Кунсткамера

Читальный зал

О.Ольгин. Опыты без взрывов

ЧАШКА ЧАЯ

(см. также раздел "На кухне" -- Чай)

После сахарного сиропа, варенья и меда, которыми мы занимались в предыдущих главах, естественно будет перейти к чаю. Выделим из чая вещество, которое подымает жизненный тонус и бодрит. Речь идет о кофеине (это вещество сначала было найдено в кофейных зернах, там его еще больше, чем в чайных листьях).

Строго говоря, в чае есть несколько тонизирующих веществ - витамины, эфирные масла и т. д. Но ведущая роль принадлежит кофеину, из класса алкалоидов (это обширный класс азотсодержащих органических соединений; в него входят также никотин из табака, папаверин из мака и т. д.).

Для опыта потребуется фарфоровый или металлический тигель (можно использовать любой подходящий металлический сосуд, желательно не плоский, а высокий, вроде стакана). В него положите измельченный в ступке черный чай - около чайной ложки - и примерно 2 г оксида магния. Это вещество продают в аптеках ("жженая магнезия").

Смешайте оба вещества и поставьте тигель на огонь. Нагрев должен быть умеренным, не слишком энергичным. Сверху на тигель или стакан поставьте фарфоровую чашку или другой подобный сосуд, например розетку для варенья, и налейте в нее холодной воды. В присутствии оксида магния кофеин будет возгоняться, т. е. превращаться в пар, минуя стадию жидкости. Попадая на холодную поверхность, кофеин вновь вернется в твердое состояние и осядет на дне чашки или розетки в виде бесцветных кристаллов. Прекратите нагрев, осторожно снимите чашку с тигля и соскребите кристаллы в чистую склянку.

А как убедиться в том, что перед вами действительно кофеин? Для этого есть красивая качественная реакция. Несколько кристаллов положите на фарфоровую пли керамическую пластинку (сгодится осколок от кафельной плитки) и капните одну-две капли концентрированной азотной кислоты. (С концентрированными кислотами надо обращаться предельно осторожно!) Нагревайте пластинку до тех пор, пока смесь на ней не станет сухой.

Кофеин при этом окислится и превратится в заметную, оранжевого цвета, амалиновую кислоту.

Но это не все. Попробуем нейтрализовать кислоту, добавив к ней капель десять концентрированного раствора аммиака (не аптечного, а такого, который продается в хозяйственных магазинах). При нейтрализации образуется соль очень красивого, красного, переходящего в пурпурный, цвета. Такая соль носит название мурексида, а реакция - мурексидной.

Дальнейшие опыты с чаем лучше ставить в химическом кружке: они требуют и хороших навыков, и таких веществ, которых дома обычно не бывает. Мы будем выделять из чая дубильные вещества - танниды, а из них получим таннин, смесь веществ, используемых для дубления кож (отсюда и название - дубильные вещества), протравливания тканей перед крашением, в медицине - как вяжущее средство; вспомните вяжущий вкус крепкого чая. (Заметим, что для промышленных целей есть другие, несъедобные источники танина - чернильные орешки, или галлы, сумах и т. д.).

Итак, мы попытаемся извлечь таннин из зеленого чая. При отсутствии зеленого можно взять и черный чай, но в нем таннидов существенно меньше.

Маленькую пачку зеленого чая (50 г) залейте в кастрюльке половиной стакана (100 г) кипятка и кипятите на небольшом огне около часа, чтобы как можно полнее экстрагировать растворимые вещества. Раствор профильтруйте через несколько слоев марли или через хлопчатобумажную ткань, сложенную вдвое; осадок на фильтре промойте дополнительно горячей водой (полстакана). Вы получите около стакана желто-зеленого раствора. Внесите в жидкость 15-20 г ацетата свинца или соответствующее количество свинцовой примочки. Имейте в виду, что ацетат свинца не должен попадать в рот: он может вызвать отравление.

Аккуратно слейте жидкость, к осадку добавьте стакан горячей воды, размешайте, дайте отстояться и слейте вновь. Повторите эту операцию 3-4 раза, чтобы удалить ионы свинца. Проверьте, действительно ли они удалены, взяв пробу жидкости и добавив к ней в пробирке несколько капель разбавленной серной кислоты. Если свинец остался, раствор помутнеет; в этом случае нужно повторить промывку. Когда проба будет отрицательной, отфильтруйте осадок (это - таннат свинца) через стекловату и на фильтре промойте 50 мл примерно 1%-ного раствора серной кислоты. Собрав раствор, нейтрализуйте кислоту, добавляя по каплям 0,5%-ный раствор гидроксида бария, после чего отфильтруйте выпавший осадок сульфата бария.

Оставшийся прозрачный раствор содержит чайный таннин. Упарьте его досуха на водяной бане. Оставшийся на дне таннин соскребите и измельчите в порошок.

Вот несколько красивых реакций с таннином (поскольку у нас его немного, грамма три, будем расходовать его осмотрительно). Примерно 0,5 г таннина растворите в 40 мл воды. Как только вы добавите раствор хлорида железа(III) или другой соли железа(III), жидкость сразу почернеет. Это - старинные чернила, только таннин для них добывали из дубовых (чернильных) орешков, наростов на листьях и молодых побегах дуба.

Еще один яркий опыт: около 0,3 г таннина положите в маленькую пробирку и капните три капли концентрированной соляной кислоты. Образуется флобафен - вещество красного цвета.

Далее добавьте немного таннина к раствору нитрата серебра AgNO₃ (ляписа); годится и ляписный карандаш из аптеки. На этот раз выпадет осадок танната серебра. У него бурый цвет.

И последний опыт с таннином. В 2%-ном растворе соляной кислоты растворите около 0,3 г ванилина (или соответственное количество ванильного сахара) и добавьте втрое меньше таннина. Малиновое окрашивание не замедлит появиться. Это характерная реакция не только на таннин, но и вообще на вещества из класса катехинов, к которым принадлежат многие дубильные вещества.

КОСТИ - В ДЕЛО!

У хорошей хозяйки кости не пропадают - из них можно сварить бульон, да к тому же очень крепкий, Если же кости варить долго, а потом отвар остудить, то получится студень. Между прочим, студень - понятие не только кулинарное, но и химическое. Обширная группа коллоидных систем названа студнями в честь первого своего представителя - мясного студня.

Студень из костей образуется благодаря тому, что в костях содержится особое белковое вещество - желатина. Она, кстати, продается в продовольственных магазинах в хорошо очищенном виде. И техническая, с примесями, желатина тоже продается в магазинах, но не в продовольственных, а в хозяйственных, и носит название столярного или животного клея. Его-то и приготовим из костей. Пищевую желатину нам, к сожалению, вряд ли удастся приготовить, ее очистка слишком сложна.

Немного сырых костей заверните в тряпку и разбейте их молотком, чтобы получились костяные крошки. Эти крошки надо обязательно освободить от жира. Жир, как вы знаете, хорошо растворяется в бензине (не забудьте, что бензин огнеопасен!). Залейте костяные крошки бензином, перемешайте и оставьте на полчаса. Потом слейте бензин и несколько раз промойте кости горячей водой.

Теперь приготовим из обезжиренных костей отвар. Для этого необязательно брать кастрюлю, годится и пустая хорошо отмытая консервная банка. Варить кости в воде надо долго, а потом придется еще уваривать отвар на небольшом огне до тех пор, пока он не станет густым и вязким. Теперь наберитесь терпения. Поставьте отвар в сухое и теплое место и время от времени поглядывайте на него. Через несколько дней отвар высохнет и превратится в коричневый столярный клей. Хотя внешне он и кажется сухим, однако содержит немало связанной воды, которую желатина поглотила при варке. Потом, когда вы решите воспользоваться клеем и нагреете его на водяной бане, часть связанной воды выделится, и клей будет набухать.

Таким клеем вполне можно склеивать различные деревянные предметы. А вот для наших дальнейших опытов он недостаточно чист. Их лучше ставить с готовой желатиной, из магазина.

Чтобы приготовить раствор желатины, положите 10 г порошка в четверть стакана холодной воды и дайте ему как следует размокнуть и набухнуть; на это уйдет не менее часа. Затем нагрейте смесь примерно до 50 ^оС и, помешивая, подождите, пока желатина не растворится полностью. Часть раствора вылейте тонким слоем на полиэтиленовую пленку (не на стекло - от него вы потом желатину не оторвете) и хорошо высушите на воздухе. У вас получится тонкий желатиновый листок, из которого для пущего эффекта можно вырезать силуэт рыбки. Положите эту "рыбку" на промокательную бумагу и осторожно подышите на нее. Рыбка начнет извиваться и свертываться. Ваше дыхание увлажняет листок с одной стороны, он увеличивается в объеме и стремится изогнуться.

У набухшей желатины есть и такое интересное свойство: она позволяет получить и надолго сохранить красивый ледяной узор. Приготовьте раствор так же, как в предыдущем опыте, только желатины возьмите в два-три раза меньше (или разбавьте остатки прежнего раствора теплой водой). Теплый еще раствор вылейте на стеклянную пластинку и сразу же поставьте ее либо на холод (зимой), либо в морозильник, в самое холодное его место. Вода будет выкристаллизовываться в виде ледяного узора, как зимой на окнах. Если оставить желатиновый студень на морозе на несколько дней, лед постепенно испарится. Дайте желатине медленно оттаять - и она сохранит отпечаток ледяных кристаллов.

Перейдем теперь к приготовлению минеральных удобрений. Ведь основа большинства костей - фосфорит (а ткани зубов - апатит). На заводе из минералов фосфорита и апатита готовят фосфорные удобрения. Попробуем превратить кости в простой суперфосфат. Кости сначала как следует прокалите на огне, чтобы выгорели органические соединения - они нам будут только помехой. После прокаливания останется фосфат кальция Са₃(РО₄)₂ - фосфорит.

Несколько чистых белых кусков прокаленной кости отделите и измельчите в порошок - сначала с помощью молотка, а потом растиранием в ступке. Смешайте 50 г этого порошка с 3-5 г мела, поместите смесь в чистую склянку и влейте в нее 20 г 70%-ной серной кислоты; еще раз напоминаем: при разбавлении лить кислоту в воду! Кислоту к смеси костей и мела надо прибавлять постепенно, все время энергично перемешивая стеклянной палочкой. Смесь быстро разогреется, превратится в пасту, а затем в сухой белый порошок - суперфосфат Са(Н₂РО₄)₂. На его образование уйдет около часа.

Но почему же фосфорит сам по себе нечасто применяют как удобрение, а предпочитают ему суперфосфат? Чтобы понять это, продела