Химия всегда была недооцененным школьным предметом. Чтобы продраться сквозь частоколы химических формул и увидеть в них реальную повседневную жизнь, нужны не только знания, но и воображение. «Мел» публикует четыре простых, но ярких химических эксперимента, а учитель химии Иван Сорокин дает научное объяснение тому, что происходит в ходе каждого. Возможно, если бы школьный курс начинался с подобных опытов, химия не была бы в числе предметов-аутсайдеров.
1. Кристаллические леденцы
Это лакомство, бесспорно, фаворит детей, несмотря на то, что его приготовление требует терпения.
Понадобится:
- Деревянные шпажки
- Сахар
- Вода
- Стеклянные баночки
Количество ингредиентов зависит от того, сколько конфет вы хотите приготовить. Стандартное соотношение — два стакана сахара на стакан воды.
Как готовить. Для того чтобы сделать стандартную порцию, налейте в небольшую кастрюлю 4 стакана воды и засыпьте 4 стакана сахара. Поставьте на огонь. Постепенно добавляйте сахар, увеличив в итоге его количество вдвое. Доведите до кипения, снимите с плиты и дайте остыть в течение 15 минут.
Пока масса охлаждается, вы можете подготовить шпажки для леденцов. Вымочите их в воде и обваляйте в сахаре. Обязательно дайте шпажкам высохнуть, иначе когда вы их опустите в горячий раствор, сахарное покрытие будет опадать, и кристаллы не прирастут.
Налейте полученную жидкость в стеклянные банки. При желании можно добавить какой-нибудь краситель и вкусовые добавки. Медленно введите подслащенные шпажки в раствор и закрепите в неподвижном положении. Убедитесь, что в банке осталось достаточно места для того, чтобы новые кристаллы смогли вырасти. Оставьте баночки в теплом, солнечном месте и запаситесь терпением, ведь конфеты будут готовы только через неделю.
«Как всем известно из самых простых кулинарных опытов, растворимость вещества растет с увеличением температуры. Это свойство как раз и используется в нашем эксперименте: фактически это кухонная версия широко применяемого метода очистки кристаллических веществ, который называется „перекристаллизация“. По мере остывания и испарения воды концентрация сахара в растворе растет, а степень насыщения, соответственно, повышается. Как только эта степень достигает порогового значения, кристаллы начинают выпадать из раствора и продолжают это делать, пока вокруг есть хоть сколько-то воды. Именно для этого нам и нужны деревянные палочки с кусками сахара, называемыми „затравкой“: мелкие кристаллики становятся центрами кристаллизации, вокруг которых формируются новые крупные кристаллические структуры. Помимо прочего, полученный таким образом сахар очищен от ряда примесей, которые могли туда попасть».
Иван Сорокин, учитель химии
2. Желе «Пушистые облака»
Понадобится:
- 240 мл сливок
- 4 чайные ложки сахара
- упаковка желе
Как готовить. Взбить в миксере 240 мл сливок. Когда масса загустеет, добавить четыре чайные ложки белого сахара и взбивать снова, пока масса не станет плотной. Затем отправить получившуюся массу в холодильник на время, пока готовится желе.
Упаковку синего желе растворить в одном стакане горячей воды. Хорошенько перемешать. Через пять минут масса начнет густеть. Для достижения нужной консистенции поставить ее в холодильник на 20 минут.
Положить слой желе на дно банки, добавить каплю взбитых сливок и прижать все это к стеклянному дну. Затем еще каплю сливок, немного желе — и так до тех пор, пока банка не заполнится.
«Даже не имеющим никакого отношения к физической химии людям, слово «гомогенность» отчасти понятно интуитивно. Смесь выглядит так, что вы не можете различить в ней отдельные компоненты (как, например, в сладком чае) — стало быть, речь идет как раз о гомогенной системе. Если можете как, например, в жирном курином бульоне — значит, это гетерогенная система. Но что если неоднородность не видна невооруженным глазом?
И желе, и взбитые сливки — это микрогетерогенные системы, в которых неоднородность станет заметна только в тот момент, когда системы начнут разрушаться (сливки будут опадать, а желе — расползаться). В химии такие системы называются «коллоидными», и мы имеем с ними дело куда чаще, чем можно подумать.
Молоко — это коллоидная система: несмотря на то что для нас оно выглядит однородной белой жидкостью, молоко является смесью, в которую входит водный раствор и довольно немалое количество жира. Как мы знаем, вода и жиры смешиваются довольно плохо — но если частицы жира достаточно мелкие, вы просто не будете их замечать. Зато заметите, что жидкость стала непрозрачной: это происходит потому, что мельчайшие жировые капли рассеивают свет.
Взбитые сливки выделяются среди других коллоидных систем, употребляемых человеком в пищу, тем, что они как бы «дважды» коллоидные: с одной стороны, это микронеоднородная жидкая смесь (только с более высоким содержанием жира, чем в молоке), с другой — впоследствии она превращается в пену. А любая пена — это тоже коллоидная система. В подобных системах микроскопические пузырьки газа распределены по жидкости, отсюда большой объем и «летучесть». Устойчивые коллоидные системы всегда достаточно плотны. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в представленном опыте «облака» сливок не размазываются по желе: это обеспечивается и химическими связями, и чисто механическими характеристиками».
Иван Сорокин, учитель химии
3. Освежающий лимонад
Понадобится:
- 1-2 лимона
- 1 чайная ложка соды
- 1-2 чайные ложки сахара (по вкусу)
- соковыжималка, стакан, ложка и мерный стакан
Как готовить. Простой и приятный рецепт. Пропустите лимоны через соковыжималку, добавьте соду (наблюдайте за реакцией). Добавьте сахар по вкусу. Напиток готов.
«Почему лимоны настолько кислые? На это есть совершенно очевидный ответ: в них содержится довольно много органических кислот, основная из которых — лимонная. Собственно, кислоты называются именно так, потому что они очень кислые на вкус — да, средневековые экспериментаторы тянули в рот даже серную кислоту. Несмотря на то, что лимонная кислота довольно слабая, она все же достаточно сильна, чтобы в ходе обменной реакции вытеснить углекислый газ из натриевой соли угольной кислоты (NaHCO3). Это вещество более известно нам под названием „сода“. Углекислый газ — это те самые пузырьки, которыми насыщены все газированные напитки, а их количество вы можете контролировать самостоятельно, добавляя больше или меньше соды в раствор. В принципе так можно делать с большинством фруктов и овощей: отличный газированный напиток получится, например, из капусты».
Иван Сорокин, учитель химии
4. Щербет
Понадобится:
- пластмассовые чашечки
- мягкая сахарная пудра
- лимонная кислота
- желатин
Как готовить. Очень простой в приготовлении рецепт. Возьмите миску среднего размера, соедините три чайные ложки мягкой сахарной пудры с одной ложкой лимонной кислоты. Добавьте две чайные ложки желатина. Поместите получившуюся массу в маленькие пластмассовые чашечки примерно 30 мл. Это лакомство доставит ребятам массу удовольствия. Помните так называемые «шипучки»? Эффект будет схожим.
«Протекающая здесь реакция совершенно аналогична той, что описана в прошлом примере — только лимонная кислота здесь участвует в форме кристаллов, а не в растворе, который мы называем „лимонным соком“. Из-за того, что кристаллы друг с другом практически не реагируют, газ начинает выделяться только тогда, когда смесь попадает к нам в рот: как только все компоненты растворяются на языке, мы начинаем ощущать то самое шипение, которое есть не что иное, как звук выделяющегося углекислого газа».
Иван Сорокин, учитель химии
Полную версию статьи в оригинале читайте здесь.
