Химия и Химики № 3 2013. Опыты с калием

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

Калий и снег

В журнале уже был описан аналогичный опыт: а снег дважды кидали кусочки калия массой несколько грамм [1]. В обоих случаях калий сразу же загорелся, а через несколько секунд произошел взрыв. При этом искры и дым ушли почти вертикально вверх, образуя огненный сноп.

К сожалению, съемка проводилась днем, что сильно испортило вид: этот эксперимент лучше всего наблюдать ночью - тогда он выглядит впечатляюще, днем взаимодействие калия и снега выглядит невзрачно (особенно на ярко-белом фоне снега).

Зима прошла, заканчивался март, но в этом году снега было еще достаточно, и я решил провести эксперимент с калием в темноте. Для этого пришлось взять кусочек калия, камеру и штатив домой.

Раньше я резал калий на дне банки с ундеканом, в этот же раз процедура никак не получалась, поэтому я просто достал большой кусок калия из банки, быстро отрезал ножом нужный кусок калия. Когда я разрезал калий, на срезе был виден блестящий металл. На воздухе блестящая поверхность калия окисляется почти моментально - за доли секунды, но благодаря пленке органической жидкости, блеск калия можно было наблюдать несколько секунд. Потом я вернул основной кусок в ундекан, а отрезанный кусочек завернул в кулек, стараясь выдавить воздух, который попал между кульком и калием. Потом плотно завязал и обернул еще несколькими слоями полиэтилена. Для дополнительной безопасности поместил кулек в жестяную банку. К сожалению, я не догадался заснять манипуляции с калием.

Стемнело. Выбрав место, я установил штатив. В снегу сделал широкую, но неглубокую ямку, в ее центре проткнул пальцем дырку.

Однако, как навести камеру, на эту ямку? На улице темно и в монитор камеры почти не видно картинку. Для полного счастья от штатива отпал и потерялся винт, ответственный за вертикальное регулирование: выставить камеру было трудно.

Вышел из положения, повернув камеру на 90 градусов. Чтобы навестись на место будущего испытания, вставил в снег несколько спичек и зажег: этого хватило, чтобы навести камеру [2]. В последний момент я заметил, что камера стоит с перекосом (горизонтальная плоскость не параллельна земле). Перекос исправил, но одновременно сместил объектив влево: теперь ямка была не по центру. Спички погасли и заметить этого я уже не мог. Такая мелочь испортила всю съемку.

Достал калий из кулька и бросил его в снег. Металл сразу же загорелся, одновременно горели и остатки ундекана, поэтому пламя было преимущественно желтым. Через несколько секунд произошел взрыв с яркой розовой вспышкой, вверх выбросило сноп желтых искр - почти вертикально. Оказалось, что одновременно из ямки вылетел большой кусочек калия, который потом приземлился в снег, устроив вторичный взрыв с желтыми искрами и розовым пламенем. Звук от взрывов был умеренным - как от слабой петарды.

На экспериментаторе были защитные очки. Это обязательное условие, т.к. попадание горящего калия в глаза означает гарантированную слепоту. Перчаток не было (я брал калий руками): такие вольности иногда "сходят с рук", если кожа сухая, но лучше не рисковать и надеть защитные перчатки.

Из-за того, что камера была установлена со смещением, часть основной вспышки и большая часть вторичной вспышки не попали в кадр. Логичным было бы сделать второй дубль, но под рукой не было калия.

____________________________________________________________
¹ Опыты с калием ч.6: Калий и снег [ссылка]

² При съемках вспышек и взрывов, как правило, стараюсь наводить камеру следующим образом. В горизонтальной плоскости место будущей вспышки (взрыва) должно быть почти по центру кадра, в вертикальной - снизу (т.к. искры, пламя, осколки, комья земли и дым в основном уйдут вверх).

Смотреть Видео (12 Мб, .avi )

Повторил эксперимент только через несколько дней. Все время я мысленно ругал себя за коряво установленную камеру и надеялся снять видео получше. Но одновременно понимал, что в следующий раз видео может получиться и гораздо хуже - даже если камера будет установлена идеально. Например, после основного взрыва кусочки калия могут полететь в сторону камеры (а не от камеры, как в первом опыте) - тогда вторичные взрывы точно не попадут в кадр.

Вышло, однако, по-другому: калий загорелся, но взрыва не произошло - горящий калий просто погрузился в сухой рыхлый снег. Я бросил в снег два кусочка и не получил ни одного божеского видео. Причина стала понятна сразу же: в прошлый раз была оттепель и снег был мокрым [3], но в этот вечер ударил мороз и снег был сухим, рассыпчатым. Если бы я взял большой кусочек калия, может быть и получил бы взрыв, но в этот раз я взял кусочки вдвое меньше, чем в первом эксперименте.

Пришлось сделать еще один дубль - через пару дней. В этот раз снег был мокроватый, плотный и неглубокий: калий не мог бы погрузиться глубоко. Разрезание куска калия я заснял: даже если бы основной опыт не получился - это уже что-то. Отрезанный кусочек калия решил не делить на части, а использовать сразу [4].

Установил камеру, наметил место, куда я положу калий и навел на него камеру (осветив место испытания синим светодиодом) [5]. Расстояние выставил вручную: доверять автоматической фокусировке камеры при съемках в темноте недопустимо.

Бросил калий. Металл сразу же загорелся и несколько секунд горел желтым пламенем (одновременно горели остатки ундекана). Потом оттенок стал розовым, несмотря на темноту над пламенем был виден белый щелочной дым. Дальше произошел взрыв. Звук был сильным, вверх взметнулся сноп желтых искр. Вторичных взрывов не было.

Верхушка взрыва не попала в камеру, но нарекать не стоит: видео более-менее получилось. Чтобы снимать такие эксперименты, нужен профессиональный оператор с хорошей камерой. Попытка же совмещать функции экспериментатора и оператора часто ведет к ухудшению качества видео.

Когда через несколько дней вынул из сумки кулек, в котором носил калий, то обнаружил в нем белый кусочек размером с горошину. Без сомнения это была смесь карбоната и гидроксида калия, но, как оказалось, не только: когда я бросил этот кусочек в раковину, образовалось несколько шариков, горящих розовым пламенем - внутри кусочка был калий.

____________________________________________________
³ В упомянутом выше эксперименте Опыты с калием ч.6: Калий и снег [ссылка] снег также был мокрым и плотным.

Калий и натрий загораются и взрываются и при контакте с сухим снегом или льдом, но все же желательно, чтобы снег был мокрым.

⁴ Мимо воли вспомнился принцип "All-big-gun", который лег в основу конструкции линейных кораблей времен Первой и Второй мировых воен. До этого броненосцы были утыканы большим количеством орудий малого и среднего калибров, зато места (и тоннажа) для более серьезной артиллерии не оставалось. Еще на учениях выяснилось, что слабые орудия неэффективны против кораблей с хорошим бронированием. Адмиралы поняли, что лучше иметь несколько орудий большого калибра, которые представляют реальную угрозу для противника, чем множество слабых орудий, опасных только для легких кораблей.

Аналогично и с калием в нашем опыте: если разделить большой кусок на несколько маленьких, скорее всего вы не увидите ни одного взрыва.

⁵ Потом выяснилось, что я опять ошибся и направил камеру слишком низко, но это было некритично.

Смотреть Видео (88 Мб, .avi )