Цікаві досліди

Дослід 1. Кип'ятіння чаю за допомогою холодної води.

Літрову колбу з кип'яченим чаєм закрийте пробкою, переверніть, закріпіть догори дном у лапці металевого штатива і полийте холодною водою.

При охолодженні повітря в колбі насичується водяною парою. Під дією холодної води воно конденсується, і тиск у колбі знижується. При зниженому тискові вода (у даному випадку — чай) кипить при температурі значно нижчій ніж 100 °С.

Запитання. Чому при охолодженні дна колби холодною водою гаряча вода закипає? (Водяна пара в колбі конденсуються при охолодженні, тиску ній знижується, тому температура кипіння води зменшується.)

Дослід 2. Гігроскоп зі штучних квітів.

Паперові квіти (рожевого та білого кольорів) із листками (жовтого кольору) кладуть на 2 хв у розчин, шо містить: воду об'ємом 500 мл, білий желатин масою 40—50 г і кобальт(ІІ) хлорид масою 5 г. Просочені цим розчином паперові квіти сушать.

При похмурій, вологій погоді квіти матимуть рожеві та червоні пелюстки і жовті листки. Якщо ж погода буде сонячною, то пелюстки квітів стануть блакитними й бузковими, а листя позеленіє. Отже, такі квіти можуть передбачати сонячну або дощову погоду.

Запитання. У чому полягає причина різного забарвлення паперових квітів при зміні сухої чи вологої погоди?

(Квіти було насичено розчином кобальт(ІІ) хлоридом, який залежно від кількості кристалізаційної води змінює свій колір: у суху погоду кобальт(П) хлорид втрачає багато води і набуває блакитного чи бузкового кольорів, а у вологу погоду зволожується за рахунок атмосферної пари й набуває червоного чи рожевого забарвлення.)

Дослід 3. Миттєва кольорова світлина.

Жовта K₄[Fe(CN)₆] й червона K₃[Fe(CN)₆] кров'яні солі, взаємодіючи із солями важких металічних елементів, дають різнокольорові продукти реакцій; зокрема жовта кров 'яна сіль K₄[Fe(CN) ₆]:

*із ферум(Ш) сульфатом дає синє забарвлення;

*із солями Купруму(ІІ) — темно-коричневе;

*із солями Вісмуту — жовте;

*із солями Феруму(ІІ) — зелене.

Такими розчинами солей на білому аркуші паперу виконайте малюнок і висушіть його. Оскільки розчини є безбарвними, то й папір залишається незафарбованим. Для проявлення по такому малюнку проведіть вологим тампоном, змоченим у розчині жовтої кров'яної солі.,

Запитання.

•Які солі було використано для нанесення на папір невидимого зображення? (Зображення малювали розчинами ферум(ІП), ферум(П) сульфату, солей Вісмуту та купрум(ІІ) сульфату.)

•Яку речовину було використано для проявлення малюнків і який колір відповідає продуктам реакцій перерахованих солей? (Малюнки проявляли розчином жовтої кров 'яної солі, яка із сіллю Феруму(ІІІ) дає синє забарвлення, із сіллю Ферум(ІІ) — зелене, із солями Вісмуту — жовте та із солями Купруму(П) — темно-коричневе.)

Дослід 4. Виготовлення червоного, чорного й безбарвного чорнил.

Танін розчиніть у воді: 10 г таніну на 200 г води. Цей розчин налийте у склянку, на дні якої є кілька крапель концентрованого розчину ферум(Ш) хлориду. Дигалова кислота, що міститься в таніні, утворить із ферум(Ш) хлоридом чорнило чорного кольору, яким можна писати.

Якщо замість таніну налити у склянку трохи концентрованого розчину натрій саліцілату, то при взаємодії його з розчином ферум(Ш) хлориду можна одержати червоне чорнило.

Також можна показати процес перетворення чорного й червоного чорнил у безбарвну рідину. Для цього налийте щойно отримане чорнило у скляний циліндр, на дні якого міститься трохи концентрованого розчину щавлевої кислоти. Відбудеться реакція, у результаті якої знебарвляться і червоне, і чорне чорнила.

Запитання.

•У результаті чого утворюються на листках дуба «чорнильні горішки»? (Після укусу комахи горіхотворки на листках дуба та деяких інших рослин утворюються нарости — «чорнильні горішки».)

•Що таке танін і де його застосовують? (Танін — суміш дубильних речовин. Його найважливішою складовою частиною є складний ефір глюкози. Застосовується танін для дублення шкіри, як протравлення перед фарбуванням, для лікування запальних процесів порожнини рота і як антидот при отруєнні солями Аргентуму, Меркурію чи Плюмбуму.)

•Яка кислота міститься в таніні? (У таніні міститься дигалова кислота та її похідні.)

•3 яким реактивом ферум(ІІІ) хлорид утворює червоне чорнило?

(Розчин ферум(ІІІ) хлориду, взаємодіючи з розчином натрій саліцілату, утворює червоне чорнило.)

•3 яким реактивом танін утворює чорне чорнило? (Танін утворює чорне чорнило із солями Феруму(ІІІ).)

•Який реактив знебарвлює чорнило? (Концентрований розчин щавлевої кислоти червоне і чорне чорнила перетворює на безбарвні розчини)

Дослід 5. Мінеральний хамелеон В.М. Севергіна.

Як відомо, хамелеоном називають ящірку, що швидко змінює своє забарвлення під впливом навколишнього середовища. Подібну властивість мають і деякі розчини. Видатний російський хімік В.М. Севергін, спостерігаючи швидкі зміни кольору розчину калій манганату, назвав йото мінеральним хамелеоном.

Для проведення досліду спочатку одержіть калій манганат. Для цього нагрійте у пробірці калій перманганат:

2КМп0₄ = К₂МпО₄ + 0₂ + Мп0₂.

Потім отриману сіль розчиніть у воді: утвориться розчин зеленого кольору, який одразу ж змінюється на синьо-фіолетовий, фіолетовий і, нарешті, на малиновий:

ЗК₂Мп0₄ + 2Н₂0 = 2КМп0₄ + МпО₂ + 4КОН.

Цей дослід можна дещо змінити. Для цього розчиніть у пробірці трохи калій манганату K₂Mn0₄ та додайте розчин Їдкого натру NaOH. Виходить стійкий розчин гарного зеленого кольору. Потім додайте до нього трохи концентрованої сульфатної кислоти. Відбувається поступове перетворення зеленого кольору на рожевий через ряд різних відтінків. Це пояснюється тим, що калій манганат поступово переходить у калій перманганат.

Запитання.

•Чому при нагріванні калій перманганату й подальшому його розчиненні утворюється розчин зеленого кольору? (При нагріванні калій перманганат розкладається з утворенням калій манганат), розчин якого у воді має зелений колір. Забарвлення розчину поступово змінюється, оскільки у водяному розчині манганати перетворюються в перманганати — солі манганатної кислоти, що супроводжується зміною кольору розчину: із зеленого він перетворюється на синій та фіолетовий!)

•Чому змінюється колір розчину, що містить калій манганат та натрій гідроксид NaOH? (Додавання до розчину калій манганату розчину натрій гідроксиду затримує його перетворення на калій перманганат, тому зелений колір є стійким. При додаванні сульфатної кислоти відбувається нейтралізація натрій гідроксиду, що сприяє поступовому перетворенню калій манганату на перманганат. Це явище супроводжується зміною забарвлення розчину)

Дослід 6. Горіння винного спирту різнокольоровим полум'ям.

У чотири чашки чи блюдечка налийте трохи етилового спирту і розчиніть у ньому різні речовини:

•для одержання фіолетового полум'я до спирту об'ємом 30мл додайте калій нітрат масою 12 г;

•для одержання зеленого полум'я до спирту об'ємом 38 мл додайте 8 г борної кислоти масою 8 г та амоній хлорид масою 4 г;

•для одержання червоного полум'я у спирті об'ємом 25 мл розчиніть стронцій хлорид масою 8 г;

•для одержання синього полум'я розчиніть у спирті об'ємом 37 мл калій ацетат масою 16г.

Запитання. Чому безбарвні рідини горять різнокольоровим полум'ям? (У спирті розчинили калій нітрат, борну кислоту, хлориди амонію, Стронцію, калій ацетат, йони яких надають полум 'ю певного кольору)

Дослід 7. Залежність забарвлення речовин від температури.

Вивчіть залежність забарвлення речовин від температури:

•нагрійте пробірку із кадмій сульфідом у полум'ї спиртівки і спостерігайте, що жовтий колір реактиву зміниться на буро-червоний, а через 2—3 хв знову пожовтіє (кадмій сульфід можна одержати, пропускаючи через розчин будь-якої солі, що містить Cd²⁺, сірководень);

•нагрійте червоний порошок ферум(Ш) оксиду: порошок чорніє, а після охолодження набуває колишнього кольору;

•цинк оксид має білий колір, при сильному нагріванні він жовтіє, а після охолодження знову стає білим;

•яскраво-жовта комплексна сіль Аргентума Ag,Hgl₄, що є чутливою до тепла фарбою, при найменшому нагріванні набуває яскраво-червоного забарвлення, а при охолодженні знову стає яскраво-жовтою.

Дослід 8. Колекція кольорових розчинів.

У 5 склянок налийте розчини натрій гідроксиду, оцтової та хлоридної кислот, меркурій нітрату, ферум(ІІ) хлориду.

Додайте у них відповідно фенолфталеїн, лакмус, метиловий оранжевий, йодид та калію роданід.

При змішуванні попарно розчини набувають іншого кольору.

Дослід 9. Перетворення «молока на воду».

До білого осаду, який одержано зливанням розчинів кальцій хлориду і натрій карбонату, додають надлишок хлоридної кислоти. Рідина закипає та стає безбарвною і прозорою.

Запитання.

• 3 яких реактивів можна отримати безбарвну непрозору рідину? (Для отримання такої суспензії зливають різні розчини, наприклад, кальцій хлориду й карбонату або натрій сульфату, барій хлориду тощо.)

• Чому біла непрозора рідина перетворилася на безбарвну прозору? (Кальцій карбонат при взаємодії із хлоридною кислотою утворює розчинну сіль кальцій хлорид, воду й карбон(ІУ) оксид, що і призводить до «закипання».)

Дослід 10. Настій чорниці—індикатор.

Налийте у дві склянки до половини густого настою чорниці. Додайте в одну з них трохи лимонного соку, а в іншу — розчин питної соди. В обох склянках рідини змінили забарвлення.

Запитання.

•Чому неоднаково змінився колір настою чорниці у склянках? (У першій склянці діяли на настій чорниці кислотою, а в другій — лугом.)

•Яку роль виконував настій чорниці в обох випадках? (В обох випадках настій чорниці виконував роль індикатора.)

Дослід 11. Зміна кольору розчинів.

Візьміть три склянки. В одну зі склянок налийте на дно кілька крапель концентрованого розчину питної соди, у другу — трохи концентрованого розчину винної кислоти, третя — порожня. Після цього в першу та третю склянки налийте заздалегідь підготований розчин фенолфталеїну. У склянці з розчином соди рідина набуде малиново-червоного кольору, а в третій склянці, що була порожньою, рідина залишиться безбарвною і прозорою.

У другу склянку, на дно якої раніше налили трохи концентрованого розчину винної кислоти, перелийте яскраво-забарвлений розчин, який отримали у першій склянці.

Спостерігайте за знебарвленням розчину.

Запитання.

• Чому в першій склянці безбарвна рідина набула яскравого кольору? (На дно першої склянки напили трохи концентрованого розчину питної соди, який має лужну реакцію. У неї додали розчин фенолфталеїну, що є індикатором на лужне середовище і дає малинове забарвлення)

* Чому кольоровий розчин, перелитий у другу склянку, знову став безбарвним? {На дні другої склянки було трохи концентрованого розчину винної кислоти, яка нейтралізувала лужне середовище у першій склянці, тому розчин фенолфталеїну знову став безбарвним.)

' Дослід 12. Синя квітка стає червоною.

Виготовлену із цупкого паперу квітку оббризкайте концентрованим лужним розчином лакмусу. Опустіть (не торкаючи дна) синю квітку в склянку, на дно якої налийте концентрований розчин оцтової кислоти. Спостерігайте, як через 2—3 хв синя квітка стає червоною.

Запитання. Чому синя квітка перетворилася на червону? (Міцний розчин оцтової кислоти утворив кисле середовище, в якому лакмус червоніє!)

Дослід 13. Червона квітка стає синьою.

Цей дослід готується так, як і попередній. Але квітку зафарбуйте червоним лакмусом: до розчину синього лакмусу додайте трохи оцтової кислоти. Для перетворення червоної квітки на синю опустіть її у склянку, на дно якої налийте концентрований міцний розчин амоній гідроксиду. Аміак, що виділиться, створить лужне середовище, у якому червоний лакмус набуде синього кольору. Квітку перед опусканням у склянку з амоній гідроксидом трохи зволожте.

Дослід 14. Хімічний тайнопис.

Здавна користуються так званим симпатичним чорнилом. Відомо два види такого чорнила:

* після проявлення зберігається;

* після проявлення знову стає невидимим.

Розглянемо обидва варіанти.

Варіант І. Напишіть на білому папері, не натискаючи, кілька слів слабким розчином ферум(Ш) сульфату. Напис на папері після висихання буде непомітним. Оббризкайте його з пульверизатора розчином калій гексаціано(ІІ) феррату, і він набуде характерного синього кольору, оскільки утвориться комплексна сіль Феруму, що називається берлінською лазур»ю. Зробити цей напис знову невидимим не можна.

Варіант II. Зробіть напис розчином кобальт хлориду (розведеним розчином кристалогідрату СоС1₂ -6Н₂О) на рожевому папері (щоб було зовсім непомітно) та обережно, щоб не спалити, нагрійте його над полум'ям спиртівки. З'являться сині літери. Але, якщо потримати цей папір над киплячою водою або подихати на нього, то напис знову зникне.

Запитання.

•Яким реактивом було зроблено напис на білому папері? (Напис на білому папері було зроблено розчином ферум(ІІІ) сульфату.)

•Яким реактивом було виявлено напис на білому папері? (Розчин калій гексаціано(П) феррату, взаємодіючи з розчином ферум(ІІІ) сульфату, утворить берлінську лазур, що має характерний синій колір.)

•Чому другий запис було зроблено на рожевому папері? (Розчин кобальт хлориду має рожевий колір, тому на рожевому папері напис є невидимим.)

•Як виявляють напис на рожевому папері? (Напис проявляють над батареєю опалення або над полум 'ям спиртівки. При нагріванні кристалогідрат кобальт хлориду втрачає кристалізаційну воду і набуває гарного синього кольору!)

•Чому напис на рожевому папері поступово зникає сам? (Кобальт хлорид притягує з повітря водяну пару і знову перетворюється на кристалогідрат рожевого кольору непомітний на рожевому папері.)

Дослід 15. Кольоровий папір горить відповідним полум'ям.

Для проведення досліду заздалегідь підготуйте аркуші кольорового паперу: білий, жовтий, червоний, зелений та синій. Потім покладіть аркуші (або смужки):

•білого паперу— у розчин бертолетової солі;

•жовтого — у суміш розчинів натрій нітрату та бертолетової солі;

•червоного — у суміш розчинів бертолетової солі та стронцій нітрату;

•зеленого — у суміш розчинів бертолетової солі та барій нітрату;

•синього — у суміш розчинів бертолетової солі та купрум(ІІ) нітрату. Висушіть аркуші.

Одночасно підпаліть п'ять аркушів різнокольорового паперу: з'являється полум'я відповідного забарвлення.

При цьому може виникнути думка, що дійсно різнокольорові аркуші при горінні утворюють полум'я відповідного кольору. Щоб спростувати неправильний висновок, продемонструйте горіння всіх аркушів кольорового паперу, але не оброблених вищезазначеними розчинами. Вони горітимуть однаковим за кольором полум'ям.

Запитання.

• Чому аркуші кольорового паперу горять полум'ям різного кольору? (Аркуші паперу було просочено розчинами солей, йони яких забарвлюють полум'я в різні кольори.)

• Від наявності яких солей залежить забарвлення полум'я? (Солі Стронцію забарвлюють попум 'я у червоний колір, Барію — у зелений, Купруму — у синій. Натрію — у жовтий, бертолетова сіль — у білий кольори.)

Дослід 16. Незгораюча хустинка.

Хустинку просочіть розчином натрій силікату (канцелярський клей), висушіть і акуратно складіть. Для демонстрування негорючості хустинку облийте спиртом і підпаліть. Спирт згоряє, а тканина, просочена натрій силікатом, залишається не пошкодженою.

Запитання. Чим обробили хустинку, щоб вона не горіла?

(Хустинку просочили розчином натрій силікату, тому тканина набула вогнестійкості.)

Дослід 17. Різні способи одержання «молока».

Для досліду приготуйте розчини:

•натрій хлориду та аргентум нітрату;

•барій хлориду та натрій сульфату;

•кальцій хлориду та натрій карбонату.

Ці три пари розчинів помістіть у окремі склянки. У кожній утвориться «молоко» — нерозчинні солі білого кольору:

•у першому випадку — аргентум хлорид;

•у другому — барій сульфат;

•у третьому — кальцій карбонат.

Найдрібніші частинки цих солей і утворюють суспензію молочно-білого кольору.

Запитання. При взаємодії яких йонів утворюються білі нерозчинні речовини, зовні схожі на молоко? (Катіони Аргентуму й аніони Хлору, катіони Барію й сульфат-йони, катіони Кальцію й карбоиат-йони при взаємодії утворюють білий, нерозчинний у воді осад.)

Дослід 18. Окиснення хром(УІ) оксидом.

Насичений розчин калій хромату (К₂Сг₂ 0₇) об'ємом 2 мл налийте у пробірку, яку поставте у склянку з холодною водою. Потім долийте концентровану сульфатну кислоту об'ємом 2—3 мл. Через кілька хвилин, необхідних для охолодження, відфільтруйте суміш через скляну або азбестову вату, на якій залишаються темно-червоні голчасті кристали хром(УІ) оксиду CrO₃. Трохи отриманого хром(УІ) оксиду покладіть у порцелянову чашку або на керамічну пластинку й капайте на нього спирт. Унаслідок енергійного окиснення спирт запалюється.

Запитання.

*Складіть рівняння реакції між калій хроматом і сульфатною кислотою та позначте окисник.

К₂Сг₂ 0₇ + H₂SO₄= 2 Сг 0₃ + К₂S O₄ + H₂O

*Чому спалахнув спирт при взаємодії з хром(VI) оксидом? (Хром(УІ) оксид — один із найсильніших окисників, у якому горючі речовини зай маюються.)

Дослід 19. Хімічне «варіння» яєць.

У каструлю покладіть кілька шматочків гашеного або негашеного вапна і 2 яйця. Потім налийте стільки води, щоб вона покривала яйця. Реакція гасіння вапна є екзотермічною: виділяється стільки теплоти, що яйця зваряться. Потім вийміть їх із каструлі й продемонструйте, знявши шкаралупу.

Запитання,

•При якій температурі зсідається білок курячого яйця? (Білок зсідається при температурі близько 54 °С.)

•Чому яйце зварилося при гасінні вапна водою?

(Процес гасіння вапна є екзотермічним: виділяється багато тепла, температура піднімається значно вище 54 °С, при цьому і відбувається зсідання білка!)

Дослід 20. Добування «золота».

В одній колбі з киплячою водою розчиніть плюмбум ацетат, а в іншій — калій йодид. Обидва розчини злийте у велику колбу, дайте суміші прохолонути й продемонструйте гарні золотаві лусочки, що плавають у розчині. Уміст колби злегка підігрійте — «золото» зникне, розчинившись у гарячій воді.

Запитання. Розчини яких речовин при змішуванні утворюють золотаві лусочки? (Плюмбум ацетат свинцю та калій йодид розчиняються в гарячій воді При охолодженні ці речовини випадають в осад у вигляді золотавих лусочок.)

Доєлід21. Оригінальне яйце.

У скляну банку налийте розведену хлоридну кислоту й опустіть туди куряче яйце. Спостерігайте, як через 2—3 хв воно покривається пухирцями газу і спливає на поверхню. Пухирці газу відриваються, і яйце знову опускається на дно. Через 1 хв його поверхня знову покривається пухирцями газу, які виконують роль «плавального пояса», і яйце піднімається на поверхню рідини. Так, поринаючи й піднімаючись, яйце проявляє рухливість до розчинення шкарлупи.

Запитання.

•Чому яйце спочатку опустилося на дно, а потім спливло на поверхню?

(Густина яйця є більшою, ніж у розведеної хлоридної кислоти, тому воно спочатку опускається. Потім шкаралупа яйця, до складу якої входить кальцій карбонат, починає взаємодіяти із хлоридною кислотою. У результаті виділяється вуглекислий газ, що осідає у вигляді пухирців, утворюючи ніби «плавальний пояс». Яйце піднімається вгору, де пухирці вуглекислого газу відриваються від шкаралупи, і, втративши «плавальний пояс», знову опускається на дно посудины.)

• Чому наприкінці досліду яйце більше не піднімається на поверхню?

(Уся шкаралупа прореагувала з кислотою, тому пухирці вуглекислого газу більше не утворяться на поверхні яйця, тобто «плавальний пояс» більше не утвориться.)

Дослід 22. Одержання каучуку з листків фікуса.

Каучук міститься у багатьох рослинах — кульбабі, фікусі, кок-сагизі, тау-сагизі тощо. Для одержання каучуку краше візьміть листки фікуса. Сік із листків зберіть у пробірку. Додайте у неї воду об'ємом 1 мл й амоній сульфат масою 0,5 г. Спостерігайте, як після розмішування суміші та додавання до неї етилового спирту виділяються крапельки каучуку.

Кілька крапель каучуку розчиніть у бензині й поділіть на дві частини. До однієї з частин цього розчину додайте розчин калій перманганату. Колір розчину знебарвлюється, що свідчить про ненасичені властивості мономерів, з яких утворюється каучук.

Другу частину розчину обережно випаріть на годинниковому склі. Спостерігайте, як після випаровування розчинника на склі залишається еластична плівка каучуку, яку можна злегка розтягнути.

Запитання. Чому знебарвлюється розчин калій перманганату в бензиновому розчині каучуку? (Каучук — полімер, що має в своїй будові подвійні зв» язки, які можуть розриватися. Тому він вступає у реакції приєднання — часткове окиснення калій перманганатом.)

Дослід 23. Зниження точки замерзання водяних розчинів гліцерину.

Візьміть дві пробірки. В одну пробірку налийте до половини води, а в Іншу — на 1/4 частину води додайте 1/4 частину гліцерину. Потім обидві пробірки одночасно помістіть у охолоджувальну суміш льоду з кухонною сіллю або щойно приготований розчин амоній нітрату у воді. Спостерігайте, як через кілька хвилин вода в першій пробірці замерзає, а в Іншій, де був розчин гліцерину у воді, ні.

Запитання.

' Яка рідина, долита до води, знижує точку її замерзання? (Гліцерин знижує точку замерзання води.)

•Яка ще речовина, що вивчається в курсі органічної хімії, знижує точку замерзання води? (Точку замерзання води також знижує інший багатоатомний спирт — етиленгліколь)

•Як називаються незамерзаючі розчини та яке їх значення? (Розчини, що мають точки замерзання нижче 0 °С, називаються антифризами. Їх заливають у радіатори двигунів внутрішнього згорання для можливості роботи і у зимовий час.)

Література

1.Гроссе Э.,ВайсмантельХ. Химия для любознательных: Основы химии и занимательные опыты; [пер. с нем. Л.Н. Исаевой (гл. 1—3) и А.Б. Томчина (га. 4—8)]. — Л.: Химия, 1987. — 392 с.

2.Кукушкин Ю.Н. Химия вокруг нас: Справ, пособ.—М.: Высш. шк, 1992. — 192с: ил.

3.ПичугинаГВ. Химия и повседневная жизнь человека. —2-е изд., стереотип. — М: Дрофа, 2006.— 252, [4] с: ил.-—(Библиотечка учителя).

4.Седельников В.П. Эта всесильная химия: Науч.-попул. очерк. —Донецк: Донбас, 1979. — 143 с.

5.Сомин Л.Е. Увлекательная химия. Пособие для учителей. Из опыта работы. — М.: Просвещение, 1978.— 176 с: ил.

6.Фримантл М. Химия в действии: В 2-х ч. — Пер. с англ. — М.: Мир, 1998. Ч. 1.—528 с: ил.

7.Фримантл М. Химия в действии: В 2-х ч. — Пер. с англ. — М.: Мир, 1998.4.2.—620 с: ил.