„ქიმიის სისხლი“

ონლაინსწავლების მორიგი სემესტრი გვაქვს. ლაბორატორიული მეცადინეობებიც ონლაინ არის, განსაკუთრებით ეს უცხოელ სტუდენტებზე ვრცელდება. თუმცა, მე ჩემებური მეცადინეობები მაქვს. „ჩემებური“ შემდეგნაირია – მივდივარ ლაბორატორიაში, ვამზადებ ცდის ყველა კომპონენტს, ვრთავ ზუმს და რეალურ დროში ვატარებ ლაბორატორიულ სამუშაოს. სტუდენტები პროცესში ჩართული მყავს, რადგან მუდმივად შეკითხვებს ვუსვამ და ფიქრს „ვაიძულებ“. მეცადინეობის შემდეგ ყველა სასიცოცხლო ენერგია გამოცლილი მაქვს, მაგრამ მანამდე იხტიბარს არ ვიტეხ და კამერიდან ხელს ვიქნევ, აბა, ყოჩაღად-მეთქი.

იმ დღესაც სწორედ ასე იყო. მეცადინეობა დაიწყო და მეც შემოვძახე:

• Hello Everyone.

შემდეგ ლექციაზე განვლილი მასალა შევახსენე, რომელიც კალორიმეტრის გამოყენებას შეეხებოდა.

კალორიმეტრი ხელსაწყოა, რომელიც გამოიყენება სითბური ენერგიის გადატანის, სითბოს რაოდენობის ცვლილების გასაზომად. ჩვენს მიზანს კი ნეიტრალიზაციის რეაქციის შედეგად გამოყოფილი სითბოს განსაზღვრა წარმოადგენდა. ამისთვის პოლისტიროლის ყავის ჭიქებისგან საგულდაგულოდ შექმნილი, ე.წ. „ყავის ჭიქის“ კალორიმეტრი კამერის წინ ავათამაშე. შიგნით წესით ჩვ. ქიმიური თერმომეტრი უნდა მომეთავსებინა, თუმცა მე „PASCO” უჟანგავი ფოლადის ტემპერატურის საზომი სენსორი გამოვიყენე.

ნეიტრალიზაციის რეაქცია ნატრიუმის ტუტესა და გოგირდმჟავას შორის ჩავატარეთ. როგორც გახსოვთ, 1 წილი გოგირდმჟავა 2 წილ ტუტესთან მოქმედებს, ამიტომ ნატრიუმის ტუტის 1 M ხსნარის 40 მლ მოვათავსეთ კალორიმეტრში, თავი დავახურეთ და სენსორის მეშვეობით მისი ტემპერატურა გავზომეთ. ვზომავდით სამი წუთის განმავლობაში, რათა დასტაბილიზებულიყო. ამის შემდეგ, 20 მლ გოგირდმჟავა დავამატეთ და კვლავ ტემპერატურის გაზომვას შევუდექით. ამ ორი ტემპერატურის სხვაობით (საბოლოოს გამოკლებული საწყისი) მივიღეთ დელტა T, რომელიც შემდეგი ფორმულისთვის გვჭირდებოდა:

სადაც, m აღებული მასაა; c ხსნარის სითბოტევადობა (ამ შემთხვევაში წყლის სითბოტევადობას ავიღებთ) და დელტა T.

აი, ამ ცდის ჩატარებაში ვიყავი და თან პარალელურად უსაფრთხოების ზომების დაცვის აუცილებლობაზე ვსაუბრობდი. ვამბობდი, როგორ უნდა ვიფრთხილოთ გოგირდმჟავას გამოყენებისას, რადგან ცილის, ანუ ჩვენი კანისა და ხორცის, დენატურაციას გამოიწვევს, რაც დამწვრობით და ძნელად მოშუშებადი იარების წარმოქმნით დასრულდება. ჰოდა, ის ის იყო, კიდევ რაღაცის თქმას ვაპირებდი, რომ ინდოელი სტუდენტის ჰაკანგა ჩაკანგას აწეულ ხელს მოვკარი თვალი. გისმენ, რა შეკითხვა გაქვს-მეთქი და …

-Teacher, can you show to us the action of acid on your skin?

არა, ძვირფასო ჰაკანგა, ასეთი „გადარეული“ მასწავლებელიც კი არ ვარ, ხელზე მჟავები ვისხა. თუმცა… აი, ასეთი ცდა ჩავატაროთ.

ავიღოთ პეტრის ოთხი ჯამი. ერთში მოვათავსოთ ხის ქერქი, მეორეში შაქრის ნატეხი, მესამეში რაიმე ქსოვილის ნაჭერი, მეოთხეში კი – ხორცი. თითოეულ მათგანს დავაწვეთოთ კონცენტრირებული გოგირდმჟავას რამდენიმე წვეთი და დავაკვირდეთ, რა მოხდება. ყველა წარმოდგენილი ნიმუში მჟავას მოქმედების შედეგად დაიწვება.

სხვათა შორის, ქიმიური ნივთიერებები და ზოგადად ქიმია მრავალი მხატვრული ნაწარმოების, თუ ფილმის შინაარსის გასამძაფრებლად ან გასალამაზებლად გამოუყენებიათ. ჩემს სტატიებში ამის არაერთი მაგალითი მაქვს აღწერილი.

რამდენიმე დღის წინ კი, თვითმფრინავში რაღაც ფილმს გადავაწყდი. უფრო სწორად, მეზობელი მგზავრი შესცქეროდა და მეც მის ეკრანს მივჩერებოდი. ასეთ დროს თავად ეკრანზე მხოლოდ ინტერაქტიური რუკა მაქვს ხოლმე ჩართული და ფრენას ვაკონტროლებ. ასე თითქოს უფრო მალე გადის დრო.

ჰოდა, ეს ჩემი მეზობელი მგზავრი რაღაც ფილმს უყურებდა, სადაც სამ მოზარდს ტბა უნდა გადაელახათ. ტბაში კი წყლის ნაცვლად გოგირდმჟავა იყო. ჰოდა, ვიღაც კეთილმა ფერიამ, რომელიც ბზრიალის შედეგად ფრინველად გადაიქცა, ზურგზე შემოისვა და გადააფრინა. ფრენის პროცესში ბუმბული ჩამოვარდა, რომელიც გოგირდმჟავაში, ანუ ტბაში მთლიანად დაიწვა.

თქვენ თუ გაგიგიათ რამე გოგირდმჟავას შესახებ?

სხვათა შორის, იმ ფილმში ერთმა ონავარმა ბიჭმა მოიფიქრა, ტბაში წყალს ჩავასხამ და მჟავაც საშიში აღარ გახდებაო… მტრისას, რაც იქ მოხდა.

თქვენ როგორ ფიქრობთ, მჟავაში წყლის ჩასხმა შეიძლება?

გოგირდმჟავას სიმკვრივე წყლისაზე ორჯერ მეტია. წყალი დამატებისას მჟავის ზედაპირზე რჩება და ორი სითხის შეხების საზღვარზე იმდენი სითბო გამოიყოფა, რომ წყალი დუღდება და შხეფებს გაყრის. სწორედ ამ დროს შესაძლოა სახეზე ან თვალებში შეესხას მას, ვინც არასწორად შეურია წყალი და მჟავა.

გოგირდმჟავას გარეშე თანამედროვე ქიმიის წარმოდგენა შეუძლებელია. მეორენაირად მას „ქიმიის სისხლსაც“ უწოდებენ, რადგან უამრავი ქიმიური პროცესის თანამონაწილე გახლავთ. ძველი დროიდანვე იცნობდნენ, რადგან ბუნებაში გვხვდება. სად? ვულკანის ახლოს ტბებში. დიახ, დიახ, აბა, ის ფილმი მართლა ფანტასტიკა ხომ არ გეგონათ? არა, მთლად ეგრეც არაა საქმე. ტბის წყალშია გარეული, ფილმში კი მხოლოდ მჟავა იყო.

გოგირდმჟავას ალქიმიისა და შემდეგ პერიოდშიც რკინისა და სპილენძის სულფატებისგან იღებდნენ. გოგირდის მიღებულ ანჰიდრიდს, იგივე SO2-ს წყალში ხსნიდნენ და გოგირდმჟავაც მზად იყო. გოგირდმჟავა ამ მეთოდით ერთ-ერთმა პირველმა ალ-რაზიმ მიიღო.

სხვა მჟავების მსგავსად, გოგირდმჟავა მეტალებთან შედის რეაქციაში, თუმცა თავისებურად იქცევა. მაგალითად, ნატრიუმთან ენერგიულად შედის რეაქციაში და თუ მეტალის ოდნავ დიდი ნაჭერი გამოვიყენეთ, შესაძლოა აფეთქებაც კი მოხდეს. თუ მაგნიუმის ნაჭერს ჩავაგდებთ, წარმოიქმნება მაგნიუმის სულფატი და არცთუ სასიამოვნო სუნის გოგირდწყალბადმჟავა. ანალოგიური პროცესები მიმდინარეობს იმ მეტალებთან, რომლებიც მეტალთა ძაბვის მწკრივში ლითიუმიდან ქრომამდეა განთავსებული. გამონაკლისს ალუმინი წარმოადგენს, თუმცა მასზე ოდნავ მოგვიანებით მოვყვეთ.

თუ გოგირდმჟავაში კალის ნაჭერს ჩავაგდებთ, მაშინ მარილისა და წყლის გარდა, თავისუფალი გოგირდიც გამოიყოფა. ასევე მოიქცევა ყველა საშუალოდ აქტიური მეტალი, გამონაკლისი ქრომი და რკინაა. გოგირდმჟავაში სპილენძის ნაჭრის ჩაგდებისას (რომელიც მწკრივში წყალბადის მარჯვნივ მდებარეობს), კი SO2 გამოიყოფა.

ალუმინი, ქრომი და რკინა კონცენტრირებულ გოგირდმჟავაში პასიური ხდება, ანუ ყველა ოქსიდური შრით იფარება და პროცესი ვეღარ გაგრძელდება. თუმცა, თუ სარეაქციო არეს გავაცხელებთ, ოქსიდური ფენა მეტალს ვეღარ დაიცავს და რეაქციები შემდეგნაირად წარიმართება:

2Al+6H2SO4(კონც)=Al2(SO4)3+3SO2+6H2O

2Cr+6H2SO4(კონც)=Cr2(SO4)3+3SO2+6H2O

2Fe+6H2SO4(კონც)=Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O

სწორედ ამიტომ, გოგირდმჟავას ტრანსპორტირებისას ფოლადის ცისტერნებს იყენებენ.

განზავებული გოგირდმჟავა მეტალებთან კიდევ სხვანაირად იქცევა. თუ განზავებულ გოგირდმჟავაში თუთიის გრანულას ჩავაგდებთ, შესაბამისი მარილი და წყალბადი გამოიყოფა. სწორედ ასე მოქმედებს განზავებული გოგირდმჟავა ყველა იმ მეტალთან, რომელიც ძაბვის მწკრივში წყალბადის მარცხნივაა განთავსებული. განზავებული გოგირდმჟავა არამეტალებთანაც ურთიერთქმედებს. მაგ. რეაქციაში გოგირდთან წარმოქმნის SO2-ს და წყალს.

საერთოდ, გოგირდმჟავას კონცენტრაცია არა მხოლოდ რეაქციის პროდუქტებზე, პროცესის სიჩქარეზეც მოქმედებს.

სამ ქიმიურ ჭიქაში მოვათავსოთ ნატრიუმის თიოსულფატის ხსნარი. სამივე მათგანს დავამატოთ სხვადასხვა კონცენტრაციის გოგირდმჟავა. სამივე მათგანში ხსნარი აიმღვრევა, თუმცა ყველაზე მღვრიე ხსნარი და თანაც სწრაფად მაღალი კონცენტრაციის გოგირდმჟავასთან წარმოიქმნება.

Na2S2O3+H2SO4=H2S2O3+Na2SO4

H2S2O3= S+SO2+H2O

კიდევ ერთი ცდა ჩავატაროთ, თანაც ძალიან ლამაზი. სინჯარაში მოვათავსოთ კონცენტრირებული გოგირდმჟავა. ძალიან ფრთხილად დავამატოთ ეთილის სპირტის მცირე რაოდენობა. სხვადასხვა სიმკვრივის გამო ეს ორი ნივთიერება ერთმანეთს არ შეერევა და სპირტი მჟავას თავზე მოექცევა. ახლა სინჯარაში კალიუმის პერმანგანატის რამდენიმე კრისტალი ჩავაგდოთ. წარმოიქმნება Mn2O7, რომელიც სპირტთან შეხებისას პირდაპირ ფეთქდება. ამ ექსპერიმენტს „ჭექა-ქუხილი სინჯარაში“ ეწოდება და მართლაც ულამაზესია. თუმცა, სიფრთხილის ზომები აუცილებელია.

გოგირდმჟავას ერთ-ერთი მარილი სულფატია. სპილენძის სულფატი ძველი დროიდან ცნობილია. მის ხსნარს, როგორც ანტისეპტიკურ საშუალებას მცენარეების დასაცავად იყენებენ.

სხვათა შორის, იმ ფილმში ეს მარილი ტბის მჟავიდან მიიღეს და შემდეგ ფერიას მიერ მოშინაურებულ, მაგრამ მოწყენილ ყვავილებს მიასხეს. სავარაუდოდ, ყვავილები გამხიარულდნენ, თუმცა მე ნახვა ვეღარ მოვასწარი, რადგან ამასობაში გავფრინდით და ეკრანებიც გამოირთო.

კიდევ ერთხელ მჭირდება ფრენა, რომ ყვავილების ბედი შევიტყო.