Jacques è nato in una famiglia benestante. In gioventù ha prestato servizio nel dipartimento finanziario, poi è passato al lavoro di ricerca, ottenendo un grande successo nel campo della fisica. Alle lezioni di Charles hanno partecipato gli accademici Volt e Franklin. Non appena venne a conoscenza degli esperimenti di Montgolfier, si interessò insolitamente a loro. Usando la sua conoscenza della finanza, Charles organizzò il primo abbonamento generale in assoluto per la costruzione di una mongolfiera. In pochi giorni furono raccolti 10mila franchi. Ben presto, due eccellenti meccanici, i fratelli Robert, si unirono al suo lavoro.
Charles era interessato alla possibilità di utilizzare non l'aria calda per creare portanza, ma l'idrogeno ("flogiston"). Per fare ciò, era necessario trovare un tessuto adatto che non lasciasse passare il gas. Gli esperimenti infruttuosi di Cavallo hanno dimostrato l'inapplicabilità della carta e di materiali simili per questo scopo.
In Francia è stata ampiamente sviluppata la produzione di tessuti di seta, tra cui il taffetà, un tessuto di seta leggero e denso con lo stesso intreccio di fili della tela. Il taffetà è completamente liscio su entrambi i lati. Inoltre, viene indotta la lucentezza. Nei primi esperimenti di Montgolfier a volte veniva usato il taffetà, ma anche un tessuto così denso e liscio si rivelò permeabile all'idrogeno. Nel frattempo, nel settore farmaceutico, il taffettà, impregnato di varie sostanze resinose, è stato a lungo utilizzato per varie medicazioni e cerotti. In vendita c'era anche il taffetà impregnato di gomma o, come si diceva allora, il gummi-stick. Carlo decise di usarlo. Nonostante dopo qualche mese il tessuto fosse ancora appiccicoso, la scelta di Charles si rivelò migliore di quella di Montgolfier.
Successivamente, i materiali usati da Charles e dai Roberts - guscio di seta gommata e idrogeno - servirono come materiali principali per i palloncini.
Così apparvero due sistemi di apparati più leggeri dell'aria: "mongolfiere" - palloncini, in cui l'aria riscaldata veniva utilizzata per creare ascensore, e "charlier", in cui veniva utilizzato l'idrogeno.
Nonostante i fratelli Montgolfier siano stati i primi a costruire un pallone, Jacques Charles ha comunque sviluppato un design più pratico e di successo. Charles inventò anche una rete di funi che copriva la palla per una distribuzione uniforme del carico, un'ancora d'aria, una valvola di rilascio del gas, fu il primo a usare la sabbia come zavorra e determinò l'altitudine di volo usando un barometro. Per gli atterraggi in condizioni difficili, con vento forte, Carlo inventò un dispositivo discontinuo nel guscio di una palla per la rapida discesa del gas, e fu anche il primo ad utilizzare una guida, una speciale fune molto pesante lunga diverse decine di metri, che era caduto prima di atterrare e ha ridotto la velocità della palla.
1 Esperimenti con idrogeno atomico V.N. Viter Idrogeno al momento del rilascio Quando gli acidi reagiscono con i metalli attivi (ad esempio, tra acido cloridrico e zinco), viene rilasciato idrogeno. Nella fase iniziale di questa reazione, l'idrogeno non si forma sotto forma di molecole di H 2, ma sotto forma di singoli atomi di H. Gli atomi di idrogeno hanno un elettrone spaiato, quindi sono molto attivi e tendono a formare un legame chimico. Dopo circa pochi decimi di secondo, gli atomi di idrogeno H si combinano in una molecola di H 2. Ma se una molecola adatta di un'altra sostanza si trova nel percorso dell'atomo di idrogeno, può reagire con esso. Anche una frazione di secondo è sufficiente perché gli atomi di idrogeno reagiscano con le sostanze contenute nella soluzione. L'idrogeno atomico mostra forti proprietà riducenti. Ad esempio, reagisce con l'ossigeno disciolto nell'acqua, riduce i sali di rame (II) a metallo, vanadio (V), cromo (VI) e manganese (VII) a uno stato bivalente. Se invece prendiamo un pallone con idrogeno (o l'apparato di Kipp) e facciamo passare l'idrogeno attraverso soluzioni delle sostanze citate, non accadrà nulla. Ma non appena gli acidi vengono aggiunti a queste soluzioni e vengono lanciati granuli di zinco, la reazione inizierà immediatamente. A causa di queste speciali proprietà dell'idrogeno "nei primi istanti della sua vita", i chimici usano spesso il termine idrogeno al momento dell'isolamento. L'idrogeno molecolare H 2 è molto meno attivo dell'idrogeno atomico, poiché per farlo interagire è necessario prima rompere il legame H-H nella sua molecola. L'idrogeno atomico riduce attivamente l'acido nitrico, motivo per cui i prodotti della reazione di HNO 3 (anche diluito) con i metalli non contengono sempre idrogeno. Formatosi al primo momento, l'idrogeno atomico reagisce immediatamente con le molecole di acido nitrico, formando ossidi di azoto, azoto o ammoniaca. Facciamo qualche esperimento.< 229 >
2 Riduzione del dicromato di potassio con idrogeno atomico Posizionare due cilindri da 100 ml uno accanto all'altro. Sciogliere 2-3 pizzichi di bicromato di potassio (o ammonio) in una piccola quantità di acqua. Aggiungere ai cilindri ml conc. acido cloridrico, 20 ml di acqua e una soluzione di bicromato di potassio in modo che il liquido nei cilindri diventi arancione (non prendere troppo bicromato altrimenti l'esperimento richiederà molto tempo). Mescolare il contenuto. Ora fai cadere 5-6 granuli di zinco in uno dei cilindri. Ci sarà una reazione violenta. Dopo circa un minuto, la soluzione nel cilindro diventerà arancione sporco, poi arancione verdastro, poi verde sporco e infine verde. Sotto l'azione dell'idrogeno atomico, l'anione dicromato Cr 2 O 2-7 è stato ridotto al catione di cromo trivalente Cr 3+: Cr 2 O H + 8H + \u003d 2Cr H 2 O Il dicromato si riduce a cromo trivalente in modo relativamente semplice. In genere, l'intero processo richiede alcuni minuti. Il catione cromo trivalente può essere ridotto dall'idrogeno atomico a cromo bivalente, ma questo processo è molto più difficile. Per ridurre il cromo trivalente è necessaria una vigorosa evoluzione dell'idrogeno. Pertanto, se per voi la reazione di acido e zinco è rallentata, versate circa metà della soluzione fuori dal cilindro, aggiungete nuove porzioni di acido e granuli di zinco. A poco a poco, il colore della soluzione cambierà da verde a blu. Questo processo procederà lentamente e sarà possibile osservare una serie di tonalità intermedie: Cr 3+ + H = Cr 2+ + H + + I sali di cromo bivalente sono agenti riducenti molto forti. Una soluzione di cloruro di cromo bivalente CrCl 2 viene ossidata dall'ossigeno atmosferico letteralmente davanti ai nostri occhi. Non credi? Proviamo. Versare la soluzione blu dal cilindro nel becher in modo che rimanga un po' di soluzione nel cilindro. La soluzione nel bicchiere inizierà a diventare verde. Per accelerare questo processo, soffiare aria attraverso di essa con una pipetta. La soluzione nel bicchiere diventerà verde, che è chiaramente visibile sullo sfondo della rimanente soluzione blu nel cilindro. Il cloruro di cromo bivalente CrCl 2 è stato ossidato dall'ossigeno atmosferico a cloruro di cromo trivalente CrCl 3. Riversando questa soluzione nel cilindro, è possibile ripristinare nuovamente il cromo trivalente in cromo bivalente (se necessario aggiungere più acido e zinco).< 230 >
3 < 231 >
4 < 232 >
5 Riduzione del bicromato di potassio con idrogeno atomico foto V.N. Viter< 233 >
6 < 234 >
7 Ossidazione del cromo (II) cloruro con ossigeno atmosferico< 235 >
8 < 236 >
9 < 237 >
10 Riduzione del vanadato di ammonio con idrogeno atomico Prendiamo ancora due cilindri. Versare vanadato di ammonio NH 4 VO 3 in ciascuno dei cilindri in modo che formi uno strato di 2-3 mm sul fondo. Aggiungere 50 ml di acido cloridrico concentrato e circa 20 ml di acqua. Di conseguenza, la soluzione diventa gialla e si forma un precipitato rosso di polivanadati. Aggiungere i granuli di zinco in uno dei cilindri. Inizierà l'evoluzione dell'idrogeno, la soluzione sul fondo del cilindro diventerà immediatamente verde. A poco a poco, tutto il liquido nel cilindro diventerà giallo-verde, poi verde, verde sporco, blu-verde e infine blu. La soluzione gialla di vanadato 1 VO 3 si è trasformata in una soluzione blu di vanadile VO 2+. Il colore verde intermedio della soluzione era dovuto a una miscela di giallo V(V) e blu V(IV). Ma il processo di recupero non si ferma qui. La soluzione diventerà presto blu sporco, poi verde sporco e infine verde. Vanadyl VO 2+ è stato ridotto a vanadio trivalente V 3+. In questo esperimento non è stato possibile ottenere un colore verde puro, ma in altri esperimenti abbiamo osservato una soluzione verde smeraldo. Il punto è che il processo di riduzione non si esaurisce nella fase di formazione V(III). La soluzione verde diventerà presto verde sporco, poi grigio verdastro, poi grigio scuro (o marrone scuro). Alla fine dell'esperimento, la soluzione diventa più chiara e acquisisce un colore viola. L'ultima trasformazione durerà relativamente lentamente. Quindi, abbiamo ottenuto il cloruro di vanadio bivalente VCl 2. Lo schema generale del processo è: VO 3 => VO 2+ => V 3+ => V 2+ Nota: il cilindro con la soluzione di riferimento non deve stare tra la luce sorgente e il cilindro, in cui avviene la reazione. In caso contrario, i raggi di luce cadranno sul recipiente di reazione solo dopo aver attraversato il cilindro arancione con bicromato (o giallo con vanadato), che distorcerà il colore della soluzione in cui avviene la reazione. 1 Per essere più precisi, il vanadato incolore VO 3 forma polivanadati gialli, marroni e rossi in ambiente acido. I polivanadati hanno una struttura complessa (ad esempio, (NH 4) 4 V 2 O 7, (NH 4) 6 V 10 O 28, (NH 4) 2 V 12 O 31). Diverse forme di polivanadati sono in equilibrio e sono in grado di trasformarsi l'una nell'altra a seconda delle condizioni.< 238 >
11 Riduzione del vanadato di ammonio NH 4 VO 3 con idrogeno atomico foto V.N. Viter< 239 >
12 < 240 >
13 Miscela di V(V) e V(IV)< 241 >
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15 Miscela di V(V) e V(IV)< 243 >
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17 Quasi puro V(IV)< 245 >
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19 Miscela di V(IV) e V(III)< 247 >
20 Miscela di V(III) e V(II)< 248 >
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22 V(II) cloruro (la tinta verdastra della soluzione di riferimento è dovuta alla distorsione cromatica della fotocamera) Il cloruro di vanadio bivalente è anche un forte agente riducente, ma non tanto quanto il cloruro di cromo bivalente: può essere versato in un bicchiere con impunità o lasciato nell'aria per diverse ore. Ma se la soluzione originale di VCl 2 viene lasciata per diversi giorni, diventerà marrone scuro a causa dell'ossidazione. Il processo di riduzione del vanadio pentavalente a vanadio bivalente descritto sopra può essere invertito: V 2+ => V 3+ => VO 2+ => VO 3 Questo è molto facile da fare. Trasferire con una pipetta in un becher circa ml di soluzione di cloruro di vanadio bivalente. Nel secondo cilindro, preso per confronto, abbiamo una soluzione di vanadate. Digitalo in una pipetta e aggiungi piccole porzioni di 1-3 ml a una soluzione di cloruro di vanadio (II) (non dimenticare di agitare la soluzione con una bacchetta di vetro). La soluzione diventerà prima marrone, poi verde e infine blu (o ciano). Il vanadio pentavalente ossida il vanadio bivalente prima in verde V(III), poi in blu V(IV). Ossidare< 250 >
23 vanadio tetravalente a pentavalente aggiungere un po' di perossido di idrogeno. La soluzione diventerà marrone, ma il vanadato si forma solo al primo momento con un eccesso di perossido di idrogeno in un ambiente acido, darà perossocation 3+. Puoi verificarlo aggiungendo acqua ossigenata al vanadato che rimane nel cilindro di riferimento. La soluzione diventerà rosso-marrone.< 251 >
24 Ossidazione del cloruro di vanadio (II) con vanadato foto V.N. Viter< 252 >
25 < 253 >
26 < 254 >
27 < 255 >
28 Aggiungere H 2 O 2 alla soluzione risultante di V (IV)< 256 >
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30 Il cromo si comporta in modo simile, se si aggiunge perossido di idrogeno a una soluzione di bicromato di potassio, il liquido diventa marrone a causa della formazione di composti di perosso. Reazione di una soluzione fortemente acida di vanadato di ammonio e perossido di idrogeno< 258 >
31 < 259 >
32 Reazione di bicromato di potassio e perossido di idrogeno foto V.N. Viter< 260 >
33 < 261 >
34 Nota: se si assume acido solforico al posto dell'acido cloridrico, la reazione di riduzione è molto più difficile. Nel caso del cromo, termina spesso allo stadio di formazione del Cr(III), nel caso del vanadio, allo stadio V(IV). Precauzioni di sicurezza I sali di cromo e vanadio sono velenosi (e anche i sali di cromo (VI) sono cancerogeni), quindi maneggiali con cura. Non lasciare che sali solidi e soluzioni entrino nelle mani (soprattutto all'interno). I vapori e l'aerosol di acido cloridrico irritano le vie respiratorie e distruggono lo smalto dei denti, non devono essere inalati. Non sarà superfluo sciacquarsi la bocca con una soluzione di bicarbonato di sodio (prima e dopo l'esperimento) questo proteggerà i denti. Il vanadio prende il nome dalla dea della bellezza germanica e scandinava Vanadis (Freya) per i vari colori dei suoi composti.< 262 >
35 Idrogeno atomico in fase gassosa L'idrogeno atomico può essere prodotto anche utilizzando una bobina incandescente di tungsteno (platino o palladio) posta in un'atmosfera di idrogeno molecolare molto rarefatto (pressione inferiore a 0,01 mm Hg) o facendo passare una scarica elettrica incandescente attraverso l'idrogeno . Un altro modo per dirigere un getto di idrogeno in un arco elettrico. Sotto l'influenza dell'alta temperatura, le molecole di idrogeno decadono, assorbendo molta energia: H: H< = >H + H kJ In meno di un secondo, gli atomi di idrogeno si ricombinano (ricombinano), restituendo l'energia assorbita. Il processo di ricombinazione è particolarmente attivo sulla superficie della maggior parte dei metalli; di conseguenza, la superficie è fortemente riscaldata (fino a C). Questo fenomeno viene utilizzato per la saldatura di metalli refrattari in atmosfera riducente. L'idrogeno nello spazio interplanetario e interstellare si trova spesso in forma atomica. La bassa concentrazione non consente agli atomi di idrogeno di incontrarsi e ricombinarsi, ma anche se si forma una molecola di idrogeno, spesso si rompe sotto l'influenza dei raggi ultravioletti.< 263 >
Esperimenti con ossidi di azoto V.N. Viter Monossido di azoto o ossido nitrico (II) NO è un gas tossico incolore, scarsamente solubile in acqua. A temperatura ambiente, l'ossido nitrico (II) reagisce rapidamente con l'ossigeno,
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carta ovale in 2-3 strati, sostituendo il vaso poroso. Fissare fT "marv con un anello di gomma solido da una bicicletta o da una macchina fotografica in base alle dimensioni di un imbuto di vetro. Maggiore è l'area porosa, migliore è l'esperimento (Fig. 11).
Su un vaso poroso (di qualsiasi tipo) attaccato a un treppiede, indossa una campana di vetro o una bottiglia di vetro, posizionandolo sulle gambe di tre treppiedi in modo da non tenerlo tra le mani. Prestare attenzione al tubo di sfiato posto in un bicchiere d'acqua: non ci sono modifiche. Quando si riempie direttamente la campana con idrogeno, sotto la quale c'è un recipiente poroso, gli studenti spesso hanno un'idea sbagliata sull'aumento della pressione all'interno del recipiente poroso. Pertanto, rimuovere la campana dal cilindro poroso e riempirla di idrogeno con il metodo dello spostamento d'aria (il riempimento della campana con idrogeno può essere giudicato da un leggero brivido che si avverte se si mette il dito sotto la campana) o dall'acqua metodo di spostamento (in un secchio). Trasferire con cautela la campana piena di idrogeno, chiudendo il foro sul fondo con un coperchio di vetro o cartone, e riposizionarla sul recipiente poroso. Attira l'attenzione degli studenti sul tubo di uscita del gas, che funge da manometro del gas: le bolle d'aria entrano nell'acqua dal tubo. Di conseguenza, è stata creata una maggiore pressione all'interno del recipiente poroso a causa della maggiore velocità di diffusione dell'idrogeno rispetto all'azoto e all'ossigeno.
Dopo qualche tempo, quando viene raggiunto l'equilibrio (questo può essere giudicato dalla cessazione delle bolle d'aria che entrano nell'acqua), rimuovere la campana. Si verifica il fenomeno inverso: l'acqua colorata inizia a salire sul tubo di vetro. Ciò conferma ancora una volta che le molecole di idrogeno si diffondono più velocemente attraverso la partizione porosa dal recipiente nell'atmosfera rispetto alle molecole di ossigeno e azoto dall'atmosfera nel recipiente. In questo esperimento, non è consigliabile lasciarsi trasportare dallo zampillo dell'acqua, in modo da non distrarre l'attenzione degli studenti dalla cosa principale: il movimento (diffusione) delle molecole.
9. Riduttore di idrogeno
Equipaggiamento: Kipp's PR per la produzione di idrogeno, bottiglia di lavaggio con soluzione di permanganato di potassio al 30% e soluzione alcalina K)0O-IIbIM, soluzione di nitrato d'argento 0,1 - 0,01 M, cilindro con una capacità di 200-500 ml.
Riso. 11. Diffusione di yodorocha
Dopo che gli studenti hanno acquisito familiarità con le proprietà riducenti dell'idrogeno nell'esperimento sulla riduzione del rame dal suo "^1 sid, dovrebbero essere mostrati esperimenti in cui l'idrogeno riduce °K a metalli da soluzioni acquose. Per fare ciò, versare una soluzione di nitrato d'argento nel filtro e far passare l'acqua purificata dall'apparato Kipp. Dopo un po ', cade una nervatura sotto forma di particelle nere:
H2 + 2AgNO3 = 2Ag J + 2HNO3
10. Due reazioni in una provetta (riduzione del permanganato di potassio con idrogeno)
Attrezzatura: due provette, soluzioni diluite di acido solforico e permanganato di potassio, due o tre granuli di zinco.
Versare acido solforico diluito nella prima provetta (fino a "/2 del suo volume) e aggiungere tanta soluzione di permanganato di potassio che il liquido assume un colore sufficientemente brillante. Versare metà della soluzione risultante nella seconda provetta e far cadere due o tre pezzi di zinco in esso.Dopo un po', il liquido nella seconda provetta, inizierà a scolorire.Questo può essere facilmente stabilito confrontando l'intensità del colore delle soluzioni nella prima e nella seconda provetta.Scolorimento della soluzione nella seconda provetta è dovuto a due reazioni:
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 f 2KMnO4 + 5H2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
MnO4- + 8H+ + bе - \u003d Mn2+ -f 4H2O H9 -2e ~ \u003d 2H +
Gli ioni Mn2+ risultanti nella soluzione sono incolori.
11. Brucia come sempre, ma il prodotto non è acqua
Equipaggiamento: apparato Kipp per la produzione di idrogeno, un grande pezzo di ghiaccio, un cristallizzatore, una soluzione di iodio di amido appena preparata, acidificata con acido solforico.
Quando l'idrogeno brucia, forma non solo acqua, ma anche perossido di idrogeno. Poiché la combustione è accompagnata da un grande rilascio di calore, il perossido di idrogeno si decompone immediatamente in acqua e ossigeno, che reagisce immediatamente con l'idrogeno. Ma se la fiamma dell'idrogeno è diretta verso un oggetto freddo, il perossido di idrogeno non decomposto viene parzialmente preservato.
Metti un blocco di ghiaccio nel treppiede. Sotto il treppiede, posiziona un cristallizzatore su un foglio di carta bianca, in cui aggiungi una soluzione di amido e iodio. Accendete l'idrogeno, verificandone la purezza, puntate la fiamma dell'idrogeno su un pezzo di ghiaccio. L'acqua che scorre nel cristallizzatore diventerà blu, come la penna
L'id di idrogeno ossida lo iodio legato per liberarlo, e quest'ultimo con l'amido dà un colore blu:
Il perossido di idrogeno, che è alla base della nostra esperienza, è un composto molto instabile. Una sostanza composta da due atomi di idrogeno e due atomi di ossigeno si decompone in ossigeno e acqua anche in assenza di stimoli esterni. Tuttavia, questo processo è molto lento. Per velocizzare notevolmente, basta aggiungere una piccola quantità di catalizzatore. Tracce appena percettibili della presenza di rame, ferro, manganese e persino ioni di questi metalli possono innescare una violenta reazione di decomposizione.
1. Versare 200 ml di una soluzione di perossido di idrogeno al 3% in una bottiglia di plastica. Tale soluzione viene venduta in farmacia come antisettico. Invece del perossido, puoi prendere la candeggina: sono anche preparati sulla base di H2O2.
Il perossido di idrogeno (altrimenti noto come perossido) è pericoloso per gli esseri viventi. Per decomporre l'H2O2 in ossigeno e acqua, viene utilizzato un enzima chiamato catalasi. La catalasi si trova in quasi tutti gli organismi viventi, compreso il lievito che utilizziamo nei nostri esperimenti.
2. Aggiungi colorante alimentare. È meglio usare vernici per uso alimentare, non perché mangeremo schiuma (non è comunque utile), ma perché sicuramente non contengono catalizzatori per la decomposizione del perossido di idrogeno.
Il perossido di idrogeno è un liquido con una densità di 1,4 g/cm3. L'ossigeno rilasciato durante la sua decomposizione è un gas, un grammo del quale occupa fino a 700 cm³.
3. Aggiungere il detersivo. I detersivi per piatti sono i migliori. Volume: circa la metà del volume di perossido, ovvero 100 ml.
Naturalmente, per gli esperimenti utilizziamo solo una soluzione al 3% di perossido di idrogeno, tuttavia, questo è sufficiente perché la sua decomposizione rilasci gas in un volume molto più grande di quello originale.
4. Diluire il lievito in acqua tiepida usando un bicchiere separato per questo. Non è così facile da fare: il lievito si attaccherà a grumi. Devi mescolare pazientemente un cucchiaio di lievito in 50 ml di acqua, quindi lasciarlo riposare per cinque minuti. Versa con decisione la soluzione di lievito nella bottiglia di perossido di idrogeno e preparati a guardare. Con un po' di fortuna, la reazione sarà così intensa che la schiuma salterà letteralmente fuori dalla bottiglia.
Per vedere l'ossigeno rilasciato, lo catturiamo nelle bolle di sapone. Per fare questo, aggiungi un detersivo per piatti schiumoso alla soluzione di perossido di idrogeno.
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Ho un sogno - lanciare un charlier d'alta quota - un "palloncino" pieno di idrogeno. Successivamente, descriverò in dettaglio come sono riuscito a implementarlo.
Classificazione dei palloni alti
Palle amatoriali a vita alta ( palloncini gratis) sono divisi in tre classi:
- il guscio è riempito con un gas più leggero dell'aria;
mongolfiera - il guscio è pieno di aria calda;
rosari- il guscio contiene due camere: una è riempita con un gas più leggero dell'aria e la seconda è riempita con aria riscaldata. Ciò consente di controllare l'ascensore, ma con un consumo di carburante molto inferiore rispetto a una mongolfiera.
Storia dei caricatori
Ora per i palloni amatoriali ad alta quota è ampiamente utilizzato elio(precedentemente applicato idrogeno).
L'idrogeno fu usato per la prima volta per l'aeronautica nel 1783 dal professore di fisica francese Jacques Charles ( Jacques Alexandre César Charles):
L'idrogeno è stato fornito attraverso un tubo da barili con limatura di ferro e acido solforico, una palla con un diametro di 9 metri è stata riempita per 4 giorni. La sua palla, che il ricercatore ha chiamato " La Charliere
"(da cui il titolo" "), ha raggiunto un'altezza di 550 m: 
Nella rivista "Nature" n. 10 per il 1912, viene descritto l'uso di palloni a idrogeno in meteorologia:
- pallina tonda laccata in seta riempita di idrogeno fino a 20 m 3 ; palle simili sono salite a un'altezza di 9650 m: 
Pallone in guttaperca contenente 3-4 m 3 di idrogeno; un paracadute e un meteorografo sono attaccati a un tale pallone; al raggiungimento degli strati superiori dell'atmosfera, il pallone scoppia e il paracadute con il meteorografo scende a terra; tali palle hanno raggiunto un'altezza di 29040 m: 
pilota di mongolfiere- una piccola palla di guttaperca (volume 0,1 - 0,2 m 3) riempita di idrogeno e che vola liberamente senza un meteorografo, l'osservazione di una tale palla consente di determinare la direzione e la velocità delle correnti d'aria nell'atmosfera a varie altezze; tali palle hanno raggiunto 25.000 m.
Il pallone ad elio lanciato il 1 novembre 2002 raggiunge i 79.809 piedi http://vpizza.org/~jmeehan/balloon/#launch
Aleksey Karpenko dal Canada nell'ottobre 2007 ha lanciato un pallone fatto in casa con un computer di bordo, una foto e una videocamera a un'altezza di oltre 30 chilometri http://www.natrium42.com/halo/flight2/
Un pallone ad elio lanciato da Robert Harrison (Regno Unito) il 17 ottobre 2008 ha raggiunto un'altezza di 35.015 metri (progetto Icaro) http://www.robertharrison.org/icarus/wordpress/28/icarus-i-launch-3/
Greg Klein, Aless Martin e Tim Wheeler ha lanciato nel settembre 2009 un pallone ad elio che ha raggiunto un'altezza di 90.000 piedi http://apteryx.hibal.org/
Aspetti legali del lancio di palloni ad alta quota
Tali palloncini appartengono ad aerei della classe UN (palloncini gratuiti) sottoclasse aa (palloncini liberi, la cui forza di sollevamento è creata da un gas più leggero dell'aria, senza riscaldatore d'aria a bordo e senza pressurizzazione dell'involucro)
secondo il codice sportivo della International Aviation Federation ( FAI).
Nella Repubblica di Bielorussia, il Decreto del Capo dello Stato 25 febbraio 2016 n. 81 ha stabilito che ai sensi aeromodello indica un aeromobile senza una persona a bordo, il cui controllo di volo è possibile solo a condizione di contatto visivo con esso, nonché veicolo a volo libero senza pilota. In questo modo, la mongolfiera si riferisce a modelli di aeromobili. Approvato il decreto del Consiglio dei ministri della Repubblica di Bielorussia del 16.08.2016 n. 636 Regole per l'uso di modelli di aeromobili nella Repubblica di Bielorussia. Secondo le regole, aeromodelli non soggetto a registrazione statale. Tuttavia, il loro utilizzo è vietato ad altitudini superiori 100 metri dal livello della terra o della superficie dell'acqua. All'interno è vietato l'uso di aeromodelli aree riservate istituito dal Ministero della Difesa e dal Ministero dei Trasporti e delle Comunicazioni e nei casi determinati dal Servizio di sicurezza del Presidente della Repubblica di Bielorussia; Modelli di aerei con una massa totale oltre 0,5 chilogrammi sono soggetti ad etichettatura obbligatoria con l'indicazione dei dati del titolare.
Secondo il paragrafo delle Regole federali per l'uso dello spazio aereo della Federazione Russa per gli utenti dello spazio aereo che volano nello spazio aereo delle classi UN e C, è stabilita una procedura permissiva per l'uso dello spazio aereo - sulla base di un piano per l'uso dello spazio aereo, se esiste un permesso per l'uso dello spazio aereo.
Ottenere idrogeno a casa
Ho deciso di costruire un charlier, dal momento che procurarsi l'elio a casa è molto problematico e l'acquisto è troppo semplice e poco interessante.
GLI ESPERIMENTI CON L'IDROGENO È MOLTO PERICOLOSO! L'idrogeno è infiammabile ed esplosivo se miscelato con l'aria.
L'idrogeno è il meno denso di tutti i gas conosciuti ed è 40-50 volte più economico dell'elio ampiamente utilizzato per l'aeronautica con equipaggio. La sua densità è di 90 g / m 3 (per l'aria, per confronto, 1,23 kg / m 3). La forza di sollevamento di un caricatore a idrogeno è uguale alla differenza di peso tra aria e idrogeno nello stesso volume. Se una palla con un volume di 1 m 3 è piena di idrogeno, la sua forza di sollevamento sarà pari a 1,2 kg (massa di 1 m 3 di aria) - 0,09 kg (massa di 1 m 3 di idrogeno) = 1,01 kg. Quindi 1 litro di idrogeno solleva circa 1 grammo di carico utile.
Ecco un'illustrazione di un confronto tra idrogeno ed elio da un popolare programma scientifico oh! sul canale CGTN:
Come ottenere l'idrogeno???
Reazione con soda caustica
Il modo più sicuro per produrre idrogeno è far reagire l'alluminio con l'acqua:
2 Al + 6 H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 + 3 H 2
Ma il corso di questa reazione è ostacolato da una pellicola di ossido sulla superficie di alluminio. Può essere rimosso con cloruro di mercurio HgCl 2 . Ma a casa, un modo più semplice per produrre idrogeno è la reazione dell'alluminio con acqua e idrossido di sodio (ioni oh-) distruggere il film di ossido sulla superficie di alluminio e la reazione ha inizio):
2 Al + 6 NaOH = 3 H 2 + 2 Na 3 AlO 3
(una descrizione alternativa di questa reazione è 2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O \u003d 2 Na + 3 H 2 )
54 grammi di alluminio (2 moli) + 240 grammi di idrossido di sodio (6 moli) = 6 grammi di idrogeno (3 moli).
La reazione è riscaldata (esotermica), l'acqua può bollire allo stesso tempo !!!
Idrossido di sodio NaOH (soda caustica, soda caustica, soda caustica, soda caustica, soda caustica) (Inglese) idrossido di sodio, Soda caustica, liscivia) è ampiamente distribuito in natura.
La soda caustica corrode la materia organica. Si riferisce a sostanze altamente pericolose della 2a classe di pericolo. Il contatto con la pelle, le mucose e gli occhi provoca gravi ustioni chimiche. In caso di contatto delle superfici mucose con alcali caustici, è necessario lavare l'area interessata con un getto d'acqua e in caso di contatto con la pelle con una soluzione debole di acido acetico. Non permettere all'idrossido di sodio di entrare nel corpo umano o animale!
La densità dell'idrossido di sodio (cristalli) è di 1,59 grammi per cm 3, la solubilità in acqua è di 108,7 grammi in 100 millilitri di acqua. Pertanto, 240 grammi occupano un volume di circa 150 cm 3 e richiedono 220 ml di acqua per dissolversi completamente. Se non c'è abbastanza acqua, si formerà della schiuma.
Puoi acquistare l'idrossido di sodio in un negozio di prodotti chimici per la casa - detergente per fognature: 
Un foglio o un filo di alluminio possono essere utilizzati come fonte di alluminio. La densità dell'alluminio è di 2,7 grammi per metro cubo. cm Per un filo con un diametro di 2 mm, la massa di 10 cm di filo è di 0,85 grammi e 1 grammo di filo ha una lunghezza di 11,8 cm. 
A pressione normale, 6 grammi di idrogeno occupano un volume di 67,2 litri (a causa della pressione del guscio della sfera, il volume sarà inferiore).
Per l'idrogeno in una palla vale la legge di Charles (dal nome dello scienziato francese sopra menzionato) - "il volume di un gas a pressione costante è proporzionale alla sua temperatura":
$(P = cost) \to ((T_1) \over (V_1)) = ((T_2) \over (V_2)) = (cost)$
L'idrogeno in un palloncino legato è a pressione atmosferica e, di conseguenza, il volume del palloncino aumenta quando viene riscaldato e diminuisce quando viene raffreddato.
Un recipiente adatto per la miscelazione dei reagenti è una bottiglia di champagne in grado di resistere a una pressione fino a 6 atm.
Per prima cosa versate 500 ml di acqua nella bottiglia, aggiungete 100 grammi di idrossido di sodio, mescolate fino a quando non si sarà sciolto, quindi gettate dentro la bottiglia del filo di alluminio (30 grammi) tagliato a pezzetti di diversi cm. La reazione procede prima lentamente, ma poi accelera. La bottiglia si scalda notevolmente. 
La quantità specificata di reagenti dovrebbe essere sufficiente per produrre più di 30 litri di idrogeno. Mettiamo la pallina sul collo della bottiglia e guardiamo come si riempie di idrogeno: 
Al primo lancio di successo il 4 agosto 2012, il volume del pallone gonfiato era superiore a 25 litri. Il grande pallone per bambini usato pesava circa 8 grammi. Pertanto, la forza di sollevamento "netta" era di circa 25-8 = 16 grammi.
Si può usare anche lo zinco Zn al posto dell'alluminio Al, e al posto dell'idrossido di sodio NaOH- idrossido di potassio KOH (potassa caustica, potassa caustica).
Opzioni alternative per la produzione di idrogeno "in casa" sono la reazione con solfato di rame e l'elettrolisi della soluzione.
Reazione con solfato di rame
vetriolo blu CuSO4 è solfato di rame (il sale di rame dell'acido solforico).
Il solfato di rame è velenoso, appartiene alla terza classe di pericolo: ha un effetto tossico quando viene a contatto con le mucose o se assunto per via orale.
È necessario mescolare alcuni cucchiai di solfato di rame con un po' più di sale da cucina. Quindi aggiungere acqua al contenitore con la miscela risultante. Dopo la completa dissoluzione, la soluzione dovrebbe diventare verde (se ciò non accade, è necessario aggiungere più sale). Quindi aggiungiamo pezzi di alluminio e inizia la reazione: il cloruro di rame formato nella soluzione lava via la pellicola di ossido dalla superficie dell'alluminio e l'alluminio entra in una reazione in cui il rame viene ridotto e viene rilasciato idrogeno.
La reazione procede con il rilascio di calore, per cui si consiglia di porre il contenitore con i reagenti in acqua fredda.
Elettrolisi
Elettrolisi della soluzione di soda caustica
L'idrogeno viene rilasciato anche durante l'elettrolisi di una soluzione diluita di soda caustica in acqua distillata e gli elettrodi devono essere di ferro (apparecchio "ferro"). La reazione avviene con rilascio di calore, per cui è necessario provvedere all'allontanamento del calore dal contenitore, ad esempio ponendo un contenitore di legno nella sabbia (si consiglia ad esempio una temperatura di circa 70°C). Se necessario, alla soluzione può essere aggiunta acqua distillata. La purezza dell'idrogeno risultante raggiunge il 97% (secondo l'Encyclopædia Britannica del 1911). La rivista "Nature" del 1922 indica che questo metodo di riempimento dei palloncini con idrogeno è stato utilizzato durante la prima guerra mondiale.
Elettrolisi della soluzione salina
Nell'elettrolisi di una soluzione acquosa di sale salamoia) vicino a uno degli elettrodi (catodo) viene rilasciato idrogeno, vicino all'altro (anodo) - cloro e si formano alcali - idrossido di sodio:
2 NaCl + 2 H 2 O \u003d 2NaOH + H 2 + Cl 2
La cartina tornasole diventa blu, mostrando una reazione alcalina: 
Inoltre, piccole quantità di ossigeno vengono rilasciate all'anodo a causa della decomposizione degli ioni idrossido e delle molecole d'acqua.
Si consiglia di utilizzare come anodo e catodo elettrodi di grafite inerte, ad esempio bacchette estratte dal sale (con la scritta robusto) batterie: 
Come ha mostrato il mio esperimento, la resa di idrogeno in questo caso è piccola.
Prova dell'idrogeno
Una miscela di idrogeno e ossigeno atmosferico ( gas esplosivo) è esplosivo e questa proprietà può essere utilizzata come test per la presenza di idrogeno. Una torcia accesa dovrebbe essere portata nella provetta con il gas in studio e se l'idrogeno si è accumulato nella provetta, si verificherà un forte scoppio ( una miscela di idrogeno e ossigeno brucia con un'esplosione
):
Meno ossigeno nella provetta, più silenzioso sarà il cotone. L'idrogeno puro emetterà solo un leggero lampo: brucia senza esplosioni.
Lancio di Charlier
Il collo del palloncino gonfiato viene legato con un filo piegato più volte, questo filo viene poi legato ad un filo avvolto su un rocchetto:
La palla si stacca molto velocemente, il rocchetto di filo si svolge velocemente.
I seguenti scatti del pallone nel cielo sono stati presi con un ingrandimento 4x. 
Al varo, il 4 agosto 2012, era stato svolto quasi un intero rocchetto di filo lungo 200 m (ma il filo si è incurvato). Osservando la palla attraverso un telescopio, le dimensioni angolari della palla ammontavano a circa un decimo del campo visivo. Il telescopio "Tourist-3" ha un ingrandimento di 20x e un angolo di campo di 2 gradi. Pertanto, le dimensioni angolari della palla erano di circa 0,2 gradi. Considerando che il diametro della palla al lancio era di 37 cm (trascurando l'espansione della palla), la distanza da essa era di circa 100 m.
Continua
