Технобум
опыты и эксперименты по химии на тему

Школьный технобум.                                                              13 марта 2015г

Химия – удивительная наука. С одной стороны, она очень конкретна и имеет дело с бесчисленными полезными и вредными веществами вокруг нас. Она нужна всем: повару, шоферу, садоводу, строителю и многим другим. С другой стороны это наука абстрактна: она изучает мельчайшие частицы, которые не увидишь в самый сильный микроскоп, рассматривает грозные формулы и сложные законы.

Если считать первыми химиками древнеегипетских жрецов, то химия – наука- старушка, ей несколько тысяч лет. Вместе с тем постоянно открываются новые области этой старой науки, синтезируются новые вещества, появляются новые методы их получения и исследования… И старая наука молодеет…

Сейчас мы проведем и покажем ряд опытов, которые откроют для вас красивую и таинственную сторону химии…»

Маркова Е.В., учитель биологии и химии Вечерней школы

1. Жвачка для рук является результатом экспериментов шотландского ученого Джеймса Райтома.  

Жвачку для рук еще хэндгамом (английское слово handgum означает «жвачка для рук»). Другое ее название «слайм» (английское slime означает «слизь»).

Свойства хэндгама. Это почти пластилиновая игрушка, которая меняет свое физическое состояние в зависимости от окружающей температуры и способа обращения с ней. Если, например, из нее вылепить фигурку, а потом оставить ее ненадолго, то фигурка растечется в лужицу. Разминая игрушку в руках, можно получить что-то типа пластилина, глины или жевательной резинки. Если воздействовать на нее очень резко, то она превращается в прочный, жесткий комок, похожий на резиновый мяч.  

Другими словами, в небольшом промежутке времени жвачка обладает свойствами твердого вещества. В более продолжительном времени она ведет себя как жидкость.  По мнению психологов, его можно использовать как мощный антистрессовый инструмент, который за считанные минуты снимает напряжение. Кроме того, процесс разминания жвачки является, по сути, неплохим массажем для рефлекторных зон. 

Обычно такую жвачку покупают в магазинах или в Интернете. Однако эта забава может быть изготовлена своими руками.  

Нам нужны:

• клей ПВА, тетраборат натрия, стакан, карандаш или палочка, гуашь

Компоненты для изготовления жвачки для рук

Очень важным вопросом является пропорции исходных компонентов. Если они неверны, то хендгам получится очень липким, он будет крошиться и все пачкать. Качественная пластичная масса не оставляет следов и сильно не прилипает.

Главными компонентами для получения жвачки являются клей ПВА и бура (тетраборат натрия). В качестве тары подойдет стеклянная банка, пластиковый стаканчик, кастрюля и так далее.  В банку наливаем клей ПВА, которую нужно предварительно встряхнуть (клей должен быть обязательно свежим). Количество вещества зависит от требуемого размера хэндгама.  К клею добавляем  тетраборат натрия. Количество буры соответствует количеству клея. Если буры недостаточно, то жвачка выйдет жидкой и очень липкой. Чем больше будет добавлено буры, тем гуще выйдет жвачка. Полученная масса перемешивается деревянной палочкой. Как только смесь начнет «сворачиваться» в единый ком, ее можно вынуть из емкости и выложить на салфетку, отжав от лишней жидкости. Можно положить массу в полиэтиленовый пакет и немного его там поразминать. Получилась жвачка для рук белого цвета.

Для получения цветной жвачки в клеевое вещество, еще до соединения с бурой, следует добавить краситель. Им может быть марганцовка, зеленка или пищевой краситель, или гуашь.

В результате должна получиться упругая, пластичная резинка для рук, которую легко рвать на части.  

Эта необычная масса не токсична и не представляет химической угрозы. К тому же у нее нет сильного запаха. Хранить жвачку следует в закрытой емкости, поскольку на открытой поверхности она будет растекаться. Необычная способность жвачки приобретать различные состояния делает ее отличным развлечением.

2.  Уксус и сода надувают воздушный шар.

При добавлении соды в уксус (гашение соды) выделяется углекислый газ CO2, который и наполняет воздушный шарик. 

Нам нужны:

• сода, уксус, бутылка, воздушный шарик

Насыпаем чайную ложку соды внутрь воздушного шарика. Наливаем уксус в бутылку. Надеваем шарик на горлышко бутылки и высыпаем содержимое шарика в бутылку.

Из курса школьной химии помним, что пищевая сода – это натрий двууглекислый или бикарбонат натрия  NaHCO3 -кислая соль угольной кислоты и натрия.  Из курса органической химии уксусная кислота CH3-COOH -слабая, предельная одноосновная карбоновая кислота. Итак, сода по классу химических веществ – кислая соль. Уксус – кислота.

Так как кислотный остаток уксуса сильнее, он замещает кислотный остаток в соде, образуя ацетат натрия (CH3COONa). Реакция протекает с выделением углекислого газа (СО2) и воды (H2O) и выглядит следующим образом:

CH3—COOH + Na+[HCO3]− → CH3—COO− Na+ + H2O + CO2. Ацетат натрия растворим в воде, поэтому мы не видим твердого осадка. Он известен как пищевая добавка Е262 и применяется как консервант (консерванты — вещества, угнетающие рост микроорганизмов в продукте). Газ, выделяющийся в процессе реакции, постепенно заполняет все пространство и, не помещаясь в заданном объеме, начинает давить на стенки шарика. Резина растягивается, шарик надувается.

Кстати, эффект от этой реакции используют в кулинарии. Разрыхлители теста основаны именно на этом. Тесто становится “воздушным” благодаря молекулам углекислого газа, выделяющимся при контакте сухой смеси реактивов с жидкостью. 

3.  Тушение свечи содержимым пустого стакана.

Поместив в стакан соду и уксус, можно полить полученным газом на зажженную свечу и погасить ее.

Нам нужны:

• уксус, сода, стаканы, свечи, спички

Насыпаем соду в первый стакан и в него же добавляем уксус. Поджигаем свечи. Аккуратно "переливаем" из первого стакана полученный газ во второй стакан. "Выливаем" газ из второго стакана на горящие свечи.

При гашении соды уксусом выделяется углекислый газ СО2, который не поддерживает горение. Этот газ тяжелее воздуха в 1,5 раза и в итоге он заполняет весь стакан, вытесняя оттуда воздух. Свечи горят, благодаря доступу кислорода. Но когда мы "льем" углекислый газ на свечи, они тухнут. 

4. Фараонова змея из глюконата кальция

При термическом разложении таблеток глюконата кальция образуется, так называемая, "фараонова змея"._

Нам нужны:

• таблетки глюконата кальция, сухое горючее, спички

Кто знает, что такое глюконат кальция? Кальций – один из самых важных микроэлементов в организме человека,  это основной материал для формирования костного скелета, зубов, ногтей и волос. Ионы кальция участвуют в процессах сокращения мышц, свертывания крови. Если организму не хватает кальция, ухудшается состояние кровеносных сосудов и работа сердца. Но кальций в чистом виде не усваивается организмом. Как же нам пополнить запасы кальция? Всё очень просто. Оказывается, существует вещество, которое легко справляется с этой задачей. Это вещество называется глюконат кальция. Его химическое название - кальциевая соль глюконовой кислоты.

Поджигаем сухое горючее. Кладем несколько таблеток глюконата кальция на горящее сухое горючее. При термическом разложении таблеток глюконата кальция образуется, так называемая, "фараонова змея".  

C12H22CaO14+O2 = 10C+2CO2↑+CaO+11H2O.  Как видим, происходит реакция с выделением воды, углекислого газа, углерода и оксида кальция. Именно выделение газа и обуславливает рост. Светлый оттенок «змее» придает оксид кальция. "Фараоновы змеи" получаются в длину до 15 сантиметров, но они недолговечны.  

5. Невидимые чернила

Из истории «тайного» письма

Считается, что «тайные» чернила, не оставляющие следов на бумаге и проявляющиеся при нагревании или смачивании определенным раствором, впервые появились в XVII веке во Франции.

Но чернилами для секретной переписки, то есть симпатическими, пользовались еще в древние времена. В I веке нашей эры Филон Александрийский описал способ изготовления «тайных» чернил из сока чернильных орешков, для проявления которых использовался раствор железомедной соли.

Китайский император Цин Шихуанди (249-206 гг. до нашей эры), во время правления которого появилась Великая Китайская стена, использовал для своих тайных писем густой рисовый отвар, который после высыхания написанных иероглифов не оставляет никаких видимых следов. Если такое письмо слегка смочить слабым спиртовым раствором йода, то появляются синие буквы.  

Тайные агенты Ивана Грозного писали свои донесения луковым соком. Буквы становились видимыми при нагревании бумаги.

Знаменитая шпионка Мата Хари тоже использовала секретные чернила. Когда она была арестована в Париже, в ее гостиничном номере нашли пузырек с водным раствором хлорида кобальта, что и стало одной из улик при разоблачении ее шпионской деятельности. Хлорид кобальта можно успешно использовать для тайнописи: буквы, написанные его раствором, содержащим в 25 мл воды 1 г соли, совершенно невидимы и проявляются, делаясь синими, при легком нагревании бумаги.

Секретные чернила широко применялись в России революционерами-подпольщиками. Революционеры использовали тайнопись для передачи друг другу секретных сведений. Секретный текст, написанный молоком между строк внешне безобидного обычного письма, проявлялся при проглаживании бумаги горячим утюгом.  

Ленин использовал для тайнописи сок лимона или молоко. Для проявления письма в этих случаях достаточно подержать бумагу несколько минут над огнем.  

 Что нужно, чтобы произошла химическая реакция? Иногда достаточно просто смешать вещества. Иногда их растворяют. Иногда вещества нужно нагреть.

Попробуем приготовить секретные чернила из самых распространенных и доступных веществ и написать ими несколько таинственных писем.

Нам нужны:

• лимон, молоко, раствор хлорида кобальта, ватные палочки, чистые листы, утюг, или свеча

1. Лимонный сок. Возьмите палочку, намочите в лимонной кислоте и напишите что-нибудь. Потом дайте высохнуть. Чтобы проявить надпись, надо нагреть листок бумаги. Лимонная кислота темнеют при воздействии температуры и таким образом становятся видимыми.
2. Молоко. Возьмите палочку, намочите в  молоке и напишите что-нибудь. Потом дайте высохнуть. Чтобы проявить надпись, надо нагреть листок бумаги.  Молоко темнеет при воздействии температуры и таким образом становятся видимыми.
3. Раствор хлорида кобальта. Возьмите палочку, намочите в  растворе и напишите что-нибудь. Потом дайте высохнуть. Хлорид кобальта – соль розового цвета, надпись на бумаге совершенно не видно. Чтобы проявить надпись, надо нагреть листок бумаги. И появится надпись голубого цвета. Дело в том, что при нагревании молекулы розового хлорида кобальта теряют часть воды, превращаясь в голубой хлорид кобальта. Можно легко заставить надпись исчезнуть снова: для этого достаточно подыщать на лист бумаги с надписью (при увлажнении вода поглощается и окраска становится опять невидимой).

 Алексеева Н.П., учитель химии  Булгунньяхтахской школы

Опыт 1. «Волшебная палочка».

В романе Ж.Верна «Таинственный остров» Сайрес Смит зажег мох с помощью линзы, изготовленной из двух выпуклых стекол от карманных часов. Кстати, подобной линзой, способной сфокусировать солнечные лучи, может стать и обыкновенная бутылка, брошенная жарким летом в лесу невоспитанным человеком. Нужно всегда помнить, что такая бутылка не только захламляет лес, но и может стать причиной лесного пожара. Человек приручил огонь, с его помощью совершает много полезных дел. Но иногда огонь выходит из повиновения, и это приводит к ужасным последствиям – пожарам. Недаром телефон борцов с огненной стихией – 01. И на уроках ОБЖ вы наверняка проходили, как вести себя в таких кризисных ситуациях и какие существуют способы тушения пожара. Ведь, к сожалению, пожар – это не химический «фокус», его последствия реальны и страшны. Мы же сейчас с вами увидим следующий химический эксперимент.

Для опыта необходимо приготовить кашицу из перманганата калия и концентрированной серной кислоты в фарфоровой чашечке. Волшебную палочку готовят заранее. Для этого возьмите указку, на конец которой наденьте стеклянную трубочку длиной 1–2 см. Стеклянную трубочку погрузите в свежеприготовленную окислительную смесь. Коснувшись палочкой фитиля, зажгите спиртовку. В смеси образуется сильный окислитель – Mn2O7, который окисляет спирт. В ходе данной реакции выделяется большое количество тепла, из-за чего и происходит воспламенение спирта.

Опыт 2. «Дым без огня».

Веществ очень много: миллионы органических, тысячи неорганических. Химия изучает их превращения, т.е. химические реакции. И многие фокусы, которые показывали раньше «чародеи», имеют вполне научное объяснение. Например, всем вам хорошо известна поговорка: «Нет дыма без огня». Так ли это?

В один чисто вымытый стеклянный цилиндр налейте несколько капель концентрированной соляной кислоты, а в другой – 25%-й раствор аммиака. Оба цилиндра закройте крышками и поставьте их на некотором расстоянии друг от друга. Перед опытом следует показать, что цилиндры «пустые». Во время демонстрации цилиндр с соляной кислотой (на стенках) переверните вверх дном и поставьте на цилиндр с аммиаком. Крышку уберите: образуется белый дым (хлорид аммония) – признак химической реакции.    NH3 + HCl = NH4Cl.

Опыт 3. «Костер без спичек».

В походе может возникнуть ситуация, при которой спички промокли, зажигалка сломалась или потерялась, но это не помеха для человека знакомого с химией, он может разжечь костер без спичек или зажигалки. Сейчас я покажу способ, как это можно сделать.

 На железный лист или кирпич насыпают небольшое количество кристаллов перманганата калия и смачивают их концентрированной серной кислотой. Вокруг этой смеси складывают тонкие щепочки в виде костра, но так, чтобы они не касались смеси. Затем смачивают спиртом небольшой кусочек ваты и зажимают его между пальцами, держа руку над костром.

Из ваты выдавливают несколько капель: спирта так, чтобы они попали на смесь. Костер моментально загорится. В опыте происходит энергичное окисление спирта кислородом. Выделяющееся при этом тепло зажигает костер.

Опыт 4. « Гремучая смесь».

Оборудование: штатив, пробирки, держатель для пробирок, стеклянный цилиндр с водой, пробирка с газоотводной трубкой, пинцет, лучина, цинк, соляная кислота.

Смесь водорода и кислорода - взрывоопасна, это "гремучий газ".
Дело в том, что водород сгорает в кислороде с выделением большого количества теплоты: 2H2 + O2 = 2H2O +Q

Для начала реакции достаточно поднести к смеси горящую спичку. По уравнению реакции две молекулы водорода реагируют с одной молекулой кислорода, значит оптимальное соотношение водорода и кислорода - два к одному. В нашем опыте используется не чистый кислород, а воздух, в котором кислорода - только пятая часть (21%). Поэтому "гремучее", наиболее взрывоопасное соотношение водород – воздух составляет два к пяти. Проверим это на практике.  

В банку собираем водород. Остальной объем заполнен воздухом. Водород будет поступать по газоотводной трубке из колбы с соляной кислотой и цинком: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑.

Скопления водорода – опасны, на производстве важно не допускать скопления водорода в гальванических цехах, где водород выделяется в больших объемах при нанесении защитных покрытий на металлы. Взрыв водорода грозит разрушением зданию.

 Кононова Е.Д., учитель химии   Покровской СОШ №1

Горение магния в кислороде

Оборудование:  пинцет, спиртовка, кусочек магния.

Гореть могут многие металлы. Но активные металлы, например магний, загораются при относительно низких температурах. Подожжем кусочек магния на пламени спиртовки.

В воздухе металл горит. В атмосфере кислорода магний вспыхивает ослепительным белым пламенем. При горении магния выделяются ультрафиолетовые лучи.

Продукт горения магния – белый порошкообразный оксид. 2Mg + O2= 2MgO

При горении магния выделяется большое количество теплоты, поэтому магний может сам себя разогреть до высоких температур. Для этого необходимо только достаточное количество металла. Свойство магния ярко гореть используется в пиротехнике. Измельченный магний - составляющая смесей для фейерверков. Вспышку магния использовали фотографы 100 лет назад для освещения моделей. Осветительный прибор представлял собой полочку с зеркалом-отражателем, на полочке сгорал порошок магния. Пока магний горел - открывали затвор. Ярко освещенный объект получался контрастным на фотографии. Магний - очень легкий металл, в 1,5 раза легче алюминия и в 4,5 раза легче железа.

Взаимодействие натрия с водой.

 Оборудование: натрий, дистиллированная вода, спиртовой раствор индикатора фенолфталеина, кристаллизаторы, пинцет или щипцы, скальпель или острый нож, фильтровальная бумага.

В кристаллизатор наливаем воду и добавляем по несколько капель раствора фенолфталеина. Натрий – мягкий металл, легко режется ножом, очень активный. Отрезаем скальпелем на листе фильтровальной бумаги от  натрия  небольшой, величиной с горошину, “дольки”. Кусочки натрия  обсушиваем фильтровальной бумагой и опускаем в кристаллизатор . Наблюдаем “бегающие” по поверхности воды шарики расплавленного металла. За каждым из “бегающих” шариков остается малиновый “шлейф” из-за того, что в результате реакций: 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
образуется щелочной гидроксид (сильное основание), который окрашивает индикатор фенолфталеин в малиново-фиолетовый цвет.

Реакция серебряного зеркала

Оборудование: нитрат серебра, аммиак, глюкоза, очень чистая пробирка.

Растворяется немного нитрата серебра и к нему приливается аммиак, сначала раствор помутнеет, лить до тех пор, пока раствор не станет прозрачным. После этого к раствору добавляют глюкозу и начинают нагревать, через минуту стенки пробирки покроются серебром.

Егорова  Т.Я., учитель химии   Покровской СОШ №3

Опыт  «Вулкан на столе».

Оборудование: колба, фарфоровая чашечка, дихромат аммония, спирт, лучинка

По имени Вулкана, бога огня древних римлян, названы огнедышащие горы – вулканы, внезапно просыпающихся и уничтожающие окрест все живое во время страшных извержений. Свои домашние вулканы придумали и химики, самый известный из которых проделал немецкий химик Рудольф Бёттгер. Он получил оранжево-красное вещество и решил испытать его на способность воспламеняться от горячей лучины. Давайте посмотрим, что же произошло.

В горло конической колбы вставьте тигелек или фарфоровую чашечку. Колбу можно покрыть пластилином, придав ей форму горы.  Насыпаем немного дихромата калия в фарфоровую чашечку, затем добавляем немного порошка магния, хорошо перемешиваем смесь и формируем в чашечке горкой. Прикасаемся к вершине «вулкана» горящей лучиной. Горящая смесь выбрасывает большое количество искр, это напоминает извержение вулкана. Сам вулкан при этом непрерывно растет и меняет цвет, из оранжевого в зеленый.

Опыт «Джинн из колбы».

Оборудование: колба,  марганцовка (калий марганцевокислый), перекись водорода 37%, шпатель.

        Джин это очень загадочное волшебное существо, которое может выполнить любое пожелание своего хозяина. В мультиках  джина вызывают  из лампы, а мы вызовем химического джина из колбы. Загадываем желание и выпускаем джина.

Для этого в колбу наливаем немного перекиси водорода.  И с помощью шпателя насыпаем марганцовку. Выделяется белый дым вверх. Уравнение: KMnO4 + H2O2 = KOH + MnNO2 + O2. 

Опыт «Кровь без раны»

Некоторые химики научились творить настоящие чудеса, с помощью изготовленной ими же живой воды заживляют раны.  

Заранее готовили растворы хлорида железа (Ш), тиоцианата калия, фторида лития. Выбрали добровольца,  смочите ватку «спиртом» (тиоцианат калия) и протерли ему руку, затем продезинфицировали скальпель,  раствором «иода» (хлорид железа (Ш)). Провели «скальпелем» по участку кожи, обработанному «спиртом», и потекла «кровь». После этого  «заживляем рану», для этого смачиваем ватку в «живой воде» (раствор фторид лития). «Кровь» исчезнет, а под ней — здоровая кожа.