Химия и Химики № 3 2014. Азотная кислота, медь и ПЭТФ бутылка (взрыв)

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

Навеяно детскими воспоминаниями. Дело было в третьем классе. Одноклассник рассказал, что они взяли бутылку, налили в нее азотную кислоту, бросили туда медь и закрыли. В бутылке появились "разноцветные дымы", а потом бутылка взорвалась. К слову, бутылки тогда были только стеклянные - осколками могло серьезно ранить. Азотная кислота почему-то ассоциировалась у меня с аскорбиновой, хотя и я тогда понимал, что это разные вещи.

Через много лет решил провести этот опыт в бутылке из полиэтилентерефталата (ПЭТФ). Взял бутылку из-под пива емкостью 0.5 л. Налил в нее миллилитров 150 концентрированной азотной кислоты. Пошли с коллегой в лес - подальше от людных мест.

Меня мучили сомнения: по памяти, температура кипения диоксида азота - около 20°С. Т.е. максимальное избыточное давление при этой температуре будет 1 атм, после чего диоксид азота просто будет конденсироваться (это если не учитывать, что он растворим в воде и азотной кислоте - особенно под давлением). Температура воздуха была около 25°С. Избыточное давление в 1-2 атм бутылка из ПЭТФ легко выдержит - особенно маленькая. Вся надежда на то, что в процессе реакции содержимое бутылки нагреется.

Пришли на место - поляна с зеленой травой. Коллеге дал фотоаппарат и попросил подойти на максимально близкое расстояние, чтобы только не обрызгало кислотой.

Сам установил бутылку, бросил внутрь штук 6 украинских монеток по 10 коп (алюминиевая бронза: 95% медь и 5% алюминий) [K1] и быстро закрутил пробку. Началась реакция: пошло выделение газа, раствор окрасился в зеленый цвет. Бесцветная бутылка быстро стала бурой, затем почти черной. Стенки начали раздуваться, поэтому бутылка упала на землю - пробкой в направлении оператора. Ракурс самый неудачный, я хотел попросить его сменить позицию, но передумал, т.к. во время перехода мог произойти взрыв.

Тем временем я стоял сбоку и наблюдал то, что на видео не отразилось. Газ в бутылке стал черным, поэтому стенки выглядели зеркальными (схожий эффект мы наблюдаем в метро, когда находимся внутри вагона, который заезжает в темный тоннель: в прозрачных окнах появляется наше отражение). Бутылка стала медленно раздуваться: это напоминало удава, который проглотил слишком большую добычу. Диаметр увеличился раза в три. По форме это был эллипсоид. В некоторых местах прозрачный пластик стал белым - он явно покрылся сеткой трещин. Послышался треск - через секунду-другую должен произойти взрыв.

Бахнуло не сильно - как маленькая петарда, но звук не такой резкий. Сразу же появилось облако бурого дыма и белый туман. Бурый дым был хорошо заметен на фоне зелени. Часть бутылки полетела прямо в оператора, но не попала.

Видео вышло не достаточно резким: камеру не так просто ровно держать, ожидая, что бахнет, кроме того, оператору сильно допекали комары.

Смотреть Видео (82 Мб, .avi )

Решил повторить эксперимент. На этот раз взял с собой две полулитровые ПЭТФ бутылки, монеты 10 коп. и азотную кислоту. Пришел на место. Было два камеры: одну установил в штативе, другой снимал с рук.

Первую бутылку поставил на расстоянии полтора метра от камеры. Начал переливать кислоту. Сразу возникли проблемы: большое количество голодных комаров. Установлено, что даже самые миролюбивые комары могут обедать со скоростью 2-3 химика в минуту, но местные комары не утруждали себя миролюбием. Работать с азоткой, когда тебя кусают со всех сторон, не очень приятно.

Налил кислоту, бросил в бутылку 6 монеток, плотно закрутил пробку. Положил бутылку на бок. Началось выделение газа, раствор стал зеленым, пространство над раствором - бурым, а затем - черным. Со временем бутылка стала раздуваться, причем она увеличилась не только в ширину, но и в длину. Эксперимент напоминал предыдущий, с одной разницей: прошло 5 минут, а бутылка так и не взорвалась. Тряхнул бутылку палкой - никакого эффекта.

Возникла идея - подействовать на бутылку пламенем. Зажигалка была, но бумаги я с собой не взял. Нашел старую бумажную мишень, положил сверху, зажег. Пламя было слабым, но как только оно коснулось бутылки, произошел взрыв: брызги раствора, бурый дым, оранжевый туман. В бутылке осталась зеленая жидкость. Окраска обусловлена оксидами азота. Обычно такой цвет раствора наблюдается только в начальной стадии реакции азотной кислоты и меди, потом его сменяет голубой цвет катиона Cu²⁺, но в данном случае реакция протекала в закрытом объеме.

Повторил опыт еще раз: бутылка была также полулитровой, но другой. В этот раз бросил 10 монеток - для верности. Бутылка раздулась слабее, а через две с половиной минуты взорвалась. Брызгами раствора - на этот раз голубыми - сильно обдало камеру, которая была закреплена в штативе. Под руками не оказалось ни тряпочки, ни бутылки с водой. Пришлось вытирать фотоаппарат от азотной кислоты об траву.

Кстати, комаров ни азотная кислота, ни оксиды азота не смущали: все это время они продолжали кусать. Особенно неприятно это было во время съемки, когда камеру нужно держать ровно. Несмотря на предосторожности, руки от кислоты стали желтыми. Очевидное неудобство опытов в полевых условиях: если вы что-то не взяли с собой - придется или заменить эту вещь подручными средствами, или остановить эксперимент. Тут вам не лаборатория, где все необходимое под рукой. Но это все мелочи: главное - эксперимент удался.

Смотреть Видео (111 Мб, .avi ) Смотреть Видео 2 (146 Мб, .avi )

Комментарии

^К1 Строго говоря, такой состав (95% меди и 5% алюминия) имеет алюминиевая бронза, из которой изготавливали монеты СССР номиналом 1, 2, 3 и 5 копеек (в 1926-1957 годах). Точный состав алюминиевой бронзы монет Украины найти не удалось, но для данного опыта это не имеет большого значения. Важно, что основной металл сплава - медь. Добавка алюминия влияет на внешний вид монеты (желтый вместо красноватого, как у меди), но не на ход опыта.