Химическая формула
Группы веществ. Правила безопасности
…А ещё для того, чтобы создать вещество, надо знать его формулу.
– Что это за формула?
– Атомы в веществе не просто перемешаны, часто они соединены в одинаковые группки – молекулы. Атомы кислорода и водорода в воде держатся по трое: в каждой молекуле воды один атом кислорода и два атома водорода. Попробуем записать это: водород «Аш», потом цифра два – потому что атомов водорода два. В конце О – кислород. Получилась формула воды Н2O.
– Как здорово! Вода – аш-два-о! А ещё какие-нибудь формулы ты знаешь?
– Я их помню очень много. Они довольно сложные, но формулу поваренной соли ты запомнишь легко. В ней поровну атомов натрия и хлора, поэтому её формула простая – NaCl – натрий-хлор.
– Натрий-хлор – поваренная соль. Дядя Кузя, если мы знаем формулу, то можно запросто получить любое вещество! Например, если взять кислород и добавить к нему в два раза больше водорода, получится вода.
– Но проводить эту реакцию нужно очень осторожно. От малейшей искры смесь водорода с кислородом взорвётся. Поэтому такую смесь газов назвали гремучим газом.
– Ничего себе!
– Химия – наука очень интересная, но она не терпит незнаек и растяп. И если ты решил её изучать, то первым делом должен крепко-накрепко запомнить несколько правил безопасности. Никогда не смешивай химические вещества просто так – в результате могут получиться опасные вещества или даже прогремит взрыв. Не нагревай, не поджигай и уж тем более не бросай в костёр что попало – можно получить серьёзные ожоги.
– Что я, совсем глупый, что ли? Не буду, конечно.
– Не вздумай пробовать на вкус неизвестные вещества. Они могут оказаться ядовитыми или очень жгучими и нанесут настоящие раны. Нюхать неизвестные химические вещества тоже нельзя. Они могут обжечь нос, горло и лёгкие.
– Как же всё непросто… Но как же быть? Хоть химия и опасная, но она такая интересная!
– Всё очень просто. Ребятам всякие химические опыты можно проводить только вместе с понимающим взрослым.
– Дядя Кузя, а ты ведь и есть такой взрослый? Давай проведём какие-нибудь химические опыты?
– Хорошее предложение.
– Тогда нам надо отправиться в какую-нибудь лабораторию?
– Чевостик, множество интересных и совершенно безопасных химических опытов можно проделать на самой обыкновенной кухне. Мы возвращаемся домой.
Эксперименты на кухне Кислоты
Как необычно! Мы дома, но наше путешествие-знакомство с химией продолжается!
– Сейчас мы проведём одну очень интересную химическую реакцию. Для неё нам понадобится сок лимона и немного пищевой соды. Она есть на кухне у любой хозяйки. Мы нальём в прозрачный стакан чистую воду. Добавим в неё щепотку соды. Хорошенько размешаем.
– Белый порошок соды растворился, в стакане снова прозрачная вода.
– Не вода, а раствор соды. Добавим к нему лимонный сок…
– Ой! Жидкость в стакане забурлила, со дна поднимаются прозрачные пузырьки какого-то газа.
– Его формула CO2. С – сокращённое название элемента углерода. О – кислород.
– А «два» означает, что рядом с каждым атомом углерода есть целых два атома кислорода.
– Ай да Чевостик! Правильно!
– Дядя Кузя, а что это за элемент углерод?
– Ещё один твой хороший знакомый. Из этого элемента состоит уголь. Графит – тёмно-серая серединка простого карандаша. И самый твёрдый камень на Земле – алмаз. Но вернёмся к нашему газу. У него есть название – углекислый газ.
Углерод встречается в самых разных формах и видах. Немного углерода есть и в человеке!
– Ой, да я же про него знаю! Мы вдыхаем кислород, а этот самый углекислый газ выдыхаем. Ты про это рассказывал, когда мы в путешествии узнавали, как устроен человек.
– Совершенно верно. А химические реакции, при которых выделяется этот газ, используют многие мамы и бабушки, когда готовят вкусные пирожки, блинчики и оладьи.
– А зачем в этих вкусностях газ, да ещё углекислый?
– Он помогает хозяйкам сделать тесто пышным, воздушным. Они добавляют в него специальный порошок для печения или пищевую соду с чем-то кислым, и в тесте начинает идти реакция, похожая на ту, что мы только что наблюдали.
– Пузырьки газа остаются в тесте, и блинчики получаются кружевными! Какой полезный газ. Только у нас в стакане их почти не осталось.
– Химическая реакция закончилась. Вся сода и лимонная кислота прореагировали.
– Дядя Кузя, а почему ты лимонный сок назвал кислотой? Потому что он кислый?
– Наоборот, это кислоты получили своё название из-за кислого вкуса. Кислоты – это название группы химических веществ. Некоторые кислоты мы буквально знаем на вкус: это щавелевая, яблочная, лимонная, молочная, уксусная кислоты. Всем известный и полезный витамин C – тоже кислота. Аскорбиновая.
– Теперь я буду знать, почему щавель и яблочки – кислые. Из-за кислот!
– Но большинство кислот никакого отношения к еде не имеют. И пробовать их нельзя ни в коем случае: многие кислоты очень жгучие, а некоторые ядовиты.
– А зачем химикам изучать такие вредные вещества?
– Кислоты вовсе не вредные, они приносят большую пользу. Например, серная кислота необходима для получения удобрений, без которых не вырастить хороший урожай. Без неё не сделать бумагу, краски, ткани, обувь, лекарства. У других кислот тоже много работы. У нас в желудке есть соляная кислота, её формула HCl. Эта кислота помогает нам переваривать пищу.
– Удивительные вещества эти кислоты. А какие ещё бывают группы веществ?
Эксперименты на кухне Щёлочи и соли
– Об оксидах мы уже говорили. Кроме кислот и оксидов есть щёлочи. Они, как и кислоты, едкие, их нельзя пробовать и трогать, чтобы не обжечься.
– Но из них наверняка тоже получается что-то очень нужное.
– Например, моющие средства и мыло, которыми мы пользуемся каждый день. А теперь я хочу рассказать, как с помощью химии усмирить жгучую кислоту и едкую щёлочь. Для этого их нужно… смешать.
– Да разве так они не станут в два раза опасней?
– Наоборот! Они превратятся в раствор соли. Дело в том, что в любой кислоте обязательно есть атом водорода. А в каждой щёлочи есть неразлучная пара: атом кислорода с атомом водорода. Если смешать кислоту и щёлочь, водород из кислоты соединится с кислородом-водородом из щёлочи. И получится знакомая нам компания – два атома водорода и один кислорода.
– Да это же H2О! Вода! И она совсем не жгучая!
– Оставшиеся атомы кислоты и щёлочи тоже соединяются, и получается какая-нибудь соль. Соли – название ещё одной группы химических веществ.
– Я это запомню. Дядя Кузя, а теперь давай проделаем следующие химические реакции. Мне это занятие очень понравилось.
– Тогда предлагаю разобраться, где рядом с нами есть кислоты и щёлочи.
– А как мы это сделаем? Если кислоты нельзя брать в рот, а щёлочи лучше не трогать?
– Опасные кислоты и щёлочи у нас дома вряд ли водятся. А разобраться с теми, что имеются, нам поможет капуста. Правда, не обычная, а краснокочанная.
– Я её знаю, у неё листья красивого фиолетового цвета. Но как она поможет отличить кислоту от щёлочи, мне совершенно непонятно.
– Сейчас всё станет ясно. Для начала нам нужно выжать из капусты сок. Включаем соковыжималку… Готово!
– Получился сок тёмно-фиолетового цвета.
– Теперь нальём в стакан воду, добавим к ней лимонный сок, а потом прильём немного сока краснокочанной капусты.
– Ах! Фиолетовый капустный сок перекрасился! Он стал красным!
– Продолжим наши исследования. В другом стакане разведём в воде немного мыла. Как ты думаешь, Чевостик, если добавить к мыльной воде капустный сок, какой цвет получится?
– Красный? Или фиолетовый?
– Проверим. Раз, два, три, добавляю наш волшебный сок.
– Ох! Теперь он стал синим!
– И это ещё не всё! Я наполняю водой третий стакан, добавляю стиральный порошок. Снова приливаем наш сок…
– Получился раствор зелёного цвета! Дядя Кузя! Что за удивительные превращения? Ты знаешь, в чём дело?
– Знаю. В соке краснокочанной капусты есть вещество, которое в кислоте становится красным, а в щёлочи синим. Или зелёным, если щёлочь более едкая. В мыле есть совсем немного щёлочи, но этого достаточно, чтобы сок капусты её распознал.
– Необыкновенный сок!
– Узнавать кислоты и щёлочи умеют и другие вещества. Они называются индикаторы. Индикаторы есть в соке многих ягод и овощей: в чёрной смородине, тёмном винограде, свёкле. Между прочим, способность свёклы менять цвет повара используют, когда варят борщ.
– Даже им химия пригодилась!
– Если в отваре есть хоть немного щёлочи, свёкла в нём станет буро-коричневой. А если суп в кастрюле чуть-чуть кислый, свёкла окрасит его в ярко-малиновый цвет. Вот повара и добавляют в борщи кислый томат, лимонный сок или немного уксуса.
– Чтобы борщ получился не только вкусным, но и красивым! Дядя Кузя! Мне так понравилось проверять всё капустным соком! Надо добавить наш сок-индикатор к молоку. И к яблочному соку. А ещё можно проверить, есть ли кислота в газированной воде. И в чае.
– Чевостик, думаю, с этими опытами ты вполне справишься сам. А сейчас я предлагаю заняться выяснением, в каких продуктах есть органическое вещество крахмал.
– Органическое вещество крахмал? Так это же последние непонятные слова, которые мне надо узнать. Помнишь, с них началось наше путешествие?
– А как же. Пришла пора разобраться и с ними.
Эксперименты на кухне Крахмал. Органическая химия
– До сих пор мы с тобой в основном говорили о веществах и реакциях, которые изучает часть химии, которая называется неорганическая химия. Но есть ещё большая и очень интересная и важная часть химии, которая называется органическая химия. Она занимается веществами, из которых состоят все живые существа – растения, микробы, животные. И мы с тобой.
– Наверное, таких веществ много-премного. И они совсем непохожие.
– Верно, но во всех органических веществах обязательно есть один элемент. Можно сказать, что все органические вещества – это его соединения с другими элементами.
– Что же это за необходимый элемент?
– Углерод.
– Тот самый, что в угле, алмазах и углекислом газе?
– Да, это он. В органических веществах почти всегда рядом с углеродом есть атомы водорода. Существует большая группа органических веществ, которые так и называются – углеводороды. Молекула самого простого углеводорода состоит из пяти атомов: одного атома углерода и четырёх атомов водорода. Поэтому его формула CH4 – «це-аш-четыре». А называется он метан. Ты вряд ли слышал это название, но видел этот газ много раз.
Углеводороды используют как топливо.
– Где это я его видел?
– На нашей кухне. Он горит красивым голубым пламенем в конфорках газовой плиты.
– У нас не кухня, а прямо учебник химии: в конфорке горит CH4, из крана течёт H2O, а в солонку NaCl насыпан!
– Так и есть! Поэтому знание химии многим может пригодиться. Но продолжу рассказ об углеводородах и углеводе. У этого элемента есть удивительная способность – его атомы умеют соединяться друг с другом в цепочки. Цепочка может быть длинной или короткой. Может быть простой, а может ветвиться, как ветка дерева. Она может даже замкнуться в круг. И к каждому атому углерода в такой цепочке, как листья к ветке, присоединены разные другие элементы.
Элементы умеют собираться в цепочки!
– Ох и трудные, наверное, формулы у этих углеродных веток-цепочек.
– Заучивать их мы не станем. Лучше займёмся поиском органического вещества крахмал. Для этого нам нужен пузырёк с йодом. Нальём в кофейную чашечку немного воды. Капнем в неё йод.
– Получилась жидкость, похожая на крепкий чай.
– А теперь проверка! Начнём с картошки. Мы уже знаем, что в ней точно есть крахмал. Разрезаем картофелину пополам, капаем на срез раствором йода.
– И его рыжий цвет превращается в чёрно-синий!
– Такая окраска получается, когда йод соединяется с крахмалом. Проверим, где ещё есть это органическое вещество. Возьмём…
– Яблоко!
– Что ж. Хорошо. Разрезаем. Капаем.
– И… цвет не поменялся. Значит, в яблоке крахмала нет!
– Правильный вывод. А теперь берём кусок белого хлеба.
– На нём рыжий йодный цвет превратился в сине-фиолетовый. Крахмал! Оказывается, он есть не только в картошке, но и в белом хлебе!
– Молодец, Чевостик! А сейчас более сложное задание. Вот два блюдечка. На них два разных вещества. Ну-ка, юный химик, попробуй узнать, что это за вещества. Даю подсказку, сегодня мы проводили опыты с обоими.
– Сначала попробуем добавить к ним йод. Так. В правом блюдечке порошок посинел. Ты в него крахмал подмешал?
– Это чистый крахмал. Им крахмалят бельё или варят с ним густой кисель.
– Теперь очередь второго блюдечка. Капаем йод. Его цвет не поменялся. Значит, это не крахмал. Но что-то мне этот порошок напоминает. А не добавить ли к нему лимонного сока? Попробуем… Ого! Вот это реакция! Порошок запузырился, зашипел! Я просто уверен, что это выделяется углекислый газ, а сам порошок – сода!
Соединяясь с йодом, крахмал приобретает чёрно-синий цвет.
– Чевостик, можно считать, что первый экзамен по химии ты выдержал на отлично!
– Ура! Дядя Кузя, а про наш-то спор мы совсем забыли. Ты оказался прав, я разобрался со всеми непонятными словами. И хотя спор я проиграл, но удивительное дело, я ни капельки не расстроился, а, наоборот, очень-очень рад!
– Я тебя понимаю. Знаешь, Чевостик, я считаю, что узнавать новое – это самое настоящее удовольствие.
– Согласен. Как хорошо, что у нас впереди ещё столько путешествий в Страну Знаний!
– Но теперь пора прощаться. До свидания.
– До скорой встречи!
* * *Увлекательная физика
Елена Качур
Почему предметы падают на пол, а не на потолок? Почему мяч не тонет в воде? Откуда берётся эхо? Отчего во время грозы гремит гром и как появляется радуга?
Ответить на эти и многие другие вопросы любознательному Чевостику поможет его умный старший друг дядя Кузя Для этого они отправятся в увлекательное путешествие, в котором познакомятся с необыкновенно интересной и важной наукой – физикой! Вместе с маленькими читателями они будут наблюдать за интересными явлениями, а дядя Кузя объяснит их физическую природу.
Как устроен человек
Елена Качур
В новом путешествии дядя Кузя рассказывает Чевостику о строении нашего организма – о его самых важных системах и внутренних органах. Как происходят процессы кровообращения, газообмена и пищеварения. Для чего нам нужны сердце и лёгкие, мозг и желудок, печень и почки.
Слушая рассказ дяди Кузи, вы узнаете, почему кровь темнеет, зачем люди потеют, откуда мы берём энергию, как мы видим и слышим. А также найдёте ещё много-много ответов на детские вопросы, которые заставят вас удивиться – как же интересно устроен человек!
Издательство «Манн, Иванов и Фербер» представляет серию детских энциклопедий с Чевостиком:
Если хочешь быть здоров
Как устроен человек
Увлекательная физика
Увлекательная химия
Увлекательная астрономия
Планета Земля
Любимые аудиоэнциклопедии теперь в книжном формате!