ЦТТ "Городской" г.Липецка

Прочитав заголовок статьи, вы сразу догадались, о каком газе пойдет речь. И не ошиблись. В данном случае мы займемся двуокисью углерода. CO₂ нужен нам для проведения нескольких простых и интересных опытов.

Но сначала познакомимся с историей одного изобретения: Джозеф Пристли, известный открытием кислорода, жил по соседству с пивоваренным заводом. Однажды он заметил, что на поверхности ферментирующей жидкости в большом количестве образуется двуокись углерода. Поразмыслив, Пристли пришел к выводу, что водный раствор этого газа должен иметь приятный вкус. И приготовил себе стакан пенящейся воды, став тем самым изобретателем газированной воды. Свое открытие он представил на заседании Королевского общества в Лондоне. Оно произвело огромное впечатление на членов коллегии, а Пристли получил золотую медаль.

Да, такое на первый взгляд простое изобретение принесло английскому ученому огромную популярность. Ведь газированную воду сейчас любят все, а в жаркие дни она прямо-таки незаменима. Но давайте не только восхищаться освежающему вкусу лимонада, а постараемся ответить на вопрос: почему газированная вода кислая на вкус?

Газированную воду получают насыщением воды двуокисью углерода под давлением.

Двуокись углерода реагирует с водой, что записывается уравнением:

CO₂ + H₂O → H₂CO₃

Образующаяся при реакции угольная кислота и придает воде чуть кислый вкус.

А знаете ли вы, почему газированная вода, оставленная на долгое время в стакане, теряет свои освежающие свойства?

Немножко подумать, и ответ готов! Растворимость газа в жидкостях растет с увеличением давления. Если газированную воду влить в стакан, давление, под которым она находилась в бутылке, резко снижается, вследствие чего CO2 выделяется из нее в виде пузырьков. Через некоторое время большинство содержащейся в воде двуокиси углерода улетучивается, а газированная вода становится обычной водой.

Если захотите, можете испробовать лимонад собственного производства. Для этого нужны генератор двуокиси углерода и немного фруктового сока. Посмотрите на рисунок.

Бросьте в колбу несколько кусочков мела и добавьте какую-нибудь кислоту, например, разбавленную HCl или обычный уксус. Помните, что жидкость в колбе не должна занимать больше половины ее объема. Быстро закупорьте колбы пробкой с проходящей через нее трубкой, на которую предварительно была надета резиновая трубка. На ее свободный конец наденьте стеклянную трубку с суженным концом.

Погрузите трубку в стакан со смесью воды и сока и вы увидите выделение пузырьков бесцветного газа. Через несколько минут газированная вода готова. Но помните, что аппаратуру, нужную для опыта, требуется тщательно вымыть. Кроме того, обращаться с кислотами следует очень осторожно.

Проделаем еще несколько интересных опытов.

Сначала проверим вес CO₂.

Для этого опыта приготовим маленькие свечки и большой стеклянный сосуд. Из проволоки сделаем "лестницу", на которую установим свечки (см. рисунок). Зажжем их, а проволочную конструкцию вставим в химический стакан. Теперь введем в стакан CO₂.

Опыт этот очень красивый: свечки будут гаснуть постепенно — сначала погаснет та, которая установлена на дне, потом вышестоящая, за ней следующая... Двуокись углерода не поддерживает горения, а поскольку она тяжелее воздуха, то, наполняя стакан, тушит свечи.

CO₂ — очень полезный газ, он служит не только для производства газированной воды, но, в частности, и помогает человеку бороться с пожарами. Пожар бывает "затушен" CO₂.

Предлагаю вам "игру" в пожарников.

Известно, что основное снаряжение пожарника — огнетушитель. Для нас, химиков, изготовить огнетушитель — пара пустяков.

Взгляните на рисунок и вы уже знаете, что понадобиться для этого: бутылка, пробка с проходящей через нее стеклянной трубкой, суженной на конце, и пробирка.

В пробирку вольем разбавленную H₂SO₄, а в бутылку раствор соды (3 столовые ложки очищенной соды NaHCO₃ на 0.5 литра воды), в которую нужно добавить немного какого-либо пенящегося средства. В бутылку с раствором NaHCO₃ осторожно опустим пробирку с кислотой. Теперь закупорим бутылку пробкой. Огнетушитель готов.

Его действие следует проверять во дворе. Наклоним бутылку так, чтобы кислота их пробирки смешалась с раствором соды: через трубку выльется струя пенящейся жидкости.

В бутылке идет реакция, которую иллюстрирует следующее уравнение:

2NaHCO₃ + H₂SO₄ →Na₂SO₄ + H₂O + 2CO₂↑

Выделяющаяся двуокись углерода, повышая давление в бутылке, выталкивает жидкость наружу.

А теперь очередная сенсация.

Возьмем стеклянную трубку в рот и выдохнем через нее воздух в пробирку с известковой водой Ca(OH)₂. (Ее можно получить, растворив в воде окись кальция. Когда осадок опустится на дно, сольем в пробирку прозрачную жидкость и используем ее в опыте). Прозрачная известковая вода помутнеет. Идет реакция, которой соответствует уравнение:

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O

Эта реакция служит для обнаружения двуокиси углерода.

Знаете ли вы, что воздух, выдыхаемый вашими легкими, содержит CO₂? Конечно, знаете. Но теперь и увидели.

В заключении сделаем еще один эффектный опыт, продуктом которого тоже будет CO₂. Для этого потребуется нитрат калия KNO₃ и древесный уголь.

В пробирку из тугоплавкого стекла на 1/3 высоты всыпем KNO₃, а на поверхность нитрата калия положим древесный уголь.

Нагреем низ пробирки. KNO₃ начнет плавиться. Расплавившийся нитрат калия разлагается при реакции:

2KNO₃ → 2KNO₂ + O₂

Выделившийся кислород реагирует с углем:

C + O₂ → CO₂

Вскоре пробирка раскалится, и начнет выделяться большое количество дыма. Может случиться, что пробирка начнет плавиться. Поэтому опыт проводят при открытом окне и обязательно в очках.

У двуокиси углерода есть "сестра": окись углерода. CO в противоположность CO₂ отличается коварным характером. Но о ее свойствах мы говорили в прошлый раз.

Кшиштоф Кушмерчик