrivere sui diari?

Dopo un compito così serio, prendiamoci una piccola pausa e facciamo qualche miracolo colorato solo per divertimento. Per loro, dovrai fare scorta di vetro, non di normale vetro per finestre, ma di vetro liquido. Esiste una sostanza del genere: il silicato di sodio, la sua soluzione in acqua, densa e appiccicosa, è chiamata vetro liquido. Viene spesso utilizzato in edilizia; tuttavia, anche nella vita di tutti i giorni, ma con un nome diverso: colla per ufficio ai silicati. Forse la colla è un po' densa per il nostro scopo, quindi versala in una bottiglietta e mescola metà e metà con acqua. Tenete presente che il vetro liquido, una volta asciugato, non si rimuove con nulla, e quindi, se mettete una macchia di colla ai silicati su un tavolo o su un indumento, lavatela con acqua, e subito. Per lo stesso motivo non ti consiglio di incollare con questa colla le fotografie su un album o i disegni sul muro.

Versare circa un terzo del cloruro di calcio da farmacia in una provetta o in un flacone e far cadere alcune gocce di soluzione di fenolftaleina. Versare circa la stessa quantità di colla ai silicati diluita in un'altra bottiglia. Ora versate il contenuto della prima bottiglia nella seconda e agitate il composto. In primo luogo diventerà rosso e, in secondo luogo, si addenserà come gelatina o gelatina. Ancora una volta, l'esperienza è proprio come un trucco magico.

Un'altra versione dell'esperimento trucchetto con il vetro liquido: al posto del cloruro di calcio, prendi due o tre pizzichi di solfato di magnesio (in farmacia viene venduto con il nome di sale amaro, o sale di Epsom) e gettalo in una bottiglia riempita per metà d'acqua . Agitare, aggiungere tre o quattro gocce di colla ai silicati diluita e mescolare bene. Nella bolla si forma nuovamente una gelatina, solo che questa volta è rosa pallido.

Puoi usare la tua capacità di ottenere gelatina rossa da soluzioni incolori per colorare immagini senza vernici o matite colorate. Almeno in questo modo. Disegna il contorno del disegno su un pezzo di carta con una matita e “dipingi” tutto all'interno del contorno con una soluzione trasparente di fenolftaleina. Ricoprire interamente un altro foglio di carta con colla ai silicati diluita. Piega entrambi i fogli, premili uno contro l'altro e lasciali stare insieme per tre o quattro minuti. Separa con attenzione le foglie e vedrai che l'immagine che hai disegnato è diventata rossa da sola.

Rendere visibile l’invisibile non è un miracolo così speciale. Esistono molte ricette per questo e tutte sono conosciute da molto tempo. Ad esempio, questo: prendi l'ammoniaca in polvere sulla punta di un cucchiaio, versala in una bottiglietta d'acqua. La soluzione trasparente fungerà da inchiostro. Immergi una penna pulita e scrivi o disegna qualcosa su una normale carta da lettere. Lascia asciugare bene la carta, ma non pensare nemmeno di metterla in un luogo caldo, ad esempio su un termosifone, tanto per accelerare i tempi. Non è ancora visibile nulla: dopotutto la soluzione era trasparente.

Ora riscaldiamo il nostro pezzo di carta. Per evitare che prenda fuoco accidentalmente, è meglio scaldarlo su un fornello elettrico a spirale chiusa, tenendo il foglio con una pinzetta o una molletta. Se non esiste una tessera simile, puoi scaldarla sopra una candela (o una lampada ad alcool). Tuttavia, la carta con un motivo invisibile deve essere tenuta abbastanza in alto sopra il fuoco in modo che si riscaldi, ma non prenda fuoco! Vedrai come, man mano che si riscalda, un disegno o un'iscrizione inizierà ad apparire su un foglio di carta bianco: ciò che hai disegnato con una penna.

Per trasformare l'invisibile in visibile non è necessario acquistare sostanze speciali. Invece dell'inchiostro, puoi utilizzare alcuni prodotti che molto probabilmente si trovano nel frigorifero o nel mobile della cucina. Diciamo il latte. Oppure succo di limone. O succo spremuto dalle cipolle. O almeno aceto da tavola. Ma in ogni caso, per sviluppare un'iscrizione o un'immagine, è necessario scaldare un pezzo di carta sopra una piastrella o una candela, assicurandosi - lo ricordo ancora - che sia sufficientemente lontano dalla piastrella o dalla fiamma.

Autore: Olgin O.M.

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