Л. А. Яковишин Набір для експериментів
Хімічні чудеса Методичні рекомендації з покроковим описом проведення дослідів Міні-лабораторія у тебе вдома!
Інформація для батьків (учителів) і дітей! Правила техніки безпеки (обов’язково прочитайте і запам’ятайте) Пропоновані досліди призначені для дітей 10 років і більше, які цікавляться при‑ родничими науками. Досліди можна проводити в домашніх або шкільних умовах. 1. Всі досліди необхідно проводити в присутності дорослих! Проведенню дослідів у жодному разі не повинні заважати маленькі діти й домашні тварини! 2. Речовини з набору не можна вживати в їжу. Обладнання для експериментів не призначене для готування, зберігання й прийому їжі, у тому числі й використо‑ вувані для дослідів баночки й чайна ложка. 3. Набір зберігайте в місці, недоступному для маленьких дітей і домашніх тва‑ рин, і подалі від харчових продуктів. Експерименти проводьте в спеціально призначеному для цього місці. Для роботи використовуйте захисний халат або фартух. 4. Перед проведенням кожного досліду уважно прочитайте інструкцію до кінця й тільки потім починайте експеримент. Використовуйте тільки ту кількість ре‑ човини, що зазначена в інструкції. Не проводьте експерименти, не зазначені в даному керівництві. 5. Під час проведення дослідів категорично забороняється вживати їжу. 6. Уникайте потрапляння реактивів у рот і очі. Якщо це все‑таки сталося, промий‑ те рот і очі великою кількістю водопровідної води. За необхідності зверніться до лікаря. 7. Для визначення запаху речовини посуд із цією речовиною не можна підносити прямо до носа. Необхідно розташувати його на відстані 15–20 см від носа й, помахуючи рукою до носа, обережно нюхати. 8. Для решток розчинів реактивів зробіть етикетки. Якщо раптом ви забули підпи‑ сати посуд і виникли сумніви щодо його вмісту, вилийте рідину в каналізацію. 9. Для експериментів краще використовувати дистильовану воду. Її можна при‑ дбати в аптеці або магазині господарчих товарів. У протилежному випадку використайте кип’ячену воду. 10. Сухе пальне можна підпалювати тільки на негорючій поверхні, подалі від лег‑ козаймистих предметів і речовини. Не нахиляйтеся над полум’ям. Задувати
полум’я категорично заборонено. Щоб погасити пальне, необхідно обережно накрити полум’я збоку скляною або бляшаною баночкою. 11. Після проведення дослідів вимийте обладнання й посуд, приберіть робоче міс‑ це й протріть поверхню столу. Потім ретельно вимийте руки з милом.
Хімічні речовини, матеріали й устаткування для проведення дослідів № п/п
Назва речовини
Хімічна формула
1
Хлорид кобальту (II) гексагідрат
2
Лимонна кислота
3
Хлорид заліза (III)
4
Глюконат кальцію, 2 табл.
5
Сухе пальне, 2 шт.
6
Хлорид амонію
7
Мідний купорос
8
Желатин
9
Харчовий барвник
№ п/п
Назва
Кількість
1
Пластмасовий шпатель для насипання речовин і перемішування
1
2
Поліетиленова піпетка
1
3
Аркуш щільного паперу білого кольору
1
4
Аркуш щільного паперу рожевого кольору
1
5
Чашка Петрі
1
6
Пензлик для малювання
1
7
Мірний стакан
1
-2-
Список додаткового устаткування й матеріалів № п/п
Назва
Кількість
1
Дистильована (кип'ячена) вода
Приблизно 50 мл
2
Куряче яйце
1
3
Харчова сіль
1 уп.
4
Пакетик чорного чаю
1
5
Пакетик зеленого чаю
1
6
Паперова серветка
2
7
Скляна банка ємністю 1 л
1
8
Скляна банка ємністю 0,5 л
1
9
Скляна банка ємністю 250 мл або склянка
2
10
Сірники
1
11
Негорюча поверхня (наприклад, кахельна плитка або металева пластина)
1
12
Невелика бляшана баночка
1
13
Картопля
1
14
Аркуш тонкого паперу
1
15
Столовий оцет 9 % -й
200–250 мл
16
Харчова сода
17
Невелика пляшечка з-під яких-небудь ліків або пробка від газованої води
1
18
Праска
1
19
Пластиковий стаканчик
4
1 уп.
Якщо реактив з набору закінчився, його можна купити в магазинах хіміч‑ них реактивів.
-3-
Цікаві хімічні досліди Дослід № 1. Біла субмарина Для досліду знадобляться: куряче яйце, водопровідна вода, літрова скляна банка, харчова сіль, чайна ложка, пластмасовий шпатель, паперова серветка. Куряче яйце може перетворитися на підводний човен за допомогою звичайної солі. Перевіримо це. 1. Візьміть куряче яйце. Якщо воно брудне, обережно помийте його й витріть паперовою серветкою. 2. Налийте півбанки води й опустіть в неї яйце. Воно потоне, тому що важче, ніж вода (див. додаток, фото 1). Вийміть яйце з банки. (Усі фотоілюстрації дивіться в інструкції російською мовою.) 3. Розчиніть у воді приблизно 4 чайні ложки солі. Опустіть яйце в отриманий роз‑ чин. Воно спливе (див. додаток, фото 2). 4. Не виймаючи яйце з банки, додавайте в неї воду й помішуйте розчин пластма‑ совим шпателем. При цьому яйце знову почне опускатися на дно (див. дода‑ ток, фото 3).
Яйце легше розчину солі, тому спливає на поверхню. При додаванні води роз‑ чин поступово розбавляється, тому яйце стає важчим і починає тонути. Якщо в розчин знову додавати сіль, яйце знову спливе.
5. Після досліду дістаньте яйце, промийте водою й протріть серветкою. Яйце за‑ лишіть для наступного досліду.
Дослід № 2. Яйце — хімічний «підводний човен» Для досліду знадобляться: куряче яйце, 200–250 мл столового оцту (9 %-го розчину оцтової кислоти), півлітрова скляна банка. Куряче яйце може стати підводним човном ще й завдяки хімічній реакції з кислотою. 1. У півлітрову скляну банку налийте приблизно 200–250 мл столового оцту. Увага! Для досліду необхідний тільки столовий оцет (9 %-й розчин оцтової кислоти)! Не використовуйте оцтову есенцію! 2. Опустіть в оцет куряче яйце. Воно покриється безліччю бульбашок вуглекис‑ лого газу (див. додаток, фото 4). Він утвориться при реакції кислоти з карбо‑ натом кальцію, що є основним компонентом яєчної шкаралупи: Через якийсь час яйце спливе, тому що бульбашки вуглекислого газу, що виділя‑ ється, піднімають яйце (див. додаток, фото 5). Однак при спливанні яйця бульбаш‑ -4-
ки газу переходять у повітря, і яйце знову опускається. Цей процес відбувається, поки не закінчиться кислота або не розчиниться шкаралупа.
Дослід № 3. Картопля — «підводний човен» Для досліду знадобляться: літрова скляна банка, харчова сіль, чайна ложка, пластмасовий шпатель, водопровідна вода, картоплина. Тепер спробуйте зробити підводний човен зі звичайної картоплини. Як і в досліді № 1, для цього знадобиться харчова сіль. 1. Налийте півбанки води й опустіть у неї картоплину. Вона потоне (див. додаток, фото 6). Дістаньте картоплину з банки. 2. Додайте у воду сіль і помішуйте шпателем доти, поки нова порція солі вже не буде розчинятися. Опустіть картоплину в отриманий розчин. Вона відразу спливе (див. додаток, фото 7). Картоплину не виймайте з банки. 3. Додайте в банку воду. При цьому картоплина почне опускатися (див. додаток, фото 8). Ну, чим не підводний човен! У чистій воді картопля тоне, тому що важча води. Але вона легша розчину солі, тому й спостерігається її спливання. При додаванні води розчин солі розбавляєть‑ ся, картопля знову стає важчою й починає тонути.
Дослід № 4. Чайні чудеса Для досліду знадобляться: пакетик зеленого й чорного чаю, хлорид заліза(III) , гаряча кип’ячена вода, дистильована (кип’ячена) вода, чотири пластикових стаканчики, пляшечка від яких-небудь ліків або пробка від газованої води, пластмасовий шпатель, піпетка. Чай містить дубильні речовини, які надають йому характерного кольору і смаку. Для визначення таких речовин існує певна хімічна реакція. Зараз ви зможете її провести. 1. Заваріть в одному пластиковому стаканчику пакетик зеленого, а в іншому — чорного чаю. Будьте обережними! Залишіть чай остигати. 2. У невеликий посуд (це може бути пластиковий стаканчик чи пробка від газова‑ так, щоб вони покрили ної води) помістіть кристалики хлориду заліза(III) дно. Додайте до нього 5–10 крапель води. Суміш перемішайте шпателем. 3. Перелийте небагато холодного чаю в пластикові стаканчики або невеликі ба‑ . Рідина в баночках почне темніти ночки й по краплях додавайте розчин (див. додаток, фото 9–12). Зафарбовування виникає через утворення комплексного з’єднання заліза(III) з OH-групами дубильних речовин чаю. Будучи речовинами, які легко окисляються, вони в присутності лугів буріють, поглинаючи кисень із повітря. -5-
Дубильні речовини мають чудову властивість дубити шкіру, тобто позбавляють її здатності до гниття й затвердіння при висиханні.
Дослід № 5. Таємний малюнок під праскою Для досліду знадобляться: хлорид кобальту(II) , пластикова склянка або пробка від газованої води, пензлик для малювання, дистильована (кип’ячена) вода, аркуші щільного паперу білий і рожевий, аркуш тонкого паперу, пластмасовий шпатель, піпетка, праска. 1. У невеликий посуд (пластиковий стаканчик або пробка від газованої води) по‑ так, щоб він покрив дно. містіть небагато хлориду кобальту(II) Долийте до нього 5–10 крапель води. Суміш перемішайте шпателем. 2. Візьміть аркуш щільного паперу й намалюйте на ньому що-небудь, використо‑ вуючи замість фарби приготовлений розчин хлориду кобальту(II). Розчин має рожевий колір, тому для досліду можна використати білий і рожевий аркуші. Залишіть папір висихати. Залежно від вологості повітря малюнок буде роже‑ вим або світло-блакитним (див. додаток, фото 13). 3. На лист із малюнком покладіть аркуш тонкого паперу й проведіть по ньому гарячою праскою. При роботі із праскою будьте обережні! Зображення стане блакитним (див. додаток, фото 14). Незабаром воно знову зблідне. Якщо по‑ дихати на малюнок, то він також починає бліднути. Зміни кольорів малюнка викликані хімічним процесом, який супроводжується по‑ слідовною втратою води. У результаті при нагріванні до 140 °С отримуємо безвод‑ ний хлорид кобальту(II) блакитного кольору. Зневоднювання хлориду кобальту (II) відбувається навіть при звичайній температурі.
Дослід № 6. Хімічна «змія» Для досліду знадобляться: таблетка глюконату кальцію, таблетка сухого пального, сірники, негорюча поверхня (наприклад, кахельна плитка або металева пластина), невелика скляна баночка (бляшана баночка). За допомогою хімічних речовин можна одержати навіть «змію». Хоча вона буде не‑ справжньою, але зможе рухатися й звиватися, майже як жива. Для одержання змії . Цю речовину застосо‑ будемо використовувати глюконат кальцію вують у медицині для поповнення дефіциту кальцію в організмі людини й тварин. 1. На негорючу поверхню (наприклад, кахельну плитку або металеву пластину) помістіть таблетку сухого пального. Зверху на неї покладіть таблетку глюкона‑ ту кальцію (див. додаток, фото 15). 2. Підпаліть сухе пальне. Будьте обережними! Пам’ятайте, що поруч не повинні знаходитися легкозаймисті предмети й речовини! Нахилятися над полум’ям заборонено! -6-
З таблетки глюконату кальцію почне виповзати світло‑сіра «змія» завдовжки при‑ близно 10–15 см, яка буде закручуватися в спіраль (див. додаток, фото 16, 17). Гази, що виділяються, спучують тверду масу, і «змія» увесь час росте. Цей процес можна схарактеризувати наступним хімічним рівнянням:
Однак «змія», що утворилася, неміцна й легко розсипається. 3. Коли «змія» перестане виповзати, полум’я накрийте збоку скляною або бля‑ шаною банкою (див. додаток, фото 18). Будьте обережними! Задувати полум’я категорично заборонено!
Дослід № 7. Вода-помічниця Для досліду знадобляться: лимонна кислота, харчова сода, дистильована (кип’ячена) вода, пластиковий стаканчик (невелика скляна баночка), пластмасовий шпатель, піпетка. Ви, напевно, бачили, як мама змішує харчову соду зі столовим оцтом. При цьому спостерігається характерне шипіння через виділення вуглекислого газу. А що ста‑ неться, якщо замінити столовий оцет твердою кислотою, наприклад лимонною? Давайте з’ясуємо. 1. У баночку насипте небагато лимонної кислоти й харчової соди. Шпателем пе‑ ремішайте речовини. Реакція не відбувається (див. додаток, фото 19). 2. Тепер додайте до суміші кілька крапель води. Відразу відбувається бурхлива реакція (див. додаток, фото 20). Вода розчинила речовини, і вони стали взає‑ модіяти одне з одним:
Дослід № 8. Кристалічні візерунки в желатині Для досліду знадобляться: мірний хімічний стакан, 3 невеликі баночки або , хлорид амонію , швидкорозстаканчики, мідний купорос чинний желатин, пластмасовий шпатель, дистильована (кип’ячена) вода, кілька чашок Петрі (поліетиленових кришок для банок), харчові барвники, чайна ложка. Дуже гарні кристалічні візерунки можна одержати з мідного купоросу 1. У невеликій баночці або стаканчику розчиніть половину чайної ложки швидко‑ розчинного желатину в 50 мл теплої води. Суміш помішуйте шпателем. -7-
2. У нову баночку перелийте 10–15 мл отриманого розчину й додайте 2–3 шпате‑ лі кристалів мідного купоросу (див. додаток, фото 21). Суміш перемішайте шпателем до розчинення купоросу. 3. Отриманий розчин вилийте в чашку Петрі (кришку для банки) тонким шаром (2–3 мм) і залишіть на добу. Після випаровування води утвориться плівка же‑ латину, у якій можна побачити гарні гіллясті синьо-блакитні кристали мідного купоросу (див. додаток, фото 22). Мідний купорос зустрічається в природі у вигляді мінералу халькантиту. Назва цього мінералу походить від грецьких слів, що означають у перекладі «мідь» і «квітка». Мідний купорос застосовують при опіках білим фосфором, він входить до скла‑ ду полівітамінних комплексів, його також використовують при виробленні шкір, як протравлення при фарбуванні текстилю, як фарбуючий пігмент і т. ін. Якщо використати суміш 10–15 мл отриманого розчину желатину й іншої солі — хлориду амонію (кількістю по 2–3 шпателі), то можна одержати желатино‑ ву плівку з безбарвними кристалами у формі голок. Ну, а якщо вам захочеться одержати плівку з кристалами, пофарбованими в різ‑ номанітні кольори, то можна до суміші желатину із хлоридом амонію додати кілька крупинок харчового барвника (див. додаток, фото 23). Желатин (від латинського gelatus — застиглий) — це суміш поліпептидів, яку одержують спеціальною обробкою з кісток, сухожиль і хрящів. Желатин легко утворює драглі, тому його широко використовують для приготування харчових продуктів, наприклад желе, тортів, цукерок, жувальних гумок і йогуртів.