Фараонова змея

Дихроматная змея

Способ 1. Смешивают 10 г дихромата калия K₂Cr₂O₇, 5 г нитрата калия KNO₃ и 10 г сахара (сахарозы) C₁₂H₂₂O₁₁. Затем растирают смесь в ступке и увлажняют этиловым спиртом C₂H₅OH или коллодием (он продается в аптеке). Затем эту смесь спрессовывают в стеклянной трубочке диаметром 5–8 мм.

Полученный столбик выталкивают из трубочки и поджигают с одного конца. Вспыхивает едва заметный огонек, из-под которого начинает выползать сначала черная, а потом зеленая «змея». Столбик смеси диаметром 4 мм горит со скоростью 2 мм в секунду. При горении он может удлиниться в 10 раз!

Реакция горения сахарозы в присутствии двух окислителей – нитрата калия и дихромата калия – довольно сложна. Продукты реакции — черные частицы сажи, зеленый оксид хрома (III) Cr₂O₃, расплав карбоната калия K₂CO₃, диоксид углерода CO₂ и нитрит калия KNO₂. Углекислый газ CO₂ вспучивает смесь твердых продуктов и заставляет ее двигаться.

Способ 2. Смешать 1 г дихромата аммония (NH₄)₂Cr₂O₇ 2 г нитрата аммония NH₄NO₃ и 1 г сахарной пудры. Смочить смесь водой, вылепить из нее палочку и высушить на воздухе. Если палочку поджечь, из нее в разные стороны поползут черно-зеленые «змеи».

При поджигании смеси происходят следующие реакции:

(NH₄)₂Cr₂O₇ = Cr₂O₃ + N₂ + 4H₂O,
NH₄NO₃ = N₂O ­ + 2H₂O,
C₁₂H₂₂O₁₁ + 6O₂ = 6CO₂ + 11H₂O + 6C.

При разложении дихромата аммония образуются азот N₂, водяной пар и зеленый оксид хрома (III) Cr₂O₃. Реакция протекает с выделением теплоты. В реакции термического разложения нитрата аммония выделяется бесцветный газ – оксид диазота N₂O, который уже при слабом нагревании разлагается на кислород O₂ и азот N₂. Горение сахара дает еще один газ – диоксид углерода CO₂ , вдобавок происходит обугливание – выделение углерода. Большой объем газов плюс твердые продукты окисления – вот секрет «змеиного» поведения смеси.

Другие способы

Пищевая сода — стандартный продукт на кухне, легко найти. Продемонстрировать эффект взаимодействия частиц возможно с помощью других методик:

Таблетки глюконата кальция

1. Продаются в аптеках города. На огнеупорную подложку кладут 1-5 таблеток.
2. Поджигают разжигателем, эффект начинается через несколько секунд.

Горят долго, но материал непрочный. Разрезать не получится. Для представления эффекта годится. Реакция продолжается 2-3 минуты.

Марганцовка

Продается аптеками. Многократное увеличение объема. Обязательно использовать герметичные перчатки.

1. В стакан чистой воды добавляется чайная ложка вещества, размешивается, помещается несколько капель жидкого мыла, шампуня.
2. Перемешать.
3. Содержимое влить в длинный, узкий стакан, вазу, не из пластика.
4. Добавляется половина стакана перекиси водорода (срок годности — до полугода, учитывайте, реакция происходит только со свежей жидкостью).

Реакция происходит мгновенно, продуктов горения нет. Появляется столп пены из сосуда красных, розовых оттенков.

Объяснение опыта

Каждый юный химик, который любит экспериментировать и создавать различные чудеса, наверняка, знает про этот интересный и увлекательный опыт. Но даже если ваш ребёнок не испытывает особой любви к химии, он всё равно не останется равнодушным к происходящему и будет делиться захватывающими впечатлениями со своими сверстниками и друзьями.

В чём же заключается секрет фараоновой змеи и что именно происходит в тарелке, казалось бы, с такими простыми ингредиентами – вопрос, действительно, интригующий. А суть эксперимента объясняется следующими факторами:

• пищевая сода во время горения, вступая в химическую реакцию с сахаром, разлагается на пар и углекислый газ;
• масса из данных веществ вспучивается под воздействием газов, в результате чего змея начинает расти, увеличиваться и извиваться;
• таким образом, тело гадюки формируется из продуктов горения.

Кстати довольно интересен тот факт, что одновременно можно сделать две змеи: достаточно после появления первой повторно поджечь состав, как из тарелки непременно появится вторая, реалистично извивающаяся и устрашающая тем самым зрителей гадюка.

Следует учитывать, что если аудиторию представляют в основном дети, после завершения процесса горения и самого эксперимента как такового у них может возникнуть желание потрогать змею, а, может быть, и попробовать на вкус. И если прикасаться к получившемуся монстру в принципе разрешается, то откусывать от неё кусочек с целью удовлетворения кулинарного любопытства лучше не стоит: вспомнив далеко не безопасный состав, вам станет понятно, что фараонова змея – это совершенно не то вещество, которое можно дегустировать.

«Змея» из роданида ртути

Впервые химический опыт «Фараонова змея» получился у студента-медика в 1820 году. Фридрих Велер смешивал растворы нитрата ртути и тиоцианата аммония и получил белый кристаллический осадок. Получившийся осадок роданида ртути студент высушил и поджег просто ради любопытства. Из горящего вещества начала выползать черно-желтая змеевидная масса.

«Фараоновы змеи» из роданида ртути получаются просто. Вещество нужно поджечь на термостойкой поверхности. Последует реакция:

2Hg(NCS)₂ = 2HgS + C₃N₄ + CS₂

CS₂ + 3O₂ = CO₂ + 2SO₂

Под термическим воздействием происходит разложение роданида ртути на сульфид ртути (придает «рептилии» черный цвет), нитрид углерода (отвечает за желтую окраску змеи) и сероуглерод (дисульфид углерода). Последний возгорается и разлагается на газы – углекислый газ и оксид серы, которые вспучивают нитрид углерода. Он, в свою очередь, захватывает сульфид ртути, и получаются черно-желтые «фараоновы змеи».

Данный опыт ни в коем случае нельзя проводить в домашний условиях! Кроме того, что выделяются токсичные газы, происходит выделение ртутных паров. Ртуть же ядовита сама по себе и может вызвать сильнейшее химическое отравление.

Фараонова змея из соды и сахара – как сделать

Первым делом необходимо подготовить все компоненты: пищевую соду, сахар, песок и спирт. Поскольку, согласно рецепту, используется именно сахарная пудра, то предварительно сахар следует тщательно измельчить при помощи блендера или кофемолки.

Следующий этап – подготовка места проведения опыта и той ёмкости, в которой будут смешиваться вещества: желательно, чтобы она была керамической, но самый оптимальный вариант – использование горелки для сухого горючего и пробковой подставки, предотвращающей порчу рабочей поверхности.

Итак, в глубокую ёмкость выкладывают речной песок. Верхушку сформированного холмика разравнивают, а в центре – делают небольшое углубление. Далее горка пропитывается спиртом, вливать который необходимо тонкой и медленной струёй. В отдельной тарелке соединяют сахарную пудру и гидрокарбонат натрия (соду), после чего полученную смесь перемещают в ту ямку, которая была сделана в песочной насыпи. Для того, чтобы змея получалась правильной формы, рекомендуется использовать пластиковое кольцо (подойдёт и срезанное от пластиковой бутылки горлышко). Установив такое приспособление в углубление, всыпаем в него всё сухое горючее, а затем в эту же лунку наливаем небольшое количество спирта, совершая при этом надавливающие движения пальцем. Когда вещество будет окончательно спрессовано, кольцо можно аккуратно приподнять и отложить в сторону – оно больше не понадобится.

Наконец, самая интригующая часть данного эксперимента – непосредственно само поджигание. Для этого лучше воспользоваться зажигалкой на длинной ручке, так как при неверно подобранных пропорциях смесь может резко вспыхнуть и затронуть руки. Как только произойдёт воспламенение, начнёт происходить химическая реакция: песок постепенно станет превращаться в тёмные шарики, но после того, как спирт выгорит, масса приобретёт чёрный цвет, а из неё начнёт образовываться та самая толстая и извивающаяся фараонова змея.

Фараонова змея из сульфаниламида

Очень простой способ получения «фараоновых змей» – это окислительное разложение сульфаниламидных лекарственных препаратов (к ним относятся, например, стрептоцид, сульгин, сульфадиметоксин, этазол, сульфадимезин, фталазол, бисептол). В ходе окисления сульфаниламидных препаратов выделяется много газообразных продуктов реакции ( SO₂, H₂S , N₂, пары воды), которые вспучивают массу и формируют пористую «змею».

Опыт проводят только под тягой!

На таблетку сухого горючего помещают 1 таблетку лекарственного препарата и поджигают горючее. При этом происходит выделение блестящей «фараоновой змеи» серого цвета.

По своей структуре «змея» напоминает кукурузные палочки

Если выделяющуюся «змею» аккуратно подцепить пинцетом и осторожно вытягивать, то можно получить достаточно длинный «экземпляр»

Необходимые меры предосторожности

Несмотря на простоту опыта и используемых для его осуществления ингредиентов, следует помнить про элементарные правила безопасности

Суть самого главного и важного пункта заключается в том, что фараонову змею можно выполнять только взрослым. Конечно, дети тоже могут быть участниками представления, однако исключительно в роли сторонних наблюдателей

Рассмотрим и другие нюансы:

стол, на котором планируется совершить опыт, не должен быть деревянным, оптимальным вариантом является огнеупорная поверхность; кроме того, перед началом эксперимента со стола необходимо убрать скатерть, салфетки, прихватки и другие лишние предметы, которые в процессе могут нечаянно воспламениться;
экспериментатору рекомендуется позаботиться о дополнительных защитных элементах: на нём должны быть надеты резиновые перчатки, халат, а по возможности – специальные очки;
обязательное условие – предварительная подготовка огнетушителя, ведра или таза с водой: очень хорошо, если эти предметы будут находиться в пределах досягаемости, чтобы, в случае возникновения непредвиденного развития событий, можно было сразу же устранить возгорание;
наличие в домашней аптечке любого средства от ожогов – это ещё одно, не менее важное правило: любая травма, полученная вследствие неосторожного обращения с огнём, должна быть обработана в незамедлительном порядке;
при осуществлении опыта с фараоновой змеё на улице также рекомендуется учитывать направление ветра.

Предугадать насколько потрясающим окажется эффект эксперимента сложно, равно в такой же степени, как невозможно заранее знать, пройдёт ли он благополучно. Иногда так случается, что уровень огня в процессе представления выходит из-под контроля, что обычно происходит по причине неправильно отмеренных пропорций реактивов. Именно поэтому детям и другим зрителям, ожидаемым свершения чуда, следует находиться на расстоянии 2-х метров от самого экспериментатора.

«Черный удав» из стакана

Этот опыт представляет собой впечатляющее зрелище. Сахарную пудру в количестве 75 г помещают в высокий стеклянный стакан, смачивают ее 5–7 мл воды и перемешивают длинной стеклянной палочкой. Потом к влажному сахару приливают по этой палочке 30–40 мл концентрированной серной кислоты H₂SO₄. Затем смесь быстро перемешивают стеклянной палочкой и оставляют в стакане.

Через 1–2 минуты содержимое стакана начинает чернеть, вспучиваться и в виде объемистой, рыхлой и ноздреватой массы подниматься, увлекая вверх стеклянную палочку. Смесь в стакане сильно разогревается, даже немного дымится, — и медленно выползает из стакана.

Серная кислота отнимает от сахара (сахароза C₁₂H₂₂O₁₁) воду, разрушая его молекулярную структуру, и окисляет его, превращаясь при этом в диоксид серы SO₂. При окислении сахара получается диоксид углерода CO₂. Эти газы вспучивают образующийся уголь и выталкивают его из стакана вместе с палочкой.

Уравнение, передающее эти химические превращения, выглядит так:

C₁₂H₂₂O₁₁ + 2H₂SO₄ = 11C + 2SO₂ + CO₂ + 13H₂O.

Диоксиды углерода и серы вместе с парами воды увеличивают объем реакционной массы и заставляют ее подниматься вверх в узком стакане.

Кстати…

А почему «фараоновы змеи»? Змеи — понятно, но почему фараоновы? В литературе можно найти следующее объяснение: «В одном из библейских преданий говорится, как пророк Моисей, исчерпав все иные аргументы в споре с фараоном, совершил чудо, превратив жезл в извивающуюся змею… Фараон был посрамлен и напуган, Моисей получил разрешение покинуть Египет, а мир получил очередную загадку». Звучит исчерпывающе, но только есть загвоздка: согласно Библии (книга «Исход»), пророк Моисей убедил фараона отпустить из рабства евреев, использовав куда мощные аргументы; их назвали «Десять казней египетских». Это были разные беды, которые Господь насылал на Египет после очередного отказа фараона отпустить еврейский народ. Ни одна из них, к слову, никак не была связана со змеями. Часть из этих ужасных чудес действительно сопровождались взмахами знаменитым жезлом. А знаменит он тем, что ему действительно приходилось побыть змеей, но сотворил это чудо вовсе не Моисей, а сам Господь, когда возлагал на него великую миссию, а Моисей стал проявлять малодушие.
Таким образом, остается непонятным, почему химических змей назвали «фараоновыми». Возможно, лишь потому, что такое название звучит солидно — под стать эффектности этого типа реакций.

При подготовке материала использована информация с сайта Севхимпортал.

Разложение нитроацетанилида

Для опыта понадобятся: фарфоровый тигель, треугольник, штатив, горелка, стеклянная палочка, шпатель. Соблюдать правила работы с концентрированной серной кислотой. При выполнении опыта не наклоняться над тиглем. Опыт выполняется под тягой.

Смешаем в фарфоровом тигле органическое вещество белого цвета — нитроацетанилид и серную кислоту. Нагреем смесь. Через несколько секунд из тигля выстрелит масса черного цвета. Выделяющиеся газы делают массу очень пористой и рыхлой.

Черный цвет массе придает углерод, образующийся в больших количествах. В еще больших количествах в ходе реакции образуются газы SO₂, NO₂ и CO₂, которые вспенивают углерод.

Разложение роданида (тиоцианата) ртути — Hg (CNS)2

Термическое разложение роданида ртути идёт по уравнению:

2 Hg(SCN)₂ = 2 HgS + CS₂ + C₃N₄

CS₂ + 3O₂ = CO₂ + 2SO₂

При нагревании роданида ртути образуются черная соль — сульфид ртути, нитрид углерода желтого цвета и дисульфид углерода CS₂. Последний на воздухе воспламеняется и сгорает, образуя диоксид углерода CO₂ и диоксид серы SO₂.

Нитрид углерода вспучивается образующимися газами, при движении он захватывает черный сульфид ртути (II), и получается желто-черная пористая масса.

В результате из кусочка роданида ртути вылезает большая «змея» черно-желтого цвета, похожая на ужа, а то и не одна. Голубое пламя, из которого выползает «змея» — это пламя горящего сероуглерода CS₂. Из 1 г тиоцианата аммония и 2,5 г нитрата ртути в умелых руках может получиться змея длиной 20-30 см.

Разложение тиоцианата ртути — первая из открытых реакций этого типа. Ее первооткрыватель — студент Гейдельбергского университета Фридрих Вёлер (1800—1882). Как-то раз осенью 1820 года, смешивая водные растворы тиоцианата аммония NH₄NCS и нитрата ртути Hg(NO₃)₂, он обнаружил, что из раствора выпадает белый осадок. Вёлер отфильтровал раствор и высушил осадок полученного тиоцианата ртути Hg(NCS)₂. Из любопытства исследователь поджег его. Осадок загорелся и произошло чудо: из невзрачного белого комочка, извиваясь, выползла и стала расти длинная черно-желтая «змея».

Cоли ртути ядовиты, и работа с ними требует осторожности и внимания. Безопаснее показывать змею дихроматную

«Фараонова змея» — как сделать из удобрения?

Если у вас есть огород на приусадебном участке либо дача, то непременно имеются и разные удобрения. Более распространенное, которое можно отыскать в кладовой хоть какого дачника и фермера – селитра либо нитрат аммония. Для опыта будет нужно просеянный речной песок, половина чайной ложки селитры, половина чайной ложки сладкой пудры, ложка этилового спирта.

Нужно в горке из песка сделать углубление. Чем больше поперечник, тем толще будет «змея». Отлично перетертую смесь селитры и сахара засыпают в углубление и заливают этиловым спиртом. Потом спирт поджигают, равномерно появляется «змея».

Реакция при всем этом происходит последующая:

2NH₄NO₃ + C₁₂H₂₂O₁₁ = 11C + 2N₂ + CO₂ + 15H₂O.

Выделение ядовитых веществ при опыте обязует соблюдать технику безопасности.

«Змея» из роданида ртути

В первый раз хим опыт «Фараонова змея» вышел у студента-медика в 1820 году. Фридрих Велер соединял смеси нитрата ртути и тиоцианата аммония и получил белоснежный кристаллический осадок. Получившийся осадок роданида ртути студент высушил и поджег просто ради любопытства. Из пылающего вещества начала выползать черно-желтая змеевидная масса.

«Фараоновы змеи» из роданида ртути получаются просто. Вещество необходимо поджечь на теплостойкой поверхности. Последует реакция:

2Hg(NCS)₂ = 2HgS + C₃N₄ + CS₂

CS₂ + 3O₂ = CO₂ + 2SO₂

Под тепловым воздействием происходит разложение роданида ртути на сульфид ртути (присваивает «пресмыкающиеся» темный цвет), нитрид углерода (отвечает за желтоватую расцветку змеи) и сероуглерод (дисульфид углерода). Последний возгорается и разлагается на газы – углекислый газ и оксид серы, которые вспучивают нитрид углерода. Он, в свою очередь, захватывает сульфид ртути, и получаются черно-желтые «фараоновы змеи».

Данный опыт ни при каких обстоятельствах нельзя проводить в домашний критериях! Не считая того, что выделяются ядовитые газы, происходит выделение ртутных паров. Ртуть же ядовита сама по для себя и может вызвать наисильнейшее хим отравление.

Уротропиновая змея

Для проведения этого опыта вам следует запастись терпением, но оно того стоит!

Для опыта понадобится уротропин (гексаметилентетрамин — (CH₂)₆N₄). Таблетки уротропина можно купить в аптеке — это антисептический препарат. Подойдет также “твердый спирт” (сухое горючее) — его можно приобрести в хозяйственном магазине. Только убедитесь что сухое горючее, которое вы покупаете, содержит уротропин — оно бывает разных видов. Чтобы убедиться, что сухое горючее содержит уротропин, проведите простой опыт. Отломите несколько кусочков сухого горючего, положите их в пробирку и немного нагрейте. Если оно состоит из уротропина, вы почувствуете запах аммиака.

Чтобы сделать «змею», нужно произвести следующие действия. Одну таблетку “твердого спирта” или аптечного уротропина положите на блюдце и 3-4 раза пропитайте концентрированным водным раствором нитрата аммония NH₄NO₃, капая его из пипетки, а потом высушивая. Каждый раз надо наносить по 5-10 капель (0,5 мл раствора).

Высушивание таблеток — самая утомительная часть опыта: при комнатной температуре на воздухе оно продолжается слишком долго. Но повышать температуру для ускорения процесса нельзя — уротропин разлагается при высокой температуре. Тем более нельзя сушить таблетки на открытом огне: они могут загореться.

Пропитанную и высушенную таблетку на блюдце следует поджечь с одной стороны. И тут начнутся чудеса: появятся черные шарики кипящей жидкости, которые сливаются вместе и образуют подобие вырастающего “хвоста”. Он изгибается, а за ним из огня вырастает толстое тело “змеи”. “Змея” растет, упирается хвостом в блюдце, начинает изгибаться.

Разложение уротропина (CH₂)₆N₄ в смеси с нитратом аммония NH₄NO₃ приводит к образованию пористой массы, состоящей из углерода, и большого количества газов — диоксида углерода СО₂, азота N₂ и воды:

(CH₂)₆N₄ + 2NH₄NO₃ + 7О₂ = 10C + 6N₂ ­ + 2CO₂ + 16H₂O

Интересно, что если смешать химически чистый уротропин и нитрат аммония, то разлагаются, не образуя твердых продуктов. Но в таблетки на стадии их формования добавляют связующие вещества — парафин и тальк. Вот почему появляется “тело змеи”. А выделяющиеся газы вспучивают и двигают его.

Как проводится эксперимент?

Опыт, в результате которого получается нечто, весьма смахивающее на настоящую гадюку, можно провести в домашних условиях. Для этого понадобятся самые простые ингредиенты – их не нужно покупать в специализированных магазинах или добывать у знакомых химиков, всё, что потребуется – подготовить пищевую соду, сахар, песок и спирт. Также необходимо подыскать ёмкость, которую будет не жалко испачкать или испортить

Поскольку эксперимент проводится с участием огня, дополнительно нужно позаботится о мерах безопасности – не нужно исключать риск того, что обыкновенное вечернее развлечение может обернуться не очень приятными последствиями, при возникновении которых очень важно среагировать быстро и незамедлительно

С началом химической реакции компоненты, участвующие в процессе, стремительно увеличиваются в размерах и в буквальном смысле «выползают» из тарелки. Создаётся ощущение, что прямо на глазах из горстки песка и пепла вырастает гадюка, которая не просто имеет подобие тонкой змеи, но и довольно реалистично извивается, точно так, как это делает настоящая рептилия. У детей такое представление вызывает восхищение и бурный восторг, они завороженно следят за каждым движением змеи, а потом, как это обычно бывает, просят повторить опыт хотя бы ещё разок.

«Фараонова змея» из пищевых товаров

«Фараоновы змеи» получаются не только лишь из мед препаратов либо удобрений. Для опыта можно пользоваться такими продуктами, как сахар и сода. Такие составляющие найдутся на хоть какой кухне. Из речного песка формируется горка с углублением и пропитывается спиртом. Сладкую пудру и пищевую соду соединяют в соотношении 4:1 и вываливают в углубление. Спирт поджигают.

Смесь начинает чернеть и медлительно разбухать. Когда спирт фактически перестает пылать, из песка выползает несколько извивающихся «пресмыкающихся». Реакция последующая:

2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + H₂O ­ + CO₂,

C₂H₅OH + 3O₂ = 2CO₂ + 3H₂O

Смесь разлагается на карбонат натрия, углекислый газ и водяные пары. Конкретно газы принуждают раздуваться и расти кальцинированную соду, которая не сгорает в процессе реакции.