"Сухой спирт" (спирт, загущенный ацетатом кальция). "Ethanol gel" (alcohol thickened with calcium acetate)

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

В полевых условиях часто приходится разжигать и поддерживать пламя: чтобы разогреть еду и воду, чтобы согреться самому, отогнать насекомых и т.д. Топливо под рукой есть не всегда - поэтому приходится брать его с собой. Компактный прибор для обогрева - спиртовка. Проблема в том, что носить с собой жидкое горючее - этиловый спирт и т.п. неудобно, а то и чревато. Например, жидкость может легко разлиться и пропитать содержимое рюкзака. Хватит неплотно закрытой пробки. Использовать для этой цели керосин, а тем более - бензин и вовсе опасно.

Для "походных" целей удобно использовать таблетки сухого горючего, которое в разговорной речи получило название "сухой спирт". Несмотря на название, распространенные варианты "сухого спирта" имеют мало отношения к этиловому спирту (и к спиртам вообще). Прежде всего, под названием "сухое горючее" выпускают и продают уротропин, или гексаметилентетрамин (СH₂)₆N₄.

Уротропин образуется при взаимодействии водных растворов формальдегида и аммиака (так его можно получить в домашних условиях).

'Уротропин, или гексаметилентетрамин (СH2)6N4. Hexamine

Представляет собой белые кристаллы. Наиболее распространенный вариант "сухого спирта" - это уротропин с небольшой добавкой парафина. Таблетки уротропина горят бледным пламенем, почти не дают дыма и почти не оставляют золы после сгорания. При попытке потушить пламя таблетки легко гаснут - достаточно накрыть таблетку стаканом или колпачком, в крайнем случае - задуть пламя. Одно плохо: уротропин легко отсыревает (в полевых условиях это плохо - от слова "очень"). Плюс, если погасить несгоревшую таблетку, уротропин начинает сублимироваться, выделяя белый дым с не совсем приятным запахом. На улице это несущественно, но таблетки "сухого спирта" часто использовались юными химиками в помещении (например, - внутри застекленного балкона или в ванной). Ведь спиртовка, которую до сих пор рисуют в учебниках химии, очень неудобна на практике и в работающих химических лабораториях она мало кому нужна.

Таблетки уротропина можно купить в хозяйственных магазинах. Продавался уротропин и в прошлом [K1]. Этот товар пользуется спросом среди туристов, рыбаков и охотников. И, разумеется, - юных химиков.

Только, если вы думаете, что "сухой спирт" стали массово выпускать для удобства людей, - ошибаетесь. Как и многие другие товары, сухое горючее предназначалось не для людей, а для армии, точнее - для диверсантов и разведчиков, чтобы они могли разводить компактное, неяркое пламя, которое не дает дыма. На войне такая "мелочь" - вопрос жизни и смерти.

Вообще многое в той "счастливой" стране делалось для войны и лишь потом так-сяк приспосабливалось для мирных целей. Например, выпускали тяжелый трактор, а в реальности это был артиллерийский тягач. Потом оказывалось, что пахать артиллеристским тягачом плохо: и расход топлива непомерный, и грунт повреждает, и ломается часто. А легкий трактор - уже не военный тягач? Как же. Оказывается, его конструировали так, чтобы трактор можно было разбирать и десантировать с парашютом. И то, что это идет в ущерб его характеристикам как трактора, - считалось несущественным.

Завод выпускает вискозное волокно, а рядом стоит линия по производству бездымного пороха (пироксилина): сырье-то одинаковое - целлюлоза. Причем не просто стоит-пылится, а персонал заставляют регулярно проводить учения по ее запуску. Да и основная продукция - вискозная нитка предназначалась в основном не для маек-рубашек-брюк людям, а для парашютов и обмундирования военным. Делали ракеты, танки и ядерные реакторы, но не могли сделать туалетную бумагу. Вы все еще удивляетесь, почему все это развалилось? Но мы отвлеклись.

Еще один вариант "сухого спирта" - метальдегид, (СH₃CHO)₄ - полимер (тетрамер), который образуется при объединении 4 молекул ацетальдегида, СH₃CHO. Также сгорает без дыма и образования золы. Лично я такого "сухого спирта" в продаже не видел, но пишут, что продавался.

Есть, оказывается, еще один вариант "сухого спирта", который, в отличие от двух предыдущих, имеет самое непосредственное отношение к этанолу. Это спиртовый сольват ацетата кальция. Рецепт его приготовления приведен в журнале "Наука и Жизнь":

"Если к 170 мл этилового спирта быстро добавить 10 мл концентрированного водного раствора ацетата кальция, то смесь почти мгновенно затвердевает в полупрозрачную массу, похожую на белое мыло. Из такой массы можно вырезать кубики, которые при зажигании прекрасно горят. Сгорая, сольват ацетата кальция разлагается с образованием небольшого количества золы (карбоната кальция) и ацетона; последний, как и этиловый спирт, хорошо горит."

Встретив этот рецепт, решил провести эксперимент и получить сольват ацетата кальция.

Для начала нужно было синтезировать ацетат кальция. Налил в пластиковый стаканчик уксусную кислоту (продажная уксусная эссенция 70% ), к кислоте стал добавлять небольшими порциями мел (строительный). В процессе реакции смесь нужно хорошо перемешивать, чтобы содержимое не вылезло из стаканчика (т.к. выделяется углекислый газ и образуется обильная пена).

CaCO₃ + 2CH₃COOH = Ca(CH3COO)₂ + H₂O + CO₂

В конце реакции произошло загустение массы. Признаком того, что реакция закончилась, является отсутствие выделения газа, когда к разным частям смеси добавить по капле уксусной кислоты (мел прореагировал, а небольшой избыток уксусной кислоты не помешает).

Затем я приготовил насыщенный раствор ацетата кальция: растворил полученный продукт в минимальном количестве воды. После этого я долго мучился, пытаясь его профильтровать, и, в конце концов, смирился с тем, что раствор грязный - для данного эксперимента это допустимо.

Даже продукты питания могут содержать неизвестно что (точнее - известно что), поэтому не стоит удивляться тому, что строительный мел содержал примеси. Полученный раствор ацетата кальция был мутным даже после фильтрования. При стоянии раствора муть выпала в осадок, раствор - желтовато-коричневого цвета, осадок цветом напоминал жареную муку. Добавил в раствор немного уксусной эссенции - ничего не произошло, так что осадок - не мел (скорее всего, это диоксид кремния и/или силикаты, желтый и коричневый цвет дают соединения железа).

Теперь приготовление "сухого спирта". Тратить 170 мл спирта (см. методику выше) я не стал и взял 17 мл. Соответственно уменьшил количество раствора ацетата - 1 мл вместо 10. И тут я понял, что в описании опыта что-то напутано - раствора ацетата надо добавить на порядок больше. Вернее понял я это в предыдущий раз, когда проводил этот опыт впервые, но тогда я списал это на то, что раствор недостаточно насыщенный. Поэтому просто добавлял раствор ацетата кальция в спирт: небольшими порциями и при перемешивании - до достижения нужной консистенции смеси (ушло около 10 мл раствора). Небольшой избыток раствора ацетата не мешает - его можно слить.

В результате получилась "таблетка" сухого горючего, которое действительно напоминает мыло, но она гораздо более хрупкая. При поджигании таблетка горит сначала бледным синим пламенем, не выделяя дыма, потом начинает проявляться характерный "кирпичный" цвет (так окрашивают пламя соли кальция). На видео цвет пламени искажен из-за неточной цветопередачи камеры.

К сожалению, по сравнению с уротропином, такой "сухой спирт" имеет ряд недостатков: после сгорания он оставляет золу (карбонат кальция), а при хранении в негерметичной упаковке сольват ацетата кальция быстро теряет свои свойства (спирт испаряется). Когда я проводил пробный эксперимент, сделал много таблеток и оставил их на столе, в результате за ночь они превратились в порошок.

''Ethanol gel'' (alcohol thickened with calcium acetate)

Download the Video / Скачать Видео (68 Мб, .avi )

Литературный поиск показал, что рецепт приготовления сольвата ацетата кальция был описан еще в патенте США, опубликованном 12 декабря 1916 года (US1208265 - A Fuel and process of making the same https://www.google.com/patents/US1208265). Как видите, этому виду "сухого спирта" исполнилось более 100 лет. В патенте рекомендуется добавлять к спирту 10-15% раствора ацетата кальция ("Satisfactory proportions may be 10 to 15% calcium acetate solution of 85 to 90% alcohol").

Комментарии

^К1 При отсутствии таблеток сухого спирта, пробирку подогреть можно было на паре таблеток кальцекса.