Вулкан на шкільному подвір’ї: видовищні експерименти на будь-який смак

Вулкани є одним з найбільш небезпечних і захопливих явищ природи. Багато хто хотів би побачити виверження вулкану на власні очі (з безпечної відстані, звісно). Тож не дивно, що експеримент, який його імітує, користується неймовірною популярністю. До того ж він не просто видовищний, а ще й чудово підходить для пояснення матеріалу різних дисциплін: географії, хімії, геології.

Як створити вулкан? Варіантів безліч. Деякі з них зовсім прості, а інгредієнти, що знадобляться для роботи, можна купити у найближчому супермаркеті. А от заради інших (особливо видовищних) доведеться придбати справжні реактиви. Ми пропонуємо кілька варіантів експериментів, серед яких ви зможете обрати найцікавіший

Варіант 1. Класичний вулкан

Обладнання: 

• макет вулкану з паперу;
• сода;
• пляшка або трубка;
• миючий засіб (має добре пінитись);
• барвник (червоний), або гуаш;
• оцет.

Перебіг експерименту: 

1. Створіть макет вулкану зі старих газет, розчину крохмалю або рідкого клею.
2. Помістіть усередину пляшку або трубку (наявність вузької «шахти» якою вивергатиметься лава, зробить реакцію більш ефектною).
3. Усередину засипте соду.
4. Додайе мило та барвник. Наприклад, миючий засіб, який зробить лаву пінною та пухкою.
5. Коли підготовку завершено, вилийте у кратер вулкану оцет, поєднання якого з содою призведе до хімічної реакції. Тривалість виверження залежить від кількості соди й оцту.

Це найбільш традиційний варіант: безпечний, простий, доступний. Виконати його та відчути себе справжнім хіміком може будь-який школяр.

Варіант 2. Кислотний вулкан

Обладнання:

• пляшка;
• картон, папір або пластилін для виготовлення гори;
• вода;
• сода;
  лимонна кислота;
• харчовий барвник або гуаш (червона, помаранчева);
• миючий засіб.

Перебіг експерименту: 

1. Створюємо вулкан (як у попередньому варіанті).
2. Заповнюємо пляшку на ⅔ водою, додаємо барвник, розчин для миття посуду та 5 столових ложок соди.
3. У іншій пляшці розводимо лимонну кислоту у співвідношенні 5 столових ложок на 1,5 стакани води.
4. Поміщаємо пляшку з содою у вулкан та виливаємо всередину лимонну кислоту.

Відбувається процес нейтралізації двох речовин – соди та лимонної кислоти. Кислота та луг нейтралізують одне одного, виділяючи вуглекислий газ. СО₂ перетворює суміш на піну (завдяки засобу для миття посуду), що у багато разів перевищує внутрішній простір вулкану та вивергається назовні.

Варіант 3. Вогняний вулкан

Обладнання:

• металева пластина (використовуємо її якщо дослід відбувається у приміщенні, на дерев’яному столі);
• запальничка або довгий сірник;
• біхромат амонію (що більше реактиву, то ефектнішим вийде дослід).

Перебіг експерименту: 

1. Насипте певну кількість дихромату амонію гіркою на землю або металеву/кам’яну пластину.
2. Підпаліть його згори. Може знадобитись довше потримати вогонь біля реактиву.
3. Біхромат починає вигоряти, перетворюючися на чорну речовину – оксид хрому та газоподібний азот. При цьому гірка перетвориться на кратер, жерло якого буде випускати вогонь, іскри та частки попелу. Подібний експеримент діти мають робити виключно у присутності дорослих.

Вам знадобляться справжні реактиви. Це один із найдорожчих варіантів, але ефект того вартий. Але обережно: під час горіння варто остерігатися потрапляння часток на шкіру, адже речовина викликає алергію. Важливо добре провітрювати приміщення, не вдихати випаровування та дотримуватися правил пожежної безпеки. А ще краще – проводити експеримент на відкритому повітрі.

Варіант 4. Веселий та бюджетний 

Обладнання:

• пляшка Кока-коли (спрайту, фанти, мірінди);
• пакунок цукерок Ментос;
• рідке мило або засіб для миття посуду.

Перебіг експерименту: 

1. Беремо порожню пластикову пляшку та на наливаємо у неї половину газованого напою.
2. Закопуємо пляшку з напоєм у пісок (або у землю), утворивши навколо щось схоже на гору.
3. Виливаємо у пляшку трохи засобу для миття посуду.
4. Висипаємо кілька цукерок Ментосу та відходимо. Експеримент варто проводити виключно на відкритому повітрі, адже виверження супроводжується появою великої кількості піни.

Чому такі прості інгредієнти так реагують? Справа у тому, що у склад Кока-коли входить ортофосфорна кислота, тоді як Ментос містить лужні компоненти. При взаємодії кислоти та лугу відбувається хімічна реакція з виділення вуглекислого газу.

Варіант 5. «Фізіологія» виверження

Обладнання:

• пластикові тарілки;
• морозиво;
• шоколад або фруктовий наповнювач для морозива (у пластиковій пляшці);
• ніж або ножиці;
• пластикова (прозора) баночка з желе;
• шприц (медичний або кулінарний);
• довга дерев’яна паличка.

Перебіг експерименту «частина 1»: 

1. Робимо у дні пластикової тарілки отвір, відкриваємо пляшку з рідким шоколадом та вставляємо горловину в отвір.
2. Викладаємо морозиво у пластикову тарілку (як показано у відео).
3. Починаємо стискати пластикову пляшку з шоколадом, доки її вміст не проб’є собі шлях крізь шари морозива.

Ми отримали достатньо правдоподібну модель виверження. Якщо попередні варіанти експерименту імітують виключно зовнішні ефекти, то цей яскраво продемонструє, що саме відбувається у вогняній горі. Під тиском магма піднімається та розриває вершину вулкану, викидаючи вогняні потоки назовні.

Аби краще роздивитися, як саме магма рухається всередині вулкану, продовжіть експеримент.

Перебіг експерименту «частина 2»:

1. Беремо високу баночку прозорого фруктового желе. У протилежному випадку проходження «лави» не вийде достатньо наочним. Ножицями зрізаємо її дно. Тепер половина желе має лишатись у банці, а половина – на відкритому повітрі.
2. За допомогою дерев’яної палички створюємо «основну шахту», якою просуватиметься лава. Проштрикуємо желе, прокручуємо паличку кілька разів, аби переконатися, що центральний отвір достатньо відкритий. Виймаємо паличку та за бажанням робимо «бокові отвори» (як вказано у відео), крізь які виходитиме лава.
3. Набираємо у шприц шоколад або мед, протикаємо кришку баночки з желе та вприскуємо шоколад всередину. Спостерігаємо рух шоколаду всередині желе.

Кожен із експериментів має свій рівень складності та покликаний продемонструвати різні явища: від вогняних ефектів, до тиску в земній корі. Фінансова доступність, безпека, легкість виконання, видовищність – експерименти мають свої переваги і недоліки, тож вибір лишається за вами.