Представьте себе такую картину: большая пустая колба закрыта пробкой с трубкой. На ваших глазах эту колбу переворачивают вверх дном и опускают в большой сосуд с водой. И тут неожиданно внутри колбы начинает бить сильный фонтан. Менее чем за минуту колба почти полностью заполняется водой.

Оказывается, в этом опыте нет ничего сложного. Его можно без особых усилий повторить самому. Для начала нам понадобятся: круглодонная колба на 0.5-1 л, пробка и пару трубок. Одна из трубок должна иметь оттянутый конец. Вариантов описанного эксперимента несколько, мы рассмотрим только два из них.

"Хлористоводородный" фонтан. Fountain Experiment (Hydrogen Chloride)

Опыт основан на очень хорошей растворимости хлористого водорода в воде.

Возьмите литровую колбу и подберите к ней хорошую резиновую пробку. В пробке делают два отверстия, через которые вставляют стеклянные трубки. Одна из них длинная с оттянутым концом, другая - короткая (рис. 1а). Диаметр отверстия в оттянутой трубке - 1-2 мм. Также подготовьте большой стеклянный кристаллизатор или любую другую прозрачную емкость на 2-3 л. Желательно, чтобы она была низкой.

В нашем опыте была использована колба со шлифом и насадка, которой обычно накрывают колбы-приемники при перегонке (рис. 1b). Это не принципиально, однако такая процедура избавила нас от необходимости сверлить отверстия в толстой резиновой пробке. В любом случае важно, чтобы пробка была вставлена в колбу плотно и герметично, иначе можно испортить весь опыт.

Теперь закрепите колбу в штативе (дном вниз) и присоедините к длинной трубке отрезок гибкого шланга. Другой конец шланга соедините с установкой для получения хлороводорода. В нашем случае для этих целей служила обыкновенная колба с газоотводной трубкой. В колбу насыпьте хлорида натрия и налейте туда концентрированной серной кислоты. После этого поставьте колбу в стакан с горячей водой. Такая процедура очень удобна: достаточно вынуть колбочку со смесью из стакана, и выделение газа почти прекратится. Ориентировочным признаком того, что большая колба наполнилась хлороводородом, может служить появление белого тумана соляной кислоты на выходе.

Тем временем, налейте почти доверху воду в кристаллизатор и подкрасьте ее любым индикатором, который изменяет свой цвет в кислой среде - метилоранжем, метиловым красным, лакмусом. Например, в нашем опыте был использован раствор метилового красного с добавками щелочи. Метиловый красный в щелочной среде окрашен в желтый цвет, в кислой - в красный.

Когда колба наполнится хлороводородом, отсоедините от нее шланг, по которому поступал газ. Потом к короткой стеклянной трубке присоедините гибкий шланг с резиновой грушей или большим шприцом. Все соединения должны быть плотными. После этого колбу аккуратно переворачиваем (следите, чтобы пробка была плотно закрыта!) и опускаем трубку в кристаллизатор с водой (как можно глубже).

Теперь ответственный момент: для того, чтобы в колбе начал бить фонтан, в нее должно попасть несколько капель воды. Для этого воду подают в колбу с помощью шприца или груши [1].

Как только небольшое количество воды попадет в колбу, часть хлороводорода растворится, что приведет к падению давления. В результате в колбу ударит сильный фонтан подкрашенной воды. При этом будут растворяться новые порции HCl и т.д. Желтый раствор метилового красного становился в колбе красным. Фонтан был таким мощным, что когда отверстие оттянутой трубки покрыла вода, он продолжал бить из-под воды, почти не теряя силы. По стенкам колбы текла пленка кроваво-красного раствора, колба отбрасывала красивую красную тень. Если опыт проведен правильно, почти вся колба заполняется раствором, но это бывает далеко не всегда: некоторое количество воздуха поступает через неплотности установки, растворенный воздух выделяется из воды. Кроме того, чистота хлороводорода, который заполнял колбу, разумеется, не достигала 100%.

Обратите внимание, что для этого опыта нельзя использовать колбы с плоским дном. Такие колбы легко могут взорваться, когда в них возникнет вакуум. Дело в том, что по поверхности плоскодонных колб сила атмосферного давления распределяется не равномерно, а это довольно значительная величина - около 1 кг на 1 см²

Вместо хлороводорода используют и другие легко растворимые газы, чаще всего - аммиак.

__________________________________________________
¹ Обратите внимание: трубка, соединенная со шприцем или грушей должна быть герметична, в противном случае потом через нее будет попадать в колбу воздух.

Watch the video / Смотреть Видео (21 Мб, .avi )

Фонтан в колбе (конденсация водяного пара).
Fountain in the Flask (Condensation of Water Vapor)

Строго говоря, это эксперимент из области физики, но выглядит он не менее эффектно, чем "хлористоводородный" фонтан. Существенное его преимущество - простота исполнения и отсутствие необходимости работать с опасным хлористым водородом. Для опыта нам понадобятся: литровая круглодонная колба, пробка, в которую вставлена трубка с оттянутым концом [2], кристаллизатор с водой (лучше - подкрашенной) и электрическая плитка. Закрепите в штативе литровую колбу, налейте в нее 5-100 мл воды, неплотно накройте колбу пробкой и поставьте снизу электрическую плитку. Нагрев регулируют таким образом, чтобы вода в колбе активно кипела. Если мощности плитки не достаточно, колбу можно накрыть асбестовой тканью. Когда водяной пар полностью вытеснит из колбы воздух, колбу герметично закрывают пробкой с оттянутой трубкой, аккуратно, переворачивают вверх дном и быстро опускают в кристаллизатор с водой. Колба охлаждается, пар начинает конденсироваться, внутри создается разряжение. В результате, немного холодной воды затягивает в колбу. Это резко усиливает процесс конденсации и через несколько секунд внутри колбы уже бьет мощный фонтан. Как правило, этот фонтан сильнее, чем в опыте с хлористым водородом. Более того, в процессе эксперимента холодная вода в колбе начинает бурно кипеть. Это можно объяснить резким падением давления. Как известно, температура кипения жидкостей значительно уменьшается при низком давлении.

__________________________________________________
² Если вы делали опыт "хлористоводородный" фонтан - воспользуйтесь готовой установкой. Единственная переделка - трубку, которая предназначалась для резиновой груши, необходимо герметично закрыть.

Другое отличие эксперимента с водяным паром от предыдущего - подкрашенная жидкость при попадании в колбу не изменяет свой цвет. Но, читатель, безусловно, уже догадался, как этот недостаток устранить. Например, в начале опыта в колбу можно вместо чистой воды добавить слабый раствор нелетучей кислоты или щелочи, а в кристаллизатор - соответствующий индикатор.

В следующих номерах журнала мы планируем описать другие аналогичные опыты, в частности, "аммиачный" фонтан.

Watch the video / Смотреть Видео (14 Мб, .avi )

<Галогены, Галогеноводороды, Галогеноводородные кислоты>

<Химические вулканы и Фараоновы змеи ч.2> <Химические вулканы ч.1> < Опыты со щелочными металлами > < Опыты со щелочными металлами 1 > [Эксперименты с ацетиленом, метаном, пропаном и бутаном] <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)> <Ртуть, Амальгамы, Соединения Ртути>
<Соляная кислота. Хлороводород (Обсудить на форуме)> [Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]