Исследование "Фараоновы змеи" в химии
проект по химии (9 класс) на тему

      МБОУ «Сухобезводненская средняя школа»

     Область знаний:     химия

        Тема работы:

«Фараоновы змеи» в химии

                           Автор работы: Полунина Алина Ивановна,  ученица 9 «а» кл.,                                                                                    

                                                                   МБОУ «Сухобезводненской средней школы»

                         Научный руководитель: Челнокова О.В.,учитель химии    

                                                        МБОУ «Сухобезводненской средней школы»

Нижегородская область

г.о. Семёновский

                                              п. Сухобезводное

2017г.

Содержание:

I.Введение………………………………………………………………………….3

II. Теоретическая часть…………………………………………………………... 4

1. 1.Фараоновые змеи в истории                       . ………………………………4

                     1.1 Фараоновы змеи в истории Египта                ……………….…4

                     1.2 Значение змей для Древнего Египта.…………………………..4

2. 2.Фараоновые змеи в химии                     ……………………………………4

                      2.1 Первые шаги в получении фараоновой змеи…………………..4

                      2.2  Опыт Ф. Вёлера…………………………………………..……..5

                       2.3 Виды «фараоновых змей»……………………….……………..5

III. Практическая часть……………...………………………………………..........7

                          3.1. Методика проведения.………………………………………….7

                         3.2. Проведение химического эксперимента……………………….7

                         3.3. Зависимость внешнего вида «фараоновой змеи» от условий

                           проведения химического эксперимента …………………………8    

                      3.4. Результаты экспериментальной части…………………..………9

                       3.5. Рекомендации по проведению химического эксперимента…..9

IV.Заключение……………………………………………………………………….9

V.Литература…………………………………………………………..…………....10

        VI.Приложение…………………………………………………………………........11

        VII. Рецензия…………………………………………………………………………15

                                                      I. Введение.

«Ты знакома с ветхой притчей

 Про коварную змею..."»

 (Г. Гейне, "Книга песен")

В одном из библейских преданий говорится, как пророк Моисей, исчерпав все иные аргументы в споре с фараоном, совершил чудо, превратив жезл в извивающуюся змею... Фараон был посрамлен и напуган. Мгновение – и жезл снова в руках Моисея в своём обычном виде. Моисей получил разрешение покинуть Египет, а мир получил очередную загадку.

 Змея (или змей) — чрезвычайно распространенный символ в культуре Древнего Египта.

 «…Из многих животных, изображения которых представлены в искусстве Древнего Египта, змея была самой священной и почитаемой. Обычно изображались две змеи, увенчанные двумя царскими коронами — Верхнего и Нижнего Египта, соответственно. Часто фараоны изображались со змеей на лбу. И самым священным символом было изображение двух змей на крылатом диске…»

Много лет прошло, много воды утекло, пока, на конец химикам 19 века удалось придумать нечто похожее на чудо, сотворённое Моисеем -  «Тиоцианатная змея» Вёлера.

Проблема:

Как удалось получить « фараонову змею»?

Что для этого нужно?

Какими признаками сопровождается данное « чудо »?

Сколько видов «фараоновых змей» можно получить и какие условия для этого необходимы ?

А самое главное возможно ли это осуществить в школьной химической лаборатории?

Объект   исследования: условия появления  «фараоновых змей»

Предмет:  «фараоновы змеи» в химической лаборатории

Гипотеза:  Если изменить пропорции в составе «фараоновой змеи» и условия проведения химического эксперимента, то «фараонова  змея» получиться с новыми физическими свойствами

Целью  нашего исследования является изучение  материала о фараоновых змеях, их составе, методах получения и  условий их появления в ходе химического эксперимента

 Задачи:

1.   изучить историю происхождения понятия «фараоновы змеи»
2.  изучить состав «фараоновых змей»
3. получить «фараонову змею» в школьной  химической лаборатории и домашних условиях

   4. выявить зависимость внешнего вида и состава «фараоновой змеи» от пропорций компонентов и условий получения

 Средства:         1. Изучение теоретического материала.

                            2. Проведение химического эксперимента

                           3. Анализ.

Результатом исследования будет являться:

1. Материал  о связи исторического понятия « фараоновы змеи» с историей химического эксперимента.
2. Выявление условий появления «фараоновой змеи» и её внешний вид

2. II. Теоретическая часть

1. Фараоновы змеи в истории

3.   1.1. Фараоновы змеи в истории Египта

Для Древнего Египта характерно использование образа змея как социального классификационного знака священного царя (кобра как символ высшей божественной и царской мудрости и власти, знания, золота). Кобра (богиня Уто) вместе с грифом (Нехбет), изображенные на двойной короне фараона, символизируют власть фараона над объединенной страной и божественную защиту фараона.

 «Змея ассоциировалась с духовным возрождением и воскресением. В древнеегипетском тексте она сама напоминает об этом: « Я змея Сата, я умираю и рождаюсь вновь» ».  ( А. Элфорд)

В системе иероглифов изображение улитки или рогатой змеи фонетически эквивалентно букве F, а знак, передающий движения змеи - Z. Оба они «относятся к первородным и космическим силам». Змея, как и другие рептилии, используется также при упоминании изначальных - наиболее примитивных -уровней жизни: именно рептилии первые приветствуют бога Ра, когда он появляется над поверхностью первобытных вод Нунз.  (М. Касперавичюс)

Согласно «Книге Мертвых»:  змей выступает символом Земли, змея сбрасывающая кожу, служит символом продолжения жизни после смерти

 (гл. LXXXVII).

В «Текстах Пирамид» иероглифический знак «змея» снабжен множеством ножей, дабы нейтрализовать опасное животное.

Змеиный облик имеют многие египетские божества:

 Амон как прабог выступает в образе змеи Кематеф;

 Мехент - «Окружающий Землю», который выполняет функцию мирового змея, держащего на себе землю;

Керастис - рогатая гадюка;  

С головой змеи изображаются:  бог земли Геб - иногда;

 женские божества с голова змеи;

Змея как атрибут:  Осирис - согласно египетской Книге его жилище покоилось на воде, а стены были сделаны из живых змей.

1.2 Значение змей для Древнего Египта

Для Древнего Египта характерно использование образа змея как социального классификационного знака священного царя (кобра как символ высшей божественной и царской мудрости и власти, знания, золота). Кобра (богиня Уто) вместе с грифом (Нехбет),  изображенные на двойной короне фараона, символизируют власть фараона над объединенной страной и божественную защиту фараона.

Кушитские и мероитские цари и царицы обычно представляются увенчанными коронами с изображением кобры, подобными коронам фараонов. Для глиняной посуды местного производства характерен символ крылатой змеи.

В эллинистическом Египте: две змеи рядом с солнечным диском олицетворяют богинь Ноус и Логос, изгнавших врагов бога Ра;   змея с головой льва - защита от зла.       ( См. приложение №1)

                                      2.Фараоновы змеи в химии

2.1 Первые шаги в получении фараоновой змеи

 С серой синерод образует замечательное вещество, известное под именем родановой кислоты (тиоциановая кислота, HCNS). Одно из ее соединений с ртутью, получившее в XIX веке большую известность благодаря своим особенным свойствам. Это - тиосинеродистая ртуть (тиоцианид ртути), шедшая на приготовление маленьких, легко воспламеняемых конусов, которые были известны под названием фараоновых змей.

Готовили состав для приготовления змей следующим образом: наливали роданид натрия в слабый раствор нитрата ртути, при этом роданид ртути выпадал в виде обильного осадка, представлявшего собой белый легко воспламеняющийся порошок. Его собирали на фильтре и превращали в твердое тесто посредством растирания с раствором камеди в воде. Прибавив затем к этому тесту небольшое количество нитрата натрия, делали из него конусы или цилиндры приблизительно 2,5 см высотой, и тщательно высушивали их над водяной ванной. Когда такое змеиное яйцо вполне просохнет, из него вылупляется  детеныш: как только вы прикоснетесь к нему обыкновенной зажженной спичкой, тиосинеродистое соединение мало - помалу вздувается, цилиндр на глазах растет и превращается в желтоватую массу, которая расширяется и вытягивается от 45 до 60 см в длину. Можно подумать, что перед вами извивается кольцами настоящая змея, только что появившаяся на свет из своей тесной темницы, где она была сжата со всех сторон.

Образующийся после этого химического процесса остаток, заключая в себе между прочим синеродистую ртуть и парациан (полимер циана, (CN)2) ядовит, и поэтому его выбрасывали или сжигали. Он отличается рыхлым строением и от малейшего прикосновения распадается в порошок.

Во время процесса разложения тиосинеродистой ртути выделяется в большом количестве сернистый газ, сопровождая появление на свет фараоновых змей неприятным, удушливым запахом.

Очевидно, что в наше время такие забавы не могут быть популярными вследствие того, что для их изготовления и в процессе использования применяются и образуются очень ядовитые вещества.

2.2 Опыт Ф. Вёлера

Шли века и тысячелетия, алхимия постепенно превращалась в науку химию... Наконец, химикам XIX века удалось придумать нечто похожее на чудо «фараоновой змеи» - Тиоцианатная змея Вёлера

Однажды осенью 1820 года совсем еще молодой студент - медик Гейдельбергского университета Фридрих Вёлер, смешивая водные растворы тиоцианата аммония NH4NCS и нитрата ртути Hg(NO3)2, обнаружил, что из раствора выпадает белый осадок. Вёлер отфильтровал раствор и высушил осадок полученного тиоцианата ртути Hg(NCS)2, а потом любопытства ради поджег его. Осадок загорелся и произошло чудо: из невзрачного белого комочка, извиваясь, выползала и росла длинная черно-желтая «змея». Тиоцианат ртути после поджигания быстро разлагается с образованием черного сульфида ртути HgS, желтого объемистого нитрида углерода состава C3N4, углекислого газа и сернистого газа. Бурно выделяющиеся газы заставляют «ползти» змею, состоящую из твердых продуктов реакции. Просто удивительно, что из 1 г тиоцианата аммония и 2,5 г нитрата ртути получается в умелых руках змея длиной в 20--30 см. Однако соли ртути ядовиты, и работа с ними требует осторожности и внимания. (См. приложение №2).

2.3 Виды « фараоновых змей »

 Черные (фараоновы) змеи, иногда называют светящимися червями - это небольшие таблетки или палочки, которые после поджигания, горят, образуя длинных черных змей из продуктов горения. Самое опасное при горении этих таблеток, это образующейся,  в некоторых случаях, токсичный дым, но, зато, никакого пожара или взрыва.

 1.Сульфаниламидная змея

  Очень простой способ получения «фараоновых змей» - это окислительное разложение сульфаниламидных лекарственных препаратов (например, стрептоцид, сульгин, сульфадиметоксин, этазол, сульфадимезин, фталазол, бисептол). В ходе окисления сульфаниламидных препаратов выделяется много газообразных продуктов реакции (SO2, H2S, N2, пары воды), которые вспучивают массу и формируют пористую «змею». Опыт проводят под тягой! На таблетку сухого горючего помещают 1 таблетку лекарственного препарата и поджигают горючее. При этом происходит выделение блестящей « фараоновой змеи » серого цвета , которую можно назвать из-за внешнего вида и «графитовой змеей ».

2.Глюконатная змея

 Для получения глюконатной змеи достаточно поднести к пламени таблетку глюконата кальция, который продается в каждой аптеке. Из таблетки выползет змея, объем которой намного превышает объем исходного вещества. Разложение глюконата кальция, имеющего состав  Са[CH2OH(CHOH)4COO]2 . H2O приводит к образованию оксида кальция, углерода, углекислого газа и воды.        

  Из таблеток «глюконата кальция» можно получить светло-серую « змею » с белыми пятнами длиной примерно 10–15 см, которая при получении закручивается в спираль.

Светлый оттенок « змеи » объясняется образованием в ходе реакции оксида кальция. Недостатком образующейся « змеи » является ее хрупкость. Она достаточно легко рассыпается.

3.Дихроматная змея

 Смешивают, а затем растирают в ступке 10 г дихромата калия K2Cr2O7, 5 г нитрата калия KNO3 и 10 г сахара. Полученный порошок увлажняют этиловым спиртом и коллодием и спрессовывают в стеклянной трубочке диаметром 4--5 мм. Получается «палочка» смеси, образующая при поджигании сначала черную, а потом зеленую змею, которая так же выползает и извивается, как тиоцианатная: она горит со скоростью 2 мм в секунду и удлиняется в 10 раз! Реакция горения сахарозы в присутствии двух окислителей - нитрата калия и дихромата калия -довольно сложна; в конечном итоге образуются черные частицы сажи, зеленый оксид хрома, расплав карбоната калия, а также углекислый газ и азот. Газы вспучивают смесь твердых продуктов и заставляют ее двигаться.

4. Нитратный червяк

В столовую тарелку насыпают 3 - 4 ложки просеянного речного песка, делают из него горку с углублением в вершине и готовят реакционную смесь, состоящую из 1/2 чайной ложки нитрата аммония и 1/2 чайной ложки сахарного песка, тщательно перетертых в ступке. Затем в углубление горки наливают еще 1/2 столовой ложки этилового спирта и насыпают 1 чайную ложку приготовленной нитратно  - сахарной смеси. После этого остается только поджечь спирт. Сразу же на поверхности смеси появляются черные шарики обугленного сахарного песка, и вслед за ними вырастает черный блестящий и толстый « червяк », спускающийся с горки. Если нитратно - сахарной смеси было взято не более 1 чайной ложки, то длина червяка не превысит 3 - 4 см. А его толщина зависит от диаметра углубления горки.

5. Искристая змея

Смешивается роданид ртути с небольшим количеством (несколько капель) крахмального клейстера, из полученной массы формируется палочка и после высыхания поджигается. Полученная змейка будет гореть красивым, синим, искристым пламенем. При горении будет образовываться сульфид ртути в отличие от роданида, это нетоксичное вещество (сульфид ртути нерастворим), но всё равно, такой эксперимент лучше проводить вне дома.

6. Сода - сахарная змейка.

Смешайте сахарную пудру и питьевую соду в соотношении 4:1. Из полученной смеси формируется что-то наподобие бугорка (кургана) и в центре делается небольшое углубление. В это углубление капают несколько капель спирта или какого-нибудь другого органического горючего реактива. Подожгите при помощи спички или зажигалки вершину этого бугорка. Сначала будет еле заметное горение с разбрасыванием чёрных шариков, после того как реакция установится, произойдёт непрерывный рост чёрной змеи.

7. Зелёная фараонова змея.

 Нам понадобится нитрат аммония : сахарная пудра : дихромат аммония (2:1:1). Смешайте компоненты, добавьте немного воды и сформируйте палочку, дайте ей высохнуть (для ускорения процесса можно использовать фен). После высыхания, подожгите с одного конца и наблюдайте, как вместо чёрной змеи будет расти зелёная. Зелёный цвет связан с образованием оксида хрома (III). Оксид хрома (III) является канцерогенным веществом, поэтому эксперимент проводите на открытом воздухе. ( См. приложение №3).

                                                III. Практическая часть

  3.1. Методика проведения.

Изучив теоретический материал по получению различных видов «фараоновых змей», мы установили, что в их составе есть вещества  не доступные и оказывающие вредное воздействие на организм. В составе «дихроматной змеи»  есть соединения хрома, оказывающие токсичное действие; «нитратный червяк»  содержит нитрат аммония, при попадании  его в организм, возникает острое кислородное голодание; «искристая змея»  содержит соединения ртути, которые опасны и запрещены в условиях школьной лаборатории; «зелёная фараонова змея» содержит оксид хрома (III), являющийся канцерогенным веществом. Поэтому, для проведения химического эксперимента мы выбрали, те виды «фараоновых змей», состав которых доступен и не оказывает вредного воздействия на организм.

А) Изготовление прибора и « таблетки ».

Для этого берут два медицинских шприца (по 10 мл) и срезают у  одного из них нижнюю часть, где крепиться  игла. Шприц заполняют смесью. Из другого шприца вынимают поршень и прессуют смесь. Затем выдавливаем таблетку из шприца. Полученную таблетку помещают на сухое горючее и поджигают его.

Б) Вещества: глюконат кальция (С6Н11О7)2Ca;  валидол ссахаром(С12Н22О11) сульфадимитаксин ;  оксид меди II (СuO); пищевая сода;  спирт этиловый; сахар.

В) Оборудование:  штатив, сетка,  ступка, сухое горючие, стеклянная палочка, пестик.     (См. приложение№4).

3.2. Проведение химического эксперимента

Опыт №1. Глюконат кальция (С6Н11О7)2Ca + сульфадимитаксин  = Серая, блестящая с белой головой « змея», ожидаемый результат. В результате опыта получилась  « змея » более тёмная, очень хрупкая при прикосновении распадается.

Опыт №2. Валидол с (С12Н22О11) + Глюконат кальция (С6Н11О7)2Ca = Серо - черная с «головой» и пятнами белого цвета, ожидаемый результат. В результате опыта четко выражена белая  «голова» и тёмное тело «змеи».

Опыт №3 Глюконат кальция (С6Н11О7) 2Ca + Оксид меди II (СuO) =  Серая, с красными, желтыми и зелеными пятнами, ожидаемый результат. В результате опыта у « змеи » хорошо выражено белая « голова » и на теле красные, жёлтые и зелёные пятна, хрупкая.

 (См. приложение №5)

Опыт № 4 Глюконатная змея

Разложение глюконата кальция, имеющего состав  Са[CH2OH(CHOH)4COO]2, при поджигании.  Ожидаемый результат: светло – серая змея с белыми пятнами. В результате опыта змея светло – серая с белой головой, закручивается в спираль, хрупкая.

Опыт № 5 Сахарно – содовая змея

Сахарная пудра и пищевая сода в отношении 4 : 1, виде горки, в центр несколько капель медицинского спирта, смесь поджигается. Ожидаемый результат: черные шарики и змея чёрного цвета. В результате опыта множество маленьких, черных, скрученных змей. ( См. приложение №6)

3.3. Зависимость внешнего вида «фараоновой змеи» от условий проведения химического эксперимент

3.4.Результаты экспериментальной части.

 В результате химического эксперимента , я получила « фараоновы змеи » в условиях школьной химической лаборатории и в домашних условиях. Выявила зависимость внешнего вида и состава «фараоновой змеи» от пропорций компонентов и условий получения

3.5. Рекомендации:

В ходе химического эксперимента, я сделала следующие выводы: внешний вид

 «фараоновых змей» зависит от состава смеси, соблюдения пропорций и условий проведения химического эксперимента. Таблетка смеси не должна быть слишком сухой, так как  «змея» становиться ещё более хрупкой.  Для смачивания добавляют воду по каплям, перемешивая смесь, при излишке воды таблетку необходимо подсушить. Поддерживать постоянное горение для получения наилучшего результата.

  IV. Заключение

     В результате исследования я изучила материалы о происхождение понятия

    «фараоновы змеи» в истории и химии, их значение и место в культуре Египта. Изучалась история химического эксперимента по получению  «фараоновых змей», возможность получения разных видов «змей». Изготовления прибора и проведение химического эксперимента по получения пяти видов

   « фараоновых змей» в условиях школьной химической лаборатории.

    Изучалась зависимость внешнего вида «змеи» от состава и пропорций компонентов смеси и условий проведения химического эксперимента. Выбор   «фараоновой змеи» зависел от доступности компонентов и их безопасного действия на организм. Таким образом, гипотеза о влиянии условий на физические свойства «фараоновой змеи» подтвердилась.

V.Литература

1. Занимательные задания и эффективные опыты по химии /Б.Д.Степин, Л.Ю.Аликберова, 2-е изд. стериотип. - М.: Дрофа, 2006. 430 с. ил.
2. Химия в школе: журнал// №2 2007г.
3. www.wikipedia.ru

                      .                                    

                                              VI.Приложение №1.

             Египетский фараон        Египетская царица

                Змеи в египетский культуре

Приложение №2.

                                                 Фридрих Вёлер

«Фараонова змея»

Приложение №3.

                                               \

Виды «фараоновых змей»

Приложение №4.

                   Подготовительный этап.

Приложение №5.

Опыт№3.

      Опыт №2.

     Опыт №1

                                              Приложение № 6

   Опыт № 5     ( Смесь)                                                         Опыт №  4    Опыт № 5 ( Смесь после горения)  

                                           VII.Рецензия

          Проектная работа посвящена интересной теме -  фараоновы змеи, как историческое понятие в химии. Автор работы ставит перед собой задачу: изучить теоретический материал, найти первые шаги в истории химического эксперимента по получению фараоновых змеи, получить фараоновы змеи в химической лаборатории, проанализировать зависимость внешнего вида «змеи» от состава, пропорции, условий проведения. Для решения задачи учащаяся ставит перед собой цели: узнать, что такое фараоновы змеи, как они были получены, оценить реальные и безопасные возможность получения их в химической лаборатории.  Проанализировав обширный материал и возможности школьной лаборатории, был проведён химический эксперимент по получению пяти видов «фараоновых змей». Ученица пришла к выводу, что данный эксперимент возможен, чем подтвердила свою гипотезу.                                                

Таким образом, проектная работа  «Фараоновы змеи» в химии позволила учащейся заняться самостоятельной исследовательской работой и имеет познавательный интерес не только у участников проекта, но также для учащихся, повышая интерес к  изучению химии, учителей - предметников, может быть использована на уроках, в качестве информационно - практического материала.