Введение
Химия – удивительная наука, полная разнообразных чудес. Она интересна как сама наша жизнь, ведь всё что происходит с нами можно рассматривать с точки зрения химии. Нужно узнать химию, чтобы объяснить многие явления в нашей жизни. Ведь вещества, окружающие нас в быту, имеют интересную историю и необычные свойства. А желание познать неизвестное очень велико и есть у каждого человека.
Сделать скучные и непонятные химические формулы и уравнения очень интересными возможно, стоит лишь немного изменить точку своего зрения. Поэтому у нашего проекта есть еще одна особенность – это чудеса. Может, и действительно, чудо бывает только в сказках и в нашем воображении, может его и вовсе не бывает… Но знания могут сделать все невозможное возможным и реальным. И многие чудеса можно легко объяснить, опираясь лишь на химические знания.
Итак, мы готовы постичь тайну всех земных и неземных превращений, готовы окунуться с головой в бушующее море интересных фактов нашей повседневной жизни!
Актуальность
Данный проект не только существенно расширяет кругозор, но и раскрывает материальные основы окружающего мира, дает химическую картину природы. Знакомство с характеристикой веществ и химических процессов, которые можно наблюдать в обычной жизни, в домашних условиях позволяет окунуться в загадочный мир научных экспериментов и совершить увлекательную экскурсию по химии.
Гипотеза
Химия доступна всем и каждому, кто стремится познать эту интересную науку, «чудеса» можно не только увидеть своими глазами, но и сделать своими руками.
Объект исследования: химические домашние препараты.
Предмет исследования: химические опыты.
Цель
В интересной форме рассказать о тех химических веществах и процессах, с которыми мы сталкиваемся в нашем доме и доказать, что «чудеса» можно сделать своими руками.
Задачи:
- Проанализировать информацию о химических веществах в Интернете и научно-популярной литературе.
- Выбрать опыты приемлемые для проведения в домашних условиях.
- Провести опыты и осуществить “чудеса” своими руками.
- Объяснить происходящие процессы, обработать результаты и сделать выводы.
Теоретическая часть
Что нам понадобится для проведения опытов
При выполнении домашних опытов можно обойтись без громоздкого и дорогого лабораторного оборудования. Понадобятся лишь скромно оснащенное рабочее место и ограниченный набор химических реактивов.
Многое из специального дорогостоящего оборудование, можно, заменить предметами домашнего обихода.
Так же обстоит дело и с химическими реактивами. Вместо коллекционирования дорогостоящих экзотических реактивов и красителей и, разумеется, ядов начнем работать с небольшим, разумно подобранным набором наиболее употребительных реактивов, которые можно найти на собственной кухне или в аптеке. Всегда нужно иметь под рукой:
- Одни защитные очки (а если опыты проводят вместе с товарищами, то защитные очки для каждого). На приобретении очков ни в коем случае нельзя экономить. Темные очки для защиты от солнца не подойдут, потому что они не защищают глаз сбоку.
- Промывалка, всегда заполненная водой. С помощью промывалки можно, например, быстро удалить попавшие на кожу брызги кислоты.
- Небольшое количество перевязочных материалов
- Бутылки с 3%-ным уксусом и 3%-ным раствором питьевой соды (гидрокарбоната натрия). Если немного кислоты или щелочи прольется, то с помощью этих растворов их можно быстро нейтрализовать.
- Склянка с 5% -ным раствором сульфата меди. Эта соль служит быстродействующим рвотным средством при отравлении.
- Тряпки для вытирания стола, фильтровальная бумага.
Ii. практическая часть
И вот, мы подошли к самой удивительной части нашего исследования – проведению химических опытов. Их особенность в том, что каждый из них можно повторить дома.
Так что мы постараемся в интересной форме рассказать о тех химических веществах и процессах, с которыми мы сталкиваемся чуть ли не каждый день и без которых уже и не представляем нашу жизнь.
Здесь собраны самые замечательные домашние опыты, целью которых будет доказать, что и чудеса можно «сделать» своими руками.
В химической лаборатории мы сталкиваемся с веществами, которые впоследствии смешиваем, нагреваем и окисляем… В общем, делаем так, чтобы произошла химическая реакция. А используем для этой цели жидкости, газы, порошки и прочие состояния различных веществ.
Но в живой природе вещества в чистом виде встречаются не часто, а химические процессы идут постоянно. Это создает некоторые трудности в прогнозировании результатов. Поэтому в нашем эксперименте мы сначала сделаем, а потом будем думать, отчего же так получилось.
Вулкан на тарелке
Пробуждение спящего вулкана у себя дома можно сделать за считанные минуты. При правильном и аккуратном проведении опыта это выглядит впечатляюще.
Необходимый реквизит:
- пластилин;
- вода;
- сода;
- уксус;
- красители красного и оранжевого цвета.
Проведение опыта
1. Делаем спящий вулкан.
Для начала нужно облепить пластилином срезанный бумажный конус, который по очертаниям напоминает вулкан. Ставим заготовку на плоскую тарелку. Она должна быть больше, чем дно вулкана: на нее будет извергаться лава. Можно украсить подножие вулкана искусственной травой.
2. Готовим лаву.
В кратер вулкана засыпаем пищевую соду (количество зависит от размера конструкции). Полость вулкана заполняем максимум на треть. Затем нужно добавить краситель. Наилучший эффект достигается при сочетании красного и оранжевого: так лава будет смотреться естественнее.
Действия №1 и №2 лучше не проводить на виду у зрителей — тогда эксперимент произведет на них максимально сильное впечатление.
3. Вызываем извержение.
Подготовив аудиторию рассказом об уникальном магическом пробуждении вулкана, переходим к кульминации трюка. Осторожно добавляем уксус и наблюдаем извержение вулкана и восторг зрителей. Уксус лучше наливать из прозрачной красивой емкости — тогда со стороны он будет смотреться, как обычная вода.
Занимательная химия
Экспонаты химического музея
Некоторые опыты настолько
удивительны, что рассказам химиков о них не верят, пока не убедятся
воочию в правоте сказанного. В сущности, любые химические реакции
веществ всегда поражают воображение. Но и среди них есть чемпионы по
необычности, достойные экспонаты химического музея.
Фокусы с
металлами
Алюминиевая ложка, чайник из
нержавеющей стали, железные гвозди… Предметы из разных металлов
привычны и ничем, кажется, не примечательны.
Но если вглядеться повнимательнее, то
и здесь обнаружатся неожиданные явления и даже настоящие чудеса. И чаще
всего эти чудеса связаны с окислительно-восстановительными реакциями, т.
е. с перемещением электронов. Это почти то же самое, что мы привыкли
называть «электрическим током»
Химический серпентарий
В одном из библейских преданий
говорится, как пророк Моисей, исчерпав все иные аргументы в споре с
фараоном, совершил чудо. Он бросил свой жезл к ногам фараона, и жезл
превратился в извивающуюся змею… Мгновение — и жезл снова в руках
Моисея в своем обычном виде. Много лет прошло, много воды утекло, пока,
наконец, химикам ХIX в. удалось придумать
нечто похожее на чудо, сотворенное Моисеем.
Настольные вулканы
В древнегреческой мифологии
хромоногий бог-кузнец Гефест был оружейником богов, покровителем
ремесел. В одной из легенд Древней Греции говорилось: «И ударил по своей
наковальне гигантским молотом черный от копоти и пыли бог Гефест, и
проснулись вулканы на Земле…» По имени Вулкана, бога огня древних
римлян, названы огнедышащие горы — вулканы, внезапно просыпающиеся и
уничтожающие окрест все живое во время страшных извержений.
Свои домашние вулканы придумали и
химики. Самый известный «вулканический» опыт первым проделал немецкий
химик Рудольф Бёттгер, который прославился как изобретатель спичек и
пироксилина.
Водяные
чудеса
В народных сказках и старинных
легендах часто говорится о чудесных явлениях. Колдуны и волшебники
исцеляют убитого воина, обрызгав его сначала «мертвой», а потом «живой»
водой, останавливают кровотечения и заживляют раны. Они могут обратить
воду в вино, а вино — снова в воду… Химики не в состоянии возвратить к
жизни убитого воина, но могут показать, как бесследно исчезает
«кровоточащая рана». А что касается превращения воды в вино — тут у
химиков столько возможностей, что любой зритель, жаждущий красивого
зрелища, будет вполне доволен.
Волшебные огни
Еще в доисторические
времена, когда первобытные люди только научились добывать огонь, они не
только грелись у костра и готовили пищу, но и любовались таинственными
языками пламени. В самом деле огонь костра или свечи зачаровывает, в
переливах пламени есть что-то волшебное. Химик может стать «факиром»,
который способен на расстояния зажечь свечи, сделать огни цветными или
искристыми, заставить вспыхнуть пророческую надпись на стене…
Химические пейзажи
Греческий историк Геродот из Галикарнаса (484—425 гг. до н. э.),
пересказывая старинные легенды, утверждал, что царица Шаммурамат
(Семирамида), жена ассирийского царя, в IX в.
до н. э. создала в Вавилоне «висячие сады». Их называли одним из семи
чудес света. На самом деле эти сады появились только во времена
вавилонского царя Навуходоносора тремя веками позже. В те далекие
времена никто не подозревал о садах с кристаллическими растениями,
которые может вырастить дома любой начинающий химик.
Странные
приборы, фантастические изобретения
Замечательная наука химия что
ни день преподносит сюрпризы. Новые вещества и материалы, хитроумные
устройства, в которых используются необычные свойства обыкновенных
предметов — вот о чем пойдет речь в этом разделе.
Сюрпризы к празднику
Когда вы захотите порадовать
друзей праздничными сюрпризами, попробуйте использовать описания опытов
из этой главы.
Опыты для младшего брата
Эти опыты можно показать
самым маленьким зрителям они даже смогут поучаствовать в демонстрации
этих нехитрых химических чудес и ощутят себя учениками волшебников. Но
эти опыты должны быть не только красивыми, но и поучительными, чтобы
младший брат или сестра увлеклись химией так же, как и ты сам. Можно
использовать и опыты, описания которых приведены в предыдущих главах,
надо только помнить о правилах безопасности. И еще: лучше покажи немного
опытов, но сумей их объяснить и сделать интересными.
Сделай
сам или путешествие по квартире
Современных людей, особенно городских
жителей, в быту окружает огромное количество самых разнообразных
химических веществ. Почти все они представляют собой сложные смеси,
состоящие из множества компонентов. Однако встречаются среди них и
индивидуальные вещества, с которыми в домашних условиях начинающий химик
может проделать ряд интересных опытов.
Внимание!
Вы можете помочь в обновлении сайта: присылайте свои
материалы касающиеся тематики сайта на E-mail:
gwinbleidd@rambler.ru
После проверки статьи будут
размещены в соответствующих разделах сайта с указанием авторства.
Интересные опыты по химии
Для проведения этого опыта в одной скляночке готовят ~100мл слабо-желтого (3-процентного) раствора хлорида железа(|||), а вдругой столько же 3-процентного раствора роданида калия (другое название – тиоцианид калия). В принципе можно брать любую соль, содержащую роданид, но калий роданид наиболее доступный. Также заранее готовят раствор фторида натрия (калия) и смачивают им небольшую тряпочку.
Для демонстрации этого опыта удобно использовать детский пластмассовый нож, но также можно взять тупой кухонный нож с возможно более широким лезвием. Ваткой, смоченной раствором хлорида железа(|||) протирают ладонь, а нож смачивают раствором роданида калия. При этом надо стремиться к тому, чтобы на ноже и на ладони осталось как можно больше соответствующих растворов. Если теперь провести ножом по ладони, то на пол обильно капают капли “крови”. После окончания опыта ладонь протирают тряпочкой, смоченной раствором фторида натрия и тщательно моют руки.
В основе этого опыта лежит взаимодействие ионов Fe3 с ионами SCN -, при этом образуется кроваво-красное комплексное соединение – роданид железа(|||):
FeCl3 3KSCN => 3KCl Fe(SCN)3
Примечание: роданид калия – очень токсичное вещество, поэтому соблюдайте осторожность при работе с ним.
Примечание 2: если вы собираетесь показать этот опыт родителям, то предупредите их, пожалуйста, о том, что это всего лишь опыт, т. к . при правильном проведении он очень реалистичен.
Дым без огня
Берутся 2 конические колбы с горлышками одного диаметра, одну из них наполняют аммиаком, другую – хлороводородом. Не забудьте, какой газ тяжелее, а какой – легче воздуха! Затем колбы соединяют горлышками и переворачивают, после чего можно наблюдать белый дым образовавшегося хлорида аммония.
Мгновенная кристаллизация
Для проведения этого опыта готовят насыщенный при 80С раствор английской соли (MgSO4*7H2O) и осторожно, не встряхивая, медленно охлаждают его до комнатной температуры.
Затем вносят в раствор несколько крупинок английской соли и наблюдают мгновенное выпадение крупных кристаллов. Этот опыт можно демонстрировать в виде фокуса, предварительно положив затравочные кристаллы на край декоративного флакона с раствором, и затем незаметно смахнув их в раствор “волшебной палочкой” – обычным карандашом
“Заживление раны”.
Кожу руки обильно смачивают “йодом” (слабый раствор хлорного железа), якобы для дезинфекции. После этого набирают в тонкую трубочку раствор роданида калия и проводят концом этой трубочки по смоченному месту (для усиления эффекта опыта можно использовать тупой нож). На руке появляется “кровоточащая рана”, которую легко смывают затем обычной водой, а руку вытирают насухо полотенцем.
Примечание. Реакцию образования раствора роданида железа (III) можно использовать для получения хорошей имитации крови.
“Золотой дождь.”
Существует множество веществ с сильной температурной зависимостью растворимости. Именно на этом явлении и основан данный опыт. Для проведения этого опыта необходимо взвесить равные количества ацетата свинца(||) и йодида калия. Я советую по 0,5г. Далее готовят два раствора. В два химических стакана наливают по 50 мл дистиллированной воды. В один добавляют ~1мл столового уксуса (или ~0,2 мл концентрированной уксусной кислоты) и растворяют ацетат свинца. Кислота добавляется для того, чтобы подавить гидролиз ионов Pb2 . Во втором растворяют KI. Затем оба раствора сливают в колбу из огнеупорного стекла объёмом 150мл. При этом происходит реакция двойного обмена между ацетатом свинца и йодидом калия:
Pb(CH3COO)2 2KI => 2KCH3COO PbI2
После смешивания растворов выпадает жёлтый осадок йодида свинца(||). Смеси растворов в колбе необходимо дать отстояться, чтобы осадок осел полностью. После этого с осадка осторожно сливают жидкость и вместо неё доливают 100мл дистиллированной воды. Теперь раствор необходимо нагреть до кипения и кипятить втечении 2-3мин. Осадок должен раствориться полностью.
Если всё было сделано правильно, то после охлаждения раствора выпадет множество золотистых кристалликов, которые при встряхивании колбы будут парить в толще воды. Размер кристалликов очень сильно зависит от скорости охлаждения: чем медленнее охлаждать, тем более крупными и красивыми будут кристаллики. Для большей их прочности перед кипячением в раствор добавляют немного глицерина (~0,5мл на 100 мл раствора).
Фараоновы змеи.
Вы поджигаете небольшую палочку, вспыхивает слегка заметный огонёк и из палочки, извиваясь, начинает выползать чёрно-зелёная пористая масса, по форме напоминающая змею.
Это одна из разновидностей опыта, известного под названием “Фараоновы змеи”. Далее будет описана наиболее безопасная разновидность этого опыта, т. к. существует несколько вариаций, но почти во всех используются высокотоксичные соединения ртути. Для того, чтобы провести этот опыт вам понадобятся три довольно доступных вещества: нитрат калия, дихромат калия и сахар. Вот состав смеси:
KNO3————–5гр
K2Cr2O7———-10гр
C12H22O11——-10гр
Все компоненты смеси тщательно растирают в ступке и смешивают. Далее небольшими порциями (буквально по несколько капель) добавляют воду. После каждой новой порции воды смесь тщательно перемешивают. Увлажнение необходимо прекратить тогда, когда смесь будет иметь консистенцию творога. Теперь у вас довольно легко получится скатать из неё палочки диаметром ~5-8мм и длиной около 5см.
Лучше всего проводить этот опыт на керамической плитке или на листе железа.
Примечание1: Этот опыт получится ещё интересней, если из смеси сформировать не палочки, а шарики диаметром ~1-2см. Но поджигать их необходимо с трёх сторон сразу, тогда получится не змея, а настоящий дракон.
Примечание2: Пористая масса, которая составляет “змею”, – это большей частью токсичный оксид хрома(|||), так что прорводите этот опыт очень осторожно и обязательно вымойте руки после его проведения
Обугливание сахара
В химический стакан ёмкостью 150мл насыпьте 40гр растёртого в порошок сахара и слегка смочите его 3-4мл воды. Теперь в полученную массу добавьте 20-25мл концентрированной серной кислоты и размешайте смесь стеклянной палочкой. Палочку не вынимайте. Через несколько минут смесь потемнеет, температура повысится, и из стакана начнёт “выростать” чёрная пенообразная масса. Это пористый уголь, появление которого объясняется дегитратацией сахара серной кислотой:
C12H22O11 => 12C 11H2O
Кроме этого происходит восстановление серной кислоты углём:
2H2SO4 C => CO2 2SO2 2H2O
Получение “золота”.
Готовят равные объемы 3%-ного раствора иодида калия и 4%-ного раствора ацетата свинца. Перед опытом растворы доводят до кипения и горячими сливают вместе в колбу. При остывании в осадок выпадает иодид свинца, который хорошо растворим в горячей воде, но весьма мало в холодной (менее 0.1%). Осадок образуется в виде тонких блестящих на свету чешуек золотистого цвета. Размеры их зависят от скорости охлаждения, чем медленнее охлаждается раствор, тем крупнее кристаллы.
Несгораемый платок.
Небольшой платочек погружают в раствор силиката натрия (смешивают силикатный клей с водой в отношении 1:10), хорошо смачивают и отжимают. Затем платочек берут за уголок пинцетом, погружают в стакан с ацетоном (можно брать этиловый спирт, денатурат, бензин и другие легко воспламеняющиеся жидкости), вынимают и тут же поджигают над пламенем спиртовки или с помощью лучинки. Ацетон быстро сгорает, а платочек остается невредимым ( дело в том, что ацетон имеет настолько малую теплоту сгорания, что тепла едва хватает на то, чтобы просушить платок, поэтому платочек можно просто слегка смочить водой). После опыта платочек начисто отстирывают в теплой воде и его снова можно использовать по назначению
Окрашивание пламени
Для выполнения опыта необходимо приготовить несколько кусочков фильтровальной бумаги. Бумагу помещают в насыщенный раствор хлората калия, вымачивают некоторое время, затем достают и сушат. При поджигании приготовленных таким образом высушенных листков наблюдается пламя белого цвета. Для получения окрашенного пламени необходимо к раствору хлората калия добавить нитрат стронция(красное пламя), бария(зеленое пламя) или меди(голубое пламя).
Аммиачный фонтан
Для опыта необходимы две колбы, соединенные следующим образом: на одну из них, широкогорлую, одевается пробка с отверстием для стеклянной трубки и пипетки; другая колба, более узкая соединяется со стеклянной трубкой с помощью подходящей пробки. В узкую колбу наливают воду так, чтобы уровень жидкости доходил до стеклянной трубки. В пипетку набирают несколько капель раствора фенолфталеина, а широкую колбу наполняют аммиаком. После этого прибор собирают, как указано выше, надежно закрепляя колбу с водой внизу. С помощью пипетки несколько капель жидкости добавляют в широкогорлую колбу и наблюдают красивый фонтан жидкости, окрашивающейся в розовый цвет при выходе из трубки.
Кристаллический дождик.
Оборудывание: пробирка, спиртовка, 10% расстворы иодида калия (KI) и нитрата свинца II (Pb(NO3)2).
В пробику налейте 5мл KI (иодида калия) и прилейте 4мл Pb(NO3)2, при их смешивании выпадает желтый осадок иодида свинца (PbI2). Хорошо прогрейте пробирку на спиртовке, затем резко охладите под краном или влажной тряпкой. На солнце или при свете настольной лампы можно наблюдать кристаллический дождик в пробирке
Взрыв с серной кислотой и марганцовкой.
Всем известно, что “марганцонвка” довольно сильный окислитель. Но ангидрид марганцевой кислоты – Mn2O7, куда сильнее. Это соединение вызывает воспламенение, а порой и взрыв, при соприкосновении с различными органическими и другими веществами, ведь температура при которой высший оксид марганца разлагается на свободный кислород и низшие оксида марганца чуть выше 50 гадусов.
Оборудывание: марганцовокислый калий (марганцовка KMnO4), концентрированная серная кислота (H2SO4), вата. Насыпьте маленькую горочку марганцовки. Полейте ее серной кислотой. Если кинуть ватку на горку то происходит хлопок и смесь воспламеняется. Опыт следует ставить только на открытом воздухе, т. к. при хлопке происходит большой разброс пачкающего продукта. Произошла реакция: 2Mn2O7 C6H10O5=6CO2 5H2O 4MnO2
Выделение и возгорание фосфина.
Фосфин (PH3) ядовитый газ, светится в темноте легко воспламеняется.
Оборудование: красный фосфор (можно обводнившийся), пробирка, металлический натрий, спиртовка.
На дно пробирки киньте 0,5 гр влажного красного фосфора (очень хорошо если фосфор обводнившийся). Туда же опустите маленький кубик (0,4 см3) металлического натрия. Начните греть пробирку на спиртовке и вскоре из пробирки вырвется пламя. Это возгорелся фосфин образовавшийся при гидролизе фосфида натрия.
Люминофоры на основе борной кислоты.
Когда мы посмотрим на светящуюся в темноте игрушку или часы, мы смело можем сказать – фосфор. Хотя это далеко не фосфор, и содержания фосфора там совсем нет. Это – люминофоры, вещества, возбуждающиеся при свете. Для приготовления таких люминофоров, чтобы светились несколько часов, понадобится много компонентов. В домашней лаборатории можно приготовить люминофоры, которые будут светиться всего несколько секунд, но и это, тоже неплохо.
Оборудывание: керамическая чашечка для выпаривания или алюминиевый стаканчик от электролитического конденсатора, борная кислота (H2BO3), какой-нибудь компонент (см.ниже), газовая плита или штатив с кольцом и спиртовая горелка, фотовспышка.
В чашечку для выпаривания, или на худой конец, в маленькую консервную банку положите 2 гр порошковой борной кислоты (продается в аптеке) и такое-же количество компонента; прилейте чуть-чуть воды, чтоб при размешивании получилась густая кашица. Затем начинайте греть. Сначала смесь начнет кипеть, потом получится густая стекловидная масса. После ее образования, снимите сосуд с огня и поставьте остывать. Как только смесь остынет, при облучении получившегося продукта фотовспышкой, можно наблюдать свечение (в абсолютной темноте).
Взятие пробы на алкоголь
Юному химику потребуется газовая промывалка, если ее нет, нужно собрать ее аналог, используя подходящие колбу и стеклянные трубки. Выходящую из промывалки трубку с помощью пробки соединяют с трубкой большего диаметра, в котоую помещается кристаллический хромат калия. Промывалку наполняют 0.1% раствором этанола в воде и начинают продувать воздух ( можно – ртом, можно – с помощью целлофанового пакета из соображений безопасности). В трубке с хроматом калия наблюдается возникновение зеленой окраски (Cr III), хорошо заметной на желтом фоне. Нетрудно заметить, что глубина и степень распространения окраски пропорциональны концентрации алкоголя. Таким образом, потренировавшись, можно заняться тестированием родных и знакомых…
Примечание: ставить подобные опыты на себе не рекомендуется
Получение фенолформальдегидной смолы
В пробирку помещают 10 капель жидкого фенола и 8 капель 40% формальдегида. Смесь нагревают на водяной бане до растворения фенола. Через 3 минуты в пробирку добавляют 5 капель концентрированной соляной кислоты и помещают ее в стакан с холодной водой. После образования в сосуде двух четких фаз следует слить воду и вылить полимер из пробирки. В течение нескольких минут образовавшаяся новолачная смола затвердевает.
Пламя-художник
На белом листе плотной бумаги делается надпись или рисунок 10-20% раствором серной кислоты. После высушивания надпись или рисунок на бумаге незаметны. Если теперь лист подержать над пламенем (oсторожно !) горелки, то через некоторое время на бумаге появляется надпись или рисунок черного цвета. Вместо пламени спиртовки можно использовать настольную электрическую лампу или утюг, нагрев которыми осуществляется более равномерно и исключает воспламенение бумаги.
“Вода” зажигает костер
На асбестовую сетку ставится небольшая фарфоровая чашечка (можно часовое стекло) с небольшим количеством смеси перманганата калия с серной кислотой. На фарфоровую чашечку и вокруг нее накладывают сухие лучинки, имитирующие костер. Для зажигания полученного костра смачивают кусок ваты “водой” (этиловым спиртом) и выжимают над ним так, чтобы капли попали в чашечку. Спирт (можно брать денатурат) воспламеняется, поджигая затем лучинки
История экспериментальной химии.
Традиции экспериментальной химии складывались веками. Еще тогда, когда химия не была точной наукой, в древние времена и в эпоху средневековья, ученые и ремесленники иногда случайно, а иногда и целенаправленно открывали способы получения и очистки многих веществ, находивших применение в хозяйственной деятельности: металлов, кислот, щелочей, красителей и т. д.
Так возникла алхимия, и одна из главных ее целей состояла в отыскании путей превращения неблагородных металлов в золото. Древние алхимики занимались изготовлением золотоподобных сплавов. В III—VI вв. в египетском городе Александрии процветало «священное тайное искусство», и жрецы при храмах придумывали способы изготовления искусственного золота.
Занятия алхимией соответствовали религиозному мировоззрению эпохи средневековья, включавшему в себя мистику, веру в чудеса, в злых и добрых духов, с помощью которых якобы можно осуществить превращение веществ. Увлечение алхимией стало ослабевать лишь к концу XVII в., когда начали развиваться естественные науки — физика, химия. От алхимического периода новая химия унаследовала ряд названий веществ, лабораторных операций, посуды, приборов.
Наукой, в современном смысле этого слова, химия начала становиться только в XIX в., когда был открыт закон кратных отношений и разрабатывалось атомно-молекулярное учение. С этого времени химический эксперимент стал включать в себя не только изучение превращений веществ и способов их выделения, но и измерения различных количественных характеристик. Современный химический эксперимент включает множество разнообразных измерений.
Изменились и оборудование для постановки опытов, и химическая посуда. В современной лаборатории не встретишь самодельных реторт — на смену им пришло стандартное стеклянное оборудование, производимое промышленностью и приспособленное специально для выполнения той или иной химической процедуры.
Методы изучения вещества сделались не только более универсальными, но и гораздо более разнообразными. Все большую роль в работе химика играют физические и физико-химические методы исследования, предназначенные для выделения и очистки соединений, а также для установления их состава и строения.
Стали стандартными и приемы работы, которые в наше время уже не приходится каждому химику изобретать заново. Описание наилучших из них, проверенных многолетним опытом, можно найти в учебниках и руководствах.
Методы и средства обучения химии
Химия повсюду. И в предметах, которые нас окружают (многие из которых изготовлены из материалов, получаемых на химических заводах и фабриках), и в производимых в повседневной жизни действиях (например, приготовление пищи или мытье волос), и, наконец, внутри самих людей.
Важнейший метод и средство обучения химии – это химический эксперимент. Подавляющее большинство сведений о веществах, их свойствах и химических превращениях получено с помощью химических и физико-химических экспериментов. Поэтому химический эксперимент следует считать основным методом, применяемым химиками.
Самое главное: работая в химической лаборатории, всегда необходимо помнить об осторожности, не торопиться, знать и соблюдать основные правила техники безопасности.
Научное шоу
Людям, а особенно детям всегда было и будет интересно посмотреть, а также поучаствовать в научных экспериментах. Прозрачное превращается в цветное, твёрдое в жидкое, жидкое улетает белым туманом, оранжевый порошок превращается в действующий вулкан – настоящая магия на глазах восхищённых зрителей!
Научные шоу – это познавательное и развлекательное мероприятие для детей, с проведением химических опытов и экспериментов. В процессе шоу можно производить эффектные, но безопасные взрывы; создавать молнии и вихри; вместе со зрителями превращать жидкости в полимеры и светящиеся «тянучки», замораживать предметы и многое другое. Организация научных развлекательных шоу формирует в детях тягу к познанию и занятиям наукой.
Научные шоу можно проводить в стиле интерактивных уроков химии, веселых праздников, стилизованных вечеринок или познавательных экспериментов.
Такие шоу начали проводиться не так давно, их новизна и оригинальность обеспечат успех мероприятия. Шоу может состоять из разных опытов и экспериментов, быть стилизованным под персонажей популярных книг и фильмов. Каждое отдельно взятое представление может быть не похожим на предыдущие, для того, чтобы дети каждый раз могли открывать для себя что-то новое.
Мы решили провести научное химическое шоу в нашей школе в рамках проведения “Дней науки”, чтобы участники смогли окунуться в загадочный мир научных экспериментов и совершить увлекательную экскурсию по химической лаборатории. Школьники с большим интересом наблюдали за опытами, чудесными превращениями и удивительными явлениями, а, в некоторых случаях, и сами в них участвовали.
Несгораемые деньги
Этот простой трюк неизменно пользуется огромным успехом. Наверняка зрители захотят посмотреть его не один раз, поэтому материалы стоит взять с запасом.
Необходимый реквизит:
- денежная купюра;
- вода;
- спирт;
- соль;
- пинцет;
- миска.
Проведение опыта
1. Готовим магический раствор.
Делаем раствор из воды и спирта в соотношении 1:1. Затем добавляем щепотку соли и тщательно перемешиваем. Переливаем в раствор в красивую емкость, чтобы потом показать зрителям «волшебную жидкость».
2. Пропитываем деньги «волшебством».
На глазах у аудитории наполняем миску раствором. Опускаем туда купюру и даем ей намокнуть. Главное не передержать, иначе бумага раскиснет и порвется, когда вы попытаетесь ее достать.
3. Поджигаем купюру.
На этом этапе лучше работать с пинцетом. Крепко зажав купюру, подносим зажигалку и быстро отводим огонь от себя. Делайте это крайне осторожно, чтобы пламя не зацепило окружающие предметы. Горение прекратится довольно быстро, а деньги останутся невредимыми. В этом заслуга «магического раствора»: спирт выгорает раньше, чем пламя успевает высушить воду и сжечь купюру.
К фокусу можно привлечь зрителей и для чистоты эксперимента повторить опыт с их деньгами. Этот трюк будет работать с любой бумагой. Красивый опыт с открытой книгой.
Опыт № 1. магическое тушение свечей содержимым пустого стакана
Перед постановкой эксперимента спросите у детей, как затушить пламя свечи. Они, конечно же, вам ответят, что свечку надо задуть. Спросите, верят ли они, что вы сможете загасить огонь пустым стаканом, произнеся волшебное заклинание?
Цель: Поместив в стакан соду и уксус, полить полученным газом на зажженную свечу и погасить ее.
Для проведения эксперимента понадобятся:
Постановка опыта.
Насыпьте в стакан соды и залейте ее уксусом. Зажгите несколько свечей. Поднесите стакан с содой и уксусом к другому стакану, немного переклонив его, чтобы полученный в процессе химической реакции углекислый газ перетек в пустой стакан. Пронесите стакан с газом над свечами, как бы поливая им пламя.
Результат и научное объяснение.
При взаимодействии соды и уксуса выделяется углекислый газ, который, в отличие от кислорода, не поддерживает горение:
CH3—COOH Na [HCO3]− → CH3—COO− Na H2O CO2
CO2 тяжелее воздуха, а потому не улетает вверх, а оседает вниз. Благодаря этому свойству мы имеем возможность собрать его в пустой стакан, а потом «вылить» на свечи, тем самым загасив их пламя.
Опыт № 2. как надуть шарик содой и уксусом.
Что делать если нет насоса для надувания воздушных шариков, а нужно надуть много больших шаров в домашних условиях?
Цель: наполнить воздушный шарик углекислым газом, который выделяется при добавлении соды в уксус (гашение соды).
Для проведения эксперимента понадобятся:
Постановка опыта.
Насыпаем немного соды в шарик (не более 3-4 чайных ложек). Для удобства можно использовать воронку или обычную ложку. В бутылку заливаем небольшое количество уксуса и осторожно надеваем шарик на горлышко бутылки таким образом, чтобы сода не просыпалась в бутылку.
После подготовительного процесса приподнимите шарик так, чтобы сода высыпалась в бутылку. Уксус начнет булькать и пенится, не стоит этого бояться, это выделяется углекислый газ, который в итоге и надует наш шарик. Несколько секунд и шарик надут, только придерживайте его, а то улетит! Оказывается вот так просто можно надуть шарик содой и уксусом!
Результат и научное объяснение.
Опыт основан на взаимодействие кислоты (уксус) и соли (сода). Происходит реакция нейтрализации: т.е выделяется углекислый газ и вода.
CH3COOH NaHCO3 → CH3COONa H2O CO2
Газ, выделяющийся в процессе реакции, постепенно заполняет все пространство и, не помещаясь в заданном объеме, начинает давить на стенки шарика. Резина растягивается, шарик надувается.
Опыт № 3. резиновое яйцо.
Как всем известно, куриное яйцо имеет внешнюю тонкую оболочку (скорлупу), основным химическим компонентом которой является кальций. Проведём интересный химический опыт с яйцом в домашних условиях. Эксперимент нужно проводить заранее.
Цель: рассмотреть, как скорлупа полностью растворится, если поместить куриное яйцо в уксус и продержать там около 3-х дней.
Для проведения эксперимента понадобятся:
Постановка опыта.
Наливаем в стакан уксус пищевой.Помещаем сырое куриное яйцо в стакан с уксусом. Оставляем яйцо в стакане на 3 дня. После этого можно показывать “резиновое яйцо” зрителям.
Результат и научное объяснение.
Если поместить куриное яйцо в уксус и продержать там около 3-х дней, то скорлупа полностью растворится. Скорлупа растворяется из-за того, что состоит она из кальция, который вступает в реакцию с уксусом. Яйцо, при этом, сохранит свою форму, благодаря наличию пленки между скорлупой и содержимым яйца. Если выключить свет и поднести к нему фонарик, то яйцо превращается в светящуюся капсулу.
Кальций, находящийся в скорлупе яйца, прореагировал с уксусной кислотой, образовав раствор ацетата кальция, а белок и желток денатурировали (изменили форму белковых молекул) под действием кислой среды (денатурация белка происходит при температуре, когда яйцо, например, варится).
C3COOH CaCO3 (CH3COO)2 Ca CO2 H2O
Опыт № 4. обесцвечивание раствора марганцовки
Каждый может чистую прозрачную воду сделать цветной, добавив в нее какой-нибудь краски, а вот наоборот, сделать грязную воду прозрачной может не каждый.
Цель: Показать на опыте реакцию нейтрализации перманганата калия.
Для проведения эксперимента понадобятся:
Постановка опыта.
Сделать раствор перманганата калия. Положить в стакан с раствором таблетку активированного угля. Визуально, как результат, мы видим обесцвечивание окрашенного раствора!
Результат и научное объяснение.
Этот опыт является самым простым и наглядным способом показать явление сорбции. Как известно, активированный уголь имеет очень шероховатую и разрыхленную поверхность. Суть опыта в том, что если погрузить (закинуть) уголь в раствор, окрашенный каким то красителем, или же марганцовкой, он поглощает растворенное вещество на свою поверхность. Мы совершили показательную реакцию нейтрализации соли марганцевой кислоты.
Опыт № 5. зубная паста для слона
Вы когда-нибудь видели «пенный вулкан», много – много густой пены? Нет? Тогда этот эксперимент для вас!
Для проведения эксперимента понадобятся:
Постановка опыта.
Внимание! 6% раствор перекиси водорода может отбелить кожу или даже вызвать ожог! Поэтому не пренебрегайте правилами техники безопасности и используйте перчатки. Зубная паста для слона оставляет пятна, поэтому будьте уверены, что испачканную поверхность можно будет отмыть.
Не пробуйте на вкус получившуюся пену и тем более не глотайте.Важно. Использовать менее, чем 6% раствор перекиси водорода не нужно. Ничего не получится. Чем выше концентрация, тем лучше. Но чем выше концентрация, тем опаснее становится раствор перекись водорода.
Возьмем поднос и стакан. . Нальем в стакан 50 мл 30%-ной перекиси водорода, добавим несколько капель средства для мытья посуды и 2 г пищевого красителя. Перемешаем полученный раствор. Прильем 50 мл концентрированного раствора йодида калия и наблюдаем «пенный вулкан».
Результат и научное объяснение.
Перекись водорода разлагается на воду и кислород. Иодид калия выступает в качестве катализатора и ускоряет эту реакцию.
Выделяющийся кислород вспенивает средство для мытья посуды, образуя густую пену, а пищевой краситель придает ей цвет. Пена получается плотной и долго не оседает из-за низкого содержания воды
2H₂O₂ –> 2H₂O O₂
Опыт № 6. светящийся помидор.
Попробуйте сделать очень простой, но в тоже время очень эффектный химический опыт «светящийся помидор». Полученный в результате эксперимента светящийся томат категорически нельзя употреблять в пищу.
Цель: сделать светящийся помидор.
Для проведения эксперимента понадобятся:
Постановка опыта.
Перекись водорода свободно продается в аптеках, важно чтобы она была не менее 30%. Если не найдете такого, то можно использовать крепкий раствор таблеток гидроперита. «Белизну» можно заменить на Гипохлорит натрия. Когда все готово, в небольшую емкость засыпаем серу со спичек и добавляем «Белизну».
Оставляем на 20 минут этот раствор в покое, до момента пока не образуется 2 слоя. Набираем раствор в шприц и со всех сторон обкалываем нашего пациента, он же помидор. После инъекции аккуратно вводим в самый центр помидора перекись водорода, выключаем свет и наслаждаемся результатом!
Результат и научное объяснение.
В данном случае мы имеем дело с разновидностью люминесценции получившим название – хемилюминесценция – свечение, использующее энергию химических реакций, другими словами, хемилюминесценция это люминесценция (свечение) тел, вызванная химическим воздействием. Происходит реакция окисления фосфора пероксидом водорода.
Опыт № 7. секретное послание
Невидимые чернила представляют собой раствор для письма на бумаге. Изначально надпись нельзя увидеть, но до тех пор пока к чернилам не будет применено какое-то химическое воздействие. Существует множество всевозможных рецептов невидимых чернил, однако большинство из них все-таки оставляют следы на бумаге, которые можно увидеть невооруженным взглядом. Сегодня же мы с вами приготовим настоящие шпионские невидимые чернила, которые невозможно заметить до проявления.
Цель: написать секретное послание.
Для проведения эксперимента понадобятся:
Постановка опыта.
Написать письмо лимонным соком или раствором лимонной кислоты. Чтобы его прочесть, растворить в воде несколько капель аптечного йода и слегка смочить текст.
Результат и научное объяснение.
Получилось написать послание невидимыми чернилами, которые под воздействиями паров воды и йода становятся видимыми.
OH OHHOOC – CH2 – C – CH2 – COOH 2I2 HOOC – CH – C – CH – COOH 2HI
COOH I COOH I
Опыт № 9. фараонова змея из соды и сахара
Фараонова змея — это собирательное название химических реакций, результатом которых является многократное увеличение объема реактивов. Во время реакции результирующее вещество быстро увеличивается, при этом извиваясь как змея. А почему змея фараонова?
Видимо тут существует отсылка на библейский сюжет, когда Моисей продемонстрировал фараону чудо, бросив свой посох на землю, превратившийся в змею. Безопасный опыт в домашних условиях нам помогут провести обычная сода и сахар!
Для проведения эксперимента понадобятся: просеянный песок, 95% спирт, сахарная пудра, пищевая сода.
Постановка опыта. Из песка насыпаем небольшую горку, пропитанную спиртом, на вершине этой горки делаем небольшое углубление. Затем смешиваем чайную ложку сахарной пудры и четверть ложки соды. Полученную смесь засыпаем в «кратер».
Результат и научное объяснение. Во время горения спирта происходит реакция разложения соды и сахара. Сода разлагается на углекислый газ и водяной пар. Газы вспучивают массу, поэтому наша «змея» ползет и извивается. Тело змеи состоит из продуктов горения сахара.
2NaHCO3 = Na2CO3 H2O CO2, C2H5OH 3O2 = 2CO2 3H2O
Диоксид углерода CO2, выделяющийся при разложении гидрокарбоната натрия и горении этилового спирта, а также водяные пары вспучивают горящую массу, заставляя ее ползти, как змея. Чем дольше горит спирт, тем длиннее получается «змея».
Опыт №8. светофор.
Еще один занимательный и очень красивый химический опыт под названием Светофор. Этот эксперимент можно смело отнести к лучшим химическим фокусам для детей.
Главным действующим веществом в химическом опыте Светофор является краситель индигокармин. Это его простое название, настоящее звучит так: динатриевая соль индиго-5,5′-дисульфокислоты. Индигокармин применяют как пищевые красители в производстве напитков и выпечки, которым нужно придать синий цвет, он даже зарегистрирован как пищевая добавка Е132 или индиготин. В химии используется как реагент. Его способность служить индикатором мы используем проводя опыт Светофор.
Для проведения эксперимента понадобятся: индигокармин, глюкоза, каустическая сода, горячая вода, 2 стеклянных сосуда,защитные перчатки
Постановка опыта, результат и научное объяснение. Обратите внимание, что для этого опыта мы обязательно должны использовать перчатки. Во-первых, можно испачкать руки индигокармином, а во-вторых, каустическая сода (гидроксид натрия) очень сильная щелочь способная нанести химический ожог.
Для начала в одном стеклянном сосуде растворим 4 таблетки глюкозы в небольшом количестве горячей воды. 4 таблетки это 2 грамма. Приливаем к раствору глюкозы раствор около 10 мг раствора каустической соды. Получили щелочной раствор глюкозы.
Отставляем его пока в сторонку. Во втором сосуде растворяем некоторое количество индигокармина. Получается синий раствор. Теперь осторожно вливаем в синий раствор щелочной раствор глюкозы. Жидкость изменит цвет на зеленый. Это синий индигокармин окисляется кислородом воздуха, т.к. жидкость насыщается этим газом при переливании.
Техника безопасности в лаборатории
Техника безопасности в лаборатории – это комплекс обязательных правил, которые нужно выполнять при обращении с химическими веществами и при любых работах в химических лабораториях.
Множество веществ, применяемых в химической лаборатории, в большей или меньшей степени ядовиты, некоторые из них способны вызывать ожоги при попадании на кожу и в глаза.
Практически все органические и многие неорганические вещества огнеопасны. Есть химические вещества, которые приятно пахнут и не вызывают ожогов, но через некоторое время после вдыхания таких паров у человека появляется аллергия или заболевание внутренних органов.
Однако без химии обойтись нельзя: она составляет одну из основ современного производства. И с самым ядовитым веществом можно безопасно работать, если хорошо знать его свойства.
В химической лаборатории особенно осторожно следует работать с веществами, свойства которых незнакомы. Ничего нельзя пробовать на вкус, нюхать реагенты нужно с большой осторожностью. Начинать работу с маленькими порциями вещества. Прежде чем начать опыт, продумать до мелочей, что и как делать, какие могут быть опасности и как их избежать или нейтрализовать.
Нельзя курить в пожароопасных и взрывоопасных местах. Не следует пить из лабораторной посуды, приносить в лабораторию пищевые продукты. Нужно пользоваться специальными рукавицами, защитной маской или противогазом, когда это необходимо. Закончив опыты, тщательно вымыть руки.
При всех биологических исследованиях и экспериментах следует всегда соблюдать законы охраны окружающей среды и защиты биологических видов.
Ответственное обращение с биологическим материалом, а также с приборами и химическими реактивами предупреждает несчастные случаи:
- При работе с щелочами и кислотами следует надевать защитные очки.
- При попадании химикалий в глаза или на кожу нужно незамедлительно промыть их большим количеством воды. Если это были кислоты, используйте 1%-ный гидрокарбоната натрия (питьевая сода), а если щелочи – 1%-ный раствор уксусной кислоты.
- После оказания первой помощи следует обратиться к врачу.
- Кислоту при разбавлении всегда добавляют в воду малыми порциями.
- Никогда не храните химические реактивы в бутылках или банках, обычно используемых для пищевых продуктов или напитков; химическая посуда всегда должна быть снабжена нестирающейся надписью, соответствующей ее содержанию.
- При обращении с горючими жидкостями следите за тем, чтобы вблизи не было открытого огня. Под рукой всегда должны быть песок и вода.
- Опыты с ядовитыми газами или едкими парами проводите только под тягой или на открытом воздухе.
- При нагревании жидкостей в пробирках отверстие пробирки должно быть направлено от себя и от человека, работающего рядом с вами.
- Отходы или продукты химических реакций ни в коем случае нельзя сливать в одну посуду.
- В ходе опыта не наклоняться близко во избежание повреждения глаз и кожи.
Фиолетовый дым
Это очень оригинальный химический опыт. Реакция идет с выделением пламени, искр и густого фиолетового дыма.
Необходимый реквизит:
- порошок алюминия;
- йод;
- вода;
- чаша из закаленного стекла, металла или керамики;
- пипетка или бутылочка с дозатором.
Проведение опыта
1. Готовим волшебную жидкость.
С дистиллированной водой опыт получится лучше. Дистиллят можно приобрести в готовом виде, а можно сделать и самостоятельно, проведя отдельный химический опыт.
Для этого магического трюка понадобится только несколько капель. Для удобства стоит использовать пузырек со специальным дозатором, хотя подойдет и пипетка.
2. Выбираем место проведения опыта.
Поскольку опыт сопровождается выделением дыма, важно соблюдать технику безопасности. Главное условие — хорошо проветриваемое помещение, желательно наличие вытяжного шкафа. Готовить фиолетовый дым в домашних условиях небезопасно. При отсутствии вытяжки лучше проводить демонстрировать этот опыт на улице.
3. Готовим магический порошок.
В керамическую чашу насыпаем алюминиевую стружку.Делаем в горке углубление, добавляем туда раствор йода и слегка перемешиваем. Обычная стеклянная посуда для этого опыта не подойдет: она не выдержит высокую температуру и лопнет.
4. Делаем фиолетовый дым.
Чтобы наш магический порошок воспламенился, медленно по каплям добавим приготовленный ранее раствор. Смесь быстро вспыхнет ярким пламенем, полетят искры, и повалит в густой фиолетовый дым.
Выводы
Химия удивительна, в этом мы убедились точно. Нашей целью было доказать, что химию может понять каждый, кто хоть немного заинтересован ей. Показательность – один из главных методов пропаганды чего угодно. Именно на этом методе была основана наша работа.
Эксперименты. Они были самой важной частью и работы алхимиков, и ученых XIX века, и в наше время. И мы поступили также. На наших глазах происходили самые разные реакции: мы увидели, как жидкости меняют свой цвет, потушили свечу содержимым пустого стакана, куриное яйцо превратили в резиновое. Неужели это нельзя назвать чудом? Но эти чудеса мы легко объяснили, опираясь лишь на химические знания.
В заключение, хотелось бы сказать: верьте в чудеса, знайте, что весь наш мир состоит из них и все живое – уже великое чудо. В нашем проекте нам удалось познать малую часть того, что может совершить наука, но жизнь непременно еще много раз будет сталкивать нас с такими поистине волшебными явлениями химии.
«Для меня химия — это волшебство, это приключение».
Заключение
Таким образом, мы совершили различные химические реакции. Наша практическая работа является неоспоримым доказательством того, что химия – это интереснейшая из наук, а эксперименты являются ее неотъемлемой частью, помогающей интереснее получить новые знания. В ходе работы все задачи выполнены полностью.
