Научно-практическая работа по химии "Опыты для младшего брата"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ – СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 16

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ПО ХИМИИ

«Опыты для младшего брата»

Клин, 2011 год

Введение

              Известный ученый А. Эйнштейн говорил «Красивый эксперимент сам по себе часто гораздо ценнее, чем двадцать формул, добытых в реторте отвлеченной мысли». Физиологами установлено, что соотношение информации, поступающий в мозг человека через зрение и слух, составляет примерно 7:1. Изучение химии немыслимо без опытов.

              Увлечение химией и начинается обычно с опытов. Есть множество полезных, поучительных и просто красивых экспериментов, которые вполне по плечу и юным химикам.

              Химические опыты можно ставить с разными целями: чтобы удовлетворить любопытство, приятно и разумно занять досуг, проверить на практике то, что известно по книгам. А еще в результате химических превращений можно получить полезные – для себя, для дома, для школы – вещества или смеси веществ. Причем вещества, приготовленные своими руками! Это могут быть самодельные кристаллы, растительные индикаторы, краски, красивый (химический) новогодний подарок, которого ни у кого нет…

              Целью моей работы стало заинтересовать учащихся 7-8 классов химией и показать им  привлекательность этой науки, через химический эксперимент.

              В ходе работы я поставила следующие задачи:

1. Изучить научно-популярную литературу по данной теме;
2. Провести самостоятельно некоторые несложные опыты, сделать выводы;
3. Поделиться полученной информацией с учащимися 7-8 классов на внеклассном мероприятии.

              У опытов, проведенных мною в ходе работы, есть, по меньшей мере, одно неоспоримое достоинство: большинство нужных веществ найдется в кухонном шкафу или в холодильнике. Или же их можно купить в аптеке, продовольственном или  хозяйственном магазинах (Приложение 1).

1. Теоретическая часть

1.1. Меры предосторожности

              Начиная любой эксперимент, даже на первый взгляд самый безопасный, (неважно, в домашних условиях или в химической лаборатории) необходимо помнить о мерах предосторожности.

              Во-первых, никогда не начинайте делать опыт, не дочитав его описание до конца. Это может привести к ужасным последствиям.

              Во-вторых, дочитав описание до конца, не надо по своему усмотрению изменять пропорции, температуру проведения реакции, а также менять последовательность смешивания веществ.

              В-третьих, ни в коем случае не проводить опыты в посуде, в которой Вы намерены хранить пищевые продукты.

              В-четвертых, хранить все реактивы в отдельной посуде подальше от еды и кухни.

              В-пятых, обязательно на все свои склянки, банки, пробирки с веществами приклеить этикетки с названием содержимого.              

              В-шестых, не стоит оставлять на потом и мытье использованной посуды (напоминаю, не в коем случае не использовать посуду, которую Вы хотите использовать для пищевых продуктов).              

Нешуточные правила техники безопасности

              Нужно всегда помнить,  что  несоблюдение  правил  техники  безопасности  может  привести  к  нежелательным  последствиям!

              Вот  несколько  простых  правил  выживания:

• если  ты  откупорил  что-либо  -  закупорь;
• если  включил  -  выключи;
• если  открыл  -  закрой;
• если  разбил  -  собери;
• если  ты  не  можешь  собрать  -  позови  на  помощь  умельца;
• если  в  руках  у  тебя  жидкое вещество - не  разлей,  порошкообразное - не  рассыпь,  газообразное - не  выпусти  наружу;
• если  ты  привел  что-либо  в  беспорядок - восстанови  статус-кво;
• если  не  можешь  что-либо  понять  -  почеши  в  затылке.

Помни! В каждой шутке есть только доля шутки!

              Следующие знаки можно встретить на страницах с описаниями опытов. Нужно обратить на них особое внимание!

Запрещающие знаки безопасности

Предупреждающие знаки безопасности

Первая помощь в экстренных ситуациях

             В  любом  случае  пострадавшего, после  оказания  первой  помощи, необходимо  направить  в  медицинское  учреждение  к  врачу.

1.         
2. 1.2. Где можно взять некоторые реактивы?

• Алюминий Al - пылевидный алюминий можно купить в магазинах под названием «серебрин». Следите, чтобы он был в виде порошка, а не разбавленный растворителем.
• Гидрокарбонат натрия NaHCO3 – это обыкновенная пищевая сода. Продаётся в продуктовых магазинах.
• Дихромат калия K2Cr2O7 – используется как оранжевая краска, продаётся в виде порошка под названием «хромпик».
• Марганцовокислый калий KMnO4 – марганцовка, продаётся в аптеках.
• Метасиликат натрия Na2SiO3 – это силикатный клей, продающийся в магазинах канцелярских принадлежностей. Часто его продают на разлив под названием «жидкое стекло».
• Нитрат аммония (аммиачная селитра) NH4NO3 – одно из наиболее употребляемых удобрений, очень недорогое, продаётся в хозяйственных магазинах.
• Нитрат калия KNO3 (калиевая селитра) и нитрат натрия NaNO3 (натриевая селитра) – удобрения, продающиеся в с/х магазинах.
• Оксид хрома(III) Cr2O3 – очень устойчивая зелёная краска, называется «хромовый зелёный». Продаётся в хозяйственных магазинах.
• Сера S – продаётся в виде порошка и серных шашек. Порошок применяется для опрыскивания растений, а шашки для выкуривания насекомых-вредителей.
• Сульфат железа(II) (железный купорос) FeSO4 * 7H2O – употребляется для подкормки растений и для их опрыскивания. Продается в с/х магазинах.
• Сульфат меди(II) (медный купорос) CuSO4 * 5H2 – это вещество продаётся во многих хозяйственных магазинах, как средство от с/х вредителей.
• Тетраборнокислый натрий (бура) Na2B4O7 * 10H2O – это вещество используется радиолюбителями для пайки. Купить его можно на радиорынке.

• Уголь C – в пиротехнике и химических опытах используется древесный уголь, продающийся вёдрами для создания жара в костре. Его можно приготовить самому: разводится костёр из сухих толстых веток, после прогорания, которых остаются раскалённые угли. Их необходимо достать металлическими щипцами из огня и тут же окунуть в воду. После их высыхания вы получите довольно качественный уголь.
• Фенолфталеин – входит в состав некоторых слабительных препаратов, таких, как пурген и фенолфталеин. Продаётся в аптеках.
• Хлорид железа(III) FeCl3 – применяется для протравливания электронных плат. Продаётся на радиорынке.
• Хлорид натрия NaCl – обычная поваренная соль, продающаяся в

продуктовых магазинах.

• Этиловый спирт C2H5OH - лучше всего покупать его в аптеках.^[1] 

1.3. Химический эксперимент

              На уроках химии мы узнали, что химическая реакция (химическое явление) - это процесс, при котором одни вещества превращаются в другие вещества, обладающие новыми свойствами. О протекании химической реакции можно судить по следующим признакам:  выделение энергии, изменение цвета, выделение газа, образование осадка.

1.3.1. Самодельные индикаторы

              В химических лабораториях то и дело пользуются индикаторами – иногда для определения тех или иных веществ, а большей частью, чтобы узнать кислотность среды, потому что от этого свойства зависят и поведение веществ, и характер реакции. Индикаторы не раз понадобятся и нам, а так как не всегда можно их купить, то попробуем приготовить их самостоятельно. Исходным сырьем будут служить растения: многие цветки, плоды, ягоды, листья и корни содержат окрашенные вещества, способные менять свой цвет в ответ на то или иное воздействие. И, попадая, в кислую (или, напротив, в щелочную) среду, они наглядным образом сигнализируют нам об этом.

              Растительное  «сырье»  летом  собрать  нетрудно – в лесу, в поле, в саду

или огороде. Возьмите яркие цветы – ирис, темные тюльпаны и розы, анютины глазки, мальву; наберите малины, ежевики, черники, голубики, черноплодной рябины; запаситесь несколькими листами красной капусты и молодой свеклой. Так как растворы индикаторов получают отвариванием (отвар – это нечто вроде бульона), то они, естественно, быстро портятся – скисают, плесневеют. Их надо готовить непосредственно перед опытом.

              Чтобы узнать, какой отвар служит индикатором на ту или иную среду, и как изменяется его цвет, надо провести испытание.

              Возьмите пипеткой несколько капель самодельного индикатора и добавляйте их поочередно в кислый или щелочной раствор. Кислым раствором может служить столовый уксус, а щелочным раствор стиральной соды, карбоната натрия. Если, к примеру, добавить к ним коричневый отвар из цветков пиона, то под воздействием уксуса он станет красным, соды – мутно-зеленым.

              Результаты всех этих опытов тщательно записывайте, лучше всего в таблицу.

              Не только листья и ягоды могут сослужить вам службу в качестве индикаторов. На изменение кислотности четко реагируют изменением цвета некоторые соки (в том числе из красной капусты, из вишни, черного винограда, черной смородины), даже компоты. Выполнить роль индикатора может, обычный борщ. Хозяйки это давно приметили и используют такое свойство свекольного отвара, но не для анализа. Чтобы борщ был, ярко-красным, в него перед окончанием варки добавляют немного пищевой кислоты – уксусной или лимонной; цвет меняется буквально на глазах. Даже обычный чай является индикатором. Многие из вас наверно замечали, что если положить в чай лимон, то он светлеет, то есть в кислой среде чай светлее.

              И последнее о растительных индикаторах. Некогда было в моде писать приглашения на лепестках цветов; а писали их в зависимости от цветка и желаемого цвета надписи раствором кислоты или щелочи, пользуясь тонким пером или заостренной палочкой. Попробуйте, если хотите, писать, таким образом, но лепестки и растворы для письма подберите самостоятельно. Имейте в виду, что раствор должен быть не слишком концентрированным, иначе можно повредить нежный лепесток.^[2]

1.3.2. Иодированая соль

              Иногда в магазинах можно встретить иодированую соль. В неё специально добавляют соли содержащие иод, так как иод очень важный микроэлемент. Что бы доказать содержание в ней йода проведём несложный опыт.

              Насыплем в стакан чайную ложку соли, зальём её чайной ложкой воды и перемешаем. Затем добавим полчайной ложки уксуса и столько же раствора пероксида (перекиси) водорода. Через несколько минут насыплем в стакан немного крахмала. Постепенно появиться сине-фиолетовая окраска.

              В иодированую соль добавляют иодид калия KI. Пероксид водорода H2O2 вытесняет свободной иод, который взаимодействует с крахмалом, освободившиеся ионы калия связывает уксусная кислота CH3COOH:

2I- + H2O2 + 2CH3COOH = I2 + 2H2O + 2CH3COO-

Опыт может не удаться, если для иодирования соли использовали KIO3, а не KI^[3].

1.3.3. «Цветные реакции»

              Для проведения этих опытов таблетки из обычной домашней аптечки необходимо растворить в воде, а лучше и профильтровать растворы. Фильтровать можно через вату, промокашку, а лучше через специальную фильтровальную бумагу, которая продается в соответствующих магазинах.

Опыт 1. 1 мл левомецитина + свежеприготовленный гидрокcид меди (II) = сине-фиолетовое окрашивание раствора.

Опыт 2. 1 мл зеленки + столько же 4%-го раствора соляной кислоты = оранжевое окрашивание.

Опыт 3. 1 мл парацетамола + 3-4 капли хлорида железа (III) = синее окрашивание.

1.3.4. «Черный удав» из стакана

              Этот опыт представляет собой захватывающее зрелище, но проводить его необходимо в химической лаборатории. Сахарную пудру в количестве 75 г помещают в стеклянный стакан, смачивают ее 5–7 мл воды и перемешивают длинной стеклянной палочкой. Потом к влажному сахару приливают по этой палочке 30–40 мл концентрированной серной кислоты H2SO4. (Осторожно! Серная кислота – едкое и опасное вещество!) Затем смесь быстро перемешивают стеклянной палочкой, которую оставляют в стакане.

              Через 1–2 мин содержимое стакана начинает чернеть, вспучиваться и в виде объемистой, рыхлой и ноздреватой массы подниматься, увлекая вверх стеклянную палочку. Смесь в стакане сильно разогревается и даже немного дымится. Она медленно выползает из стакана.

              Серная кислота отнимает от сахара (сахароза C12H22O11) воду, разрушая его молекулярную структуру, и окисляет его, а сама превращается в диоксид серы SO2. При окислении сахара получается диоксид углерода CO2. Эти газы вспучивают образующийся уголь и выталкивают его из стакана вместе с палочкой.

              Уравнение, передающее эти химические превращения, таково:

C12H22O11 + 2H2SO4 = 11C + 2SO2 + CO2 + 13H2O.

              Диоксиды углерода и серы вместе с парами воды увеличивают объем реакционной массы и заставляют ее перемещаться.^[4]

2. Практическая часть

Опыт 1. «Самодельные индикаторы»

Оборудование и реактивы: виноградный сок, лепестки красной розы, плоды черноплодной рябины, столовый уксус, стиральная сода (Na2CO3), химические стаканы, пипетка.

Ход работы:

1. В качестве растительных индикаторов я использовала виноградный сок, а так же отвары из лепестков красной розы и плодов черноплодной рябины.
2. В 1 химический стакан я прилила раствор стиральной соды, затем несколько капель виноградного сока (природного индикатора), окраска сока изменилась на темно-зеленый, что говорит о щелочной среде данного раствора.
3. Во 2 стакан я прилила столовый уксус и снова несколько капель виноградного сока, окраска сока изменилась на красный, что соответствует кислой среде данного раствора.
4. Опыт я повторила с отваром из лепестков красной розы и плодов черноплодной рябины. Полученные результаты занесла в таблицу (Таблица 1 Приложение 2).

Выводы:   Растительные индикаторы действительно являются хорошими индикаторами, и их можно использовать на практических занятиях.

Опыт 2. «Иодированая соль»

Оборудование и реактивы: иодированая соль, вода, крахмал, уксус, перекись водорода, химический стакан, стеклянная палочка, чайная ложка.

Ход работы:

1. В химический стакан я насыпала чайную ложку соли.
2. Залила её чайной ложкой воды и перемешала.
3. Затем добавила полчайной ложки уксуса и столько же раствора пероксида (перекиси) водорода.
4. Через несколько минут насыпала в стакан немного крахмала.
5. Постепенно появилась сине-фиолетовая окраска (Фото 3, 4, 5 Приложение 3).

Выводы: Пероксид водорода H2O2 вытесняет свободной иод, который взаимодействует с крахмалом, освободившиеся ионы калия связывает уксусная кислота CH3COOH:

2I- + H2O2 + 2CH3COOH = I2 + 2H2O + 2CH3COO-

Опыт 3. «Цветные реакции»

Оборудование и реактивы: таблетка левомецитина, зеленка, таблетка парацетамола, свежеприготовленный гидроксид меди (II), соляная кислота, хлорид железа (III), пробирки, химический стакан, стеклянная трубочка, ступка, пестик.

Ход работы:

1. Таблетку левомецитина растворила в небольшом количестве воды, полученный раствор профильтровала.
2. Приготовила гидроксид меди (II), используя сульфат меди (II) и гидроксид натрия.
3. В пробирку с гидроксидом меди (II) прилила 1 мл растворенного левомецитина. Получила сине-фиолетовое окрашивание раствора.
4. В пробирку с 1 мл зеленки прилила 1 мл соляной кислоты. Получила оранжевое окрашивание раствора.
5. Таблетку парацетамола растворила в небольшом количестве воды, полученный раствор профильтровала.
6. В пробирку с растворенным парацетамолом добавила несколько капель хлорида железа. Получила синее окрашивание раствора (Фото 6, 7, 8, 9, 10, 11 Приложения 4-7).

Выводы: Таблетки и многие другие лекарственные средства являются химическими веществами. Изменение цвета полученных растворов говорит о том, что произошла химическая реакция, образовались новые вещества.

Опыт 4. «Черный удав» из стакана»

Оборудование и реактивы: химический стакан, стеклянная палочка, сахарная пудра, вода, концентрированная серная кислота.

Ход работы:

1. В химический стакан я насыпала сахарную пудру.
2. Сахарную пудру смочила водой и перемешала стеклянной палочкой.
3. Затем по палочке к влажному сахару стала приливать концентрированную серную кислоту.
4. По окончании все быстро перемешала стеклянной палочкой.
5. В течение минуты содержимое стакана сначала стало коричневого цвета, затем почернело, стало подниматься вверх и «выползать» из стакана (Фото 13 Приложение 7).

Выводы: Серная кислота отнимает от сахара (сахароза C12H22O11) воду, разрушая его молекулярную структуру, и окисляет его, а сама превращается в диоксид серы SO2. При окислении сахара получается диоксид углерода CO2. Эти газы вспучивают образующийся уголь и выталкивают его из стакана вместе

с палочкой.

              Уравнение, передающее эти химические превращения, таково:

C12H22O11 + 2H2SO4 = 11C + 2SO2 + CO2 + 13H2O.

              Диоксиды углерода и серы вместе с парами воды увеличивают объем реакционной массы и заставляют ее перемещаться.

Выводы

              В ходе проделанной работы (теоретической и практической) я для себя сделала следующие выводы:

1. Любые химические опыты требуют при выполнении осторожности, внимания и аккуратности. Избежать неприятных неожиданностей поможет соблюдение правил техники безопасности.
2. Прежде чем выполнять любой опыт, надо внимательно прочесть его описание и понять свойства применяемых веществ. Для этого есть учебники, справочники и другая литература.
3. Не нужно экспериментировать с незнакомыми веществами. Слишком большие количества хорошо известных химикатов в неумелых руках могут стать опасными.
4. Химия – наука, полная удивительных загадок, таинственных и непонятных явлений. Увлечение этой наукой может начаться с химических опытов, которые сопровождаются красочными эффектами и чудесами.

Заключение

              И в заключении хотелось бы отметить, что, химия – удивительная наука, имеющая дело с полезными и вредными веществами вокруг нас. Химия нужна всем: ученому, фармацевту, врачу, садоводу, строителю, повару, шоферу…  Изучать химию не легко. Если с самого начала не поймешь, то вскоре все становится непонятным, скучным, неинтересным. Ну а если возник интерес к этой удивительной науке, тогда у человека развивается особая, химическая смекалка, растет кругозор, хочется узнавать и разбираться все больше и больше. И это неслучайно: ведь нас повсюду окружают химические вещества, которые могут подвергаться необыкновенным превращениям и задавать нам удивительные загадки. Порой в руках умелого химика, показывающего увлекательные опыты, самые простые и обыденные предметы приобретают волшебные свойства.

Список литературы

1. Аликберова Л.Ю. Занимательная химия. М., Аст-Пресс, 1999.
2. Габриелян О.С. Химия 8 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. Дрофа., Москва, 2005.
3. Габриелян О.С. Химия 9 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. Дрофа., Москва, 2007.
4. Назарова Т.С. Карты – инструкции для практических занятий по химии. М., Владос, 2000.
5. Ольгин О. Опыты без взрывов. М., Химия, 1993.
6. Алексеев П.И. Занимательная химия. Магнит. С-Пб., 2003.
7. Штремплер Г.И. Химия на досуге. Фрунзе, Энциклопедия, 1990.
8. Энциклопедический словарь юного химика. М., Педагогика, 1998.

Приложение 1.

Фото 1. Многие вещества для опытов всегда можно принести из дома.

Приложение 2.

Фото 2. Отвар из плодов черной рябины в щелочной среде (1) – темно-зеленого цвета, а в кислой среде (2) – красного цвета.

Приложение 3.

Фото 3, 4, 5. Проверяем поваренную соль на содержание в ней иодида калия.

Приложение 4.

Фото 6. Подготовительная работа.

Приложение 5.

Фото 7, 8. Раствор таблетки левомецитина + гидроксид меди (II) = синее окрашивание.

Приложение 6.

Фото 9. Зеленка + соляная кислота = оранжевое окрашивание.

Приложение 7.

Фото 10, 11. Раствор парацетамола + хлорид железа (III) = синее окрашивание.

Приложение 8.

Фото 12. «Черный удав» из стакана.