Чем особенно хорош этот опыт - все необходимое для него, наверное, есть дома: свечка, аптечный йод (спиртовой раствор, йодная настойка) и какой-нибудь негодный железный предмет - старая дверная петля, ключ от неизвестного замка или замок, ключи от которого потеряны.

Металлическую поверхность, на которой будет рисунок, прошлифуйте наждачной шкуркой до блеска, зажгите свечку и наклоните ее так, чтобы парафин капал на блестящую поверхность. Слегка нагрейте предмет, тогда парафин растечется тонким слоем. А когда он охладится и остынет, иглой процарапайте канавки, чтобы они дошли до металла.

В химических лабораториях то и дело пользуются индикаторами - иногда для определения тех или иных веществ, а большей частью, чтобы узнать кислотность среды, потому что от этого свойства зависит и поведение веществ, и характер реакции.

Индикаторы не раз понадобятся и нам, а так как не всегда можно их купить, то попробуем приготовить их самостоятельно. Исходным сырьем будут служить растения: многие цветы, плоды, ягоды, листья и корни содержат окрашенные вещества, способные менять свой цвет в ответ на то или иное воздействие. И, попадая в кислую (или, напротив, в щелочную) среду, они наглядным образом сигнализируют нам об этом.

Сейчас мы познакомимся с очень распространенным в промышленности процессом, который называют экстракцией. Измельчите несколько ядрышек ореха и горсть семечек подсолнуха (понятно, без шелухи), положите в пробирку и залейте бензином. 

Рядом не должно быть огня - бензин может загореться!

Встряхните пробирку и дайте ей постоять часа два, не забывая время от времени встряхивать. Потом слейте раствор на блюдце и выставьте на сквозняк. Когда бензин испарится, вы увидите на дне немного масла. Так с помощью бензина вы извлекли, экстрагировали, масло из семян. Произошло это благодаря тому, что масло хорошо растворяется в бензине. Можете попытаться приготовить масло из других семян. Только не вздумайте пробовать его на вкус!

С жидкостями мы уже немного поработали, займемся газами. Это несколько труднее, и прежде всего нам нужны будут пробки с отверстиями и газоотводные трубки. Трубка может быть стеклянной, металлической и даже пластмассовой. Резиновую пробку лучше не брать - в ней трудно сверлить отверстия. Возьмите корковые или полиэтиленовые пробки - отверстия в них можно прожечь нагретым шилом. В это отверстие вставьте трубочку - к примеру, от глазной пипетки; она должна входить в отверстие пробки плотно, без зазоров, поэтому отверстие в пробке надо сделать сначала чуть меньше, чем требуется, а потом понемногу расширять его, подгоняя под диаметр трубки. Наденьте на стеклянную трубку резиновую или полиэтиленовую гибкую трубку длиной сантиметров 30, в другой ее конец также вставьте короткую стеклянную трубку.

Опыт с диоксидом серы продемонстрировал нам одну из многочисленных окислительно-восстановительных реакций. В таких реакциях атомы одних веществ присоединяют электроны, а других - отдают электроны. Первые носят название окислителей (перманганат калия), вторые - восстановителей (диоксид серы).

Поставим еще несколько опытов с окислением - восстановлением.
На свежий срез картофеля капните разбавленной иодной настойкой: появится синяя окраска. Это крахмал, содержащийся в картофеле, синеет в присутствии свободного иода. Такую реакцию часто используют для того, чтобы обнаружить крахмал, значит, это тоже качественная реакция.

С физико-химическим явлением, о котором сейчас пойдет речь, знаком, наверное, каждый, хотя, может быть, не все знают, что оно называется адсорбцией. Если даже вы и не проходили адсорбцию на уроках, наблюдали вы ее неоднократно. Как только вы сажаете чернильную кляксу на бумагу или, что гораздо хуже, на одежду, так сразу и знакомитесь с этим явлением. Когда поверхность одного вещества (бумаги, ткани и т.д.) поглощает частицы другого вещества (например чернил), это и есть адсорбция.

Очень хороший адсорбент - уголь. Причем не каменный, а древесный, и не просто древесный, а активный (активированный). Такой уголь продают в аптеках, обычно в виде таблеток. С него и начнем опыты по адсорбции.

Опыты из этой главы можно назвать повторением пройденного, потому что при химической чистке и выведении пятен чаще всего используют как раз те процессы, с которыми вы недавно познакомились в опытах. А именно: экстракцию, окисление-восстановление и адсорбцию.

Конечно, не стоит ради опытов пачкать одежду. Поступим так: заготовим несколько кусочков светлой ткани, на нее посадим разные пятна и попытаемся их вывести. А если опыты пройдут успешно, можно рискнуть почистить и свой костюм (или чужой - если разрешат...).

Когда мы рассуждали о том, отчего мыло моет, то упоминали особое устройство его молекулы: "голова" и длинный "хвост", причем "голова" стремится к воде, а "хвост", напротив, от воды отталкивается... Рассмотрим повнимательнее гидрофобный "хвост" - длинную углеводородную цепочку. Такого рода соединения очень распространены и крайне важны для промышленности. Они непременная составляющая часть многих жиров, масел, смазок и других полезнейших веществ. Одно из них - так называемый стеарин - мы сейчас и получим, взяв за основу хозяйственное мыло.

Ножом настрогайте с полкуска хозяйственного мыла и положите в чистую консервную банку (или в отслужившую свое кастрюльку). Налейте воды, так чтобы она с избытком покрывала мыльную стружку, и поставьте смесь на водяную баню. Помешивайте время от времени содержимое кастрюльки деревянной палочкой, чтобы мыло поскорее растворилось в воде. Когда это, наконец, произойдет, снимите сосуд с огня (разумеется, не голой рукой) и вливайте в него уксус.

Опыты с электричеством еще не раз встретятся вам на этом сайте. Сейчас - самые простые. Чтобы провести их, достаточно трех-четырех батареек для карманного фонаря.

Вообще-то опыты по электрохимии часто пытаются ставить дома, но не всегда они выходят: какая-нибудь мелочь - и ничего не получается. Если вы будете следовать всем нашим указаниям, можете быть уверены, что опыт удастся.

Металлы не очень удобны для опытов: эксперименты с ними требуют, как правило, сложного оборудования. Но некоторые опыты можно поставить и в домашней лаборатории.

Начнем с олова. В хозяйственных магазинах бывают иногда палочки металлического олова для пайки. С таким маленьким слитком можно проделать эксперимент: взять оловянную палочку двумя руками и согнуть - раздастся отчетливый хруст.

С алюминием мы поставим сначала два простых опыта, для которых вполне годится сломанная алюминиевая ложка. Поместите кусочек металла в пробирку с любой кислотой, хотя бы с соляной. Алюминий сразу же начнет растворяться, энергично вытесняя водород из кислоты - образуется соль алюминия А1С13. Другой кусочек алюминия опустите в концентрированный раствор щелочи, например, каустической соды (осторожно!). И снова металл начнет растворяться с выделением водорода. Только на этот раз образуется другая соль, а именно: алюминат натрия.

Оксид и гидроксид алюминия проявляют одновременно и основные, и кислотные свойства, т. е. они вступают в реакцию как с кислотами, так и со щелочами. Их называют амфотерными. Соединения олова, кстати, тоже амфотерны; проверьте это сами, если, конечно, вы уже извлекли олово из консервной банки.

С медью можно поставить несколько любопытных опытов, поэтому посвятим ей особую главу.

Из кусочка медной проволоки сделайте маленькую спиральку и укрепите ее в деревянной держалке (можно оставить свободный конец достаточной длины и намотать его на обычный карандаш). Прокалите спиральку в пламени. Ее поверхность покроется черным налетом оксида меди СuO. Если почерневшую проволоку опустить в разбавленную соляную кислоту, то жидкость окрасится в голубой цвет, а поверхность металла вновь станет красной и блестящей. Кислота, если она не нагрета, не действует на медь, но растворяет ее оксид, превращая его в соль CuCl2.

Первый опыт - качественная реакция на белок, т. е. такая реакция, которая позволит нам уверенно судить - белок перед нами или нет. Таких реакций несколько. Ту, которую мы проведем, называют биуретовой. Для нее нам потребуются растворы стиральной соды (или едкого натра) и медного купороса.

Приготовьте несколько растворов, которые, как можно предположить, содержат белок. Пусть это будет мясной или рыбный бульон (желательно процеженный через марлю), отвар каких-либо овощей или грибов и др.

Углеводы - один из "трех китов" нашего питания (два других -- белки и жиры). Глюкоза и фруктоза, крахмал и клетчатка, десятки других углеводов образуются непрерывно и "сгорают" (окисляются) в растительных и животных клетках, служат важнейшим энергетическим материалом организма.

При всей несхожести отдельных представителей углеводов есть у них, конечно, общие, обязательные для всех свойства. Это и позволяет обнаружить углеводы даже в очень малых количествах. Верный и к тому же красивый способ их распознавания - цветная реакция Молиша.

Свое название углеводы получили по ошибке. Произошло это в середине прошлого века. Тогда считали, что молекула любого сахаристого веществу отвечает формуле Сm(Н2О)n. Все известные тогда углеводы подходили под эту мерку, и формулу глюкозы С6Н12О6 писали как С6(Н2О)6.

Но позднее были открыты и такие сахара, которые оказались исключением из правила. Так, явный представитель углеводов рамноза (она тоже дает реакцию Молиша) имеет формулу С6Н12О5. И хотя неточность в названии целого класса соединений была очевидной, термин "углеводы" стал уже настолько привычным, что его не стали менять. Впрочем, в наши дни многие химики предпочитают иное название - "сахара".

После сахарного сиропа, варенья и меда, которыми мы занимались в предыдущих главах, естественно будет перейти к чаю. Выделим из чая вещество, которое подымает жизненный тонус и бодрит. Речь идет о кофеине (это вещество сначала было найдено в кофейных зернах, там его еще больше, чем в чайных листьях).

Строго говоря, в чае есть несколько тонизирующих веществ - витамины, эфирные масла и т. д. Но ведущая роль принадлежит кофеину, из класса алкалоидов (это обширный класс азотсодержащих органических соединений; в него входят также никотин из табака, папаверин из мака и т. д.).

У хорошей хозяйки кости не пропадают - из них можно сварить бульон, да к тому же очень крепкий, Если же кости варить долго, а потом отвар остудить, то получится студень. Между прочим, студень - понятие не только кулинарное, но и химическое. Обширная группа коллоидных систем названа студнями в честь первого своего представителя - мясного студня.

Студень из костей образуется благодаря тому, что в костях содержится особое белковое вещество - желатина. Она, кстати, продается в продовольственных магазинах в хорошо очищенном виде. И техническая, с примесями, желатина тоже продается в магазинах, но не в продовольственных, а в хозяйственных, и носит название столярного или животного клея. Его-то и приготовим из костей. Пищевую желатину нам, к сожалению, вряд ли удастся приготовить, ее очистка слишком сложна.

Химические опыты можно ставить с разными целями: чтобы удовлетворить любопытство, приятно и разумно занять досуг, проверить на практике то, что известно по книгам. А еще в результате химических превращений можно получить полезные - для вас, для дома, для школы - вещества или смеси веществ. Причем вы приготовите их своими руками! Это могут быть самодельные краски, или красивый (сугубо химический) новогодний подарок, или значок, которого ни у кого нет... Многие опыты из этого раздела (как, впрочем, и из последующих) лучше ставить в химическом кружке. Во-первых, сообща приятнее работать. Во-вторых, можно сделать нечто полезное для школы или клуба. И наконец, если возникнут затруднения - с постановкой опыта, с посудой или с реактивами,- то преодолеть их гораздо проще в кружке, нежели дома. Начнем с красок - масляных и акварельных.

Пигменты еще несколько десятилетий назад называли обычно минеральными красками, подчеркивая их происхождение: многие природные пигменты получали измельчением окрашенных минералов. И сейчас поступают порою так же, особенно если надо приготовить яркие, сочные, стойкие краски для живописи. Но гораздо чаще в наши дни используют синтетические пигменты - всевозможные оксиды и соли металлов. Если же пигменты имеют органическую природу, то их чаще называют красителями; пожалуй, главная область их применения - окрашивание тканей.

Займемся приготовлением минеральных пигментов разных цветов. Начнем с белого.

Из стеблей, коры, плодов и листьев получают десятки полезных веществ. Как ни удивительно, растения содержат и такие органические соединения, которые способны предохранить металл от коррозии.

Представьте себе, что громоздкую стальную деталь необходимо очистить от ржавчины. Не тереть же ее наждачной шкуркой. Значит, нужен химический способ, например, травление кислотой. Но если опустить деталь в раствор какой-либо кислоты, удаляющей ржавчину, то неизбежно растворится и часть металла - как его убережешь от контакта с кислотой?

Без краски можно покрасить многие металлические поверхности, если покрыть их (химически или электрохимически) тонким слоем цветных оксидов или солей, прочно сцепленных с поверхностью. Последнее условие выполнить не так-то легко. Например, железо во влажном воздухе быстро (и без нашей помощи) покрывается красно-бурым налетом продуктов окисления, попросту говоря - ржавчиной, но такой метод окраски никуда не годится, потому что ржавчина еле-еле держится и пачкается при прикосновении.

Здесь мы приведем несколько рецептов окрашивания цветных металлов. Лишь некоторые из них пригодны для домашнего эксперимента, остальные требуют химических реактивов, которые не купишь ни в аптеке, ни в магазине. Однако надеемся, вы уже записались в химический кружок.

После анодирования алюминия естественно будет перейти к очередным электрохимическим опытам, благо под рукой есть и электролитическая ванна, и источник тока, и ключ с реостатом. В этих экспериментах мы будем извлекать металл из раствора и наносить его на поверхность. Этот процесс называют гальваностегией, а покрытия - гальваническими. Кстати, анодирование алюминия тоже относится к гальваностегии.

Сначала поучимся наносить на стальную поверхность медь. Меднение очень распространено в промышленности, и не только как самостоятельный процесс, но и (пожалуй, даже чаще) как подготовительная операция перед покрытием другими, более прочными и нарядными пленками - хромовыми, никелевыми, серебряными.

Еще один очень распространенный электрохимический процесс - гальванопластика, т.е. осаждение толстого, массивного слоя металла на поверхности какого-либо предмета, форму которого хотят воспроизвести, скопировать. Гальванопластику используют в тех случаях, когда у металлической детали очень сложная форма и обычными способами (литьем или механической обработкой) ее трудно или невозможно изготовить. Так воспроизводят иногда скульптуры по моделям (колесница Аполлона на фронтоне Большого театра сделана гальванопластикой); так же кодируют с записи-эталона металлические формы, в которых прессуют грампластинки, в точности воспроизводя тончайший рельеф бороздок.

Конечно, пластилин можно купить в магазине. Но мы же юные химики! Для самодельного пластилина единственным дефицитным сырьем окажется, видимо, олеиновая кислота С17Н33СООН. Впрочем, она есть, наверное, в школьной лаборатории (и вообще это очень распространенная кислота, входящая в состав почти всех жиров). Из нее мы получим цинковую соль - олеат цинка. К 35 частям (по массе) нагретой олеиновой кислоты прибавьте небольшими порциями 5 частей сухих цинковых белил (можно взять самодельный пигмент). Каждую новую порцию белил вносите лишь после того, как исчезнет пена от прибавления предыдущей. Если цинковых белил у вас не оказалось, можно заменить их обычным мелом - тогда у вас получится олеат кальция. Правда, качество пластилина будет несколько хуже.

Возможно ли это? Зеркала серебрят на специальных фабриках, в зеркальных мастерских. Ремесло это древнее, с традициями и профессиональными секретами - хорошее зеркало изготовить нелегко. И все же попробуем!

Конечно, зеркальную поверхность можно приготовить без труда, - реакцию "серебряного зеркала" ставят в школе на уроках. Но хорошего зеркала не получится, поблестит немного - и все. Нет, тут речь пойдет о настоящем зеркале. И оно у вас непременно получится, если вы будете работать аккуратно и не пренебрегать мелочами.

Нас окружает множество вещей и веществ, которые кажутся обыденными и ничем не примечательными. Однако очень часто они обладают удивительными свойствами - надо только суметь их заметить. Скажем, алюминиевой ложкой можно выпрямлять переменный ток, спичкой - зажечь электрическую лампочку, сахаром-рафинадом - высечь искры, а марганцовкой из аптеки - начистить до блеска кастрюлю. Но для этого надо, во-первых, знать свойства веществ и, во-вторых, уметь этими свойствами пользоваться, иными словами, необходима ловкость рук, приобретаемая с опытом. И, как в старые времена говорили фокусники, - никакого мошенничества!

Итак, займемся фокусами - серьезными химическими фокусами. Иногда - для забавы, но чаще - для демонстрации необычных явлений и изготовления необычных вещей.

Для этого опыта удобнее взять настольную лампу. Один из ее проводов отсоедините от вилки и удлините, не забывая о хорошей изоляции. Возьмите небольшую узкую стеклянную трубку с тонкими стенками (проще всего воспользоваться стеклянными рейсфедерами с оттянутыми концами). Вставьте в трубку с двух концов электроды - проводки диаметром около 1 мм; закрепите их в трубке изоляционной лентой. Электроды не должны соприкасаться, расстояние между ними 1-2 мм.

Удлиненный провод от лампы присоедините к одному из электродов, а другой электрод соедините проводом со свободным гнездом вилки и изолируйте. У вас получится цепь, разомкнутая в одном участке - между электродами.

Чтобы оживить старую батарейку, действительно требуется ловкость рук. Но в еще большей степени она будет вам нужна, если вы решите изготовить самодельный источник тока. Он может пригодиться для различных электрохимических опытов, например с анодированием алюминия или с никелированием.

Есть множество химических источников тока, но, пожалуй, самый простой в изготовлении - элемент Грене. Для него нужны две пластинки - цинковая и угольная такого размера, чтобы они входили в стеклянную банку. Подберите к ней полиэтиленовую крышку, проколите ее в двух местах шилом и пропустите в отверстия проволочки. На этих проволочках подвесьте пластинки-электроды так, чтобы они не касались друг друга.

О выращивании кристаллов написано так много, и эти опыты настолько эффектны и несложны в исполнении, что наверняка вы их ставили хотя бы раз и знаете, в чем принцип. Собственно, ничего мудреного тут нет: надо приготовить горячий насыщенный раствор какой-либо соли (хлорида натрия, сульфата меди или железа, квасцов, дихромата калия и т. д., перечень очень велик), осторожно охладить его, чтобы излишек растворенного вещества не выпал в осадок (такой раствор называется пересыщенным), и, наконец, ввести затравку - кристаллик той же соли, подвешенный на нитке. После этого остается только прикрыть сосуд листком бумаги, поставить в укромное место и ждать, пока не вырастет крупный кристалл, на что могут уйти недели или даже месяцы; единственное, что придется изредка делать-это подливать понемногу насыщенный раствор по мере испарения. 

Есть такие вещества, которые называют изоморфными: они кристаллизуются одинаково, несмотря на разный состав. Кристаллы одного такого вещества способны расти в насыщенном растворе другого: получается как бы "кристалл в кристалле". Если его разрезать, то на срезе окажется геометрический узор.

Самые доступные среди изоморфных веществ - квасцы, кристаллогидраты двойных сульфатов с общей формулой М'М"'(SO₄)₂ ^. 12H₂O. Воспользуемся тремя их разновидностями: темно-фиолетовыми хромокалиевыми KCr(SO₄)₂ ^. 12H₂O, зелеными железоаммонийными NH₄Fe(SO₄)₂ ^. 12H₂O и бесцветными алюмокалиевыми КАl(SO₄)₂ ^. 12Н₂О.