Катастрофически «опасная» химия. 24 эксперимента для самых отважных молодых учёных

КАТАСТРОФИЧЕСКИ 
«ОПАСНАЯ»

 
ХИМИЯ

THE BOOK OF
INGENIOUSLY

DARING

CHEMISTRY

by Sean Connolly

WORKMAN PUBLISHING
NEW YORK

ЭКСПЕРИМЕНТА
для самых отважных 
молодых учёных

КАТАСТРОФИЧЕСКИ

«ОПАСНАЯ»
ХИМИЯ

ШОН КОННОЛЛИ

Перевод с английского
В. Л. Левина

Электронное издание

Москва
Лаборатория знаний
2020

УДК 087.5:54
ББК 24г+72.3

К64

Коннолли Ш.

К64
Катастрофически «опасная» химия. 24 эксперимента
для самых отважных молодых учёных / Ш. Коннолли
;
пер.
с
англ.
В. Л. Левин. — Электрон.
изд. —
М. : Лаборатория знаний, 2020. — 271 с. : ил. — Систем.
требования:
Adobe
Reader
XI
;
экран
10".— Загл.
с титул. экрана. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-00101-871-1
Как разбудить у ребенка желание отложить электронные
гаджеты
и
заняться
познанием
мира?
В
простой
и
увлекательной
форме
познакомить
его
с
удивительной
наукой
химией? Дать возможность почувствовать себя настоящим
исследователем?
Нет ничего проще! С этой книгой юный читатель совершит
путешествие по внутреннему устройству вещей, приобщится
к
тайнам
и
загадкам
химической
науки,
познакомится
со многими великими учеными. А также почувствует себя
настоящим естествоиспытателем: захватывающие и несложные эксперименты, описанные в этой книге, откроют ему мир
научных исследований.
Для детей среднего школьного возраста.
УДК 087.5:54
ББК 24г+72.3
Деривативное издание на основе печатного аналога: Катастрофически «опасная» химия. 24 эксперимента для самых
отважных молодых учёных / Ш. Коннолли ; пер. с англ.
В. Л. Левин. — М. : Лаборатория знаний, 2020. — 271 с. : ил.—
ISBN 978-5-00101-227-6.

В
соответствии
со
ст. 1299
и
1301
ГК
РФ
при
устранении
ограничений,
установленных
техническими
средствами
защиты
авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя
возмещения убытков или выплаты компенсации

ISBN 978-5-00101-871-1
Впервые опубликовано в США под названием
THE BOOK OF INGENIOUSLY DARING CHEMISTRY:
24 Experiments for Young Scientists
Copyright
c○ 2018 by Sean Connolly
Опубликовано по соглашению с Workman Publishing Co., Inc.,
Нью-Йорк
Иллюстрации Sarah Bean
Оригинал-макет Gordon Whiteside and Nina Simoneaux
Подбор фотографий Ken Yu
c○ Лаборатория знаний, 2020

4

 
 
Посвящается Фредерике  
и нашей особой химии 
 

В 1675 году сэр Исаак Ньютон, которого гением считали уже при жизни, написал: «Если я видел дальше других, 
то только потому, что стоял на плечах гигантов». Он имел 
в виду учёных предыдущих веков, на достижения и открытия которых опирался, чтобы сделать свой вклад в науку. 
Когда ты будешь читать эту книгу, ты тоже встанешь 
на плечи гигантов —  самого Ньютона, Галилея, Парацельса, 
Роберта Бойля, мадам Кюри, Дмитрия Менделеева и многих 
других. Они посвятили себя науке, а некоторые даже отдали 
за неё жизнь. 
К счастью, те, кто помогал мне сделать так, чтобы эта 
книга попала в твои руки, всё ещё с нами, и они заслуживают благодарности. Это  мой агент Jim Levine из литературного агентства Levine Greenberg Rostan, редактор журнала 
«Workman»  Danny Cooper, дизайнер Gordon Whiteside, иллюстратор Cara Bean и многие другие.
Я также благодарен за консультации и поддержку следующим лицам и организациям:  

The 
Bath 
Royal 
Literary 
and 
Scientific 
Institution, 
Berkshire Film & Video, Frank Ciccotti, Gregory Etter, Dr. 
Gary Hoffman, Dr. Peter Lydon, MIT’s Educational Studies 
Program, Peter Rielly, Elizabeth Stell, Williams College 
Astronomy Department, and Woods Hole Oceanographic 
Institution.
 

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 

• КатастРОфИчЕсКИ «ОПасНаЯ» хИМИЯ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ  . . . . . . . . . . . 10

ГЛАВА 1

В ОДОР ОД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

 ОПЫТ 1: Познакомься с атомом . . . . . . . . . . . .26

ГЛАВА 2

ГЕЛИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

 ОПЫТ 2: Эй, охлади его! . . . . . . . . . . . . . . . . .35

ГЛАВА 3

БОР  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

  ОПЫТ 3:  
Звезда по имени бор  . . . . . . .44

ГЛАВА 4

УГЛЕРОД . . . . . . . . . . . . . . .49

  ОПЫТ 4:  
Награда за хорошее поведение  
 . . . . . . . . . . . . . .58

ГЛАВА 5

АЗОТ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61

 ОПЫТ 5: Немного азота  . . . . . . . . . . . . . . . . .68

ГЛАВА 6

КИСЛОРОД  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73

 ОПЫТ 6: Глобальное похолодание . . . . . . . . . .80

 ОПЫТ 7: По следам Кавендиша  . . . . . . . . . . . .84

ОГлаВлЕНИЕ • 7

ГЛАВА 7

ФТОР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87

 ОПЫТ 8: фтор и зубы: проведи тест . . . . . . . . .94

ГЛАВА 8

НЕОН  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97

 ОПЫТ 9: Даже неон волнуется . . . . . . . . . . . . 104

ГЛАВА 9

НАТРИЙ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

 ОПЫТ 10: Горячий лёд . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

ГЛАВА 10

МАГНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

  ОПЫТ 11: Праздничные свечи с сюрпризом  . . 126

  ОПЫТ 12: сумасшедшие кристаллы  . . . . . . . 129

ГЛАВА 11

АЛЮМИНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

  ОПЫТ 13: фольга —  не только обёртка!  . . . . . 141

ГЛАВА 12

КРЕМНИЙ  . . . . . . . . . . . . 145

  ОПЫТ 14: Держи песок 
подальше от меня  . . . . . . . 153

  ОПЫТ 15:  
Окаменелости за час . . . . . . 156

• КатастРОфИчЕсКИ «ОПасНаЯ» хИМИЯ

ГЛАВА 13

ФОСФОР  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

  ОПЫТ 16: Кошачий детектив  . . . . . . . . . . . . 166

ГЛАВА 14

СЕРА  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

  ОПЫТ 17: спаси серебро!  . . . . . . . . . . . . . . . 175

ГЛАВА 15

ХЛОР  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

  ОПЫТ 18: Мой яичный флот . . . . . . . . . . . . . 184

ГЛАВА 16

КАЛЬЦИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

  ОПЫТ 19: Не такое уж и мягкое  . . . . . . . . . . 194

ГЛАВА 17

ЖЕЛЕЗО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

  ОПЫТ 20: Горящее железо (ну почти) . . . . . . . 204

ГЛАВА 18

МЕДЬ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

  ОПЫТ 21: Да пребудет с тобой сила  . . . . . . . . 214

ОГлаВлЕНИЕ • 9

ГЛАВА 19

ЦИНК  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

  ОПЫТ 22: ты завёл картофельные часы?  . . . . 225

 ГЛАВА 20

ОЛОВО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

  ОПЫТ 23: Из чего сделана консервная  
банка? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

  ОПЫТ 24: Бонус: потому что ты столько  
стоишь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

«ГРЯЗНАЯ ДЮЖИНА»

МЫШЬЯК  . . . . . . . . . 242

СТРОНЦИЙ   . . . . . . . . 244

КАДМИЙ  . . . . . . . . . 246

ЦЕЗИЙ  . . . . . . . . . . . 248

РТУТЬ  . . . . . . . . . . . 250

СВИНЕЦ  . . . . . . . . . . 252

ПОЛОНИЙ  . . . . . . . . 254

РАДОН  . . . . . . . . . . . 256

ФРАНЦИЙ  . . . . . . . . 258

РАДИЙ  . . . . . . . . . . . 260

УРАН  . . . . . . . . . . . . 262

ПЛУТОНИЙ  . . . . . . . 264

словарик  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

• КатастРОфИчЕсКИ «ОПасНаЯ» хИМИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ВАЖНАЯ МАТЕРИЯ

Задумайся на минутку о слове «материя». 
что оно, по­твоему, значит? Всё ли вокруг является материей? Или, может быть, что­то 
является, а что­то нет? а вдруг вещи частично сделаны из материи, а частично —  из чего­то другого? Или всё устроено совсем иначе 
и ответ на этот вопрос найти слишком сложно? И вообще, важна ли эта материя?
Ответ: Да, на 100%. Она важна, и разбираться, как она 
устроена —  очень 
интересно! Этим мы и займёмся. 
Книга 
покажет 
тебе, что всё на свете является материей, 
и 
по может 
взглянуть 
на мир сов сем по­новому. ты поймёшь, почему 
предметы выглядят именно 
так, а не иначе (или почему 
иногда их нельзя увидеть), почему они ведут 
себя так, а не иначе и что можно, а что нельзя с ними сделать.
На страницах этой книги ты совершишь 
путешествие по внутреннему устройству вещей. ты узнаешь, что даже такие непохожие предметы, как пончики и автомобильные 
шины, сотовые телефоны и ананасы состоят 
из одних и тех же элементов, просто эти элементы собраны по­разному. 
Кстати, 
понятие 
«элементы» —  ключевое 
для понимания того, как устроена материя. 
Элементы и есть основа материи, те строительные блоки, которые, складываясь самым 
удивительным образом, создают наш мир. 
Эта книга познакомит тебя с миром элементов. 
ты 
узнаешь, 
что 
элемент —  это 

ВВЕДЕНИЕ • 11

совокупность атомов и что разные атомы 
в чем­то похожи, а в чем­то непохожи друг 
на друга. Различия зависят от крохотных частиц, которые в разных количествах и сочетаниях находятся в любом атоме. число 
протонов 
(положительно 
заряженных 
частиц) —  главный ID­код элемента. Протоны 
всегда находятся в ядре —  центре каждого 
атома. В ядре находятся и нейтроны —  частицы, не имеющие заряда, но имеющие массу 
(вес). И из­за них элементы ведут себя по­разному.
Но особенно интересно тебе будет познакомиться с отрицательно заряжен ными частицами —  электронами, которые вращаются вокруг ядра примерно так, как планеты вокруг 
солнца. Возможно, ты уже знаком с электричеством и с магнитами, и знаешь, что противоположности притягиваются. так и отрицательный заряд одного атома (его электронов) 
может привлечь положительный заряд другого атома (его протонов), приведя к возникновению интересных и необычных соединений. 
Электроны —  очень беспокойные частицы: они 
могут находиться в своём атоме, могут перепрыгивать в другие атомы, а могут быть и в 
нескольких 
атомах сразу. Познакомившись 
с этим явлением на конкретных примерах, ты 
поймёшь одну из самых важных истин: поведение электронов определяет многое из того, 
что мы называем химией!

П

рото

н

Н

е

йтрон

Ядр

о

Э

лектро

н

• КатастРОфИчЕсКИ «ОПасНаЯ» хИМИЯ

А КАК ЭЛЕМЕНТЫ УЖИВАЮТСЯ 
ДРУГ С ДРУГОМ?

Нетрудно заметить, что золото выглядит не 
так, как углерод, и оба они не похожи на 
алюминий 
или 
кислород. 
труднее 
разглядеть, что элементы вовсе не ведут себя, как 
им вздумается —  в отличие от твоего легкомысленного брата или сестры, их поведение 
можно предсказать. Как? тут вступает в игру 
Периодическая таблица химических элементов, придуманная русским учёным Дмитрием 
Ивановичем Менделеевым.
Периодическая 
таблица —  это 
дорожная 
карта для всей материи во Вселенной. Элемен ты в таблице расположены в зависимости 
от того, какие частицы их составляют. Посколь ку главный ИД­код элемента —  количество протонов, таблица начинается с элемента, 
у которого всего один протон. Этот элемент — 
водород. Его порядковый номер — 1 и, соответственно, атомное число тоже 1. Заканчивается 
таблица 
оганесоном 
с 
атомным 
числом 118. скорее всего, об оганесоне ты 
 узнал только что, но зато сразу можешь сказать, сколько у него протонов!
Мы легко перескочили от первого элемента 
к последнему, но почему все элементы располагаются в таблице по рядам и столбцам? Это 
возвращает нас к электронам и орбитам, по которым они вращаются вокруг ядра. Эти 
орбиты учёные называют электронными оболочками или энергетическими уровнями. 
так 
вот, 
у 
каждого атома может быть 
всего семь электронных оболочек. Когда 
внутренняя, 
самая 
близкая к ядру, оболочка (на ней могут 

ВВЕДЕНИЕ • 13

находиться два электрона) заполнена, электроны заполняют вторую оболочку, затем третью и так далее. Каждая оболочка может содержать больше электронов, чем предыдущая. 
а теперь снова взгляни на Периодическую таблицу. Обрати внимание: в верхней (большей) 
части (к нижней, меньшей части мы вернёмся 
позже) —  семь рядов, потому что электронных 
оболочек может быть только семь. У элементов в первом ряду одна электронная оболочка, 
во втором —  две и так далее вплоть до седьмого ряда.
Впервые сгруппировав элементы таким образом, Д. И. Менделеев назвал каждый ряд периодом. так и была построена Периодическая 
таблица. та­дам! Всё начинает вставать на 
свои места. Но что насчёт столбцов? что означают они?
Ответ снова связан с электронами —  точнее, 
с количеством электронов на внешней оболочке каждого атома. Электроны на внутренних оболочках укрыты от контакта с другими 

7

2

10
9
8
6
5

18
17
16
15
14
13

36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19

12
11

4
3

54
53
52
51
50
49
48
47
46
45
44
43
42
41
40
39
38
37

86
85
84
83
82

66
65
64
63
62
61
60
59
58
57

56
55

111
110
109
108
107
106
105
104
88
87

71
70
69
68
67

81
80
79
78
77
76
75
74
73
72

97
103
102
101
100
99
98
96
95
94
93
92
91
90
89

1

112 113 114 115 116 117 118

N

He

Ne
F
O
C
B

Ca
K

Mg
Na

Be
Li

Sr
Rb

Ba
Cs

Ra
Fr

H

Ar
Cl
S
P
Si
Al

Zn
Cu
Ni
Co
Fe
Mn
Cr
V
Ti
Sc

Cd
Ag
Pd
Rh
Ru
Tc
Mo
Nb
Zr
Y

Rg
Ds
Mt
Hs
Bh
Sg
Db
Rf

Hg
Au
Pt
Ir
Os
Re
W
Ta
Hf

Cn

Kr
Br
Se
As
Ge
Ga

Xe
I
Te
Sb
Sn
In

Rn
At
Po
Bi
Pb
Tl

Nh Fl Mc Lv Ts Og

Dy
Tb
Gd
Eu
Sm
Pm
Nd
Pr
Ce
La
Lu
Yb
Tm
Er
Ho

Bk
Lr
No
Md
Fm
Es
Cf
Cm
Am
Pu
Np
U
Pa
Th
Ac

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

ПЕРИОДЫ

ГРУППЫ

• КатастРОфИчЕсКИ «ОПасНаЯ» хИМИЯ

атомами. а вот электроны, находящиеся на 
внешней оболочке, могут «сбежать с корабля», пригласить к себе других или быть то 
в одном атоме, то в другом (такие электроны 
называют валентными). так продолжается до 
тех пор, пока не будут заняты все места на 
этой оболочке. Электроны заполненных оболочек прекращают всякие контакты с другими 
атомами.
Мы 
знаем, 
что 
периоды 
говорят 
нам, 
сколь ко электронных оболочек есть у атома 
эле мента. 
столбцы 
дают 
ещё 
больше 
инфор ма ции, рассказывая, сколько электронов находится на внешних оболочках атомов. Посмотри на первый столбец, который 
начинается с водорода. чем ниже элемент 
в столбце, тем больше у него электронов, однако у всех элементов здесь есть нечто общее: 
у каждого из них на внешней оболочке всего 
один электрон. Группу элементов, собранных 
в одном столбце, химики называют —  угадай 
как —  группой!
а что в следующем столбце? У каждого 
члена этой группы элементов —  а тут встречаются и знакомые тебе названия (магний, 
кальций), и не очень знакомые (берилл, стронций) —  по два электрона на внешней оболочке.
столбцы с 3 по 12 —  «бунтари» Периодической таблицы. У них валентные электроны 
есть на каждой электронной оболочке, а не 
только на внешней. Из­за этого они имеют некоторые необычные свойства, которые мы рассмотрим в этой книге чуть дальше. Начиная 
с 13 столбца мы возвращаемся на шаг назад: столбец с бором вверху содержит элементы с тремя валентными электронами, столбец 
углерода —  четыре, азота —  пять и так далее.