Что будет, если опустить гвоздь в медный купорос, а мел в кислоту? Бери реактивы с полки, смешивай, грей, пропускай ток и проверяй газ лучинкой. Уравнение и объяснение появятся сразу.
На полке 35 реактивов: кислоты, щелочи, соли, металлы, индикаторы. Нажми на реактив, и порция нальется в стакан. На компьютере его можно просто перетащить. Стакан можно нагреть, пропустить через раствор ток, поднести к нему тлеющую лучинку.
Под стаканом сразу появляется уравнение, объяснение, почему реакция идет, и ссылка на тему, где это разобрано подробно. Каждая новая реакция попадает в журнал, а задания подскажут, что попробовать. Если вещества не реагируют, лаборатория так и скажет и объяснит почему.
ⓘ Одно нажатие наливает одну порцию. Количества условные, но соотношения честные: чтобы осадить всю медь из порции купороса, нужно две порции щелочи, как в уравнении. Журнал и выполненные задания сохраняются в этом браузере.
Почти все, что происходит в стакане, объясняется тремя простыми правилами. Если ни одно не выполняется, реакции не будет, сколько ни смешивай.
Реакция обмена: что уйдет из раствора?
Ионы в растворе меняются партнерами, только если получается осадок, газ или вода. Иначе они просто плавают вместе, и смесь солей остается смесью.
Замещение: кто активнее?
Металл вытесняет из раствора тот металл, что стоит в ряду напряжений правее. Металлы левее водорода вытесняют водород из кислот, медь и серебро нет.
Сколько взять: соотношение порций
Коэффициенты говорят, в каком соотношении реагируют вещества. Если щелочи меньше, часть меди останется в растворе. Если больше, лишняя щелочь останется и окрасит фенолфталеин.
Золота в руде очень мало, обычно несколько граммов на тонну. Его не выплавляют, а растворяют. Измельченную руду смешивают с водой и слабым раствором цианида натрия, продувают воздухом, и кислород помогает цианиду перевести золото в раствор:
4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH
Затем золото забирают из раствора. Один способ: сорбция на активированный уголь, с которого золото потом смывают и выделяют электролизом. Другой: осаждение цинковой пылью, это процесс Меррилла-Крау. Цинк левее золота в ряду напряжений и вытесняет его так же, как гвоздь вытесняет медь в нашем стакане:
2Na[Au(CN)₂] + Zn → Na₂[Zn(CN)₄] + 2Au
Почему этого опыта нет на полке. Цианид смертельно ядовит. На фабрике раствор держат щелочным, pH выше 10, иначе выделяется ядовитый газ HCN. Работа с цианидом идет только на оборудованной фабрике, по строгим правилам, с контролем воздуха и обезвреживанием стоков.
Концентрированную кислоту льют в воду тонкой струйкой, а не наоборот. Попробуй в лаборатории нарушить это правило, и увидишь почему.
Щелочь опаснее для глаз, чем кислота: она разрушает ткани глубже. Капля NaOH в глазу требует промывки водой не меньше 15 минут.
Газ никогда не нюхают, наклоняясь над сосудом. Его направляют к себе движением ладони. Так проверяют аммиак.
Соли свинца, бария и серебра не выливают в раковину. Их собирают в отдельную банку для отходов.
Опыты, где выделяется хлор, аммиак или пары кислот, проводят только в вытяжном шкафу.
Натрий хранят под керосином, берут пинцетом, кусочек не больше горошины, за защитным экраном. Тушат не водой, а сухим песком.
Содержимое стакана хранится как набор ионов, молекул и твердых веществ. Каждая порция реактива добавляет свои частицы, а правила реакций проверяются по очереди и срабатывают в той мере, в какой хватает частиц. Поэтому важен порядок и соотношение порций. В базе около ста реакций, все уравнения проверены, но это не вся химия: если пара веществ в базе не описана, лаборатория говорит об этом прямо. pH показан приближенно, по тому, какие частицы остались в растворе. Скорости реакций и количества тепла условные, они передают характер опыта, а не точные числа.