Научно-исследовательская работа
Направление: Естественные науки
Тема: «Домашняя лаборатория»
Тип работы: учебно-исследовательская работа
Авторы: ученицы 8 класса Соломатова Алина, Абдрашитова Регина, Яницкая Елизавета
МКОУ «Сухобузимская СШ»,
Научный руководитель Хербер Людмила Петровна
Контактный телефон: 89138382726
Введение
«Широко простирает химия руки свои в дела человеческие.
Куда ни посмотрим, куда ни оглянемся, везде обращаются перед
очами нашими успехи ее прилежания».
М.В. Ломоносов.
Эти слова М.В. Ломоносова находят подтверждение в повседневной жизни: везде и всегда - на работе и дома, в городе и деревне - повсюду нас окружает всемогущая химия и рожденные ею вещества и разнообразные уникальные материалы, без которых мы не можем обходиться.
Использование химических веществ в быту известно с глубокой древности. Человек всегда наблюдал вокруг себя изменения, когда одни вещества давали жизнь другим или неожиданно меняли свою форму, окраску, запах. Задолго до наступления новой эры люди уже умели извлекать металлы из руд, красить ткани, обжигать глину.
В настоящее время роль и значение химии в жизни человека невозможно переоценить. Остается только удивляться всему разнообразию веществ и уникальных материалов, созданных человеком с помощью химического синтеза. Это искусственные и синтетические волокна, каучуки, всевозможные пластмассы, красители, витамины, гормоны, лекарства, косметика, сверхпрочные сплавы и материалы для промышленности, и многое другое.
Нас очень заинтересовал новый предмет, хотелось больше узнать о свойствах веществ и их применении в нашей жизни. Ответить на вопросы: Из чего же состоят различные химические соединения? Как устроены мельчайшие частички веществ? Что объединяет эти частицы? Почему одни вещества реагируют между собой, а другие - нет? Можно ли ускорить течение химических реакций?» Но больше всего нам нравилось наблюдать химические опыты. Хотелось, чтобы их было больше. Но рамки школьной программы не позволяют реализовать все наши запросы в полной мере. Поэтому по предложению учителя, мы решили заняться химическим экспериментом и исследовать свойства различных веществ, используемых в домашнем обиходе.
Мы понимали, что проведение химического эксперимента самостоятельно будет способствовать укреплению ранее полученных знаний, более глубокому пониманию предмета, сознательному усвоению материала, совершенствованию практических навыков, а главное - удовлетворит наше любопытство и поможет нам ответить на многие вопросы, связанные с использованием в быту различных веществ.
Проблема: Недостаточное количество времени в школьной программе на проведение химического эксперимента.
Актуальность исследования: домашний химический эксперимент способствует развитию кругозора и познавательной активности; самостоятельности; помогает в изучении необычных свойств разнообразных веществ; правильному и экономному использованию их в быту и повседневной жизни; поддерживает интерес к химической науке.
Цель:
Исследовать и изучить свойства различных веществ, применяемых в домашнем обиходе.
Выяснить их способность соединяться с другими веществами и объяснять, происходящие превращения.
Научиться правильному обращению с различными веществами, соблюдая технику безопасности.
Поделиться своими практическими и теоретическими знаниями с одноклассниками на уроках и занятиях химического кружка.
Провести познавательно-занимательные мероприятия в младших классах с демонстрацией химических опытов.
Задачи:
Изучить необходимую литературу.
Подобрать вещества, необходимые для исследования в домашних условиях.
Провести химические эксперименты.
Объяснить происходящие процессы.
5. Оформить отчет о проделанной работе и создать презентацию.
Методы исследования:
Эксперимент.
Наблюдение.
Описание.
Гипотеза: возможно ли провести самостоятельно химический эксперимент в домашних условиях.
В связи с целями и задачами исследовательской работы были разработаны критерии отбора химических опытов для проведения эксперимента в домашних условиях.
Критерии:
Безопасность
Простота выполнения
Доступность материала и оборудования
Экономичность.
Наглядность.
Перед выполнением домашнего эксперимента получили у учителя краткую инструкцию по соблюдению правил безопасности при самостоятельной работе:
Строго и точно соблюдать все рекомендации учителя
Никогда не смешивать реактивы просто для того, чтобы посмотреть , что получится.
Хранить реактивы в отдельных склянках и коробках
Никогда не брать реактивы руками, не наклоняться над склянками, в которых идут реакции, не нюхать вещества с едким запахом.
Беречь, прежде всего, глаза и кожу.
Не использовать для опытов посуду, из которой едят.
Не оставлять грязной посуды.
Внимательно изучить литературу с рекомендациями по проведению каждого опыта.
Приступать к работе только после того, как будут продуманы все действия.
Сначала мы выполняли опыты, связанные с изучаемой темой: «Свойства щелочей, кислот и солей»
Затем стали проводить более зрелищные и интересные для нас эксперименты: «Фараонова змея», «Несгораемые деньги» и др. и демонстрировать их своим одноклассникам на уроках и занятиях химического кружка.
Потом решили освоить получение смесей, которые имеют практическое применение быту. Так был синтезирован «Лизун» и «Шипучие бомбочки» для ванн, которые мы подарили своим мамам на 8 марта, в качестве тонизирующего и успокаивающего средства.
1. Основная часть.
Опыт 1. «Химический хамелеон»
Использовались:
Пульверизаторы
Концентрированный раствор аммиака
Описание:
Из белой бумаги изготовили розу, которую опрыскали раствором фенолфталеина (растворенная в воде таблетка пургена) и слегка подсушили. Затем цветок (он пока еще белый) опрыскали раствором аммиака. Цветок приобрел малиновый цвет.
Когда опрыскали малиновый цветок раствором кислоты, то роза вновь стала белой.
В этом опыте мы наблюдали изменение окраски индикатора фенолфталеина в щелочной и кислой средах, и реакцию нейтрализации, происходящую на поверхности цветка.
Опыт 2. «Резиновое яйцо»
Использовались:
Уксус столовый
сырое куриное яйцо
стакан
вода
Описание:
Помещаем куриное яйцо в уксус ,наблюдая при этом выделение пузырьков газа который скапливается на поверхности скорлупы .Держим яйцо в уксусе в течении 3 дней, за это время скорлупа полностью растворилась. Скорлупа растворяется из-за того, что состоит из карбоната кальция, который вступает в реакцию с уксусом. Яйцо становиться как бы резиновым, при этом, сохранило свою форму, благодаря наличию пленки между скорлупой и содержимым яйца.
Для сравнения в другой стакан налили чистой воды и поместили другое яйцо. При этом, никаких изменений не наблюдалось. Значит, карбонат кальция не растворим в воде.
CH3COOH + CaCO3 → (CH3COO)2Ca + CO2 + H2O.
В результате проведенного опыта мы подтвердили свойство кислот взаимодействовать с солями, в частности растворять карбонаты. Мы решили найти этому свойству практическое применение для растворения накипи в чайниках, так как накипь тоже состоит из карбонатов. Прокипятив воду лимонной и уксусной кислотами, мы увидели, что накипь действительно растворяется.
На свойстве различных веществ разлагаться с выделением газов основаны и другие занимательные эксперименты, которые можно проделать в домашних условиях. Например, домашний «Вулкан»
Опыт 3. «Домашний «ВУЛКАН» различными способами.
«Фиолетовый ВУЛКАН»
Использовались:
гидроперит
перманганат калия
жидкое мыло
вода
Суть опыта:
Гидроперит и перманганат калия (марганцовка) являются сильными окислителями, легко разлагаются с выделением кислорода, который с раствором жидкого мыла и марганцовки образует обильную пену, которая вырывается наружу через край высокого цилиндра, создавая впечатление извергающегося вулкана.
Описание опыта:
Гидроперит растереть в порошок и растворить в 50 мл. воды.
Перманганат(1 ч.л.) растворить в 50 мл. воды.
В цилиндр налить жидкого мыла, затем растворы марганцовки и гидроперита.
Синий «ВУЛКАН»
Использовались:
сухие дрожжи
гидроперит
раствор аммиака
медный купорос
жидкое мыло
вода
Суть опыта:
Для опыта нужен катализатор – сульфат аммония. Для его получения смешали раствор аммиака с медным купоросом.
В колбе смешиваем раствор перекиси водорода, жидкое мыло и пищевой краситель, тщательно перемешали и добавили сульфат аммония. Дрожжи растворили в теплой воде и осторожно добавили в раствор. Дрожжи при растворении в теплой воде выделяют углекислый газ, а перекись – кислород. Образующаяся смесь газов образует обильную пену с жидким мылом и вырывается энергично из бутылки наружу.
Перекись водорода является окислителем, сульфат аммония ускоряет реакцию, а жидкое мыло делает ее более наглядной.
Объяснение:
Перекись водорода имеет свойство самопроизвольно разлагаться на воду и кислород:
2H2O2 = 2H2O + O2
В раствор медного купороса добавим аммиак и получим аммиакат меди, который будет катализатором в нашей реакции разложения.
CuSO4 + 6NH3 + 2H2O = [Cu(NH3)4](OH)2 + (NH4)2SO4
Смешиваем жидкое мыло с раствором перекиси водорода, а затем добавляем к смеси катализатор. Реакция разложения запущена.
Мыльный раствор не дает кислороду «улететь». Пузырьки выделившегося кислорода обволакиваются слоем молекул мыла и поднимаются на поверхность. Соприкасаясь друг с другом, они образуют ячеистую структуру – пену. Пена получается плотной и долго не оседает из-за низкого содержания воды.
Опыт 4. «Лава-лампа»
1. Использовались:
• цилиндр
• Фруктовые соки
• Подсолнечное масло
• Шипучие таблетки аспирина
Описание опыта:
Две жидкости разной плотности не смешиваются между собой даже при перемешивании.
В цилиндр наливаем сок
Затем наливаем подсолнечное масло
Добавляем шипучий аспирин
Сок и масло в бокале не смешиваются, т.к. имеют различные плотности. Что же касается аспирина, то современные растворимые формы содержат в своем составе соду. В кислой среде идет реакция с выделением углекислого газа, который, стремясь вверх, поднимает жидкость из нижнего слоя. Вот так получается эффект лава-лампы.
3NaHCO3+C6H8O7=3CO2+3H2O+Na3C6H5O7
Опыт 5. "Химический сад"
Использовались:
• Силикатный клей
• Соли различных металлов (MgCl2, CuSO4, NiSO4, К2СrO4, K2Cr2O7, FeCl3)
• Химический стакан
Суть опыта:
В колбу наливаем силикат натрия (канцелярский клей) и высыпаем по щепотке каждой соли. Стараемся распределить крупицы повсюду.
Через некоторое время мы заметили ростки, идущие из крошек солей. Что же происходит?
Соли при попадании в водный раствор распадаются на ионы.
Ионы металлов входят в реакцию с силикатом натрия и образуют нерастворимый осадок. В случае железа это силикат железа.
В итоге осадок (силикат железа) осаждается поверх кристалла хлорида железа, покрывая его коркой.
Однако реакция не заканчивается. Начинается физическое явление. Вода проходит через корку, хлорид железа разбухает и разрывает корку. То же самое происходит и с другими солями.
Опять начинается реакция ионного обмена, хлорид железа покрывается коркой, которую разрывает. В итоге вырастает "росток". Далее под воздействием силы Архимеда, эти «ростки» ложатся на дно, но потом всплывают вверх, как веточки растений. Спустя сутки они достигли поверхности клея, образовав веточки, на верхушках которых появились цветные шарики в виде цветков. Картина в стакане напоминала цветущий сад.
Опыт 6. «Фараоновы змеи»
Использовались:
• Сухое горючее
• Глюконат кальция
• Металлическая подставка
Описание опыта:
На сухое горючее поместили таблетки глюконата кальция и подожгли. Через 2-3 минуты на поверхности таблеток появились черные шарики¸ из которых стали медленно выползать извивающиеся черные «змеи». Пока горело горючее, «змеи» продолжали выползать, увеличиваясь в объеме, который значительно превышал объем таблеток. Опыт был очень эффектным.
Суть опыта:
Глюконат при нагревании стал разлагаться с выделением углекислого газа. Сахар, содержащийся, в глюконате стал плавиться и обугливаться, а газ заставлял горящую массу двигаться, создавая впечатление извивающихся змей.
Опыт 7. «Несгораемые деньги»
Использовались:
Раствор этилового спирта с водой (1:1)
Денежная купюра (100 руб.)
Металлический поднос и щипцы
Описание опыта:
Погрузили купюру в раствор спирта, чтобы она пропиталась в течение 1 мин. Затем достали щипцами, дали стечь раствору и подожгли. Наблюдали пламя, дождались, пока оно само погаснет. При этом купюра, к всеобщему удивлению, осталась целой.
Суть опыта:
В результате горения спирта образуется углекислый газ и вода. Когда мы поджигали купюру - горел спирт. Температура, при которой он горит, не достаточна для того, чтобы испарить воду, которой пропитана бумага. В результате, весь спирт прогорел, пламя погасло, а слегка влажная денежная купюра осталась неповрежденной.
Опыт 8. "Домашний лизун"
Использовались:
• Клей ПВА. Белый
• Вода - обычная
• Тетраборат натрия,
• Мерный стакан, емкость и палочка для смешивания.
Описание:
Растворили столовую ложку тетрабората в стакане воды. Четверть стакана воды и четверть стакана клея смешали в однородную смесь в другой посуде. При желании туда можно добавлять краситель.
Перемешивая клеевую смесь, постепенно добавили туда раствор буры, примерно полстакана. Мешали до получения желеобразной однородной массы.
Проверили результат: образовалась загустевшая субстанция, которая и представляет из себя игрушку, называемую «Лизуном». Ее можно выложить на стол, помять, подержать и проверить все ее оригинальные свойств. Самодельный Лизун получился очень нежным. Чтобы он дольше сохранял свои свойства и не стал жидким, за ним надо ухаживать: делать с ним зарядку, мять и скручивать для тренировки.
Опыт 9. «Шипучие бомбочки» для ванн.
Использовались:
Лимонная кислота-2 ст.л.
Сода-4 ст.л.
Морская соль- 8 ст.л.
Растительное масло.
Эфирные масла.
Пищевой краситель
Резиновые перчатки.
Описание опыта
Смешали кислоту, соду и морскую соль, тщательно перемешали. Постепенно добавляли масло, растирая комочки. Капнули 10 капель эфирного масла. Смесь должна быть пластичной, но не суховатой. Полученную смесь плотно утрамбовали в заранее подготовленные формочки и оставили застывать на несколько часов. Когда извлекли –бомбочки готовы к применению. Бросили в таз с водой и наблюдали шипение за счет выделяющегося углекислого газа.
Такие шипящие бомбочки имеют практическое назначение. Если принять с ними ванну, можно отлично расслабиться, отдохнуть, привести тело и дух в порядок. В зависимости от добавляемого эфирного масла, они оказывают успокаивающее или тонизирующее действие на организм. Мы решили преподнести результат своего химического эксперимента - шипучие бомбочки в качестве подарка своим мамам на 8 Марта.
Заключение
При выполнении данной исследовательской работы самостоятельно, мы подтвердили свою гипотезу, убедились, что в домашних условиях можно самостоятельно проводить химические эксперименты.
Также мы смогли заинтересовать своих одноклассников и учащихся младших классов, демонстрируя им свои опыты. Надеемся, что наши «показательные выступления» с опытами завлекут учащихся в невероятный мир занимательной химии.
Литература
1. Л.Ю.Аликберова. Занимательная химия.
2. В.В.Рюмин.Азбука науки.
3. Г.В.Пичугина. Химия и повседневная жизнь человека.
4. А.М.Юдин. В.Н.Сучков. Химия в быту.
Интернет-ресурсы:
Сайт http://ekodominfo.ru/distantsionnoe-obuchenie/i-snova-eksperiment - статья "Химические опыты дома".
Сайт http://www.tigrulki.ru/2010/02/24/interesnye-opyty-u-vas-doma/ -
Статья "интересные опыты у вас дома".
Сайт http://www.kristallikov.net/page65.html - статья "занимательные опыты дома".
Сайт http://ladytech.ru/delaem-igrushku-lizuna-doma/ - статья о неньютоновской жидкости - игрушке "лизуне".
Сайт http://simplescience.ru/video/about:chemistry/ - статья "занимательные химические эксперименты и опыты по химии".
Сайт http://lib.vspu.ac.ru/index.html
Сайт http://www.biblioclub.ru/
|
