Текст книги "Увлекательная химия"

Елена Качур
Увлекательная химия

Руководитель редакции Анастасия Кренёва

Ответственный редактор Анастасия Потапова

Вёрстка, препресс Надежда Кудрякова

Корректор Юлия Молокова

ООО «Манн, Иванов и Фербер»

mann-ivanov-ferber.ru

facebook.com/mifbooks

Автор текстов заданий – Анастасия Ванякина

© Текст. ООО «Детское издательство Елена», 2014

© Издание, оформление. ООО «Манн, Иванов и Фербер», 2014

Иллюстрации Анастасии Балатёнышевой и Анастасии Холодиловой

Все права защищены. Никакая часть электронной версии этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, включая размещение в сети Интернет и в корпоративных сетях, для частного и публичного использования без письменного разрешения владельца авторских прав.

* * *

Давайте знакомиться!

Здравствуйте, ребята! Меня зовут Чевостик. Я живу на книжной полке, в библиотеке у дяди Кузи. Не удивляйтесь, я небольшого роста, а нижняя полка в книжном шкафу дяди Кузи очень высокая и просторная, поэтому мне на ней хорошо и удобно. Какой я? Похож на обыкновенного мальчишку, волосы рыжие, характер весёлый. Дядя Кузя в шутку зовёт меня Чевочка с хвостиком. Но никакого хвоста у меня нет, зато есть ушки на макушке. Больше всего на свете я люблю узнавать новое, поэтому всё время задаю всякие вопросы дяде Кузе. О чём бы я ни спросил, он всё знает и мне рассказывает. Это потому что дядя Кузя очень умный. Он прочитал много-много разных книг. А ещё мы с ним любим путешествовать! В путешествиях нам помогает времяскок. Это такой прибор, его дядя Кузя изобрёл. Набираешь на времяскоке место и время, куда хочешь попасть, раз, два – и уже там! Сегодня мы наверняка тоже куда-нибудь отправимся!

В новое путешествие!
Что такое химия

К новому путешествию надо подготовиться. Вынуть времяскок. И надеть любимую майку. Белую, с красными полосками. Ой! На ней рыжее пятно. Откуда оно взялось? Вспомнил. Вчера я полез на дерево и расцарапался, а когда дядя Кузя мазал мне руку йодом, я так вертелся, что йод пролился на майку. Он так щиплется! Да-а… с таким пятном путешествовать не очень-то приятно. Надо попробовать его отмыть. Ох и вредный этот йод. Мало того что щипучий, так ещё и не отстирывается.

– Чевостик, а Чевостик? Вот ты где! Еле тебя нашёл. Что ты надумал? Нам пора в путешествие, а ты стирку затеял?

– Хотел отмыть вчерашнее пятно.

– Водой его не удалить. Но есть другой способ. Сейчас принесу с кухни… картофелину.

Ну дядя Кузя и выдумщик! Зачем ему понадобилась картошка? Он разрезал её пополам и начал тереть пятно срезанной стороной.

– Ну и способ! Дядя Кузя, что же это такое? Было пятно рыжее, а стало – тёмно-синее, почти чёрное! Эх, так оно даже заметнее…

– Не торопись. Сейчас всё исправим. Нужно прополоскать его водой.

– Да я уже пробовал, ничего не полу… Ой! В воде синее пятно исчезло. Чудеса! Дядя Кузя, а ты не говорил, что умеешь показывать фокусы!

– Чевостик, фокусами я никогда не увлекался. А вот химию изучал, поэтому знаю, что химическое вещество йод плохо растворяется в воде. Зато вещество, которое получается при взаимодействии молекулы йода с органическим веществом крахмал, водой смывается легко. Кстати, молекула йода состоит из двух атомов этого элемента.

– Дядя Кузя, если бы я был большой и умный, я бы понял всё, что ты сказал, но я маленький и мне во всём этом не разобраться.

– Напрасно ты в себе сомневаешься, Чевостик. Ты, конечно, ещё малыш, но очень умный и сообразительный. Готов поспорить, если ты внимательно выслушаешь объяснения, то тебе всё станет ясно. Ну что, спорим?

– Спорим.

– Тогда начнём разбирать непонятные слова.

– Первое слово – химия.

– Это наука. Удивительная и необходимая. Она изучает превращения одних веществ в другие.

– Превращения – это я понимаю. А что такое вещества?

– Вещества – это то, из чего состоит всё вокруг. Веществ на свете очень много. В стакан налито вещество вода. А название вещества, из которого сделан стакан…

– Стекло!

Всё вокруг состоит из разных веществ.

– Верно! В солонку насыпано вещество соль.

– А в сахарницу – вещество сахар. Оказывается, я про вещества давным-давно знаю! Но никогда не догадывался, что они могут превращаться друг в друга. Дядя Кузя, если вода замёрзнет и получится лёд, это будет химическое превращение?

– Нет. Лёд – это та же самая вода, только замёрзшая. Химия изучает другие превращения, те, в которых получается что-то новое. Мы с ними постоянно сталкиваемся: положили в костёр ветку, она сгорела – из древесины получилась зола. Оставили железную вещь в сырости, и она покрылась ржавчиной. Нагрели картошку на сковородке…

– И сырые ломтики стали мягкими, с вкусной корочкой.

– А корочка получилась из-за того, что мы нагрели крахмал, который есть в картофеле, и он превратился в другое, более твёрдое вещество.

– Я всё понял. А значит, пора разобраться с каким-нибудь следующим словом.

– Чевостик, я могу и дальше всё объяснять дома, но мне кажется, правильнее будет…

– Отправиться в путешествие!

– Точно! В нём ты узнаешь, что значат все остальные непонятные слова. И познакомишься с химией. Люди пользуются химическими знаниями с незапамятных времён. Мы отправляемся в далёкое прошлое. На три тысячи лет назад, в Древний Египет. Сейчас времяскок перенесёт нас в древнеегипетскую мастерскую.

Задание

Налей чёрный чай в две одинаковые светлые чашки. Одну отставь в сторону, а в другую выжми дольку лимона. Сравни чай в двух чашках. Остался ли он таким же, как был, или что-то изменилось? Конечно, изменился его вкус – для этого ведь и добавляют лимон в чай. Но помимо вкуса изменился ещё и цвет. Чай стал светлее. А всё потому, что ты устроил химическое превращение! Вещества, содержащиеся в чае, поменяли свой цвет в результате взаимодействия с кислым лимонным соком.

В Древнем Египте
Мастерская стекловара

– В такой мастерской мы никогда ещё не были. Она не в доме, а во дворе! Посреди двора – печь, под навесом, у стены, стоит длинный стол, на нём в ряд выстроились глиняные горшки. У стола стоит высокий дяденька. Он загорелый, волосы на голове обриты, вся его одежда – короткая белая юбка. Мы к таким нарядам не привыкли, но я помню, что в Древнем Египте так одевались почти все мужчины.

– У тебя отличная память! Перед нами – мастер.

– А чем он занят? Давай подойдём к столу и узнаем. Когда мы путешествуем, нас не видно и мы не помешаем. Так. Что тут делается? Мастер с важным видом взял пустую плошку и пересыпал в неё песок из горшка. Это зачем же? Из такого сухого песка даже куличики, которые лепят малыши, не получатся. Вот чудак! Теперь он добавил к песку белый порошок из другого горшка, белую муку из третьего и перемешал всё это длинной ложкой.

– На этом подготовка закончена. Можно начинать варить.

– Варить песок?! Без воды?

– Чевостик, вода в этой варке не нужна. Сейчас плошка отправится в печь, и через час-другой можно будет посмотреть, что получится. Мы, конечно, ждать не будем, а с помощью времяскока перенесёмся во времени немного вперёд.

– Знакомая плошка опять на столе. А в ней вместо песка что-то полупрозрачное, зеленоватое и блестящее.

– Это стекло. Его только что сварил мастер-стекловар. Осторожно, оно ещё горячее.

– Неужели оно получилось из обычного песка?

– Да, из самого обыкновенного, правда, к нему добавили ещё два вещества: известь и соду.

– Стекло получилось, потому что их перемешали?

– Не просто перемешали. Новое вещество – стекло – получилось, когда плошка нагрелась в печи и между песком, известью и содой прошла химическая реакция.

– А что это такое – химическая реакция?

– Так правильно называется химическое превращение одних веществ в другие.

– Какая интересная наука эта химия! А давай тоже что-нибудь с чем-нибудь смешаем, а потом нагреем. Вдруг случится эта самая химическая реакция и получится что-то хорошее?

Химическая реакция – это химическое превращение одних веществ в другие.

– Вот средневековые учёные-алхимики так и поступали. А что из этого может выйти, сейчас узнаем. Настраиваю времяскок на тринадцатый век. Германский город Кёльн, комната алхимика.

Задание

Возьми разноцветные леденцы, выложи их на противень, покрытый пекарской бумагой, и поставь в духовку. Пусть мама включит её на самую высокую температуру, а ты наблюдай, что происходит с леденцами. Нагреваясь, они начнут растекаться, и очень скоро у тебя получится симпатичная конфетная лужица. Пусть мама достанет противень из духовки. Дождись, когда лужица немного остынет, и аккуратно проткни в ней дырочку карандашом или коктейльной трубочкой. Когда всё затвердеет, сними конфетную пластинку с бумаги. У тебя получилось леденцовое стекло! А теперь посмотри через него на свою комнату. Видишь, какое оно мутное и сколько в нём пузырьков? Вот таким и было первое египетское стекло.

Теперь продень в дырочку верёвку и повесь свою разноцветную леденцовую пластину на окно или люстру – она будет красиво светиться в солнечных лучах.

В гостях у загадочного алхимика
На пути к науке

Мы попали в небольшую комнату. В ней столько необычных вещей! У стены стоит высокий шкаф, а на нём сидит настоящая сова! На полках вперемешку лежат какие-то камни, ракушки, ветки, стоят толстые книги. Другие книги и свёрнутые в трубочку листы разбросаны прямо на полу, между ними важно расхаживает чёрный кот. Кис-кис-кис.

– Ой, дядя Кузя! Кот, кажется, знает, что мы тут, повернулся ко мне и внимательно смотрит зелёными глазами.

– Коты многое чувствуют. А его хозяин, возможно, считает, что котофей поможет ему превратить недорогой серый металл свинец в настоящее золото.

– А такое превращение, то есть химическую реакцию, правда можно сделать?

– Нет, это невозможно. Но алхимики этого не знали, они думали, что надо произнести волшебное заклинание или добавить какие-то колдовские зелья, и тогда всё получится. Превращение свинца в золото они считали своей самой главной задачей. Но наука химия объяснила, что ни заклинания, ни корешки с травками этому не помогут.

– А я думаю, что для этого не всякие трава и слова нужны, а знания! Что же, эти алхимики химию не учили?

– Химия – наука довольно молодая, ей всего четыреста с небольшим лет. Алхимики – люди, занимавшиеся алхимией, – жили до этого.

– Алхимия – это тоже наука?

– Вряд ли её можно так назвать, слишком много в ней было веры в чудеса. Но, изучая и смешивая разные вещества, алхимики открыли новые вещества, придумали посуду и приборы, которыми химики пользуются и в наши дни. В общем, подготовили всё для новой науки – химии.

– А мы какого-нибудь алхимика увидим?

– Так вот же он, обернись назад.

Я так засмотрелся на кота и сову, что не заметил хозяина! У маленького окна стоит кресло, в нём сидит пожилой человек, он одет в чёрное платье до пят, на ногах – туфли с загнутыми носами. У него седые лохматые волосы и длинная борода. Этот алхимик похож на колдуна из сказки. Перед ним – широкий стол. На столе, под большим стеклянным кувшином с круглыми боками и длинным узким горлышком, горит огонь, а в кувшине кипит розовая жидкость.

– Дядя Кузя, какой удивительный у алхимика кувшин, никогда такого не видел.

– Такая химическая посуда называется колбой.

Колбы бывают разными!

Но алхимик на неё не смотрит. Перед ним горшок, он насыпал в него ярко-жёлтый порошок, добавил чёрного и белого порошка и начал быстро-быстро их перемешивать. Что у него там получится? Коту тоже интересно: он запрыгнул на стол. Вот хулиган! От его прыжка огонёк под колбой погас.

– Дядя Кузя, а у алхимиков есть спички?

– Нет, Чевостик, их ещё не изобрели. Люди в те времена добывали огонь с помощью огнива. Это такое устройство, в нём стальная пластинка ударяет по специальному камню, от удара летят искры. Если рядом положить сухой мох или стружки – они загорятся.

Огниво – старинный инструмент для розжига огня.

Алхимик так и поступил. Всё получилось, в его руках вспыхнул маленький салют и… Ой-ёй-ёй! Загорелся вовсе не мох, а порошки, которые были в ступке! Кот от неожиданности подскочил до потолка и разбил колбу. Из неё повалил густой дым, в ступке тоже что-то дымится. В воздухе повис едкий дым, а я начал кашлять и чихать. Нам срочно надо на свежий воздух!

– Дядя Кузя, давай выбираться отсюда!

– Сейчас, Чевостик! Времяскок, выручай!

У ручья
Что такое элемент

Какой же молодец времяскок! Он перенёс нас на берег ручья, рядом лесок, в нём птички поют. Здесь можно прийти в себя, после приключений у алхимика.

– Дядя Кузя, а что он там намешал, почему в ступке всё загорелось?

– Загорелось всё из-за искры, которая туда случайно залетела. А что он там намешал, я не знаю. Может быть, этого не знал и сам алхимик. Алхимики часто действовали наугад.

– Оказывается, так действовать совсем не безопасно.

– Конечно. Когда идет химическая реакция, может произойти взрыв, а может получиться ядовитое или жгучее вещество.

– Хорошо, что мы от этого алхимика вовремя сбежали, а то неизвестно, что бы он ещё наалхимичил. А здесь хорошо! Свежий воздух! Кислород!

– Да, в наши дни даже детям известно, что в воздухе есть кислород и мы им дышим. Но люди узнали об этом не сразу. Долгое время считалось, что воздух и воду нельзя разделить на части. Понять, из чего состоит воздух, из каких элементов состоит вода и другие вещества, помогла химия.

– Дядя Кузя! Я заметил ещё одно слово, которое мне надо разгадать, – элемент. Интересно, что это такое?

– Объяснение мне придётся начать издалека. Всё вокруг нас состоит из разных веществ или их смесей. Но оказывается, и сами вещества состоят из маленьких частиц – молекул, а они, в свою очередь, из атомов.

– А эти атомы одинаковые?

Всё вокруг состоит из веществ или их смесей. Вещества состоят из молекул, а молекулы – из атомов.

– Нет, разные. И вещества из них получаются разные. Из одних атомов – кислород, из других – серебро, из третьих – уголь. Вещество, которое получается из одинаковых атомов, называется элементом. О некоторых элементах люди знали с давних времён, но, чтобы найти остальные, пришлось потрудиться. Учёного, который много сделал для этого, звали Антуан Лавуазье. Он жил во Франции. Мы отправляемся в его родной город. Набираю на времяскоке: восемнадцатый век, Париж, химическая лаборатория.

Задание

Возьми несколько зубочисток и разные сухофрукты: изюм и курагу или чернослив. Пусть изюм будет атомом водорода, а курага – атомом кислорода. Хочешь сделать модель молекулы воды? Воткни две зубочистки с изюминками на конце в курагу. А теперь посложнее: соедини два кусочка кураги зубочисткой, а потом воткни в каждую из них по зубочистке с изюминкой на конце. Получилась модель молекулы пероксида водорода, или перекиси водорода – вещества, которым дезинфицируют раны.

В конце игры разбери все молекулы: зубочистки можно выбросить, а атомы – съесть!

Химическая лаборатория в Париже
Открытие кислорода

– Дядя Кузя, а почему ты назвал комнату, в которой мы оказались, химической лабораторией?

– Лаборатория – это место, в котором занимаются научными исследованиями. Если в лаборатории работает исследователь-химик, то лаборатория называется…

– Я догадался: химической! Эта лаборатория просторная и светлая, никаких чёрных котов в ней нет, зато на столе с гнутыми ножками я заметил знакомую вещь – колбу. И ещё много всяких стеклянных стаканчиков, они очень узенькие и высокие.

В своей работе химики используют пробирки и весы.

– Это пробирки – самая распространённая химическая посуда. А рядом с ними стоит инструмент, который помог хозяину этой лаборатории, Антуану Лавуазье, сделать настолько важные открытия, что его считают основателем науки химии.

Интересно, что же это за необыкновенный инструмент? К высокой стоящей палке приделана перекладина-коромысло, на её концах, справа и слева, висят на ниточках небольшие блюдца.

– Дядя Кузя, а как он называется?

– Весы.

– Весы? А разве они могут помочь разобраться с химией?

– Могут, если за дело возьмётся такой умный и наблюдательный человек, как Лавуазье. Правда, для этого ему пришлось заново открыть один очень важный закон – закон сохранения массы. Этот закон говорит, что можно провести любую химическую реакцию, но общий вес веществ, которые были в начале и которые получились в конце, не изменится. Открыл этот закон великий русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов. Но Лавуазье об этом не знал, и ему пришлось через сорок лет открыть этот закон во второй раз.

Закон сохранения массы: при проведении химической реакции общий вес веществ не меняется.

– Вот как бывает. Дядя Кузя, в лабораторию вошёл человек. Это и есть знаменитый химик Лавуазье?

– Да, это он.

– На нём шёлковая белая рубашка, разноцветная жилетка и штаны до колен, на ногах ботинки с золотыми пряжками.

– Великий химик одет по моде своего времени. Но хоть он и следит за модой, гораздо больше его интересует любимая химия. Сейчас он как раз занялся взвешиванием веществ, которые получились после одной химической реакции.

Учёный положил на правое блюдце весов пробирку с серым порошком, а на левое – маленькие гирьки и что-то записал в толстую тетрадь.

– Дядя Кузя, смотри! Он выглядит очень довольным и счастливым.

– Ещё бы! Весы подтвердили его догадку. Он сжёг в плотно закрытой пробирке металл, который называется оловом. Получилось новое вещество, оно похоже на пепел и тяжелее, чем кусочек металла, который был вначале. Вес увеличился, а значит, к олову что-то присоединилось.

– Что же к нему могло присоединиться, если пробирка была хорошо закрыта?

– А про воздух в пробирке забыл? В нём есть кислород. Вот он-то и соединился с оловом! О газе, который помогает гореть, было известно и раньше, но Лавуазье понял, что этот газ не только помогает горению. Он умеет соединяться с другими веществами. Учёный дал ему имя: оксиген, или в переводе на русский – кислород. Такое же название носит химический элемент, из которого состоит этот необыкновенно важный для нас газ.

– А почему он важный? Потому что мы им дышим?

– Точно! А ещё кислород – самый распространённый элемент на Земле. Больше половины атомов нашей планеты – это атомы кислорода.

– Что-то я не понял. Разве Земля не твёрдая? Где в ней столько газа прячется?

– Кислород встречается не только в виде газа. Этот элемент есть во многих твёрдых и жидких веществах. Его можно найти в океанах и горах, в растениях и животных – везде. Так получается потому, что кислород очень любит вступать во всякие химические реакции. Присоединение кислорода к разным веществам или элементам называется окислением. Если окисление идёт быстро, мы называем его горением.

Кислород – самый распространённый элемент на Земле.

– Дядя Кузя, получается, когда в печке горят дрова, они соединяются с кислородом?

– Совершенно верно! В печке происходит быстрое окисление – соединяются элементы кислород и углерод, которого много в древесине.

– Надо запомнить! Представляешь, пойдём мы как-нибудь в лес, устанем, замёрзнем, до дома далеко, тут я и скажу: «Дядя Кузя, а не устроить ли нам быстрое окисление щепок и веток?»

Быстрое окисление называют горением.

– Любишь ты пошутить, Чевостик! Но я тебя пойму правильно. Только ничего жечь в лесу мы всё равно не будем.

– Я знаю. Лес надо беречь от огня. А у меня вопрос появился: окисление бывает медленным?

– Конечно. Пример – появление ржавчины. Когда железная вещь заржавела, это значит, что элемент железо соединился с кислородом и железо окислилось. Вещества, которые получаются после присоединения кислорода, называются оксидами. С одним из оксидов ты очень хорошо знаком.

– Быть этого не может. Я и слово-то такое слышу первый раз в жизни.

– Верю, что это новое для тебя название. Обычно мы зовём это вещество по-другому – вода.

– Ну и ну! Оказывается, прозрачная вкусная вода, которую я так люблю пить и в которой так весело купаться, – это оксид!

– Точнее, оксид водорода. Хотя химики тоже предпочитают называть воду водой, а не оксидом водорода. Кстати, название «водород» означает, что из него может получиться, или, как раньше говорили, «родиться» вода.

– Дядя Кузя, но если вода состоит из кислорода и водорода, значит, её можно поделить на эти две части?

– Чевостик, ты делаешь успехи в химии! Воду действительно можно разделить на два этих газа.

– Жидкую воду на два газа?! Что-то мне не верится…

– Хочешь убедиться, что так и происходит? Тогда продолжаем путешествие. Времяскок, за работу! Мы отправляемся в Англию начала девятнадцатого века. Город Лондон, лаборатория Королевского института.

Задание

Возьми яблоко и разрежь его на две половинки. Одну половинку надкуси и отложи в сторону, а из другой попроси родителей выжать несколько капель яблочного сока.

Возьми кисточку и на листе бумаги нарисуй яблочным соком несколько полосок или весёлых рожиц. Какого цвета они получились? Теперь прогладь лист горячим утюгом. А теперь какого цвета рисунки? Они стали светло-коричневыми, потому что при высокой температуре произошло быстрое окисление железа, которое содержится в яблочном соке.

Часа через два посмотри на вторую половинку яблока. Какого она стала цвета? С ней произошло такое же окисление, только гораздо медленнее.