Эффектные опыты по химии

Ложка исчезает, или Три опыта с алюминием*

Иногда странным химическим превращениям подвергаются самые обыденные предметы и вещества, казалось бы, досконально нам известные. Кто не знает, что алюминиевая посуда служит целыми десятилетиями? Но иногда с нею происходят удивительные вещи: она исчезает буквально на глазах.

Опыт с алюминиевой ложкой

Возьмем алюминиевую ложку и тщательно очистим ее мелкозернистой наждачной бумагой, а потом обезжирим, опустив на 5–10 мин в ацетон (СН₃)₂СО. После этого окунем ложку на несколько секунд в раствор нитрата ртути(II), содержащий в 100 мл воды 3,3 г Нg(NО₃)₂. Как только поверхность алюминия в растворе Нg(NО₃)₂ станет серой, ложку надо вынуть, обмыть кипяченой водой и высушить, промокая, но не вытирая фильтровальной или туалетной бумагой. На ваших глазах начнутся чудеса: металлическая ложка постепенно будет превращаться в белые пушистые хлопья, и вскоре от нее останется только невзрачная сероватая кучка «пепла».

Что же произошло? Алюминий – активный в химическом отношении металл. Обычно он защищен от атмосферного кислорода и влаги тонкой пленкой на его поверхности, содержащей оксидный и молекулярный кислород в сложном химическом сочетании; это не просто оксид алюминия Аl₂O₃, как это представляли раньше. Обрабатывая алюминий солью ртути, мы разрушаем защитную пленку. Вот как это происходит.

Находясь в растворе нитрата ртути(II), алюминий вытесняет (восстанавливает) из cоли металлическую ртуть:

2Аl + 3Нg(NO₃)₂ = 3Hg + 2Аl(NО₃)₃,

Аl + Нg = (Al, Hg).

На очищенной поверхности ложки появляется тонкий слой амальгамы алюминия (сплава алюминия и ртути). Амальгама не защищает поверхность металла, и он превращается в пушистые хлопья метагидроксида алюминия:

4(Аl, Нg) + 2Н₂O + 3O₂ = 4АlО(ОН) + 4Нg.

Израсходованный в этой реакции алюминий пополняется новыми порциями растворенного в ртути металла, а выделившаяся ртуть снова «пожирает» алюминий. И вот вместо блестящей ложки на бумаге остаются АlO(ОН) и мельчайшие капельки ртути, потерявшиеся в белых хлопьях метагидроксида алюминия.

Если после раствора нитрата ртути(II) алюминиевую ложку сразу же погрузить в дистиллированную воду, то на поверхности металла появятся пузырьки газа и чешуйки белого вещества. Это водород и метагидроксид алюминия:

2Аl + 4Н₂О = 2АlO(ОН) + 3Н₂.

Подобным же образом ведет себя алюминий в водном растворе хлорида меди(II) СuCl₂. Попробуйте опустить в этот раствор обезжиренную алюминиевую пластинку. Вы увидите образование коричневых хлопьев меди и выделение пузырьков газа. Выделение меди вполне объяснимо: более активный в химическом отношении металл алюминий восстанавливает медь из ее солей:

2Аl + 3СuCl₂ = 3Сu + 2АlСl₃.

А как объяснить выделение газа? Оказывается, в этом случае тоже разрушается защитная пленка на поверхности алюминия.

* Опыт выполняет учитель или руководитель химического кружка.