Штормгласс. Кристаллический барометр своими руками
Штормгласс (Storm Glass) — это химический или кристаллический барометр, состоящий из стеклянной колбы или ампулы, заполненных спиртовым раствором, в котором в определённых пропорциях растворены камфара, нашатырь и калийная селитра. Камфара представляет собой эфирное масло экстракта из камфарного дерева. Из курса химии вам хорошо знакомы соли: хлорид аммония (нашатырь) и нитрат калия (калийная селитра). Вы хорошо знаете их химические свойства, но они могут проявлять и необычные свойства в смеси с камфарой и этанолом. Этим химическим барометром активно пользовался во время своих морских путешествий английский гидрограф и метеоролог, вице-адмирал Роберт Фицрой, который очень подробно описал поведение барометра; это описание используется до сих пор.
Барометр работает следующим образом. Колба герметически запаяна, но, тем не менее, в ней постоянно происходит рождение и исчезновение кристаллов. В зависимости от грядущих изменений погоды в жидкости образуются кристаллы различной формы. Штормгласс настолько чувствителен, что может предсказывать резкое изменение погоды за 10 минут до такового.
Методика наблюдения
-
Жидкость в колбе прозрачна— солнечно
-
Жидкость мутная— облачно, возможны осадки
-
Маленькие точки в жидкости— влажно, туман
-
Мутная жидкость с маленькими звёздочками— гроза
-
Маленькие звёздочки в жидкости солнечным зимним днём предвещают снег
-
Крупные хлопья— облачность в умеренные сезоны, снегопад зимой
-
Иглистые кристаллы— заморозки
-
Нити у поверхности— ветрено
-
Быстрое появление крупного кристалла в чистой колбе при ясной погоде - гроза
Рецепт изготовления штормгласса
Эта рецептура наиболее популярна благодаря замечательным журналам "Химия и жизнь" и "ЮТ для умелых рук":
2 драхмы камфары, 1,5 драхмы нитрата калия, 1 драхма хлорида аммония, 2,25 жидкой унции спирта "пруф". Смесь заливают в трубку длиной 12 дюймов и диаметром 3/4 дюйма.
В пересчёте в метрические единицы измерения, если принять аптечную драхму:
- 7,78 г камфары
- 5,83 г нитрата калия
- 3,89 г хлорида аммония
- 28,35 мл воды
- 37,54 мл 96% этилового спирта ректификата.
Длина штормгласса 30,5 см, диаметр 1,9 см, но можно использовать и другие емкости: колбы, цилиндры и т.д.
Выделение камфары из аптечного 10% спиртового раствора
Камфара очень плохо растворяется в воде (~ 0,12 г в 100 г воды), следовательно, если прибавить достаточное количество воды к камфарному спирту, то камфара почти полностью выделится в твёрдом виде.
Для этого в большой стакан с плотной крышкой выльем несколько баночек аптечного камфарного спирта и будем тонкой струйкой несколькими порциями прибавлять воду до того момента, когда камфара всплывёт на поверхность, т. е. раствор станет тяжелее камфары, после этого добавим ещё немного воды. Далее нужно дать камфаре уплотниться и отстояться в течение часа, затем её можно отфильтровать или декантировать (слить), и хорошо отжать. В полученной массе ещё очень много воды, и последующая сушка сильно затянется. Поэтому камфару следует перенести в небольшую ёмкость с плотной крышкой и периодически перемешивать массу, сливая выделившуюся воду. Когда вода перестанет выделяться, можно приступать к сушке. Камфара очень летуча и сушить её, а затем хранить можно только в герметичной таре. Сушить нужно над прокалённым хлоридом кальция, прокалённым силикагелем или любым другим осушителем. Для этого маленький стаканчик с влажной камфарой помещаем в больший стакан с насыпанным или налитым на дно осушителем. Периодически (пару раз в сутки) большой стакан нужно открывать для перемешивания и оценки влажности камфары. Делаем некое подобие эксикатора. Сушим до тех пор, пока камфара перестанет быть влажной на ощупь.
Барометр лучше работает, если он находится у окна, особенно в железобетонных домах, вероятно в этом случае барометр не так сильно экранируется. Принцип работы так и не получил полного научного объяснения. Поэтому вы можете поэкспериментировать с рецептурой штормгласса и, возможно, в дальнейшем все-таки найдете научное объяснение необычного поведения компонентов смеси. Желаем вам увлекательного исследования.
Источники:
1. Новошинский И.И., Новошинская Н.С.. Химия: учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений / И.И. Новошинский, Н.С. Новошинская. - М.: ООО «Русское слово - учебник», 2013. - 296 с.: ил. - (ФГОС. Инновационная школа).
2. Журнал «Химия и жизнь», 1979, № 6
3. Журнал «Юный техник - для умелых рук», 1989-01
Комментарии (0)