Химия и Химики № 1 2012. Запал Кибальчича (воспламенение смеси бертолетовой соли и сахара от капли серной кислоты). Ignition of a Mixture of Potassium Chlorate and Sugar after adding of Sulfuric Acid

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Обратимся к книге Рипан Р. Четяну И. Руководство к практическим работам по неорганической химии (неметаллы) [1965] ссылка.

Бертолетова соль (хлорат калия) при действии на нее концентрированной серной кислоты (температура 20-30°С) дает диоксид хлора.

3KClO₃ + 2H₂SO₄ = 2KHSO₄ + KClO₄ + 2ClO₂ + H₂O

По существу, сначала образуется неустойчивая хлорноватая кислота HClO₃, которая превращается в диоксид хлора, хлорную кислоту и воду (реакция диспропорционирования).

3HClO₃ = HClO₄ + 2ClO₂ + H₂O

Диоксид хлора - зеленовато-желтый газ, неустойчив, обладает сильными окислительными свойствами. При нагревании до 65°С диоксид хлора взрывается.

От соприкосновения со смесью бертолетовой соли и концентрированной серной кислоты многие органические вещества воспламеняются. Это свойство было использовано Николаем Ивановичем Кибальчичем, который сконструировал бомбу, ставшую прообразом современных гранат. Запалом в этом устройстве служила смесь бертолетовой соли и сахара, в которую была помещена ампула с концентрированной серной кислотой. При ударе ампула разбивалась, кислота вступала в контакт со смесью бертолетовой соли и сахара, в результате смесь воспламенялась и приводила взрывчатку в действие. Сделанная Кибальчичем бомба сыграла решающую роль в покушении на царя Александра II. Это событие окончилось трагически не только для царя и непосредственных исполнителей покушения, но и для самого изобретателя. Читателям, которые интересуются жизнью и деятельностью Николая Ивановича Кибальчича, рекомендуем обратиться к заключительной части статьи [1], а мы тем временем приступим к экспериментам.

Не мудрствуя лукаво, мы решили воспользоваться описанием эксперимента из уже упомянутого практикума Рипана и Четяну.

1-1.5 г тонкорастертой бертолетовой соли смешивают на листке бумаги с равным количеством порошка глюкозы C₆H₁₂O₆ (сахарозы C₁₂H₂₂O₁₁, крахмала (C₆H₁₀O₅)_n или какой-нибудь смолы, например, канифоли). Смесь высыпают в фарфоровую чашку, ставят под тягу и при помощи стеклянной палочки или пипетки смачивают несколькими каплями концентрированной серной кислоты. Смесь воспламеняется и сгорает ярким фиолетовым пламенем, характерным для калия [2].

При выполнении опыта следует соблюдать осторожность, чтобы разлетающиеся брызги концентрированной серной кислоты не попали на экспериментатора и окружающих.

Итак, мы взяли 1 г мелкорастертого сахара и смешали его с 1 г мелкокристаллической бертолетовой соли. Смесь высыпали на бумагу, а бумагу положили на кафельную плитку. В центре горки сделали ямку и капнули туда концентрированной серной кислоты. Капля превратилась в шарик - сначала желтоватый, потом черный, под шариком появились первые фиолетово-белые искры, после чего произошла фиолетовая вспышка. После горения смеси остался черный обугленный остаток.

В первом опыте фотоаппарат был на расстоянии около 10 см от смеси. Чтобы уберечь его от огня и брызг серной кислоты, использовали стеклянный экран. Близкое расстояние камеры позволило хорошо заснять начальные стадии вспышки, но основную стадию на ролике видно плохо.

Watch the video / Смотреть Видео (30 Мб, .avi )
Старый вариант - смотреть Видео (28 Мб, .avi )

Во втором опыте камера была установлена на расстоянии около 50 см от смеси. В результате начальные стадии были почти неразличимы, зато хорошо видно собственно саму вспышку.

Watch the video / Смотреть Видео (34 Мб, .avi )
Старый вариант - смотреть Видео (31 Мб, .avi )

Кибальчич Николай Иванович

Николай Иванович Кибальчич родился 31 октября 1853 г в городе Короп (ныне Черниговская область) в семье священника. В юном возрасте Николай Иванович пошел на конфликт с отцом и оставил черниговскую духовную семинарию, поступив в гимназию в Новгороде-Сиверском. В гимназии мальчик увлекся химией, за что его стали называть Коля-пиротехник. Увлечение естественными науками определило его жизненный путь. Чтобы читать научную и техническую литературу, мальчик самостоятельно выучил английский язык [3]. Николай был одним из лучших учеников в гимназии, которую окончил с серебряной медалью.

Первоначально Кибальчич поступил в Петербургский институт инженерных путей сообщения (1871-1873 г), но, не окончив его, перешел в Медико-хирургическую академию. Тут Кибальчич познакомился с народовольцами и проникся их идеями. У 1875 г за хранение нелегальной литературы он был арестован и почти три года провел в Лукьяновской тюрьме (Киев), после чего был освобожден под присмотр полиции. После тюрьмы продолжение учебы для Кибальчича находилось под запретом, поэтому он занялся самообразованием и выбрал путь революционера-подпольщика.

Николай Иванович Кибальчич проявил себя как талантливый химик и публицист, за что получил уважение среди революционеров. Кибальчич работал в нелегальных типографиях и подпольных лабораториях, где изготовляли оружие и взрывчатку для борьбы с тогдашним режимом. Николай Иванович смог изготовить в кустарных условиях нитроглицерин и динамит (гремучий студень), который по качеству превосходил фабричный. Кроме того, он разработал рецепт специальной краски для подпольных типографий.

Одной из главных задач народовольцы считали устранение царя Александра II, которое по их мнению должно было привести к всеобщему народному восстанию. Однако, целых шесть покушений не дали результата. Разумеется, охрана Александра II не идет ни в какое сравнение с тем, как стерегут власть предержащих сейчас, однако и оружие террористов в те времена не отличалось надежностью. Кроме того, народовольцами были в основном студенты и мелкие дворяне, которые пошли по пути вооруженной борьбы только потому, что не видели иного выхода. Никакой специальной подготовки они не имели.

Кибальчич проанализировал ошибки предшественников и пришел к выводу, что необходимо создать новую бомбу, которая обеспечит успех операции. Разработанное Кибальчичем взрывное устройство превосходило по своим характеристикам все современные аналоги.

Покушение состоялось 1 марта 1881 г. После взрыва первой бомбы Александр II остался невредим, однако необдуманные действия царя решили его судьбу: Александр II вышел из кареты, чтобы посмотреть на убийцу, и другой народоволец не промахнулся: царь был смертельно ранен взрывом второй бомбы и в этот же день скончался.

Николай Кибальчич был арестован через семнадцать дней после покушения и 15 апреля 1881 г казнен. Другие участники также были схвачены и казнены (за исключением Игнатия Гриневицкого, который скончался почти одновременно с царем от взрыва собственной бомбы). Но на этом последствия покушения не исчерпались. Народ не одобрил убийство Александра II, поскольку много поколений официальная пропаганда прививала людям веру в "доброго царя". На смену сравнительно либеральному Александру II пришел закоренелый консерватор Александр III, который отбросил Россию назад на несколько десятков лет.

За несколько дней до казни Николай Кибальчич разработал устройство порохового ракетного двигателя, который отдаленно напоминал современные аппараты. Николай Иванович смог передать свои записи адвокату. Однако эта его работа была изъята, попала в архивы полиции и увидела мир только в 1918 г.

Жертва народовольцев не принесла стране и народу облегчения: вместо ликвидации авторитарного режима произошло его упрочнение и ужесточение. Идеи и поступки Кибальчича и его товарищей оказались наивными, но они были объективными. В разные времена, в разных странах и при разных политических системах действует правило: к власти почти всегда приходит глупость и подлость. Естественно, образованные люди не хотят мириться ни с глупой серостью, ни с подлостью, в результате неминуемо возникает конфликт образованных людей с властью. Совсем не обязательно интеллигенция хватается за бомбы. Это конфликт может приобретать самые различные формы: начиная от пассивного несогласия, заканчивая публичными протестами и голодовками.

На образованных людей почти не действуют любые формы массового зомбирования (телевидение, газеты, "институт слухов" и т.п.), которыми власть пытается удержать народ в повиновении. Власть это понимает и пытается всячески понизить уровень науки и образования: глупыми людьми легче манипулировать.

Во времена Кибальчича много книг, газет и просто идей находилось под запретом: вспомните, что Кибальчич сидел не за изготовление взрывчатки, а потому, что у него нашли запрещенную литературу. Сейчас - во времена интернета - такая цензура почти невозможна, но власть нашла другое направление для своих запретов - химические реактивы массового употребления. Много веществ, абсолютно необходимых как для работы в лаборатории, так и для промышленности, запретили. В их числе находится и серная кислота, которая производится миллионами тонн в год. "Борьба с наркоманией" - это только повод, главный смысл запретов в самих запретах [4]. Они позволяют "запрещающим органам" безбедно жить, ничего не делая и ни за что не отвечая - в том числе и за катастрофическое распространение наркомании.

_______________________________________________________________
² Обратите внимание, приведенный состав предназначен для демонстрационных целей. В запале Кибальчича соотношение компонентов было иным.

³ Для современного химика знание английского языка абсолютно необходимо. Следует не только понимать английские тексты, но и уметь переводить текст с родного языка на английский. Многим ученым пришлось уехать за рубеж. Большому числу коллег придется выехать в будущем. Поэтому следует изучить также разговорный английский - хотя бы необходимый минимум.

⁴ Очень показательна песня из кинофильма Дон Сезар де Базан (1989). За средневековой Испанией неумолимо проступает наша действительность: Смотреть Видео (12 Мб, .avi ).

Старый вариант

1-1.5 г тонко растертой бертолетовой соли КСlO₃ смешивают на листке бумаги с равным количеством порошка глюкозы С₆Н₁₂O₆ (сахарозы С₁₂Н₂₂О₁₁, крахмала (С₆Н₁₀О₅)_n или какой-либо смолы, например канифоли).

Смесь высыпают в фарфоровую чашку, ставят под тягу и при помощи стеклянной палочки или пипетки смачивают несколькими каплями концентрированной серной кислоты H₂SO₄. Смесь воспламеняется и сгорает ярким фиолетовым пламенем, характерным для калия.

При выполнении опыта следует соблюдать осторожность, чтобы разлетающиеся брызги концентрированной H₂SO₄ не попали на экспериментатора и окружающих.

Глюкоза, сахара, крахмал, канифоль загораются в результате окисления их выделяющейся при взаимодействии КСlO₃ и H₂SO₄ двуокиси хлора:

4КСlO₃ + С₆Н₁₂О₆ + 2H₂SO₄ = 2KHSO₄ +2КСl + 2НСl + 6СO₂ + 6Н₂O

Watch the video / Смотреть Видео (4 Мб, .avi )