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第10章 趣味化学(1)

“水”中闪火花

“水火不相容”,这是大家都知道的常识。那么,“水”怎么会闪火花呢?你想知道其中的奥秘吗?让我们一起做个实验吧!

在一支干净的试管里,注入7—8毫升的酒精,然后再慢慢地注入5毫升左右的浓硫酸,因为浓硫酸的比重大,因此浓硫酸在试管中处在下层,酒精浮在上层。然后取5—6粒小颗粒状的高锰酸钾晶体放进试管里,颗粒状高锰酸钾会慢慢下沉,过一会儿你就会看到“水”中的一番奇景:试管里两层液体的中间出现一闪一亮的火花,还会听到轻微的响声哩。这个实验如在暗处或夜晚来做,那火花更为好看。

“水”中闪火花的奥秘在于高锰酸钾是一种强的氧化剂,它能与浓硫酸起化学反应,生成氧气,同时放出大量的热。酒精是易燃物质,遇到氧气又达到一定的温度就会燃烧,于是在液体中出现了一闪一亮的奇特火花。

掉不下来的木板

谁都知道,拿在手中的木板,只要手一松,木板就会掉下来。可也有掉不下来的木板,你信不信?

取一块薄型的木板,沾上一些水,将一只洗干净的250毫升烧杯放在沾有水的木板上。

另取一根长约20厘米,直径为6毫米的玻璃管。把玻璃管的一端插入烧杯中,一端接到一根橡皮管上,橡皮管的另一端接上一只小型打气筒,在烧杯中倒入约60毫升无色透明、极易挥发的乙醚。此时用打气筒打气,可以加速烧杯中乙醚的蒸发,一会儿烧杯就被冰冻在木板上了。

由于乙醚从液态变成气态,气化时要吸收热量,烧杯里的乙醚在蒸发时,烧杯周围包括烧杯下的水温到0℃以下,于是水便凝结成冰了。这时,如果我们提起,因此木板会一起被提起来,木板掉不下来的秘密就在这里。

由于乙醚是一种有麻醉及易燃的液体,所以实验时应在通风橱中或通风的房间内进行,同时应避免火种。

牛奶塑料

一提起塑料,人们立即会想到五彩缤纷的塑料瓶、塑料碗、塑料玩具等,这些物品都是由高分子材料加工制造出来的。但你听说过牛奶也能制塑料吗?

用一瓶牛奶,放置半天后,牛奶的奶油会浮现在瓶口,撇出上层的奶油供食用,把脱脂牛奶放在小铝锅中用文火微热,缓缓地倒入半玻璃杯的米醋,边倒边用筷子搅拌,不一会即可产生乳白色的块状物质。接着把一块洗净的手帕,放在小碗的碗口,小心地把铝锅中的液体和乳白色块状物质一起倒入手帕中。过滤完毕后,乳白色的块状物质就留在手帕上,用手帕把它包起来,用力挤压,挤干后的物质像面团一样,可以捏成你所需要的形状,这就是牛奶塑料。

液体的牛奶,怎么会制出固体的可塑性物质呢?

原来牛奶中有一种叫做干酷素的蛋白质。这种蛋白质和米醋中的醋酸会发生化学反应,生成高分子化合物,这种高分子化合物就是塑料大家庭中的一员。这种塑料是不怕火的。

牛奶塑料如要制成塑料瓶、塑料玩具、塑料钮扣等制品,还需要在成型前加入色彩鲜艳的颜料和一些辅助料。如果加入固化剂能使塑料迅速变硬成型,常用的固化剂是甲醛溶液;如加入氨水、烧碱等软化剂,能使蛋白质易于溶解。这样的干酷素可以加制得揩光浆,广泛应用于制草、包装等工业,还能制造光亮耐磨的纸牌等。

即使是变酸的牛奶,也可以一试。

用玻璃棒点酒精灯

你一定见过玻璃制成的酒精灯吧,矮胖的身材,像个葫芦似的,里面灌了酒精,用棉线做成的灯芯下端浸在酒精中,顶端露出酒精少许。

谁都知道,要点燃酒精灯,只要划根火柴就可以了。但除了火柴,用玻璃棒也能点燃酒精灯,这你信不信?

在一个蒸发皿里,放入1~2克高锰酸钾粉末,用吸液管在高锰酸钾粉末上滴4~6滴浓硫酸。

另外,用一根玻璃棒,把高锰酸钾和浓硫酸搅拌均匀,使其成为浓稠的混和物。把蘸有上述混和物的玻璃棒,在酒精灯的灯芯上沾一沾,只听到“唿”的一声,酒精灯就被点燃了。

原来,高锰酸钾和浓硫酸都是强的氧化剂,当高锰酸钾与浓硫酸一接触到酒精灯芯上的酒精后,立即放出大量的热,并达到了酒精的着火点,于是酒精灯就很快被点燃了。

变色纸

说到变色纸,人们可能会想到化学试纸:红色的石蕊试纸遇到碱性溶液会变蓝,蓝色的石试纸遇到酸性溶液会变红,而广范PH试纸遇到强弱不同的酸碱性溶液,会显示出多种别的颜色。

这里所说的变色纸可不是一般的化学试纸,它变色的本领可大哩!这是一张粉红色的纸,把它放在酒精灯上稍一加热,就会变成蓝色,再把这蓝色的纸放在两只手掌之间,过了一会儿,它又变成粉红色了。你看,奇怪不奇怪?

原来这是一种名叫氯化钴(CoCl2)的化学药品失水、得水的变化过程。氯化钴,通常是带有六个结晶水的粉红色晶体(CoCl2·6H2O),当它失去结晶水时,就变成蓝色的无水氯化钴了,而无水氯化钴又很容易重新吸收水分,变成粉红色的含结晶水的氯化钴。当把一张滤纸或吸水性较强的白纸浸在氯化钴的水溶液中,白纸上就吸附了许多含结晶水的氯化钴分子,所以白纸变成粉红色的纸了。当这张纸在加热时,粉红色的含水氯化钴失去了结晶水就变蓝,纸也就变成蓝色了;再把这张纸合在两手掌之间,因两手掌里多少有些潮气,蓝色的氯化钴吸水后变成粉红色的含水氯化钴,纸也就变成粉红色了。

根据氯化钴的这个性质,我们可以用它来做晴雨表,当你看到变色纸由蓝色变为粉红色时,说明空气中湿度增大到了一定程度,无水氯化钴已吸水变成了含水氯化钴,可能就要下雨了。如果看到变色纸由粉红色变成了蓝色,说明空气中的温度减小,天气可能要转晴了。

在分析天平和一些精密仪器中常放有一小杯或一小袋蓝色颗粒状固体,它是用来作干燥剂的变色硅胶。变色硅胶中常含有无水氯化钴。当硅胶吸潮后,它就由原来的蓝色变为粉红色,说明硅胶已失去吸水能力,这时需要进行脱水处理。可以把粉红色的硅胶放在烘箱里,加热到100℃以上,它就会脱去水分,使硅胶恢复蓝色,又可重新使用。

奇妙的墨水

这里有一瓶既不是蓝色,也不是红色,又不是黑色,而是像清水一样的墨水。这样的墨水能写出字来吗?

准备一支洗净的毛笔,用毛笔蘸取药用碘酒,涂在一张白纸上,结果白纸就变成了紫褐色的纸。

把毛笔洗净,然后蘸取这种墨水,在晾干的紫褐色的纸上写字或绘画,你一定会惊奇地发现,紫褐色的纸上留下十分清晰的白色的字或画。

这是什么道理呢?原来,这种墨水是一种叫硫化硫酸钠(俗称“大苏打”或“海波”)的物质溶解到水里的浓溶液,看上去像普通清水一样。硫化硫酸钠能与溶解在酒精里的紫褐色的碘起化学反应,结果紫褐色的碘消失得无影无踪,这样自然在棕褐色的纸上会留下白色的字和画了。

用硫酸铜晶体制盆景

用硫酸铜晶体可以制作别具风味的盆景。

在250毫升烧杯中加入约160毫升蒸馏水,用酒精灯加热至80℃以上。称取硫酸铜晶体粉末(CuSO4·5H2O)115克,放入上述盛有蒸馏水的烧杯中,并用玻璃棒不断搅拌。当完全溶解后,趁热过滤,将滤液静置并冷却到室温。

取一块晶型比较完整的硫酸铜晶体,用头发丝或细丝系住,吊在滤液中,晶体便会慢慢“生长”。为了制得大的晶体,每天需重复上述操作。如发现晶体表面出现凹凸不平,应用小刀仔细地将其表面修平。半月后在烧杯中就会制得大晶体。如用更大的烧杯,配制更多的溶液,就能制得更大的硫酸铜晶体。

制得硫酸铜晶体后,取几块最佳形态的,用粘结力强的胶粘剂把它们胶合起来,再配上亭、台、小桥等装饰物,即成别具风格的晶体盆景。制得盆景在室内放置一段时间后,由于失水,颜色会变浅,此时只要用毛笔沾些水在晶体表面涂刷几次,晶体便会重新显现碧蓝如玉的色彩。

用水点火

水火是不相容的。我们能用水去灭火,但用水去点火岂不耸人听闻吗?且不要过早下结论,还是先让我们来看看实验吧!

在蜡烛的烛心旁,放上一粒米饭大小的金属钾(最好用一小块塑料纸垫着)。然后,用滴管吸些水,对着放置金属钾的地方,滴下一二滴水,立刻就会听到“嗤”的一声,产生一团火焰,这火就把烛心点燃了。这不是用水点火吗!这是什么道理呢?

钾是一种化学性质很活泼的轻金属,当它同水接触时会发生剧烈的化学反应,生成氢气和氢氧化钾,并放出大量热,同时产生火焰,点燃了蜡烛的烛心。用水点燃蜡烛的秘密就在这里。

由于钾的化学性质很活泼,除了与水反应外,在空气中还极易氧化,所以金属钾平时储存在煤油中,以隔绝空气及空气中的水蒸气。

为了防止金属钾的氧化,做水点燃蜡烛的实验时,动作要迅速。

茶变墨水

化学魔术表演开始了。你看,小魔术家拿起刚泡好的一壶茶,倒入玻璃杯中,给大家看清楚这是茶汁,然后再倒进另一个玻璃杯中,呀,茶汁竟成了黑色的墨水!大家看了个个都惊讶万分。

这是什么道理呢?原来,小魔术家预先在那个玻璃杯的内壁上,蘸有用少量淡绿色的绿矾晶体(FeSO4·7H2O,中药房有买)配成的溶液。由于用量极少,杯中看不出什么颜色,但玻璃杯的内壁却已有了成千上万个硫酸亚铁的分子。硫酸亚铁是一种很不稳定的化学药品,暴露在空气中,容易被氧化变成硫酸铁。而茶汁中含有一种叫做鞣酸的物质,把茶汁倒进蘸有绿矾溶液的玻璃杯里时,鞣酸立即与硫酸铁发生化学反应,生成黑色的鞣酸铁沉淀。于是茶汁就变成黑墨水了。这种水放置在空气中时间越长,生成的黑色鞣酸铁就越多,墨水的颜色也就越深。当然,这种墨水是不能使用的,但制造墨水的原理却与它差不多。

现在有的墨水,就是用鞣酸和绿矾再加一些可溶性的染料及防腐剂等配制而成的。有些高级墨水还加进了一定数量的香料。

如果没有绿矾晶体,也可以用锈铁钉来代替,因为锈铁钉中一般都有正三价的铁。不过这时茶汁与锈铁钉的反应时间要长一些。

更奇的是,如在上述墨水中加入少量草酸晶体(C2H2O4·2H2O),墨水又会重新变成茶汁。原因是草酸能与鞣酸铁反应,生成可溶性的无色草酸铁的缘故。当然这种茶汁是不能喝的。

我们平时用草酸来洗涤衣服上的墨水迹,就是这个道理。

盐水发电

盐水是食盐的水溶液,在日常生活中最常见,它的用处可多着呢!

它能消毒杀菌,常喝点淡盐水和用盐水漱口,可以治疗便秘、喉咙痛、牙痛等病症;浓的盐水可以贮存食品,防止食品变质;经常用淡盐水洗头,还可以防止脱发等等。但你是否知道,盐水还可用来发电哩!让我们在实验室里试一下吧:

将一段肠衣放在蒸馏水中稍稍润湿一下,然后对折,用漏斗小心地沿着肠衣对折口灌入预先配制好的饱和食盐水(不要得太满,更不能使肠衣的外壁沾上食盐水),用试管夹夹住肠衣对折口,把试管夹的木柄搁在烧杯边缘上,让灌有食盐水的一段肠衣浸入烧杯中的蒸馏水中,把两根铜丝分别插入蒸馏水和灌有盐水的肠衣腔内。

经过一段时间,将万用电表的红表棒与蒸馏水中的铜丝相连接,黑表棒与插在肠衣腔内的铜丝相接。这时可在万用电表中量出7-10μA的电流。

盐水中为什么会产生电流呢?

我们知道肠衣是一种半透膜,能让核电荷数为11的半径较小钠离子(Ma+)顺利通过,而核电荷数为17的半径较大的氯离子(Cl-)则相对不易通过。因此,将装有盐水的肠衣浸入蒸馏水中,经过一段时间,蒸留水中带正电荷的钠离子浓度增加,而肠衣内食盐水中带负电荷的氯离子浓度则大于钠离子浓度,因而由肠衣隔开的食盐水和蒸馏水中产生一个电热,即产生电流,整个装置就形成一个渗板电池。

虽然上述实验中显示的电流较小,但如果能在江河入海口装一个巨大的类似肠衣的半透膜,把江河水看作上述实验中的蒸馏水,把含有丰富食盐的海水看作上述实验中的盐水,同样原理,我们是否可以得到一个取之不尽、用之不竭的天然渗板电池,从而用海水来发电呢?

自制毛玻璃

玻璃通常是光洁透明的,但在某些场合下却往往需要“见光不见物”的毛玻璃。那么,毛玻璃是怎样加工制成的呢?

在工厂中可以通过研磨、喷砂打磨和氢氟酸腐蚀等方法制得,其实我们自己也可用氢氟酸来做一块毛玻璃。

在塑料盒中,注入一定量的浓度为10%的氢氟酸,然后放入一小块普通透明玻璃,让塑料盒中的氢氟酸浸没玻璃。约15分钟后,用镊子取出玻璃块,放在塑料布上,这时玻璃表面呈胶状,表明已受到腐蚀。用小刀在玻璃的正反两面轻刮一遍,以增加玻璃的粗糙程度,再过约15分钟后,用自来水冲洗,一块毛玻璃就制好了。

氢氟酸有较强的腐蚀性,实验时要特别小心,不要让氢氟酸沾到皮肤上。此外,实验的各个操作,绝对不能在玻璃容器中进行,而应在塑料器皿或铅器皿进行,因为氢氟酸对塑料和铅没有腐蚀性。

鸡蛋壳上雕花

鸡蛋壳很脆,一碰就破,能在上面雕花吗?行!

首先准备好石蜡(或蜡烛油)、鸡蛋、米醋、铅笔、针、毛笔、碗、铁罐筒。用针在鸡蛋的大头钻一个大孔,小头钻一个小孔。用嘴对着小孔吹气,使蛋清和蛋黄全部流到碗里。用蜡把两个孔封好。

用毛笔把要雕的图案描在干的蛋壳上。把石蜡放在铁罐筒内,用火加热使石蜡溶化。然后用干毛笔蘸取溶化的蜡,沿着图案快速涂在蛋壳上,图案的各个部分都要描着。等石蜡凝固了,把图案以外的蜡刮干净。

最后把蛋壳浸在米醋里,过10小时后取出,用清水洗净、揩干,小心刮掉在蛋壳上的蜡,鲜明的图案就在蛋壳上显露出来了。这是什么道理呢?

原来蛋壳的主要成分是碳酸钙,碳酸钙与米醋能起化学反应,生成易溶解于水的醋酸钙,而涂有石蜡的那部分蛋壳没有接触到米醋,仍是原来的样子,因此,花就雕在蛋壳上了。

人造“蛋黄”

自己也能制造出一个“蛋黄”来,你信不信?

取一支大试管,滴入3毫升浓硝酸和4毫升浓硫酸,振荡试管,使溶液充分混和,振荡时要小心,防止溅出试管内的液体。待试管冷却后,滴入1毫升苯,并用力振荡试管,这时试管底部会感到烫手,可把试管放在水中冷却。然后再往试管中滴入1毫升苯,再次振荡、冷却。

这时试管中有淡黄色的浑浊出现,并能闻到阵阵苦杏仁味。

接着将试管内淡黄色的浑浊液小心地倒入盛有清水的大烧杯中,并将烧杯倾斜放置,片刻后烧杯中出现了奇迹,在烧杯底部可以看到一个小小的“蛋黄”。随着烧杯中水的晃动,小“蛋黄”也随着游动,很是好看。

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