Штормгласс

Однажды мне в журнале "ЮТ для умелых рук" №1, 1989 г. попалась статья рассказывающая о необычном старинном метеорологическом приборе — штормглассе (stormglass, камфоргласс, склянка Фицроя, штормовая склянка). Который представляет собой герметичную пробирку, ампулу или колбу, заполненную почти доверху прозрачной жидкостью с бесцветными кристаллами разнообразной формы. По изменению внешнего вида этих кристаллов судят о погоде на следующий день, и даже на неделю вперёд. Его применяли и применяют вместо барометра, или совместно с ним. Вот один из примеров расшифровки этих изменений:

Прозрачная жидкость предвещает ясную погоду, мутная — дождь.
Мутная жидкость с маленькими звёздочками — грозу.
Маленькие точки — туман, сырую погоду.
Большие хлопья, для зимы — снег, летом – покрытое небо, тяжёлый воздух.
Нити в верхней части жидкости — ветер.
Кристаллы на дне — густой воздух, мороз.
Маленькие звёздочки — зимой при ясной погоде – снег на другой или третий день.
Чем выше зимой поднимаются кристаллы, тем сильнее будет стужа.

Причём, штормгласс находится в жилой комнате и герметично укупоренный, следовательно на него не влияют изменения атмосферного давления, а температурные колебания довольно сглажены, более того по некоторым данным даже точное термостатирование не лишает прибор работоспособности. Существуют гипотезы, что на штормгласс влияет напряженность электрического и магнитного поля Земли, разряды молний, есть также данные, что прибор чувствителен к "торсионным", "био" и "гео" полям.
Кажется, чего уж проще, изготовить штормгласс самостоятельно и провести исследования, но при поиске в сети Интернет было найдено множество различных составов смеси, которые довольно значительно отличаются между собой...

Вот моя коллекция рецептов. Если у вас есть ещё — присылайте!
1. Рецепт из английской энциклопедии "Cooley’s Cyclopaedia of Practical Receipts". Эта рецептура наиболее популярна в рунете благодаря замечательным журналам "Химия и жизнь" и "ЮТ для умелых рук", опубликовавшим её в своё время.
2 драхмы камфоры, 1,5 драхмы нитрата калия, 1 драхма хлорида аммония, 2,25 жидкой унции спирта "пруф". Смесь заливают в трубку длинной 12 дюймов и диаметром 3/4 дюйма.
В пересчёте в метрические единицы измерения, если принять аптечную драхму и учесть изменение объёма спиртоводной смеси (по алкоголеметрическим таблицам):
7,78 г камфоры
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.

2. 4,4 г камфоры
2,3 г нитрата калия
2,3 г хлорида аммония
16,0 мл воды
19,5 мл спирта.
Относительно малораспространенный рецепт из рунета, первоисточник неизвестен.

3. Рекомендованная нашими исследователями рецептура.
10,0 г камфоры
2,5 г нитрата калия
2,5 г хлорида аммония
33,0 мл воды
40,0 мл спирта.
Этот рецепт был найден на иностранном сайте, он был опубликован в июне 1997 года в "School Science Review", это самый распространенный рецепт в иностранном сегменте интернета. Вообще-то у них штормглассы изготавливают и продают, например здесь.

Штормгласс рецепт №1 Штормгласс рецепт №3 4. Рецепт из книги "The Druggist's General Receipt Book", by Henry Beasley, 1886:
2,5 drs. камфоры
38 grs. нитрата калия
38 grs. хлорида аммония
9 drs. воды
6 drs. спирт ректификат.
Если drs. - аптечная драхма, а grs. - английский гран, тогда получим такой рецепт:
9,72 г камфоры
2,46 г нитрата калия
2,46 г хлорида аммония
35,00 мл воды
29,07 мл спирта ректификата.

5. Несколько интересных рецептов найденных здесь.
1. Первый рецепт из книги Pharmaceutical Formulas by Peter MacEwan, 1908.
1/2 ounce камфоры, 1/2 ounce хлорид аммония, 1/2 ounce нитрат калия, 1 ounce спирта ректификата, 2 ounces дист. воды.
В пересчёте в метрические единицы измерения, если везде использовать массовую унцию:
14,17 г камфоры
14.17 г хлорида аммония
14,17 г нитрата калия
56,70 мл воды
35,32 мл спирта ректификата.

2. Второй рецепт из книги Pharmaceutical Formulas by Peter MacEwan, 1908.
2 drachm камфоры, 1/2 drachm нитрата калия, 1/2 drachm хлорида аммония, 2 ounces абсолютного спирта, 2 ounces воды. Смесь заливается в стеклянную трубку длинной 10 in., и диаметром 3/4 in.
В пересчёте в метрические единицы измерения, если везде использовать массовую унцию:
7,78 г камфоры
1,94 г хлорида аммония
1,94 г нитрата калия
53,85 мл воды
73,93 мл спирта ректификата.
Длина штормгласса 25,4 см, диаметр 1,9 см.

3. Рецепт, как утверждает автор специально разработанный для климата Западной Австралии.
4.2 г камфоры
1,2 г нитрата калия
0,8 г хлорида аммония
23,5 мл дист. воды
23,5 мл метилированного этилового спирта (видимо денатурата).

6. Упрощённый рецепт из журнала "Химия и жизнь" №1, 1982 г.:
смешать 2 г хлористого аммония, столько же калийной селитры, 9 мл камфорного спирта и 2-2,5 мл дистиллированной воды.
Рецепт простой, камфорный спирт доступен, но получается слишком высокое относительное содержание солей по сравнению с остальными рецептами. И вообще чистый камфорный спирт плохо годится для приготовления штормгласса по любому из рецептов, т. к. в нём слишком много спирта по отношению к камфоре. И необходимо добавлять чистую камфору для компенсации этого.

7. Неточный рецепт из книги А. Делениуса "30 000 новейших открытий, рецептов и общеполезных практических сведений", Москва, 1885 г.: 1/2 лота камфоры, 1/8 лота нитрата калия, 1/8 лота хлорида аммония, всё это растворяется в "хлебном вине" (водке).

Вот некоторые справочные данные, которые могут Вам пригодиться:

унция (ounce, oz) — 28,3495231 г;
жидкая унция — 28,349 мл (при 16,6°C);
английский дюйм — 25,4 мм;
аптечная английская драхма (drachm) — 3,88794 г;
торговая английская драхма — 1,772 г;
лот — 12,797 г;
английский гран (grs.) — 64,79891 мг;
спирт "пруф" — 49,237 мас. % спирта (100 г чистого спирта + 103,1 г воды), по данным журнала "Химия и жизнь";
плотность абсолютного спирта — 0,7893 г/мл;
плотность спирта ректификата (95,57 мас. %) — 0,8026 г/мл;
при смешивании 52 объемов спирта и 48 объёмов воды получается 96,3 объёма смеси;
для получения 1000 мл 70% об. раствора спирта необходимо смешать 737 мл 96% об. раствора спирта; и 288 мл воды, т. е. если вы используете 70% раствор спирта, а не 96%, как во всех рецептурах, то количество 70% спирта можно посчитать по формуле: объём_96%_спирта * 1000 / 737. А воды: объём_воды_в рецепте_с_96%_спиртом;
объём_96%_спирта * 288 / 737.

On-line приложение для расчёта и сравнения рецептур штормглассов.

Изготовление штормгласса.

Для изготовления штормгласса необходимо точно взвесить соли и камфору, измерить объём спирта и воды. Для взвешивания можно применить технохимические весы с разновесами, но лучше, цифровые (например, такие китайские).

Соли нужно растворить в воде, а камфору — в спирте; нагревать не нужно, так как и то, и другое хорошо и быстро растворяется при комнатной температуре. Затем залить раствор камфоры в спирте в емкость, приготовленную для штормгласса. Можно сразу растворить камфору в приготовленной емкости. Затем прилить раствор солей в воде и перемешать (можно просто закрыть пробкой и несколько раз перевернуть или встряхнуть). Некоторое время из раствора будет выделяться воздух, поэтому необходимо подождать, пока он весь выделится в виде пузырьков, а всплывшая в начале камфора начнёт оседать.

Теперь можно вытереть насухо внутреннюю верхнюю часть штормгласса (там, где пробка) и закупорить его. Важно, чтобы пробка была сухая внутри, иначе под действием внутреннего давления паров спирта и камфоры жидкость будет просачиваться наружу и не давать герметику закрепиться на поверхности. В качестве герметика хорошо использовать эпоксидную смолу, на стадии полимеризации, когда она становится уже очень вязкой.

Некоторые замечания:

пробки лучше использовать полиэтиленовые, фторопластовые или стеклянные, т. к. от резиновых раствор желтеет;
часто рекомендуется природная камфора, или просто чистый D-изомер, без примеси борнеола. А аптечная камфора представляет собой рацемическую смесь D- и L-изомеров.

Выделение камфоры из аптечного 10% спиртового раствора.

Камфора очень плохо растворяется в воде (~ 0,12 г в 100 г воды), следовательно, если прибавить достаточное количество воды к камфорному спирту, то камфора почти полностью выделится в твёрдом виде.

Для этого в большой стакан с плотной крышкой выльем несколько баночек аптечного камфорного спирта и будем тонкой струйкой несколькими порциями прибавлять воду до того момента когда камфора всплывёт на поверхность, т. е. раствор станет тяжелее камфоры, после этого добавим ещё немного воды. Далее нужно дать камфоре уплотниться и отстояться в течении часа, затем её можно отфильтровать или декантировать (слить), и хорошо отжать. В полученной массе ещё очень много воды и последующая сушка сильно затянется. Поэтому камфору следует перенести в небольшую ёмкость с плотной крышкой, и периодически перемешивать массу сливая выделившуюся воду.

Когда вода перестанет выделяться можно приступать к сушке. Камфора очень летуча и её сушить, а затем хранить можно только в герметичной таре. Сушить нужно над прокалённым хлоридом кальция или прокалённым силикагелем, или любым другим осушителем. Для этого маленький стаканчик с влажной камфорой 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 камфоры. В общем, делаем некое подобие эксикатора. Сушим до тех пор, пока камфора перестанет быть влажной на ощупь.

Исследование рецептур.

Самым первым мной был изготовлен штормгласс по рецептуре №1, и в нём, поначалу только летом (видимо под действием повышенной температуры), а сейчас круглый год наблюдается странное расслоение жидкости, которое есть в приборах и у других людей делавших штормгласс по этому рецепту. Камфора использовавшаяся для этого первого прибора была старой и это видимо обуславливает желтую окраску раствора, возможно ещё и это со временем усиливающееся расслоение.

В дальнейшем было изготовлено несколько маленьких экспериментальных штормглассов для сравнения рецептур (№№ 1,3,4, цифры на склянках с номерами рецептур в статье не совпадают):

Во всех трёх объём раствора одинаков. Видны явные различия в характере роста и форме кристаллов. В штормглассах по рецептам №1 и №3 оба крупных кристалла выросли со стороны находящегося рядом окна в комнате, что наводит на мысль о том что стены помещения, и возможно рядом стоящие штормглассы могут экранировать прибор. Что необходимо учесть при постановке экспериментов.

После того, как удалось достать камфору, были изготовлены большие (по 42 мл) штормглассы по рецептурам с №1 по №4 и №5.1, в №5.1 выпало в осадок очень много камфоры, которая плавала на поверхности раствора, и он был исключён из наблюдения. Штормглассы изготавливались одновременно, на фото виден слой камфоры выпавший сразу после смешивания растворов, который со временем уплотнился, и свежие кристаллы выпавшие после значительного ухудшения погодных условий. Слева фото после улучшения погоды.

Можно отметить, что №1 вообще не отреагировал на изменение погоды, №2 отреагировал и на ухудшение, и на улучшение довольно заметно, №3 отреагировал сильнее всех, №4 незначительно. Сопоставляя эти и ранее полученные результаты можно рекомендовать рецептуру №3 в качестве объекта дальнейшего исследования свойств штормгласса.

Здесь можно увидеть одну из причин, почему некоторые исследователи считают что прибор не работает, ведь самой популярной как раз является рецептура №1, не думаю, что она совершенно не верна, скорее всего, мы (точнее журнал "Химия и жизнь") не правильно определяем концентрацию спирта.

Раздел о штормглассе на на форуме.
Вы также можете скачать архив с информацией по теме штормгласса, найденной в сети Интернет (17,3 Мб, 02.01.12).

Буду очень рад письмам с Вашими результатами экспериментов или вопросами!