Химические опыты

Опыты с чаем

После сахарного сиропа, варенья и меда, которые мы изучали на предыдущем занятии, естественно будет перейти к чаю. Выделим из чая вещество, которое подымает жизненный тонус и бодрит. Речь идет о кофеине (это вещество сначала было найдено в кофейных зернах, там его еще больше, чем в чайных листьях).

Строго говоря, в чае есть несколько тонизирующих веществ — витамины, эфирные масла и т. д. Но ведущая роль принадлежит кофеину, из класса алкалоидов (это обширный класс азотсодержащих органических соединений; в него входят также никотин из табака, папаверин из мака и т. д.).

Для опыта потребуется фарфоровый или металлический тигель (можно использовать любой подходящий металлический сосуд, желательно не плоский, а высокий, вроде стакана). В него положите измельченный в ступке черный чай — около чайной ложки — и примерно 2 г оксида магния. Это вещество продают в аптеках, обычно под названиями «жженая магнезия», «окись магния». Смешайте оба вещества и поставьте тигель на огонь. Нагрев должен быть умеренным, не слишком энергичным. Сверху на тигель или стакан поставьте фарфоровую чашку или другой подобный сосуд, например, розетку для варенья, и налейте в нее холодной воды. В присутствии оксида магния кофеин будет возгоняться, т. е. превращаться в пар, минуя стадию жидкости. Попадая на холодную поверхность, кофеин вновь вернется в твердое состояние и осядет на дне чашки или розетки в виде бесцветных кристаллов. Прекратите нагрев, осторожно снимите чашку с тигля и соскребите кристаллы в чистую склянку.

А как убедиться в том, что перед вами действительно кофеин? Для этого есть красивая качественная реакция. Несколько кристаллов положите на фарфоровую или керамическую пластинку (сгодится осколок от кафельной плитки) и капните одну-две капли концентрированной азотной кислоты. (С концентрированными кислотами надо обращаться предельно осторожно!) Нагревайте пластинку до тех пор, пока смесь на ней не станет сухой. Кофеин при этом окислится и превратится в заметную, оранжевого цвета, амалиновую кислоту.

Но это не все. Попробуем нейтрализовать кислоту, добавив к ней капель десять концентрированного раствора аммиака (не аптечного, а такого, который продается в хозяйственных магазинах). При нейтрализации образуется соль очень красивого, красного, переходящего в пурпурный, цвета. Такая соль носит название мурексида, а реакция — мурексидной.

Дальнейшие опыты с чаем лучше ставить в химическом кружке: они требуют и хороших навыков, и таких веществ, которых дома обычно не бывает. Мы будем выделять из чая дубильные вещества — таниды, а из них получим танин, смесь веществ, используемых для дубления кож (отсюда и название — дубильные вещества), протравливания тканей перед крашением, в медицине — как вяжущее средство; вспомните вяжущий вкус крепкого чая. (Заметим, что для промышленных целей есть другие, несъедобные источники танина — чернильные орешки, или галлы, сумах и т. д.).

Итак, мы попытаемся извлечь танин из зеленого чая. При отсутствии зеленого можно взять и черный чай, но в нем танидов существенно меньше.

Маленькую пачку зеленого чая (50 г) залейте в кастрюльке половиной стакана (100 г) кипятка и кипятите на небольшом огне около часа, чтобы как можно полнее экстрагировать растворимые вещества. Раствор отфильтруйте через несколько слоев марли или через хлопчатобумажную ткань, сложенную вдвое; осадок на фильтре промойте дополнительно горячей водой (полстакана). Вы получите около стакана желто-зеленого раствора.

Внесите в жидкость 15—20 г ацетата свинца или соответствующее количество свинцовой примочки. Имейте в виду, что ацетат свинца не должен попадать в рот: он может вызвать отравление. Аккуратно слейте жидкость, к осадку добавьте стакан горячей воды, размешайте, дайте отстояться и слейте в новь. Повторите эту операцию 3—4 раза, чтобы удалить ионы свинца. Проверьте, действительно ли они удалены, взяв пробу жидкости и добавив к ней в пробирке несколько капель разбавленной серной кислоты. Если свинец остался, раствор помутнеет; в этом случае нужно повторить промывку. Когда проба будет отрицательной, отфильтруйте осадок (это — таннат свинца) через стекловату и на фильтре промойте 50 мл примерно 1%-ного раствора серной кислоты. Собрав раствор, нейтрализуйте кислоту, добавляя по каплям 0,5%-ный раствор гидроксида бария, после чего отфильтруйте выпавший осадок сульфата бария.

Оставшийся прозрачный раствор содержит чайный танин. Упарьте его досуха на водяной бане. Оставшийся на дне танин соскребите и измельчите в порошок.

Вот несколько красивых реакций с танином (поскольку у нас его немного, грамма три, будем расходовать его осмотрительно).

Примерно 0,5 г танина растворите в 40 мл воды. Как только вы добавите раствор хлорида железа (III) или другой соли трехвалентного железа, жидкость сразу почернеет. Это — старинные чернила, только танин для них добывали из дубовых (чернильных) орешков (галлов), наростов на листьях и молодых побегах дуба.

Еще один яркий опыт: около 0,3 г танина положите в маленькую пробирку и капните три капли концентрированной соляной кислоты. Образуется флобафен — вещество красного цвета.

Далее добавьте немного танина к раствору нитрата серебра AgNO₃ (ляписа); годится и ляписный карандаш из аптеки. На этот раз выпадет осадок танната серебра. У него бурый цвет.

И последний опыт с танином. В 2%-ном растворе соляной кислоты растворите около 0,3 г ванилина (или соответственное количество ванильного сахара) и добавьте втрое меньше танина. Малиновое окрашивание не замедлит появиться. Это характерная реакция не только на танин, но и вообще на вещества из класса катехинов, к которым принадлежат многие дубильные вещества.

О. Ольгин. "Опыты без взрывов" М., "Химия", 1986

Список тем