Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №7/2005

ПЕРЕПИСКА С ЧИТАТЕЛЕМ

Царица-водица

Вечер химии

На сцену под песню И.Дунаевского из кинофильма «Волга-Волга»:

«Удивительный вопрос:
Почему я водовоз?
Потому что без воды
И ни туды, и ни сюды!» –

выходит Водовоз и вывозит за собой группу девочек-капелек (7–8 чел.). У каждой девочки – сосуд с водой, которую они сливают в один бочонок под песню.

Капелька 1. Когда мы, познавая науку, знакомимся с химией, первое, что мы слышим: «Аш-два-о». (произносится всеми по очереди, причем каждой – на свой лад.)

Все вместе. «Аш-два-о» – научное имя воды!

Капелька 2. На гербе водяного царства можно написать девиз: «Никому не уступлю!»

Капелька 3. Смысл его – великая роль воды в жизни на Земле.

Капелька 4. Ни на одной планете нет такого количества воды, как на Земле.

Вода в арктических айсбергах

Вода в арктических айсбергах

Капелька 5.

Вода благоволила литься!
Она блистала столь чиста,
Что – ни напиться, ни умыться,
И это было неспроста.
Ей не хватало ивы, тала
И горечи цветущих лоз.
Ей водорослей не хватало
И рыбы, жирной от стрекоз.
Ей не хватало быть волнистой,
Ей не хватало течь везде.
Ей жизни не хватало – чистой,
дистиллированной воде!

(А.Мартынов)

Капелька 6. Вода – повсюду. Она вокруг нас.

В океанах и морях.

Капелька 7. В реках и озерах.

Капелька 8. В дожде и снеге.

Капелька 1. В льдинах.

Капелька 2. В водопроводных трубах.

Капелька 3. В питье и пище.

Капелька 4.

Вода в кране –
холодная крайне.
Кран
другой
не тронешь рукой.
Можешь
холодной
мыть хохол,
горячей –
пот пор.
На кране
одном
написано:
«Хол.»,
на кране другом –
«Гор.».
Придешь усталый,
вешаться хочется.
Ни щи не радуют,
ни чая клокотанье.
А чайкой поплещешься –
и мертвый расхохочется
от этого
плещущего щекотания…
Сядешь
и моешься
долго, долго.
Словом,
сидишь,
пока охота.
Просто
в комнате
лето и Волга –
только что нету
рыб и пароходов.

(В.Маяковский)

Капелька 5. Вода в нас самих – мы на две трети «сделаны» из воды.

Капелька 6. Вода вылепила лицо нашей планеты.

Капелька 7. Вся земная жизнь рождена водой и не может существовать без нее.

Хором. Мы – дети воды.

Капелька 8.

Увидеть реку, подойти к реке,
К воде спуститься, над водой нагнуться
И зачерпнуть, и в город свой вернуться,
Что от реки построен вдалеке.
И встать с кувшином в тень у старых стен,
И всех созвать – пускай подходит каждый.
И напоить всех тех, кто мучим жаждой,
И ничего не попросить взамен.

(А.Макаревич)

Капелька 1. Что же такое вода?

Капелька 2. Вода – сестра-тихоня сильнейшей взрывчатки – гремучего газа!

Опыт 1. Взрыв гремучей смеси.

Цилиндр наполняют на 2/3 водородом и оставшуюся 1/3 – кислородом методом сбора газов над водой. Для соблюдения мер техники безопасности цилиндр должен быть обернут полотенцем. Цилиндр герметично закрывают, в горизонтальном положении подносят к зажженной свечке и открывают. Раздается взрыв.

Уравнение реакции:

2 + О2 = 2Н2О.

Капелька 3. И гремучий газ-разрушитель, и созидающая жизнь вода состоят из водорода и кислорода.

Капелька 4 (говорит в зал). А кто знает, чем они отличаются? Газ – лишь смесь простых веществ, а в воде водород и кислород объединены в молекулы.

Капелька 5. Вода – минерал, самый подлинный и удивительный.

Капелька 6. Его породила Земля на заре своей жизни, когда была раскалена, как огонь.

Капелька 7. Сроднясь с расплавленными породами, вода застыла позднее в гранитах и базальтах.

Капелька 8. А когда вулканы извергают из недр Земли расплавленную лаву, то с нею выбрасывают и немало воды – 40 млн т каждый год.

Опыт 2. «Вулкан».

30 г тонкоизмельченного дихромата аммония (NН4)2Сr2О7 насыпают конусом на железном поддоне. Стальной палочкой, разогретой в пламени спиртовки, добиваются начала разложения соли:

(NН4)2Сr2O7 = Сr2O3 + N2 + 4Н2O.

Капелька 1. Этой воды никогда раньше не было на поверхности Земли, поэтому ее и называют ювенильной, т.е. молодой.

Реакция разложения дихромата аммония
Реакция разложения дихромата аммония

Капелька 2. А «немолодой» воды, с давних пор поселившейся на поверхности, очень много вокруг.

Капелька 3. То она жидкая, течет в реках и океанах.

Капелька 4. То паром стремится в облака.

Капелька 5. То льдами застывает в стужу.

Капелька 6. Вода – оборотень! Единый в трех лицах.

Капелька 7. Вода – поразительная жидкость!

Капелька 8. Но вся из аномалий. Для нее будто законы не писаны.

Капелька 1. Благодаря капризам воды в ней могла развиваться и существовать жизнь!

Капелька 2.

Совсем недолго дождь шумел,
А сколько сделал добрых дел:
И зной унял, и пыль прибил,
И ручеек разговорил!
И покрыл коврами склоны,
Свежим сделал ветерок,
А потом раскрыть бутоны
Маку красному помог.
И налил без лишних слов
Их водою до краев!..

Капелька 3.

Обернуться на журчанье ручейка,
Наклониться над нежданною водой.
Родничок всего-то – с детскую ладонь.
И, как детская ладонь, вода сладка...
Безымянный, неприметный родничок.
Он и сам-то вряд ли знает, что течет,
И совсем не понимает – для чего...
Ты, наверное, забудешь про него.
Ты, конечно, проживешь без родника...
А для леса он – как жилка у виска.

Водовоз (разлядывая сосуд с водой). Аномалии, аномалии... Вся из аномалий! А что это за звери такие и где они здесь? Ничего не видно.

Все. Аномалия – это неправильность, отклонение от нормы.

Капелька 4. Наше дальнейшее выступление посвящено аномалиям воды.

Капелька 5. Какие свойства воды поражают ученых?

Капелька 6. Почему вода играет такую важную роль на Земле?

Капелька 7. Об удивительных свойствах этого замечательного минерала, на котором «держится» во всем блеске привычная картина жизни, мы расскажем в нашем выступлении «Вода и ее аномалии».

АНОМАЛИЯ ПЕРВАЯ

В колбе кипит вода, звучит спокойная музыка.

Капелька 1. (рассудительно). Воде по ее химической структуре положено плавиться и кипеть при низких температурах, которых на Земле не бывает (показывает на графиках, рис. 1, 2).

Рис. 1. Ожидаемая температура кипения воды (график Б) по аналогии с линейной зависимостью tкип гидридов ЭН4 (график А) от положения элемента Э в таблице Д.И.Менделеева

Рис. 1.
Ожидаемая температура кипения воды (график Б)
по аналогии с линейной зависимостью tкип гидридов ЭН4 (график А)
от положения элемента Э в таблице Д.И.Менделеева

 

Рис. 2. Наблюдаемая (график В) и ожидаемая по аналогии (график Г) зависимости температур плавления гидридов ЭН4 и Н2Э от положения элемента Э в таблице Д.И.Менделеева

Рис. 2.
Наблюдаемая (график В) и ожидаемая по аналогии (график Г)
зависимости температур плавления гидридов ЭН4 и Н2Э
от положения элемента Э в таблице Д.И.Менделеева

Капелька 2. (удивленно, с испугом). Но тогда не было бы на Земле ни жидкой, ни твердой воды, а был бы один пар.

Капелька 1. Да. Но этого не случилось лишь потому, что вода нарушила закон и кипит при температуре (пауза, вопрос в зал: какой?) +100 °С, а плавится при 0 °С.

Капелька 2. Ребята, вы запомнили первую аномалию?

АНОМАЛИЯ ВТОРАЯ

Изображая зубную боль, выходит с грелкой капелька 3.

Капелька 4. Что это у тебя?

Капелька 3. Грелка. С водой.

Капелька 4. Нагрела бы лучше песка, ведь он в пять раз быстрее нагревается, чем вода.

Капелька 3. Да, но и остывает тоже быстрее.

Капелька 4. Ведь у воды аномалия вторая – высокая теплоемкость!

Капелька 3. Совершенно верно! У воды она в 10 раз больше, чем у железа.

Капелька 4. Чтобы нагреть на 1 °С один литр (демонстрирует колбу) воды, тепла потребуется в 3300 раз больше (плакат), чем для нагрева одного литра воздуха (показывает куб с ребром 1 дм).

Капелька 3. Но когда вода остывает, она отдает столько же тепла, сколько забрала при нагревании.

Капелька 4. Из-за исключительной способности воды поглощать тепло температура ее при нагревании и охлаждении изменяется незначительно, поэтому морским обитателям никогда не угрожает ни сильный перегрев, ни чрезмерное охлаждение, а океан является величайшим аккумулятором тепла.

АНОМАЛИЯ ТРЕТЬЯ

Капелька 5. У воды очень высокая скрытая теплота плавления.

Капелька 6. Что это такое?

Капелька 5. Сейчас, чтобы это показать, мы вскипятим воду в бумажном пакете.

Звучит тихая музыка.

Вырезать из обычного листа бумаги круг, плотно его прижать по кольцу штатива с углублением в середине. Налить воды и нагревать на пламени спиртовки.

Капелька 6. Чтобы выпарить воду, тепла потребуется в пять с половиной раз больше, чем для того, чтобы вскипятить ее.

Капелька 5. Если бы у воды не было этого свойства – даже в жару медленно испаряться, – многие озера и реки быстро бы пересохли, и вся жизнь в них погибла.

АНОМАЛИЯ ЧЕТВЕРТАЯ

Капелька 7. Оказывается, замерзая, вода тоже отдает много тепла.

Капелька 8. Один литр воды, превращаясь в лед, может подогреть на 1 °С 250 тыс. литров воздуха – это объем воздуха, который находится в нашем актовом зале.

Капелька 7. Вот почему в холодные ночи зимой в теплицы ставят бочки с водой: замерзая, она выделяет тепло и согревает воздух.

АНОМАЛИЯ ПЯТАЯ

Капелька 1. Наверное, всем известно, что если наполненную водой банку оставить на морозе, то она лопнет. А почему?

Капелька 2. Потому что, замерзая, вода расширяется на 9% по отношению к прежнему объему.

Демонстрация 1. На трубке Ньютона делаются метки первоначального объема воды и 9%-го его увеличения.

Капелька 1. Поэтому лед всегда легче незамерзшей воды и всплывает вверx. К тому же лед, как и вода, хороший теплоизолятор, поэтому редкий водоем промерзает до дна, и морским животным не очень холодно.

АНОМАЛИЯ ШЕСТАЯ

Капелька 3. Самая странная.

Капелька 4. Все вещества, когда их нагревают, расширяются, а при охлаждении сжимаются.

Капелька 3. Вода тоже сжимается от холода.

Колбу с подкрашенной водой плотно закрывают пробкой с газоотводной трубкой, на которой нанесены метки (или резиновые кольца). Затем нагревают и наблюдают движение воды по газоотводной трубке. Для охлаждения колбы достаточно обернуть ее платком, смоченным холодной водой.

Капелька 4. Вода сжимается при охлаждении, но при +4 °С наступает предел.

Демонстрация 2. Предел сжатия демонстрируется на воздушных шариках, имитирующих молекулы воды.

Капелька 3. Тут она снова начинает расширяться, хотя температура продолжает понижаться.

Капелька 4. Поэтому самой плотной и тяжелой вода бывает при +4 °С.

Капелька 3. Зимой, охладившись, она опускается на дно и здесь сохраняется в течение всей зимы.

Капелька 4. Эта удивительная аномалия спасает жизнь всем пресноводным животным.

Капелька 3.

О, зима! О дни жестокой,
Бесконечной зимней стужи!
Снег все больше, больше, больше
Заносил луга и степи;
Лед все толще, толще, толще
Становился на озерах.
Сквозь слюду прозрачной влаги
Видно все ж, как ходят рыбы
Глубоко над дном в озерах.

(Г.Лоэнгфелло)

АНОМАЛИЯ СЕДЬМАЯ

Капелька 5. Из всех жидкостей, кроме ртути, у воды самое большое поверхностное натяжение.

Капелька 6. Что это такое? Слушайте и смотрите!

Капелька 5. Внутри жидкости притяжение молекул друг к другу уравновешено.

Капелька 6. А молекулы воды, которые лежат глубже, тянут вниз самые верхние молекулы.

Капелька 5. Поэтому капля воды будто стремится затянуть себя в узелок.

Капелька 6. Стягивают ее силы поверхностного натяжения. Капля воды будто упакована в свою поверхностную пленку, которая очень прочна.

Капелька 5. Итак, поверхность воды будто всегда затянута тончайшей пленкой из молекул воды.

Капелька 6. По этой пленке, как по паркету, бегают разные насекомые – водомерки, например.

Капелька 5. Послушайте интервью нашего специального корреспондента с одной из них.

РАССКАЗ ВОДОМЕРКИ

Водомерка. Хватайте его, хватайте, пока не убежал!

Корреспондент. Кого хватать, уважаемая Водомерка?!

Водомерка. Вон того жука с короткими надкрыльями. На воде он, на воде!

Корреспондент. Что он натворил? Может, не нарочно?

Водомерка. Я ему покажу – не нарочно! Ах, озорник, ах, хулиган! Давно я за ним гоняюсь! Дворничихой я на озере работаю. Уж так следишь, посмотрите, какая чистота. На озере покрытие особенное, уж так над ним дрожишь – только бы не повредить.

Корреспондент. О каком покрытии вы все говорите? Что-то я не замечаю на воде никакого покрытия.

Водомерка. Тонкое оно – вот и не замечаете. Все озера сверху водяной пленочкой покрыты, и реки тоже, и моря.

Корреспондент. Если пленка тонкая, то ее порвать нетрудно. Так, может быть, этот жучок действительно порвал ее нечаянно?

Водомерка. Нечаянно? Да ее и нарочно не так-то просто порвать. Это очень хорошее покрытие.

Корреспондент. Но как же умудряется этот маленький жучок ее порвать?

Водомерка. У него в конце брюшка пузырек спрятан, я заметила. Начнешь к нему подбираться – он тут же: кап, кап... Капельки по воде растекаются – и покрытия как ни бывало! Снаружи не видно, а попадешь на это место – сразу провалишься!

Корреспондент. Этот маленький жучок таким образом защищается от преследователя. Так сказать, химический способ защиты!

Водомерка. Защиты? Это химическое хулиганство!

Капелька 6. А теперь мы покажем, что происходило при химическом хулиганстве, о котором говорила Водомерка.

Опыт 5. Поверхностное натяжение.

Чашку Петри с водой установить на кодоскоп, чтобы опыт проецировался на экран. На поверхность воды насыпать тонкий слой серы, затем капнуть на него две капли диэтилового эфира. Слой разрушается.

АНОМАЛИЯ ВОСЬМАЯ

Капелька 7. Вода – лучший растворитель в мире!

Капелька 8. Она растворяет очень многие вещества, но сама остается инертной – не изменяется ее химический состав.

Капелька 7. Благодаря этому качеству вода смогла стать носителем жизни.

Капелька 8. При растворении веществ может выделяться тепло.

Опыт 6. Выделение тепла при растворении.

В термостойкий стакан наливают воду, туда же помещают пробирку с диэтиловым эфиром и тонкой струйкой приливают к воде серную кислоту. Выделяется тепло, эфир в пробирке закипает (можно использовать термометр).

Техника безопасности: следует лить кислоту в воду.

Капелька 7. Тепло при растворении может и поглощаться.

Опыт 7. Поглощение тепла при растворении.

В коническую колбу на 0,5 л наливают 100–150 мл холодной воды. Быстро всыпают в колбу
80–120 г нитрата аммония и содержимое несколько раз энергично встряхивают. Колбу ставят на тарелку с небольшим количеством воды или на лист влажного картона. Через некоторое время колба примерзает к тарелке.

Капелька 8. В воде можно вырастить кристаллы различных веществ. (демонстрация кристаллов.)

Капелька 7.

Стоит мне своим дыханьем
Только раз на воду дунуть,
Остановятся все реки,
Вся вода окаменеет!

(Г.Лоэнгфелло)

Опыт 8. Кристаллизация.

Добавить 50 мл воды в колбу с 300 г кристаллогидрата ацетата натрия Nа(СH3COO)•3Н2О и поместить на водяную баню до полного растворения соли. Перед охлаждением горячего раствора налить пипеткой по стенке слой горячей воды толщиной 1–2 см, закрыть горло колбы ватой и оставить остывать при комнатной температуре. Чтобы вызвать кристаллизацию, достаточно бросить кристаллик ацетата натрия. (Раствор можно использовать многократно.)

АНОМАЛИЯ ДЕВЯТАЯ

Капелька 1. Чистая дистиллированная вода почти не электропроводна.

Капелька 2. Электропроводность водных растворов, например, солей – высокая.

Опыт 9. Электропроводность.

Собрать прибор для демонстрации электропроводности. Сначала электроды опустить в стакан с дистиллированной водой, лампочка при этом не загорится. Затем добавить раствор хлорида натрия. Будет наблюдаться свечение лампы.

Электропроводность раствора хлорида натрия
Электропроводность
раствора хлорида натрия

Капелька 3. Вода активно реагирует с щелочными металлами, образуя гидроксиды.

Опыт 10. Пламя на воде.

В чашку или стакан с водой кладут с помощью пинцета кусочек натрия. Стакан можно прикрыть стеклянным колпаком или воронкой. Уравнение реакции:

2Na + 2Н2О = 2NаОН +Н2.

Капелька 4. При повышенных температурах вода реагирует почти со всеми металлами.

Опыт 11. Сжигание магния.

В ложку для сжигания веществ поместить магний и поджечь его. Опустить горящий магний в стакан с кипящей водой. Магний продолжает гореть в парах воды, образуя оксид магния.

2Mg + O2 = 2MgO,

Mg + H2O MgO + H2.

Капелька 5. «Воде, – сказал великий Леонардо да Винчи, – была дана волшебная власть стать соком Земли».

Капелька 6.

Вы, кто любите природу –
Сумрак леса, шепот листьев,
В блеске солнечном долины,
Бурный ливень и метели,
И стремительные реки
В неприступных дебрях бора,
И в горах раскаты грома,
С влажной свежестью долины,
Шумом рек и водопадов,
Вам, любители природы,
Посвятили мы рассказ свой.

Капелька 7.

Давайте же мыться, плескаться,
Купаться, нырять, кувыркаться
В ушате, в корыте, в лохани,
В реке, в ручейке, в океане,
И в ванне, и в бане.

Вместе.

Вечная слава воде!

(К.Чуковский)

А.А.ЛЕТЮК
(пос. Канаш, Калининградская обл.)