Опыты без взрывов

Зеркало почти готово. Осталось лишь привести в порядок его лицевую, непосеребренную сторону. На ней могут оказаться затеки серебра; удалите их тампоном, смоченным слабым раствором соляной кислоты. Если вы запачкали руки, то удалите пятна слегка подогретым раствором гипосульфита и хорошенько вымойте руки теплой водой.

Много ли серебра пошло на изготовление зеркала? И сколько серебра в настоящем зеркале? Вопросы вроде бы нехитрые, но ответить на них не так-то легко. Пленка серебра настолько тонка, что даже будь у вас микрометр, ее не измерить...

Чтобы не портить хорошее зеркало, возьмите какой-нибудь осколок, удалите слой лака и краски ватой, смоченной ацетоном, и положите на посеребренную поверхность небольшой кристаллик йода. Уже при комнатной температуре йод довольно быстро испаряется, его пары растекаются по стеклу, потому что они намного тяжелее воздуха. Чтобы их не разогнал случайный сквозняк, накройте кристаллик перевернутым стаканом.

При взаимодействии йода с серебром образуется иодид серебра, и возле кристаллика медленно расплывается прозрачное пятно: иодид в тонком слое прозрачен. А у краев прозрачного пятна серебряная пленка не исчезает, но становится тоньше. И в результате на зеркале появляются окрашенные кольца, которые видно особенно хорошо в отраженном свете.

Кольца кажутся цветными по той же причине, по которой нам кажутся радужными мыльные пузыри и масляные пятна на воде. Явление это называется интерференцией света в тонких пленках, его изучают в курсе физики. Для нас самое важное вот что: чем больше колец, тем толще серебряная пленка. Если их два, то толщина пленки около 0,03 мкм, три кольца соответствуют 0,06 мкм, четыре - 0,09, пять - 0,12, шесть - 0,15, семь - 0,21 мкм.

Зная толщину серебряного слоя, легко подсчитать и количество серебра: надо лишь умножить толщину на площадь зеркала и полученный объем еще раз умножить на плотность серебра (10,5 г/см3).

Вот ориентир для проверки расчета: зеркало площадью около квадратного метра содержит чуть больше грамма серебра.

5. ЛОВКОСТЬ РУК

Нас окружает множество вещей и веществ, которые кажутся обыденными и ничем не примечательными. Однако очень часто они обладают удивительными свойствами надо только суметь их заметить. Скажем, алюминиевой ложкой можно выпрямлять переменный ток, спичкой - зажечь электрическую лампочку, сахаром-рафинадом высечь искры, а марганцовкой из аптеки - начистить до блеска кастрюлю. Но для этого надо, во-первых, знать свойства веществ и, во-вторых, уметь этими свойствами пользоваться, иными словами, необходима ловкость рук, приобретаемая с опытом. И, как в старые времена говорили фокусники, - никакого мошенничества!

Итак, займемся фокусами - серьезными химическими фокусами. Иногда - для забавы, но чаще - для демонстрации необычных явлений и изготовления необычных вещей.

ЛОЖКА-ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Для этого опыта годится любая алюминиевая ложка - чайная или столовая. Ее надо тщательно вымыть и обезжирить; как это сделать, вы знаете из опытов с анодированием алюминия. Ложка будет первой деталью будущего выпрямителя тока, а второй нам пока послужит пустая консервная банка, высотой примерно с ложку, во всяком случае, не намного ниже.

Жестяную банку вымойте с мылом или стиральным порошком, ополосните и заполните раствором для анодирования алюминия: на 100 мл воды - 20 мл серной кислоты (осторожно!). Кислоту можно заменить, карбонатом аммония (NН4)2СО3 (10 г) или в крайнем случае пищевой содой, растворив ее в воде до насыщения. Вода должна быть дистиллированная, годится и чистая дождевая.

Прежде чем опускать ложку в банку, прикиньте, до какого места ложки будет доходить раствор. На границе раствор - воздух алюминий будет интенсивно растворяться, и ложка скоро развалится на две части. Чтобы этого не произошло, участок вблизи границы покройте слоем лака или водостойкого клея.

Теперь подвесьте ложку в банке так, чтобы она не касалась стенок; устройство подвески вы, наверное, без труда придумаете сами. Под банку положите кафельную плитку или любую другую не проводящую электричество подставку. На этот раз мы будем пользоваться не батарейками или аккумулятором, а переменным током от сети, и, естественно, надо полностью себя обезопасить. По той же причине самым тщательным образом изолируйте все оголенные концы проводов, а во время опыта не прикасайтесь ни к ложке, ни к банке. Лучше всего, если перед включением тока вы накроете их перевернутым фанерным ящиком или пластмассовым ведерком.

Электрическая схема проста: включите в цепь последовательно лампу мощностью около 40-60 Вт, переключатель, ложку и банку; если есть амперметр, можно подсоединить и его. Когда схема собрана и надежность изоляции проверена, включайте ток.

Сначала, как вы и догадываетесь, лампа загорится, потому что раствор в банке электропроводен. Но примерно через полчаса она станет светить заметно слабее, а потом и вовсе погаснет. Ложка стала выпрямителем. Она пропускает ток только в одном направлении - от банки к ложке.

В этом было бы легко убедиться, будь у вас осциллограф: на его экране в начале опыта светилась бы синусоида, а в конце нижняя ее ветвь исчезла бы: в цепи течет так называемый импульсный ток. Осциллограф помог бы сразу установить, где положительный полюс выпрямителя, а где отрицательный (это очень важно, если вы собираетесь ставить с самодельным выпрямителем электрохимические опыты). Но можно обойтись и без приборов: полярность выпрямителя легко установить, пользуясь полоской фильтровальной бумаги, смоченной слабым раствором поваренной соли с добавкой индикатора фенолфталеина.

Отключите ток, прижмите листок к ложке и к банке и закрепите его, например, пластмассовыми бельевыми прищепками. Включите ток, и несколько минут спустя фильтровальная бумага покраснеет у одного из полюсов. Этот полюс отрицательный. При электролизе воды (соль нужна только затем, чтобы увеличить электропроводность) на отрицательном электроде (катоде) выделяется водород, а ионы ОН- остаются в избытке. Эти ионы и обусловливают щелочные свойства, поэтому индикаторная бумага краснеет.

Такое же испытание влажной индикаторной бумагой с солью и фенолфталеином можно провести и в том случае, если вы перепутали полюса аккумулятора или батарейки. Так как здесь напряжение невелико, полоску бумаги можно просто прижать руками к обоим полюсам источника тока.

Но отчего алюминиевая ложка стала выпрямителем? После включения тока на ней, как и при анодировании алюминия, растет пленка оксида алюминия. А эта пленка - полупроводник: пропускает ток только в одном направлении. Это ее свойство нередко используют в технике.

С помощью самодельного выпрямителя можно ставить некоторые электрохимические опыты, которые описаны в этой книге. Но в соответствии с условиями опыта включайте выпрямитель через понижающий трансформатор. Напряжение ни в коем случае не должно превышать 40 В. А ток, который можно снимать с алюминиевой ложки, может достигать нескольких десятков ампер.