Досліди без вибухів електроліз у склянці
Читальна зала
О.Ольгін. Досліди без вибухів
ЕЛЕКТРОЛІЗ У СКЛЯНІ
Досліди з електрикою ще неодноразово зустрінуться вам у цій книзі. Зараз-найпростіші. Щоб провести їх, достатньо трьох-чотирьох батарейок для кишенькового ліхтаря.
Взагалі-то досліди з електрохімії часто намагаються ставити вдома, але не завжди вони виходять: якась дрібниця – і нічого не виходить.Якщо ви будете дотримуватися всіх наших вказівок, можете бути впевнені, що досвід вдасться.
Почнемо з дуже простого, але повчального досвіду. Для нього знадобиться один-єдиний реактив:чорнилабудь-якого кольору. Щоправда, доведеться трохи попрацювати над приладом.
Візьміть дві металеві смужки довжиною 8-10 см і шириною 1-2 см. Вони можуть бути ззаліза, міді, алюмінію- байдуже, аби вільно проходили в прозору посудину - високу мензурку або велику пробірку. Перед досвідом просвердліть у пластинах з одного боку отвори для прикріплення провідників. Приготуйте дві однакові, завтовшки буквально кілька міліметрів, пластмасові чи дерев'яні прокладки і склейте їх із металевими смужками так, щоб ті, розташувавшись паралельно, не торкалися одне одного.Клейгодиться практично будь-який - БФ, "Момент" та ін.
У мензурку або пробіркуналийте водуі капніть у неї стількичорнил, щоб розчин не був дуже насиченого кольору (проте він не повинен бути прозорим). Опустіть в нього конструкцію з двох смужок,з'єднайте їх проводками з двома батарейками, підключеними послідовно, плюс до мінуса. Через кілька хвилин, чорнильний розчин між пластинками стане світлішати, а на дні і вгорі збиратимуться темні частинки.
До складу чорнила входять дуже дрібніпофарбовані частинки зважені у воді. Під впливом струму вони злипаються і вже можуть плавати у питній воді, а опускаються на дно під впливом сили тяжкості. Зрозуміло, що розчин при цьому стає все більш блідим.
Але як же частки потрапили нагору? При вплив струму на розчини нерідко утворюються гази. У нашому випадкугазові бульбашки підхоплюють тверді частинки і забирають їх нагору.
У наступному досвіді товстостінна чайна склянка, що розширюється догори, служитимеелектролітичною ванною. Приготуйте фанерний кружок такого діаметру, щоб він притиснувся до стінки склянки в трьох-чотирьох сантиметрах вище дна. У кухлі заздалегідь просвердліть два отвори (або виріжте в ньому по діаметру проріз), неподалік шилом проколітьдва отвори: через них проходитимутьпроводки.
У великі отвори або в проріз вставте два олівці довжиною 5-6 см, зачинені з одного кінця. Олівці, точніше, їхні грифелі, служитимутьелектродами.
На невідчинених кінцях олівців зробіть зарубки, щоб оголилися грифелі, і примотайте до них оголені кінці проводків. Проведення скрутіть і ретельно обмотайтеізоляційною стрічкою, а щоб ізоляція була зовсім надійною, найкраще сховати проводки в гумових трубках. Усі деталі приладу готові, залишається лише зібрати його, тобто вставити кружок з електродами усередину склянки.
Поставте склянку на тарілку і налийте в неї до країв розчин пральної кальцинованої соди Na2CO3 з розрахунку 2-3 чайні ложки на склянку води. Таким же розчином заповніть дві пробірки. Одну з них закрийте великим пальцем, переверніть вгору дном і зануріть у склянку так, щоб у неї не потрапив жоден пляшечку повітря. Під водою надягніть пробірку на електрод-олівець. Так само вчиніть з другоїпробіркою.
Батарейки- числом не менше трьох - потрібно з'єднати послідовно, "плюс" однієї до "мінуса" іншої, а до крайніх батарейок приєднати проводки від олівців. Відразу розпочнеться електроліз розчину. Позитивно заряджені іони водню Н + попрямують до негативно зарядженого електрода - катода, приєднають там електрон і перетворяться на газ водень. Коли у олівця, приєднаного до "мінуса", збереться повна пробіркаводню, її можна вийняти і,не перевертаючи,підпалити газ. Він спалахує з характерним звуком. В іншого електрода, позитивного (анода) виділяєтьсякисень. Наповнену ним пробірку закрийте пальцем під водою, вийміть зі склянки, переверніть івнесіть тліючу лучинку - вона загориться.
Отже, із води Н2О вийшов і водень Н2, і кисень О2; а навіщо жсода? Для прискорення досвіду.Чиста вода дуже погано проводить електричний струм, електрохімічна реакція йде в ній занадто повільно.
З тим же приладом можна поставити ще один досвід - електроліз насиченого розчину кухонної солі NaCl. І тут одна пробірка наповниться безбарвним воднем, іншу - жовто-зеленим газом. Цехлор, який утворюється з кухонної солі. Хлор легко віддає свій заряд і першим виділяється на аноді.
Пробірку з хлором, в якій знаходиться також трохи розчину солі, закрийте пальцем під водою, переверніть і струсіть, не забираючи пальця. У пробірці утворюється розчин хлору -хлорна вода. У неї сильні властивості, що відбілюють. Наприклад, якщо додати хлорну воду до блідо-синього розчину чорнила, то він знебарвиться.
Приелектролізікухонної солі утворюється ще одна речовина -їдкий натр. Цей лугзалишається в розчині, в чому можна переконатися, капнувши в склянку біля негативного електрода трохи розчинуфенолфталеїнуабосаморобного індикатора.
Отже, ми отримали в досвіді відразу три цінні речовини - водень, хлор та їдкий натр. Саме томуелектроліз кухонної солітак широко використовують у промисловості.
За допомогою струму та насиченого розчину кухонної солі можна зробити ще один цікавий досвід. Займемося зараз тим, що будемо свердлити метал звичайним олівцем.
Покладіть лезо у блюдце з розчином і торкніться олівцем-катодом леза. Зараз навколо олівця почнуть бурхливо виділятися бульбашки водню. А лезо-анодбуде розчинятися: атоми заліза придбають заряд, перетворяться на іони і перейдуть у розчин. Так хвилин через десять-п'ятнадцять у лезі вийде наскрізний отвір. Особливо швидко воно утворюється, якщо батарейка нова, а лезо тонке (0,08 мм). У алюмінієвій фользі отвір просвердлюється буквально за секунди.
Якщо ви захочете просвердлити олівцем отвір у певному місці тонкої металевої пластинки, то краще заздалегідь покрити оброблювану деталь лаком, а там, де ви свердлитимете, лак зняти.
Поглиблення в грифелі знадобилося для того, щоб грифель не торкався металу. Інакше ланцюг відразу замкнеться, струм не піде через розчин і ніякого електролізу не буде.
Свердлити олівцем можна і без електролітичної ванни (у нашому випадку без чайного блюдця). Пластинку-анодпокладіть на дошку або на тарілку, капніть води, вмочіть олівець, приєднаний до батареї, в сіль і зануріть заточений його кінець у краплю. Іноді видаляйте ганчіркою продукти електролізу і наносите нову краплю. Повторюючи цю операцію, можна, не прикладаючизусиль, просвердлити металеву фольгу або жерсть від консервної банки.
Також, між іншим, можна зробити отвір у зламаному сталевому ножі, щоб приробити до нього нову ручку.
Звичайно, для свердління металу товщиною більше міліметра однієї батареї мало - треба включити паралельно кілька батарейок або скористатися знижувальним трансформатором з випрямлячем - наприклад, від дитячої залізниці або від приладу для випалювання по дереву.
І незалежно від джерела струму і способу електролізу доведеться кілька разів змінювати розчин електроліту і добре очищати лунку цвяхом або шилом.