Химия и Химики № 4 2012. Experiments with liquid oxygen. Небо в стакане или опыты с жидким кислородом

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

Получение жидкого воздуха
Making Liquid Air

Мы уже говорили, что жидкий азот достать гораздо проще, чем жидкий кислород. Читатель может спросить: раз температура кипения кислорода минус 183°С, значит достаточно воздуху коснуться поверхности, охлажденной жидким азотом, и мы получим источник жидкого кислорода! (Температура кипения азота - минус 196°С)

Проведем простой опыт. В жестяной стакан, закрепленный проволокой на штативе, нальем жидкий азот. На блестящей металлической поверхности почти сразу появятся струйки, и с внешних стенок стакана начнет капать прозрачная жидкость! Удивительное сходство с привычной конденсацией воды на холодном предмете!

Создается впечатление, будто стакан имеет пористые стенки, которые пропускают азот. Однако разочаруем читателей: выступившая "роса" это не кислород, а воздух! Другими словами, конденсируется смесь азота и кислорода. Однако есть и хорошая новость - содержание кислорода в ней не будет равно 21 % по объему! При атмосферном давлении в равновесии с газообразным воздухом существует жидкий воздух с температурой кипения минус 192°С, который содержит 47% (по объему) кислорода! Такое обогащение объясняется большей легкостью сжижения кислорода. Интересующиеся подробностями найдут их в книге Ж. Клода ссылка.

Подобный метод сжижения воздуха, разумеется, крайне неэффективен, но ради интереса можно собрать капли воздуха и пропитать ими вату. Для этого в пенопластовый стакан заранее нальем немного жидкого азота, поместим в него маленький стеклянный стаканчик с куском ваты и подставим его под жестяной стакан с азотом таким образом, чтобы капли воздуха падали на вату. Охлаждение жидким азотом не даст им преждевременно испариться.

Через некоторое время пинцетом вынем вату, которая хорошо пропиталась жидким воздухом, и попробуем коснуться ее тлеющей лучиной. В нашем случае загорались лишь краевые части ваты и пламя быстро гасло. Все дело в избытке воздуха (см. аналогичный опыт с кислородом - ссылка). Но стоит теперь пинцетом взять вату и сделать несколько взмахов - и избыток воздуха испарится. Если теперь поднести лучину, картина изменится - вата вспыхнет и быстро сгорит. Разумеется горение не такое быстрое, как в случае жидкого кислорода.

Можно также получить в пробирке несколько миллилитров жидкого кислорода, охладив заранее полученный кислород, и использовать его для опытов. Т.к. простейший способ получения сухого кислорода (разложением перманганата калия) большинству юных химиков теперь недоступен, возможно, проще всего воспользоваться разложением перекиси водорода (хотя при этом получится влажный кислород) или попытаться набрать кислород (например, в большой полиэтиленовый мешок с трубкой) у газосварщиков.

Надеемся, что продолжение следует

Смотреть Видео (12 Мб, .avi )
Смотреть Видео (22 Мб, .avi )

Комментарии

^К1 Здравствуйте, коллеги!
Для номера журнала пара опытов с жидким азотом.

1. Фонтан-гейзер.
Нужен большой полный дьюар с азотом, резиновая трубка по размеру горла, в которой закреплена трубка стеклянная или металлическая, длиной 1-1.5 метра, внутренним диаметром 6-8 мм, трубка должна быть закреплена в пробке так, чтобы доставала практически до дна дьюара. Резко вставляем трубку с пробкой в горло, с силой удерживаем ее короткое время. Азот бурно закипает, его в жидком виде в облаке тумана выбрасывает под потолок. Ослабляем пробку, чтобы сбросить давление, быстро отходим в сторону, так как крупные капли могут попасть на голову, одежду, долететь до пола. Эффект зависит от диаметра и длины трубки, высоты потолка и влажности в помещении. Опыт вполне безопасен, его можно с небольшого расстояния показывать даже маленьким детям.

2. Сжижение воздуха.
В пенопластовую кружку с жидким азотом помещаем наклонно пробирку из термостойкого стекла, через несколько минут в ней соберется 1-2 мл мутной жидкости - жидкий воздух, обогащенный кислородом. Тлеющая лучинка в нем вспыхивает, не так как в кислороде, но довольно ярко.

Как вариант - можно в фарфоровую чашку поместить вату, предварительно ее тщательно распушив, вылить в нее содержимое пробирки, дождаться, когда жидкость испарится и поджечь лучинкой. Вата очень красиво вспыхнет, сгорит вся, не оставив ни запаха, ни остатков в чашке, только искры в воздухе.
Shulishov E.V.

^К1-1 Так как азота было много, решил на скорую руку сжидить воздух, по методу, описанному в письме в редакцию. И заодно опробовать методику. В пенопластовый стакан с азотом поместил до упора 50 мл мерную колбу, прижал штативчиком от рН-метра, чтобы не всплывала, и подливал время от времени до краев азот. Минут через 50 получилось заметное количество жидкого воздуха - около 30 мл. Вполне достаточно для опытов. В принципе если получать немного воздуха для экспериментов, то так удобнее, чем с металлическим стаканом.

Воздух практически прозрачный с небольшим количеством шарообразных крупинок льда (оседают на дно). Даже осушителя не нужно. Голубого цвета особенно не заметно.

Я вставил стакан на 50 мл в обрезанную ПЭТФ емкость, налил азота и охладил стакан, потом взял колбочку с воздухом и резко перевернул. Перелился нормально. Попробовал поджечь вату - горит быстро, но не так как с жидким кислородом.

Потом меня отвлекли. Когда вернулся, часть воздуха выкипела, но осталось довольно много. Решил окунать туда тлеющую лучину. Однако опыт удается не с первого раза (как правило, лучина гаснет, а если загорается, то через довольно короткое время гаснет). Кусочки от лучины (уголь) горели на поверхности. Возможно, с пробкой или углем получилось бы лучше, но их не оказалось под рукой.
И.Н. Григорьев