Оглавление Видео опыты по химии На главную страницу


Химия и Химики № 3 2012
Предварительный вариант






Опыты с трубкой Фарадея (получение сжиженных газов) ч.2


И.Н. Григорьев


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


Получение жидкого углекислого газа
Первый опыт

В первом же опыте, используя трубку Фарадея, нам удалось получить жидкий углекислый газ. Причем не вызывает сомнений, что это была именно жидкая углекислота.

В изогнутую трубку мы поместили питьевую соду [гидрокарбонат натрия] так, чтобы она заняла две трети нагреваемого колена, потом запаяли второй конец. Закрепив трубку в штативе (опыт проводился на улице при температуре минус 14°С) и стали нагревать соду газовой горелкой [1]. Сначала мы боялись, что соду выбросит потоком газа, но этого не случилось.

Сразу стало заметно выделение капель воды, которые либо конденсируются непосредственно вблизи верхнего края соды, либо на перегибе трубки. В противоположном конце понемногу скапливается жидкая углекислота. Поначалу мы сомневались, действительно ли это жидкий углекислый газ? Но потом сомнения исчезли.

Во-первых, не было видно постепенного образования капелек: слой углекислоты появляется сразу в нижнем конце трубки и постепенно увеличивается. Жидкого углекислого газа получилось совсем немного (слой примерно в 12-13 мм), но мениск был виден отчетливо.

Во-вторых, если прекратить нагрев трубки, начинается постепенное кипение углекислоты. Жидкий CO2 испаряется и вступает в обратную реакцию: карбонат натрия и вода дают с углекислым газом гидрокарбонат. В результате жидкая углекислота "бесследно исчезает". Зато капли воды на изгибе трубки потом замерзли и превратились в кристаллики льда.

Итак, после того, как нагрев колена трубки (в котором был гидрокарбонат натрия) прекратили, жидкий углекислый газ испарился и прореагировал с водой и карбонатом натрия. Трубка вернулась в первоначальное состояние. Мы решили повторно нагреть эту же трубку, в результате все повторилось. Однако когда мы отставили горелку, через некоторое время раздался небольшой треск: горячее колено трубки дало трещину. В результате произошло быстрое выкипание сжиженного углекислого газа. На фотографии показана трубка после опыта, видна трещинка.

Осталось только повторить опыт с целью видеосъемки. Для большего удобства правое колено трубки (то, что с содой) следует делать подлиннее, чтобы капли воды не доходили до места изгиба.

_____________________________________________
1 Напомним, что при нагревании гидрокарбоната натрия (пищевая сода) образуется карбонат натрия (кальцинированная сода), углекислый газ и вода

2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O



Трубка для получения жидкого углекислого газа
Трубка, в которой был получен жидкий углекислый газ (видна трещина)



Второй опыт
В ходе второго опыта удалось заснять образование жидкого углекислого газа. В конце опыта произошел взрыв, который разнес вдребезги трубку и защитный экран из стекла. К счастью эксперимент проводился во дворе (было минус 10°С). Камера не пострадала, экспериментатор отделался легким испугом.

Защитный экран следует использовать обязательно, поскольку вероятность взрыва довольно высока.

По сравнению с первым опытом, стенки трубки были толще, а количество вещества намного меньше. Взрыв, видимо, вызван попаданием капель воды на нагретое стекло (вода стекает вниз в сторону нагреваемой соды). Как видите, опыт не так уж и безопасен.

Обращаем ваше внимание, что трубку нужно не просто "заплавлять" (сжимая размякший в пламени конец), а запаивать по всем правилам - с формированием перемычки. О технике запаивания трубок и ампул вы можете прочитать в книге М.М. Голь - Руководство по основам стеклодувного дела ссылка.

Получение жидкого углекислого газа
Получение жидкого углекислого газа (трубка перед экспериментом)

Получение жидкого углекислого газа
Получение жидкого углекислого газа (ход эксперимента)

Получение жидкого углекислого газа

Получение жидкого углекислого газа

Получение жидкого углекислого газа

Получение жидкого углекислого газа

Получение жидкого углекислого газа

Получение жидкого углекислого газа

Получение жидкого углекислого газа

Получение жидкого углекислого газа
Получение жидкого углекислого газа (взрыв трубки)

Получение жидкого углекислого газа

Получение жидкого углекислого газа

Получение жидкого углекислого газа




Третий опыт
Мы проделали еще один опыт по получению жидкого углекислого газа из питьевой соды. На этот раз трубка имела более сложную форму. Получилось лучше. Трубка была изготовлена из 1 мл пипетки, она выдержала два цикла и осталась целой. Удалось заснять не только конденсацию углекислоты, но и ее кипение и полное испарение [2].

_____________________________________________
2 Как уже отмечалось, после прекращения нагрева углекислый газ вступает в обратную реакцию с карбонатом натрия и водой. Поэтому образовавшийся жидкий углекислый газ быстро испаряется.

Получение жидкого углекислого газа
Получение жидкого углекислого газа (трубка перед экспериментом)

Получение жидкого углекислого газа
Получение жидкого углекислого газа (ход эксперимента)

Получение жидкого углекислого газа

Получение жидкого углекислого газа

Получение жидкого углекислого газа

Получение жидкого углекислого газа
Кипение углекислого газа после прекращения нагрева соды

Получение жидкого углекислого газа

Получение жидкого углекислого газа

Получение жидкого углекислого газа

Получение жидкого углекислого газа




Плавление сухого льда
Как оказалось, получить жидкий углекислый газ можно и более простым способом, но для этого нужен сухой лед - твердый углекислый газ. Сухой лед имеет температуру минус 78.5°С.

При атмосферном давлении сухой лед сублимируется (испаряется) не переходя в жидкое состояние. Если нагреть сухой лед в открытом сосуде, он испарится без следа. Однако если поместить сухой лед в достаточно прочный пластиковый сосуд и плотно закрыть крышку, можно наблюдать плавление сухого льда и образование жидкого углекислого газа.

Для этих целей подходят заготовки для производства ПЭТФ бутылок, которые обладают достаточной прочностью. Если поместить в такую заготовку несколько кусочков сухого льда и закрыть крышку, можно наблюдать плавление твердого углекислого газа. Стоит приоткрыть крышку, и часть углекислого газа быстро испарится, другая же часть моментально замерзнет, превратившись в массу, похожую на снег (за счет охлаждения при испарении).

Предлагаем вашему вниманию видео, взятое из интернета.

Аналогично сухому льду ведет себя кристаллический иод. Если нагревать его в открытых сосудах, иод сублимируется. Жидкая фаза при этом не образуется (или образуется на короткое время - в случае быстрого нагрева). При нагревании иода в закрытых сосудах образуется жидкий иод. Если сосуд открыть, расплавленный иод быстро (но не моментально) испаряется. Часть жидкого иода может перейти в твердое состояние.


Заготовка для производства ПЭТФ бутылок
Заготовка для производства ПЭТФ бутылок. Отличается высокой прочностью

Плавление сухого льда
Плавление сухого льда в закрытом сосуде

Плавление сухого льда

Плавление сухого льда

Плавление сухого льда

Плавление сухого льда

Плавление сухого льда
Бутылочку открыли. Жидкий углекислый газ частично испарился, частично перешел в сухой лед

Плавление сухого льда

Плавление сухого льда



Марс. Северная полярная шапка
Марс. Северная полярная шапка.
Зимой на полюсах Марса образуются полярные шапки - большие массы замерзшего углекислого газа (сухой лед) и твердой воды. Когда зима заканчивается, температура повышается, и полярные шапки начинают "таять".

Однако жидкой воды (а тем более - углекислого газа) при таянии марсианского льда не образуется. Благодаря низкому атмосферному давлению твердая вода не плавится, а сразу переходит в пар.



Опыты с трубкой Фарадея (получение сжиженных газов) <Простой способ получения жидких газов ч.1> <Получение жидкого углекислого газа ч.2> <Получение жидкой закиси азота при разложении аммиачной селитры в изогнутой запаянной трубке ч.3> <Получение жидкого хлора ч.4> <Получение жидкого аммиака. Модель абсорбционного холодильника ч.5> <Опыты с жидким аммиаком ч.6>
Простой прибор для получения жидких газов <Простой прибор для получения жидких газов>
Опыты с жидким азотом <О жидких газах (начало) ч.1a> <О жидких газах (''постоянные газы'') ч.1b> <Жидкий азот ч.1c> <Хрупкость охлажденных предметов ч.2> <Сфероидальный эффект ч.3> <Образование тумана ч.4> <Замораживание жидкостей. Ртутный молоток ч.5> <Взрыв пластиковой бутылки с жидким азотом ч.6> <Фосфоресценция охлажденных предметов ч.7>
Пропан и бутан вместо жидкого азота <ч.1 - Сфероидальное состояние, туман, разбивание цветов>
<Опыты с трубкой Фарадея (сжижение газов)> [Отправить сообщение об ошибке]