Опыты без взрывов - Ольгин Ольгерт Маркович
Медные и бронзовые предметы во влажном воздухе постепенно покрываются зеленым налетом; зеленеют и темнеют старинные подсвечники и дверные ручки, каминные часы и бронзовые статуи на площадях. Образовавшийся на них налет так называемая благородная, или античная, патина - весьма ценится любителями искусства.
Чтобы образовалась патина, необходимо длительное, в течение многих лет, воздействие воздуха, содержащего влагу и диоксид углерода (углекислый газ). В присутствии этих двух веществ образуется пленка основного карбоната меди, по составу близкая к широко известному минералу малахиту. Получить искусственно минерал нам не удастся - невозможно воспроизвести его плотную кристаллическую структуру. А вот на создание античной патины у нас уйдут не годы, а считанные минуты, ну, в крайнем случае, час-другой.
К небольшому медному предмету (а для прикидочного опыта еще лучше - к пластинке или куску медной фольги) присоедините проводок с зачищенными концами. Протрите поверхность, как вы поступали не раз, мелкой наждачной бумагой, положите предмет в горячий раствор стиральной соды, промойте водой и погрузите его в слабый раствор уксуса - это поможет избежать преждевременного окисления.
Тем временем займитесь приготовлением электролита: две чайные ложки хлорида аммония (нашатыря) на стакан воды. Не касаясь медного предмета руками, выньте его пинцетом (или за проводок) из уксусного раствора, промойте под краном и опустите в раствор нашатыря. Подключите проводок к положительному полюсу батарейки, а отрицательный ее полюс соедините с медным электродом - с любой медной пластинкой, которую можно не очищать столь тщательно. Вскоре катод, т. е. предмет, на который мы наносим патину, покроется красным матовым слоем. Но позвольте, мы рассчитывали на зеленый!
Не будем, однако, спешить. Минут через десять выньте предмет, не дотрагиваясь до него руками, и положите так, чтобы с него стекала вода, но поверхность при этом не поцарапалась; можно подвесить его за проводок. Пройдет какой-нибудь час, и красный слой станет зеленым. Это красная патина на меди превратилась в зеленую, схожую с малахитом.
Еще большего эффекта можно достичь, если взять в качестве электролита раствор аммиака концентрацией около 25%, но в этом случае надо работать под тягой или на свежем воздухе, так как у концентрированного раствора аммиака очень резкий запах. Подвесьте предмет так, чтобы часть его оказалась над электролитом. Тогда та часть, которая находится в растворе, останется красной, а та, что на воздухе, покроется за час с небольшим зелено-синей пленкой, очень похожей на настоящую благородную патину.
Не нужно спешить, ставя этот опыт, и увеличивать ток: чем медленнее идет процесс, тем прочнее слой основного карбоната меди. Но все равно, часы - это не годы, и по прочности нашей пленке далеко до естественной патины (хотя она и не менее красива). Чтобы сохранить ее, покройте зеленое покрытие каким-нибудь бесцветным лаком.
СТЕКЛО И ЭМАЛЬ
Значки, броши, различные украшения и многие предметы обихода покрывают эмалью - стеклом, нанесенным на металл. Вот и мы попробуем приготовить стекло. Для этих опытов необходима специальная печь. Уже по этой причине изготовлением стекла нельзя заниматься дома. Но, кроме того, нужны и навыки в работе с горячими расплавами, так что опыты, безусловно, надо проводить в присутствии старших.
На заводах и в химических лабораториях стекла получают из шихты тщательно перемешанной сухой смеси порошкообразных солей, оксидов и других соединений. При нагревании в печах до очень высокой температуры, нередко выше 1500+С, соли разлагаются до оксидов, которые, взаимодействуя между собой, образуют силикаты, бораты, фосфаты и другие устойчивые при высоких температурах соединения. Вместе они и составляют стекло.
Мы будем готовить так называемые легкоплавкие стекла, для которых достаточно лабораторной электрической печи с температурой нагрева до 1000+С. Еще понадобятся тигли, тигельные щипцы (чтобы не обжечься) и небольшая ровная плита, стальная или чугунная. Сначала мы сварим стекло, а потом найдем ему применение.
Перемешайте шпателем на листе бумаги 10 г тетрабората натрия (буры), 20 г оксида свинца и 1,5 г оксида кобальта, просеянных через сито. Это и есть наша шихта. Пересыпьте ее в небольшой тигель и уплотните шпателем так, чтобы получился конус с вершиной в центре тигля. Уплотненная шихта должна занять в тигле не более трех четвертей объема, тогда стекло не будет проливаться. Щипцами поставьте тигель в электропечь (тигельную или муфельную), нагретую до 800-900+С, и подождите, пока шихта не сплавится. Об этом судят по выделению пузырьков: как только оно прекратилось, стекло готово. Достаньте тигель щипцами из печи и сразу же вылейте расплавленное стекло на стальную или чугунную плиту с чистой поверхностью. Остывая на плите, стекло образует слиток сине-фиолетового цвета.
Чтобы получить стекла других цветов, замените оксид кобальта другими окрашивающими оксидами. Оксид железа(III) (1-1,5 г) окрасит стекло в коричневый, оксид меди(II) (0,5-1 г) - в зеленый, смесь 0,3 г оксида меди с 1 г оксида кобальта и 1 г оксида железа (III) - в черный цвет. Если же взять только борную кислоту и оксид свинца, то стекло останется бесцветным и прозрачным. Поэкспериментируйте сами с другими оксидами, например, хрома, марганца, никеля, олова.
Стекло измельчите пестиком в фарфоровой ступке, Чтобы не пораниться осколками, обязательно обмотайте руку полотенцем, а ступку с пестиком прикройте чистой тряпкой.
Ссыпьте мелкий стеклянный порошок на толстое стекло, добавьте немного воды и разотрите до сметанообразного состояния курантом - стеклянным или фарфоровым диском с ручкой. Вместо куранта можно взять маленькую плоскодонную ступку или полированный кусок гранита - так поступали старые мастера, когда растирали краски. Полученную массу называют шликером. Его мы будем наносить на поверхность алюминия примерно так же, как это делают, изготовляя украшения.
Очистите поверхность алюминия наждачной бумагой и обезжирьте кипячением в содовом растворе. На чистой поверхности прочертите скальпелем или иглой контур рисунка. Поверхность с помощью обычной кисточки покройте шликером, просушите над пламенем, а потом нагревайте в том же пламени до тех пор, пока стекло не наплавится на металл. У вас получится эмаль. Если значок невелик, его можно покрывать слоем стекла и нагревать в пламени целиком. Если же изделие более крупное (скажем, табличка с надписью), то надо разбить его на участки и наносить стекло на них поочередно. Чтобы цвет эмали был более интенсивным, нанесите стекло повторно. Таким способом можно получать не только украшения, но и надежные эмалевые покрытия для защиты алюминиевых деталей во всевозможных приборах и моделях. Так как в этом случае эмаль несет дополнительную нагрузку, металлическую поверхность после обезжиривания и промывки желательно покрыть плотной оксидной пленкой; для этого достаточно подержать деталь 5-10 мин в печи с температурой чуть ниже 600+С.
Разумеется, на большую деталь шликер удобнее наносить не кисточкой, а из пульверизатора или просто поливом (но слой должен быть тонким). Подсушите деталь в сушильном шкафу при 50-60+С, а затем перенесите в электропечь, нагретую до 700-800+С.
А еще из легкоплавких стекол можно приготовить окрашенные пластинки для мозаичных работ. Куски битой фарфоровой посуды (их вам всегда дадут в посудном магазине) облейте тонким слоем шликера, просушите при комнатной температуре или в сушильном шкафу и наплавьте стекло на пластинки, выдерживая их в электропечи при температуре не ниже 700+С.
Освоив работу со стеклом, вы можете помочь своим коллегам из биологического кружка: там нередко изготовляют чучела животных, а для чучел нужны разноцветные глаза...
В стальной плите толщиной около 1,5 см высверлите несколько углублений разных размеров с коническим или сферическим дном. Тем же способом, что и прежде, сплавьте разноцветные стекла. Гаммы, пожалуй, хватит, а чтобы изменить интенсивность, чуть увеличьте или уменьшите содержание окрашивающей добавки.
