кислоту, лучше всего карбонатом магния МgСО3. В аптеках продают так называемую белую магнезию, вещество несколько более сложного состава; она тоже годится. В крайнем случае можно взять и питьевую соду NaНСО3, но тогда в растворе останется поваренная соль, которая с сахаром как-то не гармонирует…
Когда прекратится выделение пузырьков диоксида углерода, дайте жидкости отстояться. На всякий случай проверьте индикатором, полностью ли нейтрализовалась кислота. Слейте отстоявшуюся жидкость и попробуйте ее на вкус: она покажется вам менее сладкой, чем исходный раствор (для сравнения оставьте немного первоначального раствора сахара).
В готовом растворе практически не осталось сахарозы, зато появились два новых вещества — глюкоза и фруктоза. Этот процесс и называется инверсией сахара, а полученная смесь — инвертным сахаром.
И вот что любопытно: внешне реакцию ничем не обнаружить. И цвет, и объем, и реакция среды остаются прежними. Не выделяются ни газы, ни осадки. И тем не менее реакция идет, только для ее обнаружения нужны оптические приборы. Сахара — оптически активные вещества: луч поляризованного света, проходя через их раствор, изменяет направление поляризации. Говорят, что сахара вращают плоскость поляризации, причем в ту или иную сторону, и на вполне определенный угол. Так вот, сахароза вращает плоскость поляризации вправо, а глюкоза и фруктоза, продукты ее гидролиза, — влево. Отсюда и слово «инверсия» (по-латыни «переворачивание»).
Но, поскольку оптических приборов в нашем распоряжении нет, попробуем удостовериться химическим путем в том, что взятый сахар и в самом деле претерпел изменения. К исходному и полученному растворам сахаров добавьте несколько капель раствора метиленового синего (можно взять синие чернила для авторучек) и немного слабого раствора любой щелочи. Нагрейте исследуемые растворы на водяной бане. В пробирке с обычным сахаром никаких изменений не произойдет, а вот содержимое пробирки с инвертным сахаром станет почти бесцветным.
Инвертный сахар гораздо меньше, чем обычный, склонен к кристаллизации. Если осторожно выпарить на водяной бане его раствор, то получится густой сироп, внешне немного напоминающий мед. После охлаждения он не кристаллизуется.
Кстати, любимый всеми пчелиный мед на три четверти состоит из тех же углеводов, что и инвертный сахар, — из глюкозы и фруктозы. Искусственный мед также делают на основе инвертного сахара. Конечно, наш сироп от меда отличается, и значительно — главным образом, отсутствием запаха. Но если к нему добавить немного натурального меда, то этот недостаток можно отчасти устранить.
Но почему бы не наготовить дома побольше некристаллизующегося сиропа, чтобы варить на нем варенье? Увы, полная его очистка от посторонних веществ затруднительна, и нет гарантии, что ее удастся довести до конца. Во всяком случае, рисковать не стоит.
ЧАШКА ЧАЯ
После сахарного сиропа, варенья и меда, которыми мы занимались в предыдущих главах, 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 пли 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 вновь.
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
