Живино срце: Класична демонстрација
На саатно стакло се става жива и се прекрива со разреден раствор од сулфурна киселина и водород пероксид. При допир со клинче живата манифестира необични движења.
Прибор
Саатно стакло со дијаметар 10 cm, Петриева шолја со дијаметар 9 cm, пластични пипети, пластичен послужавник, лист бела хартија, железно клинче, жива гума.
Хемикалии
Жива, сулфурна киселина (c = 2 mol/L), воден раствор од водород пероксид (w = 10 %), сулфурен цвет.
Начин на работa
- Работете во пластичен послужавник.
- Ставете ги хемикалиите во послужавникот.
- Поставете бел лист хартија во послужавникот.
- Поставете ја Петриевата шолја на лист хартија и на неа саатното стакло.
- Користете пластична пипета да додадете 1-2 mL жива во саатното стакло (Сл. 1).
- Ставете сулфурна киселина во саатното стакло се до целосно покривање на живата.
- Со жива гума прицврстете го железното клинче на саатното стакло на растојание на врвот 1-3 mm до живата.
- Додадете сулфурна киселина во саатното стакло за да се покрие целата површина живата и уште неколку капки од водород пероксид.
- Поместете го саатното стакло така што да се обезбеди контакт (само допир) на клинчето со живата.
- Обратете внимание на формата на жива.
- По демонстрацијата соберете ја течноста во шише за отпад со тешки метали.
Сл. 1. Апаратура
Сл. 2. Форма на живата рамностран триаголник
Резултати и заклучоци
При контакт на живата со клинчето се забележува необично раздвижување на вирчето кое набргу отпочнува да “оживува”. Живата пулсира и при тоа на проекцијата може да се распознаат неколку форми – геометриски слики меѓу кои се елипса, рамностран триаголник со заоблени темиња (Сл. 2) и др. Пулсирањето на живата се должи на постоење на две состојби т.е. постои осцилирање кое може да се спореди со класични осцилатори како што се нишалото и клацкалицата. Едната состојба на живата се карактеризира со висок површински напон (оваа состојба можеме да ја поистоветиме со разгледување на едната страна на клацкалица кога е таа високо издигната над земјата). Во оваа состојба живата има тенденција да заземе што е можно посферна форма. Другата состојба (форма) се карактеризира со минимум површински напон. Во овој случај можеме да направиме споредба со клацкалицата кога страната која ја разгледуваме се наоѓа најблиску до тлото. Во оваа состојба живата е максимално разлеана (сплескана). Значи, живата осцилира меѓу овие состојби. Прашање е што е тоа што ја движи живата од едната состојба во другата? Или, со други зборови, како живата стигнува во состојба со висок површински напон, за да потоа премине во состојба со низок површински напон. Одговорот на ова прашање се наоѓа во хемизмот на пулсациите. Состојбата карактеризирана со висок површински напон воедно се карактеризира со висока површинска густина на електрони. Значи дека во таа состојба површината на живата е густо населена со електрони. Во таа состојба клинчето не ја допира живата, а се одигрува хемиска реакција при која електрони ја напуштаат живата според следнава равенка:
H2O2(aq) + 2H3O+(aq) + 2e– = 4H2O(l)
Оваа равенка опишува процес при кој електроните ја напуштаат живата, а со тоа доаѓа до намалување на површинскиот напон. Тоа, пак, резултира во сплескување (разлевање) на живата (се зголемува нејзиниот “дијаметар”) и при доволно сплескување таа ќе го допре клинчето. Од тој момент живата се наоѓа во втората состојба карактеризирана со низок површински напон и со постоење на контакт со клинчето. Контактот овозможува пренос на електрони од железното клинче на живата:
Fe(s) = Fe3+(aq) + 3e–
Електроните овозможуваат зголемување на површинскиот напон на живата, нејзино контрахирање и прекинување на контактот со клинчето. Со тоа живата се враќа во првата состојба. Овие два процеси наизменично се повторуваат.
Совети за безбедност
Живата се собира во шишенце кое се означува со етикета на која ќе пишува онечистена жива и се чува за повторување на овој екперимент или други експерименти (на пр., живина амеба). Ако живата не сакаме да ја чуваме треба да ја хемисорбираме со специјална супстанца која е наменета за тоа, а во трговијата доаѓа со називот Chemizorb од производителот Мерк. Вака хемисорбираната жива се собира во пластично шише се до нејзино соодветно одлагање.
Живата и нејзините соединенија се многу отровни. Случајно истурената жива треба да се собери и чува во затворен и означен сад. Сулфур во прав (сулфурен цвет) може да се примени на површини каде има истурено жива. Со цел да се спречи растурање на жива при случајно истурање треба да се работи во пластичен послужавник. Живината пареа е особено опасна и во лошо вентилирани лаборатории каде има истурено жива може да предизвика хронични труење.