Химия и Химики № 2 2015. Химический миномет

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

Эксперимент уже был описан в журнале [1]. Опыт довольно капризный. Смесь концентрированной серной кислоты с перманганатом довольно коварна: она способна взрываться безо всяких предупреждений. Чтобы не изобретать велосипед, взял за основу описание из книги Астхова [2].

ХІМІЧНИЙ "МІНОМЕТ"
Насипте 2-3 г дрібно розтертого перманганату калію в коротку пробірку діаметром 3-4 см. Закріпіть пробірку в штативі і добавте 1-2 мл концентрованої сірчаної кислоти. Щоб прискорити розкладання оксиду марганцю (VII) й зробити його ефектним, вкидайте в пробірку паперові кульки - "ядра". У присутності паперу (органічної речовини) розклад оксиду марганцю (VII) відбуватиметься енергійніше.

Коли кинути кульку в пробірку, з'являється тріск, іскорки, з пробірки вилітають клубки бурого диму діоксиду марганцю (мал. 13). При виконанні цього досліду необхідно бути обережним. Не беріть більше норми перманганату калію, "міномет" ставте подалі від присутніх, отвором убік.

К сожалению, широкой пробирки диаметром 3-4 см не было - взял пробирку диаметром 2 см. Взвесил 6 г перманганата калия (т.е. в два раза больше, чем рекомендуется), насыпал его в пробирку. Добавил 2 мл концентрированной серной кислоты. Перманганат смочился кислотой только сверху - в нижние слои кислота не попала. Пришлось аккуратно перемешать содержимое пробирки длиной стеклянной палочкой. Образовалась темно-зеленая смесь (это цвет оксида марганца (VII) ).

Закрепил пробирку наклонно, бросил в нее скомканный шарик фильтровальной бумаги. "Миномет" выстрелил: хлопок, вспышка и из пробирки ударило желтое пламя со светло-бурым дымом. В нижней части пробирки еще несколько секунд продолжилось горение, которое сопровождалось треском и выделением светло-бурого дыма (с зеленоватым оттенком - по крайней мере, мне так показалось).

Когда горение прекратилось, добавил еще один бумажный шарик. Результат - более слабое пламя, треск и дым. Дым был сначала светлым, потом - темно-бурым: полетели большие хлопья диоксида марганца.

После добавления третьего бумажного шарика последовали желто-красная вспышка, слабый треск и большое количество бурых хлопьев диоксида марганца.

На этом опыт и закончился, т.к. следующие бумажные шарики уже не вызвали бурной реакции: оказалось, что где-то на половине высоты пробирка забилась диоксидом марганца, а на дне образовался комок из слипшегося диоксида марганца и перманганата. Было ясно, что перманганата для опыта я взял слишком много.

__________________________________________________
¹ См. статьи Химический миномет (№4 2009) [ссылка] и Химический миномет (№ 6 2010) [ссылка]

² О.І. Астахов Цікаві роботи з хімії (Занимательные работы по химии) [ссылка]

Смотреть Видео (26 Мб, .avi )

В пробирку насыпал 3 г перманганата калия, добавил 2 мл концентрированной серной кислоты (т.е. все по прописи). Кислота полностью смочила перманганат. Закрепил пробирку чуть наклонно, бросил первый бумажный шарик. Шарик упал в темно-зеленую жидкость, всплыл. Последовали желтые вспышки и треск. Дыма сначала было не много. Вскоре бросил второй шарик из фильтровальной бумаги - сразу же вспышка, затем треск. Через несколько секунд бросил еще шарик - треск, бурый дым. Затем еще - из пробирки ударил огонь. Дальше - треск, в воздух полетели хлопья диоксида марганца. В этот раз хлопьев было сравнительно мало. Пробирка изнутри стала темной. Добавление новых бумажных шариков уже не давало эффекта.

Смотреть Видео (22 Мб, .avi )

Коллега, который наблюдал за опытом, сказал, что я добавляю бумажные шарики слишком быстро. Когда они делали этот опыт во время практикума, после добавления двух шариков миномет "стрелял" целую минуту.

Решил повторить опыт, что вызвало протест коллеги: в свое время они после прекращения действия "химического миномета" добавляли в пробирку то серную кислоту, то перманганат. Закончилось все взрывом: пробирка вылетела из штатива в одну сторону, а ее содержимое - в противоположную. Потом удалось найти только мелкие осколки.

Однако в меня не было и мысли делать все в той же пробирке: я взял новую такую же. Коллега все равно отошел и стал за перегородкой. К чему бы это Улыбка

? Раньше он много лет работал со ртутью, в молодости увлекался пиротехникой. А тут какой-то "химический миномет"...

Поместил в пробирку 3.3 г перманганата, прилил 2 мл концентрированной серной кислоты. Кислота полностью смочила перманганат. Закрепил пробирку наклонно, добавил первый небольшой бумажный шарик - треск, небольшие вспышки, бурый дым. И так секунд 20. Через 40 секунд добавил второй бумажный шарик - сразу же последовала вспышка, затем шипение, треск и бурые хлопья (которые остались преимущественно в пробирке). Через 80 секунд добавил еще один бумажный шарик - эффекта не последовало.

Смотреть Видео (29 Мб, .avi )

Думал, что это и все. Еще через 25 секунд добавил четвертый бумажный шарик: сразу же произошел взрыв. Дно пробирки разлетелось вдребезги. Очки спасли от вероятной слепоты. Лицо - в брызгах кислоты и осколочках стекла. Жгло ощутимо. Снял очки - все в брызгах кислоты.

Эмоций - ноль: даже не испугался. Усталось, равнодушие, даже обыденность.

Хотя нет: была слабая радость, что внештатную ситуацию удалось заснять.

Стеклянные осколки - в радиусе нескольких метров. Один осколок пробил стенку мерного цилиндра - теперь в нем дырка Улыбка

, еще один осколок оставил выбоину в горлышке мерной колбы (насквозь или нет - не проверял).

На потолке - брызги диоксида марганца Улыбка

.

Пришлось мыть весь стол от перманганата, это оказалось непросто - даже со щавелевой кислотой. Уборку значительно усложнило то обстоятельство, что стол был заставлен всяким барахлом. - Лишний аргумент не захламлять лабораторный стол посторонними вещами. Стараюсь такого не допускать, но в конкретном случае стол и вещи были не мои.

К сожалению, взрыв был очень быстрым - он запечатлен только на 1-м кадре (выставленной частоты в 30 кадров/с не хватило).

Опыты с оксидом марганца (VII) [марганцевый ангидрид] очень эффектны, существует много разных их вариантов, но такие эксперименты капризны и опасны. Если концентрированная кислота чуть разбавлена водой, с воспламенением целлюлозы (бумага, вата) возможны проблемы. При выполнении опыта "Химический миномет" желательно не отступать от стандартной рецептуры.

И в любом случае, работая со смесью концентрированной серной кислоты и перманганата, будьте готовы, что в любой момент может произойти взрыв. Очки обязательны, а лучше - защитная маска из оргстекла.

Кстати, раньше - во время опыта по воспламенению спирта смесью перманганата калия и серной кислоты, один раз я уже наблюдал взрыв - близко от лица. Керамическую плитку раскололо на четыре части [3]. Очков на мне не было, брызги кислоты попали в глаза. Тогда обошлось: кислоту смыл без последствий, но все могло закончиться очень плохо.

__________________________________________________
³ Перманганатный вулкан (перманганат калия + серная кислота + спирт) [ссылка]

Смотреть Видео (11 Мб, .avi )

Химический миномет
(№4 2009)

Большую и широкую пробирку закрепите в штативе почти вертикально. В пробирку насыпьте 2-3 г мелкорастертого перманганата калия КМnО₄ и осторожно пипеткой добавьте туда 1-2 мл концентрированной серной кислоты H₂SO₄. Теперь приступим к опыту.

В пробирку с некоторыми интервалами кидайте небольшие бумажные шарики. От контакта со смесью бумага с треском вспыхивает, при этом образуется бурый дым MnO₂ (точнее - MnO₂·nH₂O) - продукта восстановления Mn₂O₇ целлюлозой бумаги. Время от времени слышно хлопки, из пробирки выстреливают языки пламени, идет дым и вылетают бурые пушистые хлопья.

Реакции можно выразить уравнениями:

KMnO₄ + H₂SO₄ = KHSO₄ + HMnO₄ (марганцевая кислота)

марганцевая кислота под действием конц. H₂SO₄ разлагается:
2HMnO₄ = Mn₂O₇ + H₂O

в результате образуется зеленый оксид марганца (VII) - Mn₂O₇, который обладает очень сильными окислительными свойствами и поджигает бумагу:

4nMn₂O₇ + (C₆H₁₀O₅)_n = 8nMnO₂ + 5nH₂O + 6nCO₂

Опыт выглядит очень красиво. Вместо бумажных шариков в пробирку можно кинуть комочки ваты или муху, главное не кидать слишком много шариков одновременно - в противном случае возможен выброс смеси из пробирки.

Работайте в защитных очках, чтобы уберечь глаза от брызг кислоты или осколков стекла. При демонстрации опыта "Химический миномет" отверстие пробирки направьте в сторону от себя и зрителей.

Смотреть Видео (20 Мб, .avi )