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色とりどりの奇跡。 化学実験
色とりどりの不思議には次のものが必要です。
指示薬は何らかの色を帯びており、酸と塩基を区別するのに役立ちました。 たとえば、アンモニアから作られた酢。 しかし、多くの場合、これでは十分ではありません。 たとえば、ある酸を他の酸と区別するにはどうすればよいでしょうか? この非常に重要な目的のために、化学者はおそらくすべての多かれ少なかれ一般的な物質に対して多くの反応を考案し、テストしてきました。 このような反応は常に何らかの形で顕著であり、何らかの兆候によって XNUMX つまたは別の物質を即座に正確に識別することができます。 このサインは色であることが多いです。 XNUMX つの共通物質を識別するのに役立つ XNUMX つの発色反応についてはすでにご存知でしょう。多くの植物に含まれるデンプンは、微量の添加物、さらには微量のヨウ素の存在下で青色に変わります。 残念ながら、これはまれなケースであり、ほとんどの化学分析ではおそらくどこでも購入できない物質が必要です。 しかし、しかし、あなたは何かを思いつくことができます... アンモニア、その水溶液、アンモニアをすでに薬局で購入したとしましょう。 アンモニアを調べるにはどうすればよいですか？ まず、匂いについてです。一度匂いを嗅ぐと、その匂いを永遠に思い出すでしょう。 しかし、匂いを嗅ぐのは必ずしも便利なわけではありません（不可能な場合もあります）。 次に、発色反応。 硫酸銅を数粒水の入ったグラスまたはフラスコに入れ、よくかき混ぜます。 溶液は淡い青色になるはずです。 濃い場合は水で薄めてください。 この淡い青色の液体に少量のアンモニアを注ぎます。 溶液はすぐに明るい青色に変わります。 アンモニアが硫酸銅と結合してこのような明るい物質を形成したのです。 そして彼は完全に自分自身を放棄しました。 別の反応は硫酸銅でも起こります。 ガラスの中に溶液を準備しますが、以前ほど青白くなく、明るい青色です（つまり、硫酸銅をより多く摂取します）。 不要な鉄製の物体を入れてください。少なくとも古い釘やネジですが、錆びたものは避けてください。 ただし、他のことも行いますが、時には釘で解決策を検討します。 しばらくすると、溶液が青から緑に変わったことがわかります。 そして、そこから釘を外すと（指ではなく、ピンセットか少なくとも洗濯ばさみを使ってください。これはすべての化学物質の場合の一般的な規則です）、釘が赤銅色になっているのがわかります。 釘が硫酸銅の中に置かれると、鉄が徐々に銅を釘から追い出し、その位置を占めました。 その結果、緑色の硫酸鉄が得られました。 移動した銅はどこへ行ったのでしょうか? 爪にしっかり定着しない限り。 彼女がやったのは、爪を赤い銅の膜で覆うことだった。 特定の物質を識別するために、化学者はそれらを火でテストします。 ここでの秘訣は、複雑な物質の一部である多くの単純な物質（たとえば、硫酸銅中の銅、塩化カルシウム中のカルシウム）が炎を着色する特性を持っていることです。 そして、同じ色ではなく、さまざまな色で。 ご自宅にアルコールランプがある場合はそれをご利用ください。 または、ろうそくを取ることもできます。 ただし、いずれにせよ、実験は大人の前でのみ行ってください。火を軽視してはなりません。 また、紙、ぼろ布、その他燃えやすいものを近くに置かないように注意してください。 柔らかいワイヤー、できればニクロムを見つけてください。このワイヤーは、電気タイルやアイロンなどのスパイラルを作るために使用されます。もちろん、このためにタイルやアイロンを壊す必要はありません。 古い電化製品の焼けたコイルも十分に機能します。 最後の手段として、電気用品店で最も安いコイルを購入してください。 スパイラルのそれほど長くない部分をまっすぐにして、何らかのホルダーに固定します。たとえば、ワイヤーの一端を鉛筆に巻き付けるか、洗濯バサミで固定します。 もう一方の端で、直径XNUMXセンチメートル以下の小さな輪を作ります。 ループを火の上で加熱し、きれいな水の入ったコップに下げます。これは、全体像を歪める可能性のある汚染物質がなく、ワイヤーがきれいになるために必要です。 ワイヤーを追加するときに炎の色が変化しなくなるまで、これを数回繰り返します。 少量の食卓塩を取ります - 塩入れ器に入っているものと同じです。 化学名は塩化ナトリウムです。 塩と同量のアンモニア（塩化アンモニウム）を混合します。 アンモニアとアンモニアを混同しないでください。XNUMX つははんだ付けに使用される白い粉末で、金物店で販売されています。 XNUMXつ目は刺激臭のある液体です。 私たちの経験では、はんだ付けの場合と同様に、アンモニアはワイヤーをきれいにし、塩を素早く蒸発させます。 塩とアンモニアの混合物に水をXNUMX、XNUMX滴落とし、ワイヤーループを浸して火の中に入れます。 すぐに鮮やかな黄色になります。 これがナトリウムとの反応です。 正直に言うと、ナトリウムはたとえ少量であっても炎を黄色にします。この実験のために特別な準備をする必要はありません。単に炎に「塩」をかけるだけです。 しかし、他のすべての場合には、慎重に準備することが非常に望ましいです。すべての物質が炎に激しく作用するわけではありません。 次の物質は塩化カルシウムかもしれません。 粉末がある場合は、上記と同じ方法で処理してください。 液体がある場合は、洗浄したループを直接その中に浸してください。 カルシウムは炎を真っ赤に着色しますが、問題は、そのような物質がナトリウム不純物を含まないことはほとんどなく、その結果、黄色が特徴的な赤色を抑制してしまうことです。 したがって、青いガラス (または青いサングラス) を買いだめし、それを通して炎を見るとよいでしょう。青いガラスは黄色の光線をブロックします。 ちなみに、これは炎と他の物質を調べるときにも役立ちます。また、それらの物質にはナトリウム化合物の混合物が含まれている可能性があります。 硫酸銅と、薬局で購入できる XNUMX つの物質、塩化カリウム、酸化亜鉛、ホウ酸 (この酸は固体で、販売されています) を使用して、毎回火と水でワイヤーを掃除することを忘れずに、同じ実験を繰り返します。粉末状）。 念のため、カリウム、亜鉛、ホウ素を含む物質が炎の色をどのように変化させるかを見て、書き留めてください。 これらの実験で、ナトリウム不純物のせいで炎が黄色になった場合は、青いフィルターを使用してください。 別の種類の奇跡に対処しましょう。 以前は色があったとしても、今は色が消えてしまいます。 青いペンのインクを水の入ったボトルに少し垂らして、溶液を淡い青色にします。 砕いた活性炭タブレットを同じボトルに入れます。 首を指で閉じて、混合物を振ります。 目の前が明るくなりますよ。 事実は、そのような石炭は文字通りその表面の染料分子を吸収し、水からそれらを抽出するということです。 そして、色の付いた物質が石炭に吸収されると、当然のことながら見えなくなります。 他の着色物質、たとえば、さまざまな色のインクやガッシュ絵の具を使って同じ実験を試してみてください (ただし、どの場合も、高度に希釈した溶液を使用してください)。 石炭は多くの物質を吸収できることがわかります。 この能力は石炭に特有のものではありません。 いくつかの粘土は漂白粘土と呼ばれます。 濡れたチョークの粉も塗料を吸収します（したがって、さまざまな汚染された物体はチョークで掃除されることがあります）。 あぶらとり紙の切れ端や古布の端切れ、植木鉢の土が染料を吸収していく様子を体験できます。 あるいは、コーンスティックとか。 あらかじめ瓶にスティックを数本入れ、その中にコロンをピペットで一滴落とし、蓋をしてXNUMX分後に蓋を開けたとき、匂いは感じなくなります。 ：コーンスティックを構成する多孔質物質に吸収されています。 化学者は、色であれ匂いであれ、このような吸収を吸着と呼びます。 現れ、変化し、消えた色を振り返ってみましょう。 今度は、ある物質から別の物質に移動します。 試験管またはボトルに約 XNUMX 分の XNUMX の水を入れ、ヨードチンキを XNUMX 滴加えて、あまり濃くない茶色がかった溶液を作ります。 溶液の上に同量のガソリンを注ぎます（家族が持っているかもしれませんが、ない場合はホームセンターに行く必要があります）。 この実験や、ガソリンやその他の可燃性物質が関与する他の実験を行うときは、ガスバーナーやマッチさえも近くに火を置かないように注意してください。 ボトルの栓を閉めた後、中身をよく振り、数分間放置してください。 ガソリンは水より軽いので、混合物は分離します。水は底に残り、ガソリンは浮き上がります。水とは混ざりません。 しかし、ヨウ素は水には溶けにくいが、ガソリンにはよく溶けるため、登山に出発するときはヨウ素を持って行きます。 その結果、下層の水層はほぼ無色となり、ガソリン層は暗褐色になります。 かき混ぜずに、慎重にガソリンの上部層を別のボトルに注ぎ、蓋をしてそのままにしておきます。 その間に、新しい銅を用意してください。あなたはごく最近、硫酸銅の溶液に鉄釘を浸すこの実験を行いました。 溶液中で赤くなった爪から、新しく堆積した銅の堆積物を古いスプーンや鉄片で削り取ります。 赤い湿った粉末をひとつまみ手に入れたら、すぐにガソリン溶液のボトルに注ぎ、再び栓を閉めます。 次に、ボトルを数回振り、溶液の色を観察します。 XNUMX ～ XNUMX 分後には消えるか、少なくともほとんど見えなくなります。 このヨウ素は銅と反応し、無色の化合物であるヨウ化銅が得られました。 同じ実験を銅箔で行うこともできます (チョコレートを包む銀色のアルミ箔に似ていますが、色が赤みがかっているだけです)。 ただし、この場合は反応がかなり遅くなり、色が消えるまでに数分間溶液を振る必要があります。 ガソリンが注がれたときにヨウ素の入った瓶の中で起こったことは、科学的には抽出と呼ばれます。 これは化学に限らず非常に一般的な手法です。 溶剤を使用して、ヒマワリの種とナッツの仁から油が抽出されます。 コーヒー豆を抽出すると茶色の液体が得られ、そこから水分が蒸発し、残りのふわふわした粉末が「インスタントコーヒー」とラベルが貼られた瓶に入れられます。 抽出について別の実験をしてみましょう。 今回は無色の緑と無色の緑を作ります。 私たちの緑の源は、レタスからイラクサまで、あらゆる植物の新鮮な葉です。 作業をスピードアップするために、葉を XNUMX ～ XNUMX 枚粉砕することもできますが、必要に応じて、そのまま残しておくこともできます。 これらを薄壁のグラス（必ず薄壁のグラス、厚くてファセットがあり、破裂する可能性がある）に入れ、少量の希釈アルコールで満たします。 たとえば、ウォッカをグラス XNUMX 杯飲むこともできます (これが化学実験に最も適していると思います)。ケルンを飲むこともできます。これにはアルコールも含まれています。 おそらく、次に何が起こるかすでに推測しているでしょう。 しかし、室温では、アルコールはかなり長い間緑色に変わります。 したがって、ガラスを熱湯の入った鍋に置き（化学者はこれをウォーターバスと呼びます）、ガラスを直接底に置くのではなく、ある種の木製の円の上に置くことをお勧めします。 鍋の水が冷めたら、ピンセットを使ってグラスから葉を取り除きます。 それらは変色し、アルコールはエメラルドグリーンに変わりました。 葉から何を抽出したか知っていますか？ クロロフィルは、植物が太陽エネルギーを「食べる」のを助ける緑色の染料です。 この経験から XNUMX つの有益な結論を引き出すことができます。 まず、誤って膝を草で汚してしまった場合は、アルコールやコロンで拭き取ることができます。 第二に、ケーキ、パイ、その他の自家製お菓子を飾るには、人体に無害な緑色の染料が必要になることがよくあります。 これで調理方法がわかりました。 数滴の染料が必要なので、ここではアルコールは問題ありません。 ただし、食品としてクロロフィルを抽出する場合は、コロンは使用せず、レタスやほうれん草などの葉が食べられ、苦くないものであることを確認してください。そうでないと、玉ねぎの臭いがするクリームができてしまいます... お気づきかと思いますが、抽出は、物質が異なれば溶解方法も異なるという事実に基づいています。 コーヒーの例に戻りましょう。ちなみに、コーヒーは冷水にほとんど溶けません。 チコリの方がよく溶けます。 チコリ入りの少量のコーヒー粉を冷水の入ったボトルに入れると、粉の一部が表面に浮き（これがコーヒーです）、一部が溶けて沈み、茶色の跡が残ります（これがコーヒーです）。 、もちろんチコリです）。 不純物を認識して分離するための興味深い、頻繁に使用される方法は、同じ液体内で物質が異なるように溶解する能力に基づいています。 この方法はクロマトグラフィーと呼ばれます。 緑の葉から得られるクロロフィル溶液がまだ残っているといいのですが。 次に、これが単一の物質であるか混合物であるかを確認します。 ノートからきれいな白い吸い取り紙を取り出します (厳密に言うと、濾紙という学名が付いています)。 それをガラスまたはタイルの上に置き、ピペットから中央にクロロフィル溶液を一滴垂らします。 汚れがぼやけるまで待って、中央にアルコールを一滴落とします（イソプロピル アルコールを使用できます。ガラスの掃除に使用され、IPA という名前で販売されています）。 ドロップが吸収されたら、次のドロップをドロップします。 などを何度か繰り返しました。 スポットはますます大きくなり、その上に XNUMX つの異なる色のリング (XNUMX つは黄緑色、もう XNUMX つは灰緑色) がはっきりと見えます。 これらは XNUMX 種類のクロロフィルで、どちらも葉の中にありましたが、アルコールに対する溶解の仕方が異なるため、現在は紙上で分離されています。 化学者はこの方法を「ペーパークロマトグラフィー」と呼びます。 特殊な多孔質紙を使用しているため、ご覧のとおり、吸取紙と簡単に交換できます。 これはクロマトグラフィーの別のバージョンです。 おそらく溶媒は純水なので、もっと入手しやすいでしょう。 濾紙（つまり、吸い取り紙）を指XNUMX～XNUMX本分の幅に切り取り、端から約XNUMXセンチメートルの端の一方にインクで線を描きます。 ストリップのもう一方の端に穴を開け、そこに棒または鉛筆を差し込み、背の高いガラスの端に置き、ストリップがガラスの内側にありますが、壁には触れず、かろうじて底に届くようにします。 飛沫が紙片にかからないように、慎重にグラスの側面に沿って少量の水を注ぎます。 ストリップの下端が水に入ったらすぐに水を注ぐのを止め、次に何が起こるかを注意深く観察してください。 何が起こるかというと、水が紙の上に上がり始めます。 そしてほぼ終わりに達するまで発酵させます。 次に、ストリップをガラスから取り出し、乾燥させます。 XNUMX本ではなく、異なる色と異なる高さの複数の線が表示されます。 この水がインクの溶媒となり、さまざまな色素を紙中に分散させます。 どの色のインクも単一の染料から作られることはほとんどなく、混合物から作られることがはるかに多いと言わなければなりません。 そのため、青、赤、緑、黒のインク、ガッシュ絵の具、さまざまな布地染料 (ホームセンターで販売されています)、ジュースやフルーツウォーターなどのその他の色の液体を家庭用クロマトグラフでテストできます。 純水では物質をうまく分離できないこともあります。 次に、特にエクスペリエンスが簡単で時間もかからないため、他のオプションを試してください。 水の代わりに、同量の水と酢の混合物を使用してみてください。これは酸性溶媒になります。 主要な溶媒を試してください。水XNUMX杯に対してアンモニア大さじXNUMX、XNUMX杯です。 もちろん、アルコールやイソプロピルアルコールを摂取しても構いません。 クロマトグラフィーに使用されるのは紙だけではありません。 デンプンを使って簡単な実験を行うことができます。 小さじ XNUMX ～ XNUMX 杯のデンプンを少量のイソプロピル アルコール (IPA) またはコロンと混ぜ、液体混合物をガラスに塗布し、乾燥させます。 次に、乾いた皿の上に着色物質を XNUMX 滴置き、乾燥させ、アルコールを一滴垂らして、汚れがどのようにぼやけるかを観察します。 物質の混合物であれば、色のついたリングが現れます。 この方法で、家庭の薬箱から、バレリアンドロップ、咳止めシロップ、カレンデュラチンキなどの液体を分けてみてください。 そして、家庭用の最後のオプションは、でんぷんを長い透明なチューブに注ぐものです。 チューブの下端を脱脂綿で栓をし、でんぷん層を高さ10cm程度に注ぎ、その上に着色液（クロロフィル溶液、薄めたインク、ジュースなど）を少量注ぎ、でんぷん層が半分まで浸み込んだら、 、少量のアルコールまたはその他の溶剤を加えます。 白い糊の上に美しい色とりどりの縞模様が現れます。 さまざまな色の物質やさまざまな溶媒を自分で選択してみてください。 そして、これらの非常に真剣な実験の結果何が起こったのか混乱しないように、得られた情報をノートに（できれば表の形で）書き留めてください。 一般に、あなたはすでに自分を若い化学者であると当然考えており、自尊心のある化学者は皆、自分の観察や実験結果を書き留める実験ノート (または日記) を付けています。 そんな研究室日誌を始める時期が来ました。 そこには、何を、いつ、どのように行ったのか、どのような結果が得られたのか、自分自身でどのような結論を導き出したのかを書き留めます。 これには文字通り数分かかりますが、多くの利点と思考の材料が得られます。 そうでなければ、なぜ大人の実験者が日記を書くのに時間を費やすのでしょうか? このような真剣な仕事の後は、少し休憩して、楽しみのためにいくつかのカラフルな奇跡を起こしてみましょう。 彼らのために、通常の窓ガラスではなく、液体ガラスのガラスを買いだめする必要があります。 そのような物質があります - ケイ酸ナトリウム、その水溶液は濃厚で粘着性があり、液体ガラスと呼ばれます。 建築でよく使用されます。 ただし、日常生活でも使用されますが、名前は異なります - ケイ酸塩オフィス接着剤。 おそらく接着剤は今回の用途には少し濃いので、小さなボトルに注ぎ、水と半分ずつ混ぜます。 液体ガラスは乾燥するといかなるものでも取り除くことができなくなりますので、ケイ酸塩接着剤の汚れがテーブルや衣服についた場合は、すぐに水で洗ってください。 同じ理由で、この接着剤を使って写真をアルバムに貼り付けたり、絵を壁に貼り付けたりすることはお勧めしません。 試験管または瓶に薬局の塩化カルシウムを約 XNUMX 分の XNUMX 注ぎ、フェノールフタレイン溶液を数滴滴下します。 ほぼ同量の希釈したケイ酸塩接着剤を別のボトルに注ぎます。 次に、最初のボトルの中身を XNUMX 番目のボトルに注ぎ、混合物を振ります。 まず、赤くなり、次にゼリーまたはゼリーのようにとろみます。 繰り返しますが、その体験はまさに手品のようなものです。 液体ガラスを使ったトリック実験の別のバージョン: 塩化カルシウムの代わりに、硫酸マグネシウム (薬局ではビターソルト、またはエプソムソルトという名前で売られています) を XNUMX ～ XNUMX つまみ取り、水が半分入ったボトルに放り込みます。 。 振って、希釈したケイ酸塩接着剤を XNUMX ～ XNUMX 滴加え、よくかき混ぜます。 再び泡の中にゼリーが形成されますが、今回のみ淡いピンク色です。 無色の溶液から赤いゼリーを得る能力を利用して、絵の具や色鉛筆を使わずに絵に色を塗ることができます。 少なくともこの方法では。 鉛筆で紙に絵の輪郭を描き、フェノールフタレインの透明な溶液で輪郭の内側をすべて「ペイント」します。 別の紙を希釈したケイ酸塩接着剤で完全に覆います。 両方のシートを折り、一方をもう一方に押し付けて、XNUMX〜XNUMX分間一緒に保ちます。 葉を慎重に切り離してみると、描いた絵が勝手に赤くなっているのがわかります。 目に見えないものを見えるようにすることは、それほど特別な奇跡ではありません。 これには多くのレシピがあり、それらはすべて非常に長い間知られています。 たとえば、アンモニアの粉末をスプーンの先に取り、水の入った小さなボトルに注ぎます。 透明な溶液がインクとして機能します。 清潔なペンをそれに浸し、普通の筆記用紙に何かを書いたり描いたりします。 紙を完全に乾かしますが、作業を早くするためだけにラジエーターの上などの暖かい場所に置くことは考えないでください。 まだ何も見えません - 結局のところ、溶液は透明でした。 では、紙を温めてみましょう。 誤って発火するのを防ぐために、ピンセットまたは洗濯ばさみでシートを保持し、閉じたスパイラルで電気ストーブで加熱するのが最善です。 そのようなタイルがない場合は、ろうそく（またはアルコールランプ）で加熱できます。 ただし、目に見えない模様が描かれた紙は、温まっても発火しないように、火の上に十分高い位置にかざす必要があります。 加熱すると、白紙の紙にペンで描いた絵や碑文がどのように現れ始めるかがわかります。 目に見えないものを見えるようにするために、特別な物質を購入する必要はありません。 インクの代わりに、冷蔵庫やキッチンキャビネットにある可能性が高いいくつかの製品を使用できます。 牛乳としましょう。 またはレモン汁。 または玉ねぎを絞ったジュース。 少なくとも食卓酢。 しかし、どのような場合でも、碑文や絵を現像するには、紙をタイルやろうそくの上で加熱し、もう一度言いますが、紙がタイルや炎から十分に離れていることを確認する必要があります。 著者：オルギンO.M.
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