Материалы к Неделе Науки

Ну-ка давайте подумаем. Конечно, сразу приходит на ум мартеновский цех, где сталевары, в самом деле, зачерпывают расплавленную массу длинным ковшом, чтобы оценить ее качество. Но мы поведем речь о другом металле – он и при комнатной температуре всегда жидкий. Подсказываю – все вы его хорошо знаете, и наверняка он давно вызывает у вас интерес.

Больше того, многим из вас даже хочется дотронуться до него. Вот, скажем, разбился, невзначай термометр и по полу рассыпались серебристые юркие капельки. Так и тянет попробовать собрать их с помощью карандаша или палочки вместе, посмотреть, как из маленьких капелек получается одна большая… Пробовали? Правда, мама, застав вас «на месте происшествия», менялась в лице, немедленно производила тщательную уборку. И правильно делала, потому что пары ртути ядовиты. Никогда не забывайте об этом и других предостерегайте! Но все-таки сама по себе ртуть – в самом деле, очень интересный металл. Не зря же именно с ней связаны самые фантастические легенды и гипотезы, идущие еще от глубокой древности. Оказывается, само зарождение науки химии во многом связано именно с ртутью…

Далеко не сразу понял человек, что она – такой же металл, как железо, медь, серебро, золото. Только в отличие от них при обычной температуре жидкий. В чистом виде она не встречается, а входит в состав различных минералов. Самый известный из них – киноварь, представляющая собой красноватые кристаллы или же плотную порошкообразную массу.

В 1 веке нашей эры греческому врачу Диоскориду пришло на ум нагреть минерал в железном сосуде, закрытом крышкой. Из киновари выделились пары, которые, сконденсировавшись, превратились в серебристые капельки. Это и была ртуть.

Тяжелая, холодная, подвижная, словно живая, она вызывала великое изумление. Ничего подобного не приходилось раньше видеть человеку. И не мог он ответить на вопрос – что же это такое? Ведь не было ни периодической системы элементов, ни науки химии…

Хотя самые разнообразные опыты с веществами и ставили. Смешивали, нагревали, растворяли одни в других, перегоняли. Люди настойчиво искали вернейший способ, как получить … искусственное золото.

Это была таинственная наука, окруженная домыслами, мистикой, скрывавшая свои опыты от мира за семью печатями.

Называлась эта наука, как вы уже, конечно догадались – алхимией. Зародившись на Арабском Востоке, она просуществовала долгие века. Исключительно важное место в исследованиях алхимиков отводились загадочной, непонятной ртути, которой было «присвоено» имя планеты Меркурия.

Вот такие строки можно найти в одном из старинных трактатов:

Семь металлов создали свет

По числу семи планет;

Дал нам космос на добро

Медь, железо, серебро,

Золото, олово, свинец…

И спеши, мой сын, узнать –

Всем им ртуть – родная мать!

Долгое время считалось, что все металлы и в самом деле рождаются из ртути. Приписывались ей и другие фантастические свойства. Утверждалось, например, что после растворения золота в ртути его становится больше, ибо она, как говорили «размножает» благородный металл. Но все же в ходе бесчисленных лабораторных опытов, ведущих наугад, были сделаны и немаловажные настоящие химические открытия.

Превращение ртути из обычного жидкого состояния в твердое, которое так и не смогли осуществить алхимики, впервые удалось М.В.Ломоносову. В декабре 1759 года, проводя опыт вместе с академиком И.А.Брауном, он сумел охладить ртуть в смеси из снега с концентрированной азотной кислотой до температуры ниже 39 градусов. Оказалось, что для ртути это точка плавления, ниже ее она становится твердой и ковкой, как свинец. Известие о «фиксации» ртути произвело сенсацию в научном мире и доказано, что она такой же металл, как и все другие.

Служит сегодня человеку этот серебристый жидкий металл, конечно же, только в медицинских термометрах. Он входит, например, одним из компонентов в краску для судов, которая защищает их корпуса от быстрого обрастания водными микроорганизмами. В ртутных лампах при электрическом разряде возможно яркое свечение…

А напоследок еще раз повторим: хоть и интересный металл – жидкая ртуть, но ядовитый, поэтому не пытайтесь ставить с ним опытов.

И при самых мирных занятиях – строительстве – случается, гремят взрывы. С их помощью спасет отжившие свой век дома, плотины, бетонные опоры мостов, освобождая место для новых сооружений. Само собой, процесс этот сопровождается грохотом и во все стороны разлетаются осколки… А вот в Японии химики изобрели вакуумную взрывчатку, названную «МИТЕ». Она представляет собой известковый состав, который при соединении с водой быстро твердеет, одновременно резко увеличиваясь в объеме. Этой мощной внутренней силой и воспользовались инженеры. В сооружениях, предназначенных на снос, сверлят отверстия, засыпают в них «МИТЕ» и заливают водой. Некоторое время спустя здание рассыпается, как карточный домик.

ПОЧЕМУ ЛАСТИК СТИРАЕТ?

Все дело в том, обычно полагают, что он резиновый. Но поставьте опыт: возьмите лист бумаги, напишите карандашом слово и попробуйте стереть его кусочком обыкновенной резины, например, от велосипедной покрышки или грелки. След карандаша будет не столько стираться, сколько размазываться…

Оказывается, есть в «устройстве» ластика свой секрет. Делают его действительно из мягкого резинового материала на основе синтетического каучука, но только добавляют измельченное до пудры стекло. Вот эти твердые частицы и снимают след карандаша вместе с тончайшим слоем бумаги.

КАК ОТЛАКИРОВАТЬ МОСТ

Железобетон, один из самых распространенных современных строительных материалов, увы, не так уж и прочен. Он быстро разрушается водой, содержащей соли, вреден ему и городской воздух, насыщенный индустриальными выхлопами. Неудивительно, что ученые настойчиво ищут способы защиты бетонных панелей и блоков.

Интересное решение нашли недавно химики Швейцарии. Они разработали синтетический лак «грилонит» на основе эпоксидных смол, каучука, полиэфирных пластмасс с добавками пылевидного кварцевого песка. Если покрыть железобетонный мост слоем лака толщиной всего в полмиллиметра, срок службы конструкции, по заверению специалистов, увеличится в три раза. А попутно выяснилось, что лак - отличное средство и для защиты древних памятников архитектуры от влаги. Это подтвердили французские и английские реставраторы, испытав его в деле.

Ц ель: Показать, что атомы состоят из двух частиц – положительной и отрицательной.

Материалы: Листок из блокнота, дырокол, стол, воздушные шары такого размера, чтобы его было удобно держать в руке.

Процесс: Сделайте дыроколом 15-20 бумажных кружочков и разбросайте их по столу. Надуйте и завяжите шарик. Несколько раз потрите шар о свои волосы (позаботьтесь о том, чтобы они были чистыми и сухими). Приблизьте шарик к бумажным кружочкам, не дотрагиваясь до них.

Итоги: Бумажные кружочки будут подпрыгивать, и прилипать к шарику.

Почему? Бумага – вещество, а вещество состоит из атомов.

У каждого атома есть положительно заряженное ядро и вращающиеся вокруг него отрицательно заряженные электроны. Шарик стирает с волос электроны, и на его поверхности образуется избыток отрицательных частиц. Они то и притягивают к себе положительные атомы бумажных кружочков. Этого взаимопритяжения достаточно, чтобы преодолеть гравитацию – вот почему кружочки подпрыгивают вверх.

Цель эксперимента: Написать записку «невидимыми чернилами» и проявить ее.

М атериалы: Глубокая тарелка, чашка (250 мл), плитка, йод, лимон, листок бумаги, кисточка.

Процесс: Налейте в тарелку полчашки (125 мл) воды. Добавьте 10 капель йода и размешайте. Выжмите в чашку лимон. Возьмите лист бумаги такого размера, чтобы он мог целиком уместиться в тарелке. Опустить кисточку в лимонный сок и напишите на бумаге какое-нибудь слово или предложение. Дайте соку высохнуть. Погрузите листок бумаги в раствор йода.

Итоги: Весь лист становится синим, кроме надписи, на темном фоне выделяются слова.

Почему? Крахмал, находящийся в бумаге, соединяясь с йодом, образует сине-фиолетовые молекулы. Витамин С тоже соединяется с йодом и образует бесцветные молекулы. Те места на бумаге, куда попал лимонный сок, не изменились в цвете, так как лимон содержит витамин С.

Цель: Пронаблюдать эффект молекулярного движения.

Материалы: Темный пищевой краситель, высокая банка (250 мл) с водой.

Процесс: Добавьте в воду две капли красителя и посмотрите, что получилось. Поставьте банку туда, где ее никто не будет трогать, и через сутки посмотрите на воду.

Итоги: Капли красителя идут по кругу, оставляя в воде различные следы. Через 24 часа вода будет окрашена равномерно.

Почему? Атомы и молекулы, из которых состоит материя, находится в постоянном движении. Молекулы воды движутся, хоть этого не видно невооруженным глазом, и подталкивают частички красителя. Через некоторое время краситель равномерно распространяется по воде. Это смешивание красителя с водой – результат диффузии.

Цель: Продемонстрировать, как при помощи адсорбирующих веществ можно очищать воздух.

Материалы: Чашка (250 мл), питьевая сода, коробка из под обуви с крышкой, столовая ложка (15 мл), два небольших пластиковых пакета, фломастер, луковица, блюдце.

Процесс: Насыпьте в коробку чашку питьевой соды. Зачерпните из коробки столовую ложку соды и засыпьте ее в пластиковый пакет. Пометьте его с помощью фломастера крестиком. Равномерно распределите остаток соды по двум коробкам. Очистите луковицу и разрежьте ее на четыре части. Положите лук на блюдце. Поставьте блюдце с луком в коробку и накройте ее крышкой. Через сутки зачерпните из коробки столовую ложку соды и засыпьте ее в пластиковый пакет. Пакет пометьте кружочком. Одновременно откройте пакеты и понюхайте их содержимое.

Итоги: Содержимое пакета, помеченного кружочком, пахнет луком.

Почему? Питьевая сода – адсорбирующее вещество. К его поверхности «прилипают» другие химикаты. Но нельзя путать адсорбирующее вещество с абсорбирующим. Губка абсорбирует, вбирает в себя воду. Когда сода адсорбирует газ, выделяемые разрезанной луковицей, его молекулы «прилипают» к соде. Чем больше соды, тем сильнее она адсорбирует. Соду часто кладут в холодильник, чтобы она очищала воздух.

О ТЧЕГО РОЗОВЕЮТ ЛЯГУШКИ?

У поэта Николая Заболоцкого есть стихотворение

« Царица мух»:

Муху странную бери,

Муху в банку посади,

С банкой по полю ходи,

За приметами следи.

Если муха чуть шумит –

Под ногами медь лежит.

Если усиком ведет –

К серебру тебя зовет.

Если хлопает крылом –

Под ногами злата ком.

Строки эти навеяны легендами о средневековом философе – схоласте и алхимике Агриппе Неттесгеймском, который будто бы отыскивал клады, а также месторождения драгоценных металлов с помощью неких «живых приборов», в том числе и так называемой царицы мух. Что это за насекомое, и по сегодняшний день остается тайной. Ведь ныне насчитывается 80 000 видов мух и их «родственников».

Правда, здесь в том, что животные действительно каким-то образом распознают, чувствуют те или иные химические элементы. Изучением этих талантов занимаются современные ученые. Основатель отечественной экспериментальной биологии Николай Кольцов, например, заметил: если в банку, где сидит лягушка, опустить золотое кольцо, через некоторое время брюшко ее порозовеет – кровеносные сосуды настолько расширятся, что станут просвечивать сквозь тонкую кожу. Так, может быть, для поиска месторождений металлов, кладов и использовать такую квакшу?

Словом, хоть человек и напридумывал много разных приборов, не нужно забывать и о живых барометрах и термометрах, повнимательнее приглядываться к ним, знать их повадки.