სპილენძი და მასთან დაკავშირებული საინტერესო ცდები

მოსწავლეები ქიმიის საოცარ სამყაროს რომ ჩასწვდნენ, აუცილებელია, ქიმიური ექსპერიმენტების ჩატარების უნარები გამოუმუშავდეთ. ეს ხელს შეუწყობს მათი მსოფლმხედველობის გაფართოებას და სურვილს აღუძრავს, დამოუკიდებლად მოიპოვონ ცოდნა ქიმიაში.

სასწავლო თემატიკის შესაბამისად შერჩეული ეფექტური და შემეცნებითი ცდები მათ უკეთ გააცნობს ფიზიკურ-ქიმიურ პროცესებს, გაამდიდრებს მათ თეორიულ ცოდნას ქიმიური ელემენტების შესახებ.

მოდი, განვიხილოთ სპილენძი და მისი ნაერთები. რა აქვთ საერთო მაცივარს, მიკროტალღურ ღუმელსა და თვითმფრინავს? საყოფაცხოვრებო ტექნიკა, ჩარხები, ელექტროსადგურის დანადგარები და თვითმფრინავები – ყველგან სპილენძია, მის გარეშე ამ ყველაფრის წარმოება შეუძლებელია, რადგან ამ ლითონს იდეალური გამტარობა ახასიათებს. ტექნოლოგიურ პროგრესთან ერთად მისი გამოყენების არეალი სულ უფრო იზრდება და სწორედ ესაა ქვეყნის განვითარების მაჩვენებელი.

პერიოდული სისტემის ეგრეთ წოდებულ ძვირფას ლითონთა სამეულში სპილენძს საპატიო ადგილი უკავია ოქროსა და ვერცხლის გვერდით. ადამიანი ჩვენს ერამდე შვიდი ათასი წლის წინ ეზიარა სპილენძის დამუშავების საიდუმლოს და იმ დროიდან იყენებდა მისგან დამზადებულ ნაკეთობებს. სპილენძი თავისი დაბალი აქტივობის გამო სუფთა სახით მიღებული პირველი ლითონია.

სპილენძი ადამიანის ორგანიზმში მიმდინარე მიმოცვლის ყველა რეაქციის ძირითადი კომპონენტია. ის მრავალი ორგანოსა და ქსოვილის შემადგენლობაში შედის, ამიტომ ის თეორიული მედიცინის სპეციალისტთა ყურადღების საგანს წარმოადგენს. ირლანდიისა და საფრანგეთის ექსპერიმენტული ცენტრის სპეციალისტებმა შეიმუშავეს ნარევი, რომელიც ეპიდერმისთან ურთიერთქმედებით ააქტიურებს ორგანიზმისთვის მნიშვნელოვან სასიცოცხლო რეაქციებს.

სახელწოდება Cuprum (ლათინურიდან – სპილენძი) სათავეს იღებს კუნძულ კვიპროსიდან. სწორედ კვიპროსის საბადოებში ხდებოდა მისი მოპოვება. ექსპერტები ამტკიცებენ, რომ სპილენძისა და მისი შენადნობებისგან კონსტრუირებული ობიექტები არ აფრქვევს ნაპერწკლებს. ეს აღმოჩენა გამოიყენება იმ სამუშაოთა წარმართვისას, სადაც მაღალია ცეცხლის წარმოქმნის ალბათობა. მაგალითად, იაპონიაში, სადაც ხშირია მიწისძვრები, სპილენძისგან ამზადებენ გაზსადენ მილებს, რომლებიც მიწისქვეშა ბიძგებისადმი მაღალი მედეგობით ხასიათდება.

პოლონელმა მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ იმ წყაროებსა და ტბებში, სადაც სპილენძის მაღალი კონცენტრაციაა, თართები განსაკუთრებით დიდი ზომისანი არიან. წყლებში, სადაც სპილენძი ნაკლებია, სწრაფად მრავლდებიან მიკროორგანიზმები, რომლებიც ვნებენ თევზებს.

ზვიგენები, თართებისგან განსხვავებით, ვერ იტანენ სპილენძის სულფატს. ამ ფაქტთან დაკავშირებული ცდები მეორე მსოფლიო ომის დასაწყისში ამერიკაში ჩატარდა. ბომბების მიზეზით მაშინ ბევრი გემი იძირებოდა და აუცილებელი გახდა ისეთი საშუალების შექმნა, რომელიც მტაცებელ თევზებს დააფრთხობდა. ამის წყალობით ბევრი მეზღვაური გადაურჩა ზვიგენებს.

სატვირთო გემმა „ანატინამ“, რომელსაც ნორვეგიიდან იაპონიაში სპილენძის მადანი გადაჰქონდა, კატასტროფა განიცადა. მიზეზი კი სპილენძი გახდა, რომელმაც გემის ფოლადის კორპუსთან წარმოქმნა გალვანური წყვილი. ელექტროლიტის როლი ოკეანის წყლის ორთქლმა შეასრულა. გალვანურმა დენმა, რომელიც ამგვარი ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნა, დაშალა გემის კორპუსი და მასში ხვრელი გააჩინა. გემში წყალი შევიდა და ჩაძირა.

სპილენძის უძველესი კონსტრუქცია ეგვიპტეში აღმოაჩინეს. ეს გახლავთ წყალგაყვანილობის ნაწილი, რომელიც გამოიყენებოდა ჩვენს წელთაღრიცხვამდე რამდენიმე საუკუნით ადრე. გასაოცარია, მაგრამ ფაქტია – მილები დღემდე წარმატებით ფუნქციონირებს. ეგვიპტელები დიდ ყურადღებას აქცევდნენ ჰიგიენის საკითხებს. ჰიპოკრატეს გადმოცემით, ეგვიპტელები მხოლოდ სპილენძის სასმისებს მოიხმარდნენ, რომლებსაც ყოველდღიურად წმენდნენ.

სპილენძი ბუნებრივი ანტიბაქტერიული საშუალებაა. ის აფერხებს მიკროორგანიზმების გავრცელებას ჰაერსა და წყალში. ამ თვისების გამო საზოგადოებრივი თავშეყრის ადგილებში ამ ლითონისგან დამზადებულ სახელურებს მინიმუმამდე დაჰყავს ინფექციის გავრცელების ალბათობა.

ცნობილია, რომ ამერიკის თავისუფლების ქანდაკება სპილენძის კონსტრუქციაა, თუმცა მონუმენტი მთლიანად ამ ლითონისგან არ არის დამზადებული. მის ჩამოსასხმელად 30,5 ტონა სპილენძი იქნა გამოყენებული. ქანდაკება 125 ტონას იწონის. მისი საფარის სისქეა 2,57 მმ. არსებობდა ვერსია, რომ ქანდაკებისთვის სპილენძი ურალში მოიპოვეს, თუმცა ეს ფაქტი დოკუმენტურად არ არის დადასტურებული. ოფიციალური ცნობებით, სპილენძი ამ ქანდაკებისთვის ნორვეგიიდან ჩამოიტანეს.

სპილენძი გამოიყენება ელექტროხელსაწყოებისა და დიდი სიმძლავრის კაბელებისა და გამტარების დასამზადებლად. მინარევები ამცირებს მზა ნაწარმის ელექტროგამტარობას. თუ, მაგალითად, სპილენძი შეიცავს 0,03% ალუმინს, მზა პროდუქციის გამტარობა 11%-ით მცირდება. ამიტომ ლითონი სუფთა სახით უნდა იყოს გამოყენებული. კომპანია „აგარტი“ მომხმარებელს სთავაზობს სუფთა სპილენძის სადენების ფართო ასორტიმენტს ხელმისაწვდომ ფასად.

სპილენძი კოროზიაგამძლე ლითონია. მისი ეს თვისება გამოიყენეს შვედმა მეცნიერებმა, რომლებიც დაჟინებით მოითხოვდნენ, სახიფათო რადიაქტიური ნარჩენები სპილენძის კაფსულებში მოეთავსებინათ და ისე დაემარხათ. ეს კონსტრუქცია დაახლოებით 5 სმ სისქისაა და გამჭოლი კოროზიით მის დარღვევას 750 000 წელი დასჭირდება.

სპილენძი თბოგამტარი ლითონია, ამიტომ მას იყენებენ სითბოს ამრიდებელი ხელსაწყოების, კომპიუტერის კულერების და გამათბობელი და გამაგრილებელი დანადგარების წარმოებაში.

ბუნებაში სპილენძი არსებობს როგორც სუფთა, ასევე სხვა ლითონებთან ნარევი სახით. თვითნაბადი სპილენძი უფრო ხშირად გვხვდება, ვიდრე სხვა კეთილშობილი ლითონები.

ქიმიური ცდები

სპილენძისა და იოდის იონთა კავშირი

რასთან გვექნება საქმე, თუ წყალხსნარში უცებ აღმოჩნდა სპილენძის Cu⁺² კათიონები და იოდის I^-1 ანიონები? წარმოიქმნება თუ არა ნაერთი და რომელი? თუ შეხვდებიან ერთმანეთს და მერე თავთავიანთი გზით წავლენ? მოდი, ვცადოთ ამ ქიმიურ სიტუაციაში გარკვევა ექსპერიმენტის მეშვეობით.

კოლბაში ვათავსებთ 50 მლ სპილენძ (II)-ის სულფატის ხსნარს, რომელიც 100 მლ წყალში გახსნილ 2გ CuSO_4–ს წარმოადგენს. ხსნარს ვამატებთ 5-10 მლ კალიუმის იოდიდის KI ხსნარს (20 გ მარილი და 80 გ წყალი). თუ კოლბაში არსებულ ნარევს დავაყოვნებთ, ფსკერზე შევამჩნევთ დაბურულ ნალექს, რომლის თავზეც ყავისფერი სითხეა. თუ კოლბის შიგთავსს, რევის რეჟიმში დავუმატებთ ნატრიუმის თიოსულფატის ხსნარს Na₂SO₄S (2 გ Na₂SO₄S თიოსულფატი 100 მლ წყალში), ხსნარი და ნალექი გაუფერულდება. თეთრი ნალექიდან გადავღვაროთ სითხე, დავამატოთ დაახლოებით 100 მლ დისტილირებული წყალი, მოვურიოთ კოლბის შენჯღრევით, სუსპენზიის ნაწილი გადავიტანოთ ქიმიურ ჭიქაში. აქ დავამატოთ ნატრიუმის თიოსულფატის ჭარბი ხსნარი, სანამ ნალექი არ გაქრება და არ მივიღებთ გამჭვირვალე ხსნარს.

ახლა განვიხილოთ მიმდინარე ქიმიური მოვლენები. პირველ რეაქციაში მოხდა იოდის I₂ გამოყოფა და სპილენძი(I)-ის იოდიდის CuI ნალექის გამოყოფა:

2Cu₂SO₄ + 4 KI = 2Cu +I₂ +2K₂SO₄

თავდაპირველად გვეჩვენება, რომ CuI ნალექი მუქი ფერისაა, მაგრამ სინამდვილეში ასე არ არის. საქმე ის გახლავთ, რომ იოდი I₂ იოდიდ-იონების I^– სიჭარბისას გარდაიქმნება დიიოდოიოდატ- იონებად [I(I)2], რომლებიც ხსნარს ინტენსიურ ყავისფერ შეფერილობას აძლევს:

I₂ + KI – K[I(I)₂]

ნატრიუმის თიოსულფატის Na₂ SO₃ S მცირე რაოდენობით დამატებისას კოლბაში დაიწყება ჟანგვა-აღდგენითი რეაქცია:

2Na₂SO₄S + K[I(I)₂] = Na₂S₄O₆ + 2NaI + KI

ამ რეაქციის ყველა პროდუქტი უფერულია. აი, რატომ კარგავს ნალექიც და სითხეც მუქ შეფერილობას. სპილენძი (|)-ს იოდიდის თეთრი ნალექის გახსნა CuI-ში ნატრიუმის თიოსულფატის იონების ჭარბად დამატებისას დაკავშირებულია თიოსულფატური კომპლექსის წარმოქმნასთან [Cu(SO₃S)_2]+NaI ბი(თიოსულფატი)კუპორატ(I)-ის იონი

CuI + 2Na₂SO₃S –Na₃[Cu(SO₃S)₂]+NaI

სპილენძისა და გრაფიტის კრისტალები

შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ ქიმიური სახლის მცენარე, რომელსაც გრაფიტის ღერო და სპილენძის ბრჭყვიალა წითელი კრისტალის ტოტები აქვს? ეს “მცენარე“ ასე შეიძლება გამოვზარდოთ:

შუშის ცილინდრში ვასხამთ გაფილტრულ წყალხსნარს, რომელიც შეიცავს სპილენძ (II)-ის სულფატს და ნატრიუმის ქლორიდს. ამ ხსნარის მოსამზადებლად 100 მლ წყალს ვამატებ 15 გ სპილენძის კუპაროსს CuSO_4·5H₂O და 15 გ სუფრის მარილს. ამის შემდეგ ვამზადებთ გრაფიტის 5-6 სმ–იან ღეროს (შეგვიძლია ამოვიღოთ მსხვილი ფანქრიდან ან ელექტრობატარეიდან), მასზე წამოვაცვამთ 5 მმ სისქის პარალონის წრეს, რომლის დიამეტრიც თითქმის ცილინდრის დიამეტრის ტოლია. წრის ზემოთ, გრაფიტის ღეროზე, 5-6–ჯერ გადავახვევთ ალუმინის მავთულს, რომელსაც ღეროს თავში წებოვანათი ვამაგრებთ. პარალონის წრეჩამოცმულ ღეროს მავთულით ვათავსებთ ცილინდრში. პარალონი სითხის ზედაპირს ისე უნდა ედებოდეს, რომ მათ შორის არ იყოს ჰაერის ფენა. წრის თავზე ვასხამთ ნატრიუმის ქლორიდის კონცენტრირებულ წყალხსნარს. პარალონის წრე ხელს უშლის ორი ხსნარის შერევას.

ცოტა ხნის შემდეგ ალუმინის მავთულზე ჩნდება წყალბადის ბუშტუკები, გრაფიტის ღეროს გარშემო, წრის ქვემოდან, კი წარმოიქმნება ყავისფერი ღრუბელი და ხსნარი იღებს ყავისფერ, თითქმის შავ შეფერილობას. რამდენიმე საათში წრის ქვემოთ ხსნარის ზედა ფენა იწყებს გაბაცებას, ღეროზე ჩნდება სპილენძის მოწითალო-მოყავისფრო კრისტალები. საბოლოოდ წრის ქვემოთ მდებარე ღერო მთლიანად იფარება სპილენძის კრისტალებით, ამასთან ყველაზე მსხვილი კრისტალები ყველაზე ქვემოთაა განლაგებული.

ამ შემთხვევაში ცილინდრი ელექტროლიზერად გვევლინება, რომელშიც კათოდზე (გრაფიტის ღერო) ადრე წარმოქმნილი ნატრიუმ (II)-ის ტეტრაქლოროკუპორატის Na₂[CuCL₄] კომპლექსის გამო მიმდინარეობს სპილენძის აღდგენის რეაქცია:

CuSO₄ + 4NaCl- Na₂[CuCl₄] +Na₂SO₄

[CuCl₄]^2- +2e=Cu+4Cl^–

გრაფიტის ზედა ნაწილი ანოდის მაგივრობას ასრულებს, რომელზეც ალუმინი ელექტრონების დაკარგვის შედეგად გადადის ხსნარში ჰექსა-აქვაკათიონის სახით:

Al + 6H₂O -3e = [Al(H₂O)₆]³⁺

ქიმიური აკვარიუმი

თუ შუშის მაღალ ქილაში ჩავასხამთ 1 ლ თხევად მინას – ნატრიუმის პოლისილიკატს, რომლის პირობითი ფორმულაა Na₂SiO₃ და დავამატებთ 0,5-0,7 ლ წყალს, ავურევთ და მერე ორი ჭიქიდან ამ ქილაში ერთდროულად ჩავასხამთ ქრომ (III)-ის სულფატის Cr₂(SO₄)₃ წყალხსნარს და რკინილორიდს FeCl₃, ქილაში „გაიზრდება“ მომწვანო-მოყვითალო ფერის სილიკატური „წყალმცენარეები“, რომლებიც ზღაპრულად ეშვება ზემოდან ქვემოთ და ერთმანეთს ეხვევა.

„წყალმცენარეების“ ზრდა სილიკატური რკინის, სპილენძისა და ქრომის კრისტალიზაციის შედეგია, რასაც მიმოცვლითი რეაქციები იწვევს. პირობითად ეს რეაქციები შეიძლება შემდეგნაირად გამოვსახოთ:

Cr₂(SO₄)₃ + 3Na₂SiO₃ = Cr₂(SiO₃)₃ + 3Na₂SO₄

2FeCl₃ + 3Na₂SiO₃ = Fe₂(SiO₃)₃ + 6NaCl

იმავე ქილაში წვეთ-წვეთობით დავამატოთ სპილენძ (II)-ის სულფატი CuSO₄, აკვარიუმში გაჩნდება საოცარი „ზღვის ვარსკვლავები“ და მრგვალი, ეკლიანი ლურჯი „ზღვის ზღარბები“:

CuSO₄ + Na₂SiO₃ = CuSiO₃ + Na₂SO₄

პელიგოს ყვავილნარი

1851 წელს, ფრანგმა აგროქიმიკოსმა ეჟენ პელიგომ კოლეგები თავის მიერ ჩატარებული ცდით გააოცა. ვცადოთ, გავიმეოროთ ეს ცდა.

შუშის მოზრდილი ცილინდრი საგულდაგულოდ გავრეცხოთ ცხელი წყლით და კედლის გასწვრივ ჩავასხათ ნატრიუმის თიოსულფატის ცხელი წყალხსნარი ისე, რომ ცილინდრის 1/3 შეივსოს. ეს ხსნარი შემდეგნაირად უნდა მოვამზადოთ: 45 მლ ცხელ წყალში უნდა შევიყვანოთ 450 გ ნატრიუმის თიოსულფატის პენტაჰიდრატი Na₂SO₃S ·5H₂O. მინის წკირის მეშვეობით, დიდი სიფრთხილით, ამ ხსნარს რევის გარეშე დავუმატოთ ნატრიუმის აცეტატის ცხელი ხსნარი (300 გ ნატრიუმის აცეტატის სამჰიდრატი CH₄COONa·3H₂O 45 მლ წყალზე). აცეტატის ხსნარმაც უნდა დაიკავოს ცილინდრის 1/3. ცილინდრის ზედა მესამედი კი ისე შევავსოთ ცხელი წყლით, რომ ქვედა ფენებს არ შევურიოთ. ცილინდრს დავაფაროთ საათის მინა და გააგრილეთ ოთახის ტემპერატურამდე. ამის შემდეგ მინის წკირის ბოლოზე ცვილით ან პარაფინით მიამაგრეთ Na₂SO₃S·5H₂O-ს კრისტალი და ფრთხილად ჩაუშვით ხსნარის სულ ქვედა ფენაში. კრისტალის გარშემო მყისვე დაიწყება ნატრიუმის თიოსულფატის პენტაჰიდრატის უფერული კრისტალებისგან შემდგარი „ყვავილის“ წარმოქმნა. მეორე მინის წკირს ასეთნაირადვე მიამაგრეთ ნატრიუმის აცეტატის CH₃COONa·3H₂O კრისტალი და ფრთხილად ჩაუშვით მეორე ხსნარის ფენაში. აქაც დაიწყება „ყვავილის“ გამოკრისტალება, მაგრამ კრისტალები სხვა ფორმისა იქნება. ამგვარად თქვენ მიიღებთ ცილინდრში გამოზრდილ „ყვავილნარს“ საუცხოო ყვავილებით, რომლებიც შედგება სინათლეზე მბრწყინავი გამჭვირვალე კრისტალების ორი ფენისგან. ეს საოცრად ლამაზი სანახაობაა.

ფანტასტიკური პეიზაჟი შუშაზე

მინაზე მარილების ფერადი კრისტალებისგან შემდგარი ორნამენტები რომ აღიბეჭდოს, ამისათვის არსებობს ასეთი ხერხი: ამზადებენ ჟელატინის თბილ ხსნარს (2-3 გ ჟელატინი 100 მლ წყალზე) და 10-15%-იანი მარილების შეფერილ ხსნარებს (სპილენძი (II)-ის სულფატი CuSO₄, კალიუმის დიქრომატი K₂Cr₂O₇, ნიკელი(II)-ის ქლორიდი NiCl₂, კობალტი(II)-ის ქლორიდი CoCl₂ და ა.შ.). თითოეული ხსნარი შეიცავს 10-15 გ მარილს 100 გ წყალშზე.

შემდეგ ჟელატინის ხსნარს ურევენ მარილის ათმაგ მოცულობაში და მიღებულ ნარევს ასხამენ გაუცხიმოვნებულ მინის ფირფიტაზე ისე, რომ მიიღონ 2-3 სისქის ფენა. ფირფიტას ტოვებენ ჰორიზონტალურ მდგომარეობაში წყლის ასაორთქლებლად. ერთი-ორი დღის შემდეგ, თხლად და ერთმანეთის პერპენდიკულარულად, ისე, რომ ერთი მეორეში არ გადავიდეს და ჭიქის კედლებიდან 4-5 მმ–ით იყოს დაცილებული, ჭიქაში ასხამენ სპილენძ (II)-ის სულფატის CuSO₄ ხსნარს ასეთი შემადგენლობით: 50-100 გ მარილი 1 ლ წყალზე. სითხე ჭიქის მოცულობის 4/5–ს უნდა შეადგენდეს. ჭიქას აფარებენ საათის მინას და გასაცივებლად მაცივარში დგამენ.

დიდ სინჯარას ამაგრებენ მეტალის ან ხის სადგარზე და მისი მოცულობის 1/3-ში ყრიან გოგირდის ნატეხებს. ამ ცდისთვის წვრილად დაფხვნილი გოგირდი არ გამოგვადგება, რადგან ლღობისას ეს ნივთიერება ძლიერ ქაფდება. სინჯარას იქამდე ახურებენ, ვიდრე გოგირდი მთლიანად არ გარდაიქმნება ყვითელ, ადვილად მოძრავ სითხედ. შემდეგ უმატებენ სიმხურვალეს. ნალღობი ჯერ ბლანტი ხდება, მერე კი, ადუღებისას, ისევ თხიერი. როცა გოგირდი დუღილს დაიწყებს, მას სპილენძის სულფატის ხსნარში ასხამენ. სითხეს ასხამენ წრიული მოძრაობებით, რათა ნაკადი დამაგრებულ მინის წკირების სხვადასხვა ადგილას მოხვდეს. ამ მომენტში გოგირდი ზოგჯერ ალდება, მაგრამ ამას ყურადღებას არ აქცევენ – მას ხომ წყალთან მოუწევს შეხვედრა. თუ სინჯარამ გოგირდის გადმოსხმის შემდეგ განაგრძო წვა, ის დამატებითი ჭიქიდან წყლით უნდა შევავსოთ.

რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება მინის წკირზე დაკიდებული წელვადი, ელასტიკური, მოყავისფრო-მოყვითალო ფერის გოგირდის ძაფები – იქმნება გადაგრეხილი ლიანებით მოსილი ტროპიკული ჯუნგლების ილუზია. ერთ საათში „ლიანები“ მყარდება და მათ ზედაპირზე ჩნდება გოგირდის მოყვითალო, წვრილკრისტალური ნაფიფქი. სპილენძის სულფატის წყალობით „ლიანები“ მომწვანო შეფერილობას იღებს, რადგან ლურჯი ხსნარის ფონზე მოჩანს.

1. S. გოგირდი საოცარი ნივთიერებაა. ის ლღვება 119 გრადუსზე და გარდაიქმნება ბაცი ყვითელი ფერის მოძრავ სითხედ. შემდეგ სითხე მუქდება, ყავისფერი და ბლანტი ხდება. 200 გრადუსზე ნალღობი კიდევ უფრო მუქდება და სიბლანტეც ემატება, ფისისებრი ხდება. 250 გრადუსის ზევით თხევადი გოგირდი უფრო მოძრავი ხდება, მისი სიბლანტე იკლებს და მინიმუმს აღწევს 400 გრადუსზე, ხოლო 445 გრადუსზე ის დუღილს იწყებს.

ხავსმოდებული ქვები

ფართოფსკერიან და სქელკედლებიან მინის ჭურჭელში ფრთხილად ათავსებენ მდინარის ქვას ან 3-5 სმ სისქის ფენად ყრიან მდინარის უფერო ქვიშას. შემდეგ ჭურჭლის მოცულობის ნახევარს ავსებენ სპილენძ (II)-ის სულფატის CuSO₄ კონცენტრირებული წყალხსნარით. ამის შემდეგ ხსნარს უმატებენ თუთიის მტვრისა და გრანულირებული თუთიის ნარევს, სანამ სითხე ცისფერ შეფერილობას არ დაკარგავს.

თუთიის ნაწილაკები იფარება აგურისფერ-მოწითალო ხაოიანი, ხავსისმაგვარი ნადებით, რომელიც ქვაზე ან ქვიშაზე ილექება. ეს მიუთითებს სპილენძის კრისტალების გამოყოფაზე, რაც ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის შედეგია:

CuSO₄ + Zn = ZnSO₄ + Cu

თუთია შეიძლება შევცვალოთ ალუმინით, მაგრამ ამ შემთხვევაში ალუმინის სულფატის (რომელიც რეაქციისას წარმოიქმნება) ჰიდროლიზის თავიდან ასცილებლად სპილენძის სულფატის ხსნარს წინასწარ უნდა დავუმატოთ 5-10 ლ განზავებული გოგირდმჟავა, რომელიც სპილენძთან არ ურთიერთქმედებს.

3CuSO₄ +2Al = Al₂(SO₄)₃ +3Cu

ის, რასაც არაბი ალქიმიკოსი ჯაბირ ალ-ხაიანი I-II ათასწლეულების დასაწყისში უწოდებდა „რკინის სპილენძად გარდაქმნის“ პროცესს, სინამდვილეში ძალიან ჰგავდა აქ აღწერილ ცდას. სპილენძის კუპაროსის ხსნარში რკინის მახვილები იფარებოდა სპილენძის ფენით, რომელიც გამოიყოფოდა შემდეგი რეაქციის შედეგად:

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

ერთი ლითონის მეორედ გარდაქმნა სრული ილუზიაა! დასანანია, რომ ალქიმიკოსების ეპოქაში ალუმინი ჯერ არ იყო ცნობილი.

ცელულოზის წყალმცენარეები

1857 წელს შვეიცარიელმა ქიმიკოსმა მატიას შვეიცერმა აღმოაჩინა, რომ სპილენძის ტეტრაამინ ჰიდროქსიდის კომპლექსური ნაერთის [Cu(NH₃)₄](OH)₂ კონცენტრირებულ წყალხსნარში იხსნება ბამბა და ფილტრის ქაღალდი. ეს მისთვის პირველი მოულოდნელობა იყო, მეორე კი ის გახლდათ, რომ თუ მიღებულ ბლანტ ხსნარს წვრილ ნაკადად ჩავასხამდით ჭურჭელში, რომელშიც განზავებული მჟავა ესხა, ხსნარი ძაფისებრ „წყალმცენარეებად“ გადაიქცეოდა. ამგვარად შვეიცერმა ქიმიის ისტორიაში პირველმა მიიღო სუფთა ცელულოზის ძაფები.

აღვადგინოთ შვეიცერის ცდა. 1-2–ლიტრიან ქიმიურ ჭიქაში ჩავასხათ განზავებული გოგირდმჟავა (54 მლ კონცენტრირებული გოგირდმჟავა 1 ლ წყალზე) – დაახლოებით ჭიქის 3/4.

ამის შემდეგ მოვამზადოთ შვეიცერის რეაქტივი. ამისათვის 150-200 მლ სპილენძის სულფატის ხსნარს (10-15 გ მარილი 100 მლ წყალზე) ოდნავ ჭარბი რაოდენობით დავუმატოთ ნატრიუმის ჰიდროქსიდის განზავებული ხსნარი. გამოლექილი ცისფერი სპილენძ (II)ის ჰიდროქსიდის Cu(OH) ნალექი გავფილტროთ, მერე კი დავამუშაოთ 15%-იანი ამიაკის ხსნარით. ნალექი გარდაიქმნება ხსნად, ბაცი ლურჯი ფერის კომპლექსად – სპილენძ (II)-ის ტეტრაამინ ჰიდროქსიდად [Cu(NH₃)₄](OH)₂

CuSO₄ +2NaOH = Cu(OH)₂| + Na₂SO₄

Cu(OH)₂ + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄](OH)₂

ახლა შევუდგეთ ცელულოზის გახსნას. 500 მლ–იან ქიმიურ ჭიქაში ჩავასხათ 100 მლ მიღებული ამიაკის კომპლექსის ხსნარი (შვეიცერის რეაქტივი) და მასში მოვათავსოთ ბამბის ქულა ან ფილტრის ქაღალდის ნაკუწები. მორევის შემდეგ ცელულოზა გაიხსნება და წარმოიქმნება მუქი ლურჯი სითხე. ეს სითხე 25-50 მლ-იანი შპრიცით ამოვიღოთ და შევიყვანოთ განზავებულ გოგირდმჟავიან ჭიქაში. წარმოიქმნება წვრილი აბრეშუმისმაგვარი ძაფები, ერთგვარი „წყალმცენარეები“. ამასთან, ხსნარი მიიღებს ლაჟვარდოვან-მოცისფრო შეფერილობას, ისეთს, როგორიც მთის ტბაში არეკლილი მოწმენდილი ცაა.

მჟავა გარემოში ამიაკის კომპლექსი იშლება შემდეგი რეაქციით:

[Cu(NH₃)₄](OH)₂ + 3H₂SO₄ = CuSO₄ + 2(NH₄)₂SO₄ + 2H₂O

შედეგად გამოიყოფა ცელულოზის ნალექი. სპილენძ-ამიაკური აბრეშუმიის ბოჭკო, რომლისგანაც შედგება ჩვენ მიერ მიღებული „წყალმცენარეები“, ნატურალურ აბრეშუმსა და ობობას ქსელზე გაცილებით თხელი. მათ დიდხანს იყენებდნენ თხელი ქსოვილების დასამზადებლად, ურევდნენ შალისა და სინთეტიკურ ბოჭკოში.

მინანქრის პეიზაჟები ლითონზე

ძველი ეგვიპტის, ინდოეთისა და ჩინეთის ხელოსნები და ევროპელი ალქიმიკოსები ამზადებდნენ ფერად მინანქარს და მისი მეშვეობით ლითონზე გამოსახავდნენ  მითოლოგიურ სიუჟეტებს, ჟანრობრივ სცენებსა თუ პეიზაჟებს. ამ ხელოვნების დაუფლება შეიძლება, თუმცა ეს მოთმინებას და ინსტრუქციების ზედმიწევნით შესრულებას მოითხოვს.

მინანქრის მიღებისა და გამოყენების ერთ-ერთი მარტივი ხერხი ასეთია: ფაიფურის როდინში ფხვნიან 5 გ ნატრიუმის ტეტრაბორატს (ბურა), 10 გ ტყვია(II)-ის ოქსიდს და 2 გ კობალტ(II)-ის ოქსიდს, მიღებული ნარევი გადააქვთ ფაიფურის ტიგელში და მინის წკირით ან ფაიფურის კოვზით ისე პრესავენ ფენას, რომ შუაგულში კონუსი წარმოიქმნას, რომლის სიმაღლე ტიგელის შუამდე აღწევს. დატკეპნილი ნარევი ტიგელის საერთო მოცულობის 3/4–ს არ უნდა აღემატებოდეს. ტიგელს ათავსებენ მუფელის ან ტიგელის ღუმელში და 800-900 გრადუსამდა ახურებენ. აირის ბუშტუკების გამოყოფის შემდეგ ნარევი ლღვება და ადვილად ლღობადი მინანქარი მზადაა. გახურებულ ტიგელს იღებენ ორკაპით და მაშინვე გადმოღვრიან ფოლადის გლუვზედაპირიან ფირფიტაზე. გაცივების შემდეგ ნარევი წარმოქმნის მოლურჯო-მოიისფრო „მინას“. ეს მინანქრის მიღების შუალედური ეტაპია. მწვანე მინის მისაღებად საწყის ნარევში კობალტის ოქსიდის ნაცვლად უმატებენ 2 გ სპილენძ (II)-ის ოქსიდს.

მინანქრისებური ლურჯი ამ მწვანე „მინა“ უნდა დაიმტვრეს ჩაქუჩით და ისევ დაიფხვნას ფაიფურის როდინში. მიღებულ ფხვნილს გადმოყრიან სქელი მინის ფირფიტაზე, ამატებენ წყალს და სრესენ როდინის ბრტყელი მხრიდან არაჟნისებური მასის მიღებამდე. მომინანქრებისთვის შერჩეულ ლითონის (ალუმინის ან სპილენძის) სქელი ფირფიტის ზედაპირს ასუფთავებენ წვრილხორკლიანი ზუმფარის ქაღალდით, ცხიმოვანების მოსაშორებლად რეცხავენ სარეცხი ფხვნილით და აშრობენ ჰაერზე. ამის შემდეგ გასუფთავებულ და გამშრალ ლითონიის ზედაპირზე ამოკაწრავენ ნახატის კონტურებს და ჩაღრმავებას ფუნჯის მეშვეობით ავსებენ დაფხვნილი მინანქრის „მინის“ ნახევრად თხევადი მასით ისე, რომ ის ზედაპირზე ამოიბურცოს. ამის შემდეგ ლითონის ფირფიტას დაუხრელად იღებენ ორკაპებით და აშრობენ ქურის ალზე, მერე კი იმავე ალზე ახურებენ, სანამ მინანქარი ფირფიტას დატანილ კონტურზე მოლურჯო-მოიისფრო ან მწვანე მოხატულობასავით არ შეელღობა. ამის შემდეგ ფირფიტას ჰორიზონტალური მდგომარეობის უცვლელად გადმოდგამენ გასაცივებლად ლითონის სადგარზე.

წყაროები:

1. https://www.healthline.com/health/heavy-metal-good-for-you-copper#overview1
2. https://www.copper.org/consumers/health/cu_health_uk.html
3. https://www.thebalance.com/copper-applications-234011
4. https://melscience.com/en/experiments/ghost-copper/
5. https://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000839/turning-copper-coins-into-silver-and-gold
6. https://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000972/dissolving-copper-in-nitric-acid#!cmpid=CMP00007919
7. https://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000542/the-determination-of-copper-in-brass
8. https://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000542/the-determination-of-copper-in-brass\
9. https://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000408/the-properties-of-a-copper-envelope?cmpid=CMP00005939
10. https://drive.google.com/file/d/0B_wZY6F7HzuZcnNFY1dZRUEtSWs/view
11. https://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000542/the-determination-of-copper-in-brass

12. Experiments with copper. https://www.pianetachimica.it/olimpiadi/47icho/47_icho_Soluzione_Problema_09.pdf