Рецепты фараоновых змей

В одном из библейских сюжетов жезл, брошенный к ногам фараона, превращался в змею. Повторить чудо может любой желающий.

Во второй половине XIX получили популярность пиротехнические игрушки «Pharaoh’s serpents». Чаще всего в таких «фейерверках» использовался тиоцианат ртути (II) Hg(NCS)₂ (роданид ртути, серно-цианистая ртуть) в смеси с селитрой и гумми-арабиком (аравийская камедь).

Однако при разложении этой соли образуются ядовитые газы (сернистый газ и циан) и пары ртути, поэтому подобные составы опасны для здоровья. К счастью, есть более безопасные составы. За рубежом подобные пиротехнические товары называются «Magic Black Snakes» или «Glow Worms».

Питьевая сода и сахарная пудра

Для проведения этого опыта в столовую тарелку насыпают 3–4 ложки сухого просеянного речного песка и делают из него горку с углублением в вершине. Затем готовят смесь, состоящую из 1 чайной ложки сахарной пудры и 1/4 чайной ложки гидрокарбоната натрия NaHCO₃ (питьевая сода). Песок пропитывают 96–98%-м раствором этанола C₂H₅OH и насыпают в углубление горки приготовленную реакционную смесь. Затем поджигают горку.

При нагревании сахар плавится и обугливается, а из питьевой соды выделяется углекислый газ, вспучивающий массу и заставляющий ползти змею.

Бихромат калия, нитрат калия и сахарная пудра

Рецепт описан в 1871 году доктором Пушером. Смешивают 10 г дихромата калия K₂Cr₂O₇, 5 г нитрата калия KNO₃ и 10 г сахара (сахарозы) C₁₂H₂₂O₁₁. Затем растирают смесь в ступке и увлажняют этиловым спиртом C₂H₅OH или коллодием (он продается в аптеке). Затем эту смесь, похожую на тесто, спрессовывают в стеклянной трубочке диаметром 5–8 мм.

Полученный столбик выталкивают из трубочки и поджигают с одного конца. Вспыхивает едва заметный огонек, из-под которого начинает выползать сначала черная, а потом зеленая «змея». Столбик смеси диаметром 4 мм горит со скоростью 2 мм в секунду. При горении он может удлиниться в 10 раз!

Реакция горения сахарозы в присутствии двух окислителей – нитрата калия и дихромата калия – довольно сложна. Продукты реакции — черные частицы сажи, зеленый оксид хрома (III) Cr₂O₃, расплав карбоната калия K₂CO₃, диоксид углерода CO₂ и нитрит калия KNO₂. Углекислый газ CO₂ вспучивает смесь твердых продуктов и заставляет ее двигаться.

Бихромат аммония, нитрат аммония и сахарная пудра

Тщательно растертые порошки (NH₄)₂Cr₂O₇ (1 ч.), NH₄NO₃ (2 ч.) и сахара (1 ч.) смачивают водой и формируют палочки.  Если такую палочку поджечь, из неё выползает сразу несколько «змей».

Нитрат аммония и сахарная пудра

В столовую тарелку насыпают 3-4 ложки просеянного речного песка, делают из него горку с углублением в вершине и готовят реакционную смесь, состоящую из 1/2 чайной ложки нитрата аммония и 1/2 чайной ложки сахарной пудры, тщательно перетертых в ступке. Затем в углубление горки наливают 1/2 столовой ложки этилового спирта и насыпают 1 чайную ложку приготовленной нитратно-сахарной смеси. Теперь, если поджечь спирт, на поверхности смеси сразу же появляются черные шарики обугленного сахарного песка, и вслед за ними вырастает черный блестящий и толстый «червяк». Если нитратно-сахарной смеси было взято не более 1 чайной ложки, то длина червяка не превысит 3-4 см. А его толщина зависит от диаметра углубления горки.

Появление червяка вызвано взаимодействием нитрата аммония с сахаром, которое выражается следующим уравнением:

2NH₄NO₃ + C₁₂H₂₂O₁₁ = 11C + 2N₂ + CO₂ + 15H₂O.

«Червя» приводят в движение газы: азот N₂, диоксид углерода CO₂ и пары воды.

Нитрат аммония и уротропин

Одну таблетку «сухого горючего» или аптечного уротропина положите на блюдце и 3-4 раза пропитайте концентрированным водным раствором нитрата аммония NH₄NO₃, капая его из пипетки, а потом высушивая. Каждый раз надо наносить по 5-10 капель (0,5 мл раствора).

Разложение уротропина (CH₂)₆N₄ в смеси с нитратом аммония NH₄NO₃ приводит к образованию пористой массы, состоящей из углерода, и большого количества газов — диоксида углерода СО₂, азота N₂ и воды:

(CH₂)₆N₄ + 2NH₄NO₃ + 7О₂ = 10C + 6N₂ ­ + 2CO₂ + 16H₂O

Глюконат кальция

Если таблетку глюконата кальция положить на горячую стальную пластину или поместить на таблетку «сухого спирта», то из этой таблетки поползет «змея», объем которой намного превышает первоначальный объем вещества. Из одной таблетки массой 0,5 грамм можно получить змею длиной до 10–15 см.

Разложение глюконата кальция приводит к образованию оксида кальция, углерода, углекислого газа и воды:

Са[CH₂OH(CHOH)₄COO]₂ + O₂ → 10C + 2CO₂↑ + CaO + 10H₂O↑

Cульфаниламидные лекарственные препараты

Очень простой способ получения «фараоновых змей» – это термическое разложение сульфаниламидных лекарственных препаратов (например, стрептоцид, сульгин, сульфадиметоксин, сульфадимезин, фталазол, бисептол). В ходе окисления сульфаниламидных препаратов выделяется много газообразных продуктов реакции (SO₂, H₂S , N₂, пары воды), которые вспучивают массу и формируют пористую «змею». Скорость роста змеи, ее длина и форма, различны, в зависимости от лекарственного препарата.

При сжигании бисептола получается змея длиной 35 см, перламутровая, темно-серая с металлическим блеском. При сжигании сульфадиметоксина получилась самая длинная черно-серая змея из лекарственных препаратов — 54 см. При сжигании фталазола получается черная хрупкая змея 31 см. При сжигании стрептоцида и парацетомола наблюдается образование углеродной массы, заметно превышающей сжигаемый препарат в объеме, но не имеющей никакой определенной формы. При сжигании сульфадимезина образуется небольшое количество бесформенной рыхлой углеродной массы, не превращающейся в «змею».

Библиография

1. Фэдо Ф. Химикъ-любитель. Практическое знакомство съ химiей посредствомъ ряда простыхъ и интересныхъ опытовъ, не требующихъ большихъ расходовъ. С.-Петербургъ, 1898.
2. Историческая справка по фараоновым змеям. Historical account of Pharaoh’s serpents. Химия и Химики № 3 2017
3. Л. Викторова. Серпентарий фараона. Журнал «Химия и жизнь» 1988 — 4.
4. Фараоновы змеи. Химические опыты.
5. Алексинский В.Н. Занимательные опыты по химии: Пособие для учителей. — М.: Просвещение, 1980.
6. Яковишин Л.А. Получение «фараоновых змей» из лекарственных препаратов. Журнал «Химия в школе» 2003 — 9.
7. Яковишин Л.А. Новые способы получения «фараоновых змей». Журнал «Химия в школе» 2007 — 2.
8. Титов Д. Получение и исследование «фараоновых змей» в химической лаборатории. Исследовательская работа по химии. Сорочинск 2017.