Малка купчина прах върху пожароустойчива повърхност и пламък – това е всичко, което е необходимо за създаването на този експеримент. Бавно, но сигурно прахът започва да тлее.
Отначало има само струйка дим, но след това се случва нещо почти вълшебно: от праха започва да расте странна структура, подобна на змия. Тя се извива и завърта, докато се протяга нагоре, плъзгайки се в намотки на забавен каданс. Докато продължава да расте, тя става дълга, създавайки илюзията за змия, издигаща се от земята.
Разбира се, няма намесена магия – само химия.
В сърцето на фараонската змия е химикал, наречен живачен (II) тиоцианат. При нагряване живачният (II) тиоцианат претърпява термично разлагане, разпада се на по-прости вещества и отделя газове като въглероден дисулфид и азот. Останалите твърди останки са това, което виждаме като „змия“.
Тази химическа реакция е открита от Фридрих Вьолер през 1821 г., скоро след първия синтез на живачен тиоцианат. Вьолер го описва като „извиващ се от себе си в същото време подобен на червей процес, многократно превишаващ предишната си маса, от много лек материал с цвета на графит“. Известно време продуктът се продава като фойерверк или парти трик, но е изключително токсичен при поглъщане, така че не след дълго е забранен.
В наши дни има подобен и по-безопасен експеримент.
Въглеродната змия
Вместо да използва опасни химикали като живачен (II) тиоцианат, въглеродната змия разчита на ежедневни, нетоксични съставки като захар и сода за хляб. Захарта и содата за хляб се смесват в съотношение около 4 към 1. Съотношението захар към сода за хляб може да се коригира леко, но тази смес обикновено работи добре.
Резултатът е дълга, черна, пепелява „змия“, която се извива и извива, ставайки много по-голяма от малката купчина захар със сода за хляб в началото на експеримента. Това е същият принцип, само че с по-безопасни вещества (макар и не толкова впечатляващи).
Какво се случва на молекулярно ниво
Живачният (II) тиоцианат реагира на топлината и се разпада.
Химичната реакция освобождава въглероден дисулфид (CS₂) и азот (N₂), което кара масата на праха да се разширява, докато тези газове се изтласкват.
Разширяващото се твърдо вещество образува дълга, подобна на змия структура, докато газовете излизат и оставят след себе си твърдия въглерод и живачен сулфид (HgS).
Тази реакция е екзотермична, което означава, че отделя топлина, която помага за поддържане на непрекъснатото разграждане на съединението, създавайки „змия“, която постоянно расте, докато „изпълзява“ от огъня. Това, което виждаме, е предимно въглеродна пепел, която се извива в сложни форми поради неравномерното разширяване на страничните продукти от реакцията.
Грандиозен експеримент по химия
Змията на фараона е една от многото демонстрации по химия, предназначени да удивят публиката. Такива експерименти често се използват в образователни среди, за да предизвикат любопитство към науката. Но те също така предлагат поглед върху невероятните начини, по които химията влияе на живота ни.
Материалите, които използваме, храната, която ядем, и дори въздухът, който дишаме, се управляват от химични принципи. Разбирането на основите на това как веществата взаимодействат помежду си не само задълбочава оценката ни за света около нас, но също така може да доведе до напредък в технологиите, медицината и опазването на околната среда.
Например термичното разлагане – процесът, който задвижва змията на фараона – работи и в промишлени процеси като топене на метали или производство на цимент. В по-малък мащаб това се случва, когато горите гориво в колата си или запалите свещ у дома. Изследването на химичните реакции е в основата на някои от най-значимите иновации в историята – от откриването на нови лекарства до разработването на решения за чиста енергия.
Освен ако наистина знаете какво правите, не трябва да се опитвате да пресъздадете експеримента със змията на фараона. Колкото до въглеродната змия – въпреки че експериментът като цяло е безопасен и използва обикновени домакински наличности като захар и сода за хляб, той все пак включва открит пламък и химически реакции, които изискват повишено внимание.
ВНИМАНИЕ! Този експеримент винаги трябва да се провежда контролирано. Ако той се извършва от ученици, това задължително трябва да става в присъствието на възрастен, в добре проветриво помещение, за предпочитане на открито, за да се избегне вдишването на газовете, отделяни по време на реакцията. Запалими материали трябва да се държат далеч от експеримента, а повърхността, върху която се провежда, трябва да е пожароустойчива – като пясък или керамичен съд. Експериментът никога не трябва да бъде оставян без надзор, а пожарогасителят е задължителен, за да се избегнат непредвидени ситуации.
