Разложение перекиси водорода под действием катализатора и в присутствии жидкого мыла - один из самых красивых химических опытов. В русскоязычной литературе данный эксперимент не имеет специфического названия, в англоязычных источниках его называют Elephant's Toothpaste, что в вольном переводе звучит как Зубная паста для слона.

Для эксперимента нужна 30-50% перекись водорода (пергидроль), немного жидкого моющего средства (которое дает много устойчивой пены) и катализатор разложения перекиси водорода. При контакте перекиси с катализатором происходит активное выделение кислорода, а благодаря присутствию жидкого мыла образуется много пены (в течение короткого времени). В смесь нередко добавляют красители, которые окрашивают пену в разные цвета. Поток пены, который вырывается из отверстия колбы или цилиндра, часто действительно напоминает "зубную пасту для слона".

В качестве катализатора разложения перекиси водорода можно использовать различные вещества и смеси, например: аммиакат меди, иодид калия и даже суспензию дрожжей.

В прошлом я уже проводил этот эксперимент [1], но посмотреть в свои старые записи не удосужился, в результате первый опыт не получился. Я взял 7.5 г медного купороса, добавил к нему 30 мл концентрированного раствора аммиака, тщательно перемешал. Раствор перелил в литровую колбу, добавил 50 мл жидкого моющего средства для посуды Gala и 80 мл дистиллята, снова перемешал. В колбу налил 100 мл пергидроля, взятого из холодильника [2]. Вернее, попытался налить: началась бурная реакция, в результате я не успел добавить примерно 1/3 пергидроля. Бурное разложение перекиси имело место, но эксперимент получился отвратительно: пены было мало.

Тогда я посмотрел старые записи. Оказалось, что в прошлый раз я взял совсем другие количества веществ:

"В коническую колбу на 300 мл налейте 10-20 мл жидкого моющего средства для посуды Gala (или любого аналогичного моющего средства). В другой колбочке растворите 3-4 гр сульфата меди в избытке крепкого раствора аммиака (добавляйте аммиак, пока сульфат меди полностью не растворится). Образуется синий аммиакат меди (II):

CuSO₄ + 6NH₃ + 2H₂O = [Cu(NH₃)₄](OH)₂ + (NH₄)₂SO₄

Вылейте раствор аммиаката меди в колбу с моющим средством и хорошо перемешайте. Поставьте колбу на стол и быстро добавьте в нее 50-100 мл 30-50% раствора перекиси водорода. Произойдет сильное выделение газа. Из колбы ударит фонтан пены. Все пространство вокруг колбы за несколько секунд заполнится большим комком пены. От пены будет подниматься пар - реакция разложения перекиси водорода протекает с выделением тепла. В наших экспериментах высота и ширина образовавшейся пены была около 60 см."

Другими словами, аммиаката меди и жидкого мыла нужно было брать меньше.

Для второго опыта взял коническую колбу на 300 мл, 2 г медного купороса, к которым добавил 20 концентрированного раствора аммиака. После растворения сульфата меди добавил 20 мл жидкого моющего средства для посуды Gala, перемешал. Взял 70 мл перекиси водорода, но успел добавить только 50 мл - началось активное образование пены.

Пена, что выходила из колбы, действительно напоминала зубную пасту, которая выдавливалась из тюбика. Благодаря аммиакату меди вдоль пены протянулись окрашенные в синий цвет полосы. Опыт получился неплохо, но разложение проходило медленно и заняло более 2.5 минут.

Вспомнил, что проводил опыт, описанный в статье [1] в жару, и бутылка с перекисью водорода не стояла в холодильнике (из-за отсутствия такового). Нагретый пероксид разлагается значительно быстрее, чем охлажденный в холодильнике - этим и объясняется замедленное разложение перекиси.

_____________________________________________________
¹ См. статью Разложение перекиси водорода [ссылка].

² Концентрация перекиси согласно этикетке - 30-40%.

Смотреть Видео (81 Мб, .avi )

В третьем эксперименте я решил попробовать другой катализатор - перманганат калия [3]. В коническую колбу на 300 мл налил 30 мл жидкого моющего средства для посуды Gala и 10 мл дистиллята, перемешал, добавил 0.5 г перманганата калия. К смеси хотел добавить 50 мл теплого раствора перекиси водорода [4], но успел вылить только 40 мл. Опыт получился, но не очень эффектно.

________________________________________________
³ Строго говоря, перманганат калия нельзя назвать катализатором разложения перекиси водорода, т.к. два этих вещества необратимо реагируют, но при реакции образуется гидратированный диоксид марганца, который является классическим катализатором разложения перекиси водорода.

⁴ Цилиндр с перекисью водорода выдержал некоторое время в теплой воде - чтобы содержимое нагрелось.

Смотреть Видео (31 Мб, .avi )

Четвертый эксперимент провел в мерном цилиндре на 1000 мл. В цилиндр поместил 3 г медного купороса, добавил 20 мл аммиака, перемешал. Затем добавил 20 мл средства Gala, снова перемешал и быстро влил в цилиндр 100 мл подогретого раствора перекиси водорода. Получилось неплохо, однако только теперь я понял свою ошибку.

Смотреть Видео (23 Мб, .avi )

Объем катализатора (в нашем случае - раствор аммиаката меди) небольшой, перекиси водорода - наоборот значительный.

Раньше я помещал катализатор и жидкое мыло в колбу, а потом приливал к ним перекись водорода, но гораздо удобнее поступить наоборот: поместить в цилиндр (или колбу) 100 мл перекиси водорода, добавить туда 20 мл жидкого моющего средства Gala, перемешать, - и только потом прилить в цилиндр раствор катализатора.

Решил так и сделать. На этот раз в качестве катализатора использовал раствор иодида калия, близкий к насыщенному (в 15 мл воды растворил 15 г иодида калия).

В коническую колбу поместил 100 мл раствора перекиси водорода (теплого), 20 мл жидкого моющего средства Gala, перемешал и быстро прилил раствор иодида калия. Образовалось много пены - примерно как в опыте, описанном в [1].

После этого повторил такой же опыт в литровом цилиндре. В этот раз попытался подкрасить содержимое цилиндра метиленовым голубым, что вышло плохо (нужно было сначала растворить краситель в небольшом количестве воды), но сам эксперимент получился.

Таким образом, иодид калия - эффективный и удобный катализатор разложения перекиси водорода.

Смотреть Видео (37 Мб, .avi )

<Кислород, вода, перекись водорода, озон, неорганические пероксиды>

<Химические вулканы и Фараоновы змеи ч.2> <Химические вулканы ч.1> < Опыты со щелочными металлами > < Опыты со щелочными металлами 1 > <Эксперименты с пропан-бутановой смесью 1> <Эксперименты с пропан-бутановой смесью 2> <Эксперименты с фосфором ч.1> <Эксперименты с фосфором ч.2> <Эксперименты с водородом 1> <Эксперименты с водородом 2> <Эксперименты с водородом 3> <Хлористый азот (трихлорид азота). Иодистый азот (нитрид иода)> <Перекись ацетона, ГМТД, органические перекиси> <Черный порох> <Кумулятивный эффект (№5 2011)> <Нитроглицерин, Этиленгликольдинитрат, Нитроэфиры, Нитропроизводные> <Огонь от капли воды (№1 2012)> <Огонь на ладони (Холодный огонь)> <Химические вулканы> <Ртуть, Амальгамы, Соединения Ртути>
<Кислород, вода, перекись водорода, озон, неорганические пероксиды (Обсудить на форуме)> [Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]