Домашний химический эксперимент

Е.А. Сеген
методист
управления учебно-методической работы
ГУО «Академия последипломного оразования»
Занимательная химия
Домашний химический эксперимент
(продолжение)
«Ни одна наука не нуждается
в эксперименте в такой степени, как химия»
Майкл Фарадей
Занимательные опыты, являясь частью эксперимента, прививают любовь
к химии, формируют интерес к предмету в дополнительное от занятий время,
способствуют более успешному усвоению химии, углублению и расширению
знаний, формированию навыков самостоятельной творческой работы,
привитию практического опыта работы с химическими реактивами и
оборудованием.
Эти эксперименты должны дать учащимся дополнительные
практические навыки в обращении с веществами, посудой и
принадлежностями, навыки собирания приборов, проведения химических
операций и некоторые навыки распознания веществ. Овладение этими
навыками поможет «приобретению опыта химически грамотного
использования веществ и материалов, применяемых в быту», что обозначено
в концепции учебного предмета «химия» как главенствующее.
У учащихся в процессе экспериментального обучения происходит
значимое развитие мотивации.Целенаправленное применение системы
домашнего эксперимента способствует формированию осознанных знаний.
Более целесообразно вводить домашние опыты в 7 - 9 классе.
Увлечение учащимися химией начинается обычно с опытов. Есть
множество занимательных, интересных опытов, которые могут проводиться
в домашних условиях. Критериями для их проведения
является
безопасность, а также доступность оборудования и реактивов (их можно
приобрести в хозяйственных магазинах или аптеках).
Учителю необходимо создать к каждой теме инструкции по выполнению
опытов. Не менее важным моментом в работе учащихся является составление
письменных отчетов о результатах домашнего химического эксперимента.
Можно рекомендовать учащимся составлять отчеты по той форме, которую
они используют при выполнении практических работ.
Учитель может систематически просматривать домашние отчеты в
рабочих тетрадях учащихся, а также заслушивать выступления учеников о
результатах проделанной работы.
Опыт «Удобрения из кости» (7 класс)
Хотя минеральные удобрения и продают в магазине, их можно сделать самостоятельно. Сырьем будут служить кости, ведь их минеральная основа – фосфорит, из которого на заводе делают фосфорные удобрения.
Методика проведения эксперимента:
Этот опыт можно проводить тем, у кого есть возможность для разжигания
костра под присмотром взрослых. Прокалите кости на костре или в печке
(это надо делать продолжительное время), затем измельчите кости в порошок (сначала молотком, а затем растирая в ступке).
Самодельное удобрение можно использовать для подкормки комнатных
растений и посмотреть как они прибавляют в росте по сравнению с контрольными растениями.
Опыт «Создание морозного узора» (7 класс)
Явление кристаллизации у разных солей протекает по-разному. В наше время
изучены разные методы искусственного выращивания кристаллов, область
их применения расширилась и, возможно, будущее новейших технологий
принадлежит кристаллам. Кристаллизацию можно вести разными способами.
Один из них – охлаждение насыщенного горячего раствора. Вещество
нашатырь дает очень красивые кристаллы именно таким способом. Это
вещество представляет собой соль хлорид аммония – его можно купить в
хозяйственном магазине, как удобрение для растений
Методика проведения эксперимента:
Налейте в склянку теплую воду, не очень много, не больше столовой ложки.
Небольшими порциями, каждый раз хорошо размешивая, всыпьте нашатырь.
Как только он перестанет растворяться, кисточкой нанесите раствор на кусок
стекла или на зеркальце (осторожно, не порежьтесь!). Теперь придется
подождать, пока вся вода не испарится. А когда воды не останется, на стекле
появится узор, очень похожий на морозный. Только вместо льда - кристаллы
хлорида аммония. Тепло им не страшно, но нельзя, чтобы на них попадала
вода. Несколько капель - и конец чуду.
Рис. Морозный узор
Опыт «Надпись на металле» (8 класс)
Реакцию взаимодействия металла с галогеном йодом можно провести в
домашних условиях. Йодная настойка, которая есть у каждого в аптечке,
представляет собой раствор галогена йода в спирте. Пластинку можно взять
из любого металла или сплава.
Методика проведения эксперимента:
Металлическую поверхность, на которой будет рисунок, прошлифуйте
наждачной шкуркой до блеска, зажгите свечку и наклоните ее так, чтобы
стеарин капал на блестящую поверхность. Слегка нагрейте металл, тогда
стеарин растечется тонким слоем. А когда он охладится и застынет, иглой
процарапайте какую-нибудь надпись так, чтобы бороздки от иголки
доходили до слоя металла. Наберите пипеткой аптечный йод и капните на
нацарапанные буквы. Через несколько минут раствор йода побледнеет, и
тогда надо вновь нанести его на царапины. Примерно через час снимите слой
парафина: вы увидите на металле ясные следы, они точь-в-точь повторяют
рисунок на парафине.
Железо вступает в реакцию с йодом, в результате образуется соль - иодид
железа. А эта соль - порошок, который легко удаляется с поверхности. И там,
где были царапины, образовались углубления в металле. Такой процесс
называют химическим травлением. Таким образом можно травить разные
предметы из меди и медных сплавов.
Рис. Вытравленная надпись
на медной пластине
Опыт «Изучение явления адсорбции» (9 класс)
Физико-химическое явление, которое называется адсорбцией, многие
наблюдали неоднократно. Как только вы сажаете чернильную кляксу на
бумагу или, что гораздо хуже, на одежду, так сразу и знакомитесь с этим
явлением. Когда поверхность одного вещества (бумаги, ткани и т. д.)
поглощает частицы другого вещества (чернил и проч.), это и есть адсорбция.
Очень хороший адсорбент - уголь. Причем не каменный, а древесный, и не
просто древесный, а активный (активированный). Такой уголь продают в
аптеках, обычно в виде таблеток.
Методика проведения эксперимента:
Налейте половину стакана воды, добавьте туда 3-4 капли цветных чернил
для чернильных ручек и в этот же стаканчик поместите несколько таблеток
активированного угля, перемешайте и оставьте на всю ночь, к утру окраска
чернил заметно ослабеет или даже вовсе исчезнет.
Поменяйте раствор на какой-либо другой, но тоже окрашенный - это может
быть разбавленная гуашь или акварель. Эффект окажется таким же.
Дело в том, что таблетка активированного угля
буквально пронизана
мельчайшими порами. Этих пор очень много. Если развернуть все поры
одной таблетки, то их поверхность сможет покрыть футбольное поле. К
огромной поверхности «прилипают» различные молекулы. Такой процесс
называют адсорбцией. Из-за того, что уголь хорошо адсорбирует различные
вещества, его используют при отравлениях для удаления ядов из желудка.
А если взять кусочки древесного угля, то они будут поглощать краситель
значительно слабее, так как у него меньшая площадь поверхности.
Адсорбция - это поглощение поверхностью: чем больше поверхность, тем и
поглощение лучше.
Опыт «Химчистка на дому» (9 класс)
Самые распространенные пятна – жировые, также часто встречаются пятна
от травы, чернильные пятна, пятна от ягод.
Выводить мы их будем с помощью экстракции, подбирая для этого
подходящий растворитель и с помощью окислительно-восстановительной
реакции.
Экстракция - метод извлечения вещества из раствора
с помощью
подходящего растворителя (экстрагента). Для извлечения из раствора
применяются растворители, не смешивающиеся с этим раствором, но в
которых вещество растворяется лучше, чем в первом растворителе.
Методика проведения эксперимента:
Заготовьте несколько кусочков светлой ткани, на нее посадите пятна из:
1) жира, 2) травы, 3) чернил и 4) ягод и попытайтесь их вывести.
1) Для выведения свежих жировых пятен годится скипидар. Ваткой,
смоченной растворителем, протрите пятно несколько раз, и жир перейдет в
раствор. Чтобы на ткани не осталось ореола, ее надо протереть мыльной
водой или раствором стирального порошка. Если ткань цветная, то надо
позаботиться о том, чтобы растворитель не повредил окраску. Прежде чем
приступить к работе проверьте, не изменяет ли выбранный вами
растворитель цвета ткани.
2) Экстракцией можно удалить и пятна от травы. Хлорофилл хорошо
экстрагируется спиртом. Если протереть испачканное травой место любым
спиртом, можно постепенно экстрагировать хлорофилл из пятна, и оно
обесцветится.
3) С чернилами на одежде дело посложнее. Тут понадобится немножко
(несколько капель) спирта - он растворяет красители, которые входят в
состав чернил. Но одной экстракцией все-таки не обойтись. Придется
привлечь и адсорбцию. Насыпьте на пятно немножко толченого мела (или
зубного порошка), капните чуть-чуть спирта, и когда мел впитает
(адсорбирует чернила), снимите его тупым ножом. Если повторить
процедуру несколько раз, мел в конце концов перестанет окрашиваться, а это
значит, что он полностью впитал в себя чернила. Остатки высохшего мела
стряхните щеткой.
4) Если на белую ткань пролили сок или на нее попала раздавленная ягода, то
поможет перекись водорода с добавкой нескольких капель нашатырного
спирта. Смочите раствором ватку, протрите пятно, промойте чистой водой - и
пятно исчезнет. Нельзя пользоваться таким методом для цветных тканей!
Это очень сильный окислитель, и, вполне возможно, вместе с пятном
перекись снимет и краску с ткани.
Рис. Отбеливание грязной тряпки
пероксидом водорода без механического
воздействия
Опыт «Наблюдения комплексов меди» (9 класс)
В повседневной жизни мы время от времени пользуемся реакциями комплексообразования, даже не подозревая об этом. Например, когда оттираем до
блеска медные вещи с помощью тряпочки, смоченной нашатырным спиртом,
т.е. водным раствором аммиака.
Методика проведения эксперимента:
Раскалите медную проволоку и опустите ее в раствор аммиака (нашатырного
спирта). Проволочка сразу станет блестящей, так как оксид сразу же восстановится до металлической меди. А одновременно будет образовываться ярко
окрашенное соединение комплекса меди (дигидроксотетрааммиаката меди
(II)). Если опыт повторить несколько раз, то раствор нашатырного спирта
окрасится в ярко-синий цвет. Способностью меди образовывать ярко-синий
комплекс с аммиаком пользуются для распознавания аммиака. При смеши-
вании слабого бледно-голубого раствора медного купороса с нашатырным
спиртом образуется раствор насыщенного ярко-синего цвета.
Опыт «Распознавание белка и получение казеинового клея» (9 класс)
Белки в растворе могут быть обнаружены с помощью характерных реакций.
Их называют цветными, так как в результате появляется характерное
окрашивание. По этим реакциям белки можно распознавать среди других
органических веществ.
Методика проведения эксперимента:
Сначала необходимо провести качественную реакцию на белок, чтобы быть
уверенными, что перед нами действительно белок. В раствор, в котором мы
предполагаем наличие белка (например в процеженный бульон) прибавте
сначала немного стиральной соды, а затем медного купороса. В присутствии
белка реакционная смесь станет фиолетовой. Это биуретовая реакция.
А теперь приготовте белковый клей, казеиновый: им пользуются по сей день,
несмотря на обилие синтетических клеев. Казеин содержится в молоке, а
удобнее всего будет извлечь его из простокваши. Отфильтруйте ростоквашу
от сыворотки через марлю, сложенную в несколько слоев. Оставшуюся на
фильтре массу промойте несколько раз водой и высушите. Затем промойте
массу бензином и снова высушите . А когда она станет совсем сухой, измельчите ее в ступке – порошок казеина готов. Смешайте его с нашатырным
спиртом и водой в соотношении 1:1:3 ( по массе). Это и есть казеиновый
клей. Для испытаний можно взять деревянные или керамические предметы.
Где достать реактивы
Металлы
Медь можно приобрести на строительных рынках в виде медной проволоки
или трубок из меди
Цинк, литий, никель можно достать из различных типов батареек.
(Осторожно! Батарейки, особенно использованные, содержат множество
ядовитых веществ!). Также из цинка изготовлены некоторые виды
карбюраторов.
Свинец - грузило для удочки, свинцовые аккумуляторы, пульки из свинца
для пневматического оружия.
Алюминий – в виде фольги – обертка шоколада, а порошок алюминия,
который называют «серебрянкой», можно купить в хозяйственном магазине в
лакокрасочном отделе.
Щелочи
Гидроксид натрия (NaOH) можно купить в отделе бытовой химии под
чистящим средством "Крот".
Химический реактив Ca(OH)2 можно получить при гашении извести,
которую можно купить в строительном магазине.
Кислоты
Серную кислоту концентрацией 28% можно купить в автомагазине или на
рынке как "Электролит".
Соляная кислота концентрацией 37%) продается практически во всех
хозмагах и ларьках, вместе с красками, растворителями и пр. химией. Ее
используют для очистки железных изделий от ржавчины.
Другие вещества
Перекись водорода.(гидроперит) продается в любой аптеке.
Ацетон. Можно приобрести в отделе лаков и красок хозяйственного
магазина. Лучше покупать "Ацетон технический", чем "лакокрасочный". Он
должен быть абсолютно прозрачен и испаряться с листа бумаги полностью,
без жирных пятен и грязи.
Скипидар - В лакокрасочном отделе хозмага.
Перманганат калия. Он же "марганцовка" - Продается в любой аптеке.
Лимонная кислота - В магазине в отделе специй и приправ. Белый порошок
со жгуче-кислым вкусом.
Сера - В магазине "Садовод" или на рынке среди удобрений. Не берите
"Серу коллоидную" – в ней слишком много примесей. Мелкий желтый
порошок, не растворяется в воде, плохо горит с резким удушливым запахом.
Аммиачная селитра, нашатырь, селитры натриевая и калиевая - В
хозяйственном магазине, в отделе удобрения.
Нашатырный спирт – раствор аммиака в воде можно найти в любой
аптеке.
Медный купорос – в магазине «садовод» или в хозмаге, дачники используют
его для обработки растений от вредителей.