Вымоченная в соответственном растворе бумага подвешивается над блюдцем того же раствора при помощи деревянных прищепок. Когда бумага совершенно высохнет, ее вновь смачивают жидкостью и так повторяют несколько раз, пока в порах бумаги не отложатся микроскопически-малые кристаллики солей, после чего она окончательно высушивается и сжигается в совершенно сухом состоянии.
Цветное пламя
Водород горит почти совершенно бесцветным пламенем; пламя чистого спирта тоже светит весьма слабо. Наоборот, пламя ацетилена ярко; свеча и керосиновая лампа также горят светящимся пламенем.
Большая или меньшая яркость всякого пламени зависит от присутствия в нем раскаленных твердых частичек. Водород, сгорая в водяной пар, таких раскаленных частичек не дает, и, если бы не сгорающая в нем пыль воздуха, его пламя было бы заметно только по развиваемой им высокой температуре. В светильном газе, керосине, стеарине содержится, кроме водорода, в большем или меньшем количестве углерод. Частички последнего, раньше чем сгореть, накаливаются, — оттого-то пламя газовой горелки, керосиновой лампы и свечи и светит. Можно и несветящееся или слабо светящееся пламя сделать ярким, обогащая его углеродом или раскаляя им негорючие вещества. В технике первое достигается примесью к веществам, горящим бесцветным пламенем, так называемых тяжелых углеводородов, то есть соединений водорода с большим количеством углерода, как у ацетилена, например, а второе — направляя пламя на специальный колпачок калильных горелок, нити которого пропитаны солями некоторых редких элементов (церия, тория и др.), дающих при высокой температуре интенсивно-яркий свет.
Для получения цветного пламени к горящему веществу прибавляют соли металлов, окрашивающих пламя в тот или иной цвет.
Этой способностью горящих металлов и их летучих солей придавать определенную окраску бесцветному пламени пользуются в пиротехнике для получения цветных огней.
Простейший способ развлечения — это устроить цветные спиртовые огни. В ста частях спирта растворяют 10 весовых частей кремортартара (винный камень, кислая виннокалиевая соль) и 5 весовых частей нашатыря (хлористый аммоний). Желаемая окраска придается смешением этого раствора со 100 весовыми частями солей, окрашивающих пламя, а именно: хлористого стронция для красного, хлористого лития для пунцового, борной кислоты для зеленого, сильвина (хлористого калия) для фиолетового, поваренной соли (хлористого натрия) для желтого.
Жечь растворы можно в чайных блюдцах или цветочных поддонниках.
Кое-что о кристаллах
Характерной особенностью большинства известных нам простых и сложных веществ является их способность при определенных условиях приобретать строго правильную форму — образовывать кристаллы.
Поваренная соль, сахар, вода ниже точки ее замерзания, многие минералы, драгоценные камни и даже металлы дают кристаллические формы.
Кристаллы образуются: в момент образования вещества в результате химической реакции, при присоединении к молекуле некоторых солей одной или нескольких молекул воды, при осаждении растворенного вещества из раствора, при переходе из газообразного или жидкого состояния вещества в твердое.
В природе геометрически правильные кристаллы образуются редко, обыкновенно они искажены или недоразвиты, а развиваясь в тесном соседстве друг с другом, срастаются и теснят друг друга, образуя кристаллические агрегаты.
Искусственное получение правильно образованных кристаллов дает наилучшие результаты при осаждении их из водных растворов.
Оно же дает возможность познакомиться с замечательной способностью кристаллов восстанавливать нарушенную правильную форму. Вы, может быть, знаете, что холоднокровные животные обладают такой способностью. У ящерицы отрастает отломанный хвост, а у тритона даже лапка. Только эти новые органы получаются недоразвитыми и уродливыми. Кристаллы чинят себя лучше.
Возьмите какие-нибудь квасцы. Квасцы — это двойная сернокислая соль щелочного металла (или аммония) и алюминия, железа или хрома.
В продаже они встречаются в виде более или менее крупных, но неправильных, сломанных и сросшихся друг с другом кристаллов. Истолките их в фарфоровой ступке и растворите в горячей воде. По мере отстаивания раствора, на дно сосуда выпадут кристаллики квасцов, которые будут расти, увеличиваясь, как растут организмы, в весе и объеме.
Бросьте в такой раствор крупный кристалл тех же квасцов с отбитым углом или поврежденной гранью. Вы увидите, как он постепенно залечит поранение и приобретет геометрически правильную форму.
Но и ваши кристаллы, вырастающие на дне сосуда, еще не будут нормально развитыми: грань, на которой они лежат, останется недоразвившейся. Для получения правильно образованного кристаллика опустите в теплый раствор нитку гаруса. На ее волоконцах при остывании раствора образуются геометрически правильные кристаллики. Отберите 2–3 из них покрупнее, они понадобятся нам для опыта медленной кристаллизации.
Цветной раствор бесцветного вещества
Позвольте предложить вам вопрос:
— Какого цвета будет раствор бесцветного вещества в совершенно частой воде?
Вы вспоминаете о растворах сахара, поваренной соли, селитры, нашатыря и других бесцветных соединений и отвечаете:
— Если в воде не растворено заранее какое-нибудь другое бесцветное вещество, дающее с первым цветное соединение, то раствор должен быть бесцветным.
Так ли это? Проверим.
Во избежание «обмана» с моей стороны, налейте сами в пробирку или в стакан воды из водопроводного крана.
Всыпаю в нее вот этот белый порошок. Вода принимает красивую темно-голубую окраску.
Перельем ее в фарфоровую чашку и выпарим.
Посмотрите, что у нас осталось на дне чашки. Кристаллики прекрасного синего цвета. Это медный купорос, с которым нам приходилось и раньше встречаться.
Жаль, что мы перед тем, как растворить наш белый порошок, не взвесили его. Это можно было бы сделать на весах для писем. Взвесив после того полученные синие кристаллики, мы бы убедились, что они весят больше, чем весил порошок. Значит, к растворенному порошку (это был порошок безводной сернокислой меди) что-то присоединилось химически, так как и вес увеличился, и свойства вещества изменились. Это «что-то» не может быть ничем другим, кроме воды, потому что мы растворяли порошок в чистой воде.
Легко доказать, что так оно и есть. Истолчем полученные синие кристаллы в голубой порошок и станем их сильно нагревать в фарфоровой чашке: голубой порошок превратится в белый, вес его уменьшится, а на холодной тарелке, которую мы будем держать над чашкой, осядут капли воды.
Перемена розовой окраски солей кобальта на голубую, зеленой соли никеля на желтую и т. д. зависит от той же причины. Будучи безводными, они имеют не тот цвет, который приобретают, образовав кристаллические соединения с водой.
Не думайте, однако, что кристаллы всех веществ содержат в своем составе воду. Большинство их кристаллизуется без ее участия, как и сама вода, образуя кристаллы снега, ни с чем не соединяется.
Медленная кристаллизация
У вас должны были сохраниться правильно развитые кристаллики каких-нибудь квасцов. Заготовьте горячий раствор таких же самых квасцов, — скажем, калиево-алюминиевых, и подвесьте внутри его на тонкой нити один из ваших кристалликов. Верхний конец нити укрепите на стеклянной палочке, положенной на края широкогорлого сосуда с раствором.
Прикрыв сосуд листком бумаги от пыли, оставьте его дня на два в теплом месте, чтобы раствор остывал возможно медленнее. Пополняйте в дальнейшем воду, по мере ее испарения, и поддерживайте начальную концентрацию раствора приливанием крепкого раствора тех же квасцов.
Кристалл будет расти все больше и больше.
Опыт неэффектный и займет у вас очень много времени, так… примерно, до полугода. Но растим же мы годами цветы, птиц и животных, — почему бы не затратить нескольких месяцев на выращивание кристалла размером по его продольной оси хотя бы сантиметров в 5–6?
А чтобы конечный результат неэффектного опыта оказался эффектным и чтобы несколько разнообразить работу над выращиванием кристалла-великана, воспользуйтесь свойством близких по химическому составу веществ давать кристаллы одинаковой геометрической формы и изготовьте не просто крупный кристалл, хотя бы калиево-алюминиевых квасцов, а еще и сложный.
Когда этот белый кристалл достигнет, скажем, размера, равного по продольной оси одному сантиметру, опустите его осторожно в раствор зеленых железных квасцов. Вы увидите, что ваш белый кристалл в таком растворе постепенно покроется слоем зеленых железных квасцов. Когда размер кристалла увеличится до двух сантиметров, перенесите его в темно-фиолетовые хромовые квасцы и т. д. в любом порядке и столько раз, насколько хватит терпения. Распилив лобзиком полученный сложный кристалл, можете удивить им товарищей. В нем белый, зеленый и темно-фиолетовый слои будут сменять друг друга.
О солях в природе и в технике
Воды залива Кара-Бугаз (Каспийского моря) содержат в растворе минерал, носящий название «чудесный» (мираболит). Это, так сказать, минерал сезонный, то появляющийся, то исчезающий. По химическому составу это сернокислый натрий, выкристаллизовывающийся с 10 молекулами воды. Зимой воды залива стынут, мираболит выпадает из раствора и весенними бурями выбрасывается на берег. Как груды снега сверкает белая соль на солнце. Но солнце быстро прогревает неглубокие воды залива, и их волны «слизывают», вновь растворяют залежи мираболита.
Пользуясь временем, пока соль еще не смыта водой, ее собирали и везли за тысячи километров сначала караванами верблюдов, потом по железной дороге на заводы для переработки.
На богатства Кара-Бугаза еще в 1918 г. обратил внимание Ленин, и теперь в некогда бесплодной пустыне растет индустриальный центр, вырос и расширяется химический комбинат, перерабатывающий мираболит и ряд других ценных ископаемых, добываемых тут же поблизости.