В большой цилиндр на 250 мл наливают 50 мл концентрированной H2SO4. Потом осторожно по стенкам (чтобы жидкости не смешались) добавляют равный объем этанола. Заключительную часть опыта проводят в полузатененном помещении.
В цилиндр небольшими порциями бросают кристаллы перманганата калия KMnO4. В глубине жидкости с треском вспыхнут желтые искры. Это будет происходить возле поверхности раздела между спиртом и серной кислотой. Появление огня в жидкости можно объяснить энергичным окислением спирта под действием сильных окислителей - Mn2O7 и HMnO4, которые образуются в результате реакции KMnO4 и концентрированной серной кислоты.
Маленький искусственный гейзер на столе получится, если на электрической плитке сильно нагреть металлическую пластинку, после чего на нее поместить несколько крупных темно-фиолетовых кристаллов хромокалиевых квасцов KCr(SO4)2·12H2O - додекагидрата сульфата хрома(III)-калия. Сначала поверхность кристаллов становится матовой, потом они, не теряя формы, плавятся, растворяясь в собственной кристаллизационной воде - ведь на 1 моль соли приходится целых 12 моль воды.
Образуется густой, почти черный расплав. По мере нагревания пластинки на поверхности расплава формируется пленка, которая периодически лопается из-за выделения паров воды. Сквозь образующиеся трещины показываются серые пузыри, похожие на грязевые пузыри в гейзерах. При более высокой температуре хромокалиевые квасцы полностью обезвоживаются и превращаются в зеленый порошок оксида хрома(III) Cr2O3, смешанный с бесцветным сульфатом калия.
В реакции термического разложения хромокалиевых квасцов образуется серная кислота Н2SO4, которая улетучивается вместе с парами воды:
2KCr(SO4)2·12H2O = Cr2O3 + K2SO4 + 21H2O + 3Н2SO4
В 1779 г. шведский химик Карл Вильгельм Шееле впервые получил глицерин и назвал полученную жидкость "сладкое масло". Изучая свойства глицерина, он смешал его с кристаллическим перманганатом калия. Неожиданно произошла яркая вспышка.
Теперь этот эффектный опыт осуществляют следующим образом. В фарфоровую чашку или на керамическую плитку насыпают в виде горки тщательно растертый перманганат калия КМnО4. В вершине горки делают небольшое углубление и вносят туда несколько капель безводного глицерина С3Н5(ОН)3. Примерно через одну минуту смесь воспламеняется, при этом происходит вспышка фиолетового цвета, горение сопровождается разбросом раскаленных частиц продуктов реакции.
Реакцию можно выразить уравнением:
14КМnО4 + 3С3Н5(ОН)3 = 7K2CO3 + 14MnO2 + 12H2O + 2CO2
Взаимодействие сопровождается выделением большого количества теплоты и газообразных продуктов (СО2, пары воды), которые увлекают за собой горячие твердые частицы диоксида марганца МnО2 и карбоната калия К2CO3. Внешне опыт очень напоминает разложение перманганата калия при добавлении спирта и поджигании (см. выше). Однако, есть и существенная разница - в данном случает смесь воспламеняется самопроизвольно, поэтому не стоит добавлять много глицерина.
Получить глицерин из его водного раствора можно аккуратным упариванием. Нагревайте раствор до тех пор, пока не прекратится кипение. Глицерин значительно менее летуч, чем вода, поэтому он почти не будет испаряться. После охлаждения останется вязкая жидкость - почти чистый глицерин. Соблюдайте осторожность: при слишком сильном нагревании глицерин загорается синим пламенем, кроме того, перегретый глицерин частично переходит в акролеин - вещество с неприятным запахом и слезоточивым действием.
Йод реагирует с активными металлами (например, магнием и алюминием) с эффектной вспышкой. При этом образуется много фиолетовых или бурых паров иода. Опыт представляет собой очень красивое зрелище.
В фарфоровой ступке смешайте половину чайной ложки алюминиевой пудры или мелкого порошка магния и чайную ложку предварительно растертого сухого йода. Смесь собирают горкой и в вершине ее делают углубление, в которое приливают из пипетки 1-2 капли дистиллированной воды.
Через несколько секунд над горкой появится облако густого бурого и фиолетового дыма. Потом происходит внезапная вспышка, и вся смесь моментально раскаляется до белого цвета.
В результате реакции образуется йодиды алюминия АlI3 или магния MgI2, а бурая и фиолетовая окраска дыма вызвана частичной возгонкой йода.
2Al + 3I2 = 2AlI3
Mg + I2 = MgI2
Все операции проводите под вытяжкой или на свежем воздухе. Если такой возможности нет, приготовьте стеклянный колокол (или пятилитровую стеклянную банку), которым накройте смесь сразу же после начала реакции.
С реакцией разложения перманганата калия знакомится каждый, кто начинает изучать химию. Это один из наиболее известных способов получения кислорода в лаборатории: в пробирке с газоотводной трубкой нагревают несколько грамм перманганата, а кислород, который при этом выделяется, собирают в различные сосуды. Реакция протекает спокойно и внешне почти незаметно:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
Существует и другой вариант проведения данной реакции - намного более красивый. Оказывается, разложение перманганата калия может происходить очень бурно. Этот процесс напоминает сильное извержение вулкана.
Итак, на керамическую плитку или другую огнестойкую поверхность насыпьте горку из 5-10 гр. перманганата калия. Сверху смочите горку 2-3 мл спирта. Желательно, чтобы весь порошок перманганата был увлажнен спиртом более-менее равномерно, а не только сверху. Теперь подожгите верхнюю часть горки.
Широкую пробирку закрепите в штативе с небольшим наклоном относительно вертикального положения. В пробирку насыпьте 3-4 г перманганата калия и добавьте 5-7 мл концентрированной серной кислоты. Жидкость окрасится в темно-зеленый цвет в результате образования оксида марганца (VII).
2KMnO4 + H2SO4 = 2HMnO4 + Na2SO4
2HMnO4 = H2O + Mn2O7
В пробирку по одному кидайте небольшие бумажные шарики. Когда бумага соприкоснется с жидкостью, произойдет вспышка, будут слышны хлопки и треск, из пробирки повалит темно-бурый дым, и полетят темные пушистые хлопья. Иногда образуются красивые дымовые кольца.
Оксид марганца (VII) и марганцевая кислота - сильные окислители, которые легко разлагаются с образованием атомарного кислорода и озона.
Mn2O7 = 2MnO2 + 3O
O2 + O = O3
При контакте с атомарным кислородом и озоном целлюлоза загорается. Подобным образом ведут себя и некоторые другие органические вещества.
Во время эксперимента отверстие пробирки должно быть направлено в сторону от экспериментатора и зрителей. Не кидайте много бумажных шариков на протяжении короткого времени, это может привести к слишком бурной реакции.
Если кислота недостаточно концентрированная, эксперимент может получиться плохо.
Возьмите 6 гр. щавелевой кислоты (H2C2O4·2H2O) и 4 гр. бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 . Вещества разотрите в ступке (отдельно), потом смешайте. Смесь высыпьте на керамическую пластинку в форме горки. В центре горки сделайте небольшое углубление. Если теперь смочить эту смесь водой, то ничего интересного не произойдет: можно разве что наблюдать слабое выделение газа.
Как же запустить вулкан? Очень просто: достаточно только слегка прикоснутся к смеси огнем, и начнется бурная реакция. В месте контакта сразу же образуется капелька темно-зеленой жидкости, из которой активно выделяются пузыри углекислого газа . Скоро вся масса превратится в лужу почти черной "кипящей" жидкости, из которой активно выделяется СО2 и во все стороны летят брызги.
