Досліди з водою
Всі знають, що вода - це хімічна сполука, а її хімічна формула - Н2O. Про це всім добре відомо. Вода складається з двох елементів - водню та кисню. Давайте поекспериментуємо з нею, а саме спробуємо розкласти воду на складові частини і потім знову утворити її. Це завдання нелегке, оскільки вода - дуже стійка сполука. Щоб відокремити атом водню від атома кисню, потрібні дуже сильні допоміжні засоби, і навпаки, з'єднується водень з киснем легко та надзвичайно бурхливо. Крім цього, слід дотримуватися загальновідомих правил безпеки при роботі з хімічними речовинами.
У пробірку з тугоплавкого скла насипаємо порошок заліза шаром у 2-3 см. Потім додамо по краплі 0,5 мл води. Залізний порошок вбирає воду. На вологу суміш насипаємо ще приблизно трисантиметровий шар сухого порошку заліза. Пробірку закриємо гумовою пробкою, через яку пропустимо скляну зігнуту трубку із внутрішнім перетином 3-6 мм. Внутрішню сторону пробки захистимо від сильного нагріву шматком листового азбесту, або скляною ватою. Потім під кутом закріпимо пробірку на штативі чи тримачі для пробірок (рис. 1). Газовідвідну трубку зануримо у воду і над її кінцем зміцнимо перевернуту пробірку, наповнену водою.
Для успіху досліду необхідно, щоб порошок заліза, починаючи з сухого кінця стовпчика, нагрівався якнайсильніше. Для цього потрібний сильний бунзенівський пальник. При не дуже малому тиску газу збільшимо якомога більше підведення повітря, так щоб полум'я розділилося на внутрішній конус і зовнішню частину, що "не світиться". Однак не можна допускати проскоку полум'я (про це свідчить слабкий свист), тому що в цьому випадку згоряння починається вже всередині пальника і воно сильно нагрівається.
Пальник встановимо під пробіркою таким чином, щоб найбільш гаряча зовнішня кромка полум'я, що не світиться, обтікала пробірку. Спочатку будемо нагрівати ділянку, що знаходиться трохи вище за сухий стовпчик залізного порошку, поки пробірка помітно не розжариться. Потім повільно підіб'ємо полум'я під зону сухого залізного порошку.
Вологий шар нагрівається, вода випаровується, і водяна пара взаємодіє з гарячим порошком заліза. При цьому залізо захоплює кисень води, а водень звільняється. Він проходить через скляну трубку, а в пристрої, що уловлює, утворюються бульбашки, які збираються в наповненій водою пробірці. Це відбувається так швидко, що ми встигнемо наповнити другу пробірку.
Якщо бульбашки газу перестануть утворюватися, припинимо нагрівання і підпалимо водень, що утворився. Для цього перевернем пробірку отвором вниз, відкриємо і внесемо полум'я знизу в отвір. Газ швидко згорить. Ми побачимо блакитне полум'я і почуємо свистячий звук, а може, і сильний вибух. Про всяк випадок, щоб не поранитися осколками при можливому вибуху, перш ніж підпалювати газ, обмотаємо пробірку вологою хусткою.
Залізо легко з'єднується з киснем, тому може витісняти водень з води. При кімнатній температурі цей процес протікає дуже повільно, навпаки, при температурі червоного гартування - бурхливо. Водень при запаленні згоряє. Він з'єднується з киснем повітря, і знову утворюється вода. Якщо водень не змішаний із початку з киснем чи повітрям, згоряння протікає спокійно. Суміш водню з повітрям або чистим киснем вибухає. Таку суміш називають гримучим газом.
Виходячи з нашого першого досліду, ми можемо дати загальний рецепт розкладання хімічної сполуки: щоб звільнити компонент А зі сполуки АВ, потрібно ввести в реакцію з ним речовину С, яка з'єднується з В легше, ніж А. Залізо схильніше до утворення сполуки з киснем, чим водень, і внаслідок цього витісняє його із води. Інші метали також здатні до цього, наприклад, цинк, алюміній , магній або натрій. Такі метали називають активними, в той час, як неактивні метали: мідь, срібло, а саме золото та платина - не можуть розкладати воду. Вказаний ряд металів може бути цілком строго складений, якщо досить чітко визначити умови. Саме таким шляхом будується ряд напруг. Метали за їх здатністю до з'єднання з киснем можна поставити в ряд, який починається з найблагороднішого металу - золота, і закінчується найбільш реакційноздатними лужними металами - натрієм, калієм і т.д.
