Перед нами новый наборчик для любителей химических опытов из серии «Суперпрофессор». В этот раз нам предстоит наблюдать за извержением вулкана и за фараоновыми змеями.
Важно! Эти эксперименты нужно проводить только на природе – бывает много огня и пепла!
А о наших экспериментах, которые мы проводили дома смотрите в статьях « « ».
В этот раз мы решили начать свои химические опыты с оживления фараоновых змей.
Qiddycome: Серия «Лучшие химические опыты и эксперименты: Фараонова змея»
Для этого химического опыта нам понадобились:
- Выпарительная чаша
- Сухое горючее
- Спички
- Ножницы (или пинцет)
- Глюконат кальция – 3 таблетки
- Перчатки
Проведение химического опыта «Фараоновы змеи»
- В чашу кладем таблетку сухого горючего и поджигаем его.
- Щипчиками осторожно кладем на огонь таблетку глюконата кальция.
Таблетка превращается в фараонову змею, которая выползает из чаши и растет, пока не рассыпется в пепел.
Глюконат кальция нужно положить в центр горящей таблетки, тогда фараоновы змейки будут жирненькие 🙂 Мы сначала одну таблетку глюконата кальция положили в центр, а две по краям и на видео видно, как отличаются змейки по размеру. Потом мы передвинули глюконат кальция в центр и все фараоновы змейки весело заструились.
Посмотрите по видео, как ползают фараоновы змеи:
Научное объяснение химического опыта «Фараоновы змеи»
Когда глюконат кальция разлагается, то образуются оксид кальция, углерод, углекислый газа и вода. Объем продуктов разложения гораздо больше объема исходного продукта, поэтому и получается такой интересный эффект.
В наборе «Суперпрофессор» ингредиенты рассчитаны на трехкратное повторение химического опыта «Фараоновы змеи».
Qiddycome: Серия «Лучшие химические опыты и эксперименты: Вулкан»
Как и большинство блогомамочек, мы с Олесей делали несколько раз вулкан из соды и уксуса. Я думала, что и в коробочке будет что-нибудь подобное. Но я здорово ошибалась. Эксперимент по извержению здесь был совершенно другой – намного круче!
Для эксперимента «Вулкан» мы использовали:
- Выпарительная чаша
- Фольга (негорючий жаропрочный материал)
- Дихромат аммония (20 г)
- Перманганат калия (10 г)
- Глицерин – 5 капель
- Пипетка
- Перчатки
Проведение химического опыта «Вулкан»
- Стелим на стол фольгу и ставим на нее выпарительную чашу.
- Насыпаем в чашу дихромат аммония (половину баночки) и делаем на вершине горки углубление.
- В углубление засыпаем перманганат калия.
- Набираем несколько капелек глицерина и капаем на перманганат калия.
Через несколько минут наш вулкан загорелся. Сам! Без поджигания!
Вот видео нашего горящего вулкана:
Научное объяснение химического опыта «Вулкан».
Оказывается, что дихромат аммония горит сам по себе, если его поджечь. Но в нашем эксперименте в качестве запала сработала смесь перманганата калия и глицерина. Из-за реакции этой смеси начало выделяться тепло, которое и привело к возгоранию дихромата аммония.
Извержение горящего вулкана — потрясающий химический опыт ! Интереснее эксперимента мы, наверное, еще и не проводили!
Команда БЭП (Большой Энергетический Потенциал)
Химия – наука экспериментальная, эксперимент учит на практике проверять свои выводы. Ломоносов говорил: «Химии никоим образом научиться невозможно, не видав самой практики и не принимаясь за химические операции»
Посетив современную виртуальную лабораторию в коллекции http://school-collection.edu.ru/catalog/pupil/?subject=30
Мы выбрали следующий опыт
(Возможности ресурса смотри приложение: презентация с фотографиями рабочего окна ресурса)
Разложение дихромата аммония
(Химический вулкан)
Цели опыта:
1.Познакомить с признаками и условиями течения химических реакций(экзотермическое разложение, окислительно-восстановительная реакция).
2.Пробудить у учащихся интерес к химии и показать, что эта наука является не только теоретической.
3.Создать условия для развития у учащихся умения анализировать результаты лабораторных исследований.
(Также целью этого опыта может быть получение оксида хрома (III) Cr 2 O 3)
Техника безопасности . В отличие от физических явлений при химических явлениях, или химических реакциях, происходит превращение одних веществ в другие, образуются новые вещества, обладающие другими свойствами. Об этом можно судить по внешним признакам. Эти признаки называются признаками химических реакций. Помните, что любые химические опыты требуют при выполнении осторожности, внимания, аккуратности. Избежать неприятностей поможет соблюдение простых правил:
Опыт следует выполнять в вытяжном шкафу при включенной вентиляции (или на открытом воздухе). Внимание! На время опыта следует надеть защитные очки! Происходит бурное выбрасывание продуктов разложения! Не наклоняться над "вулканом", не вдыхать аэрозоль оксида хрома.Исходное вещество и продукт реакции ядовиты при попадании внутрь. Не брать вещества руками, после опыта вымыть руки!
Приборы и реактивы : фарфоровая ступка, асбестовая бумага или металлическая пластинка, стеклянная палочка; спички; дихромат аммония (NH 4) 2 Cr 2 O 7 (измельченный), этиловый спирт.
Для проведения опыта химический "вулкан" растираем тщательно в фарфоровой ступке 50 г кристаллов дихромат аммония (NH 4) 2 Cr 2 O 7 . Чтобы было легче собрать продукт реакции, следует застелить прилегающую к месту опыта поверхность листом фильтровальной бумаги.
Далее на лист асбестовой бумаги или металлическую пластинку насыпают (NH 4) 2 Cr 2 O 7 таким образом, чтобы образовалась форма горки. Палочкойна вершине горки делаем отверстие и вливаем в него несколько миллилитров этилового спирта (С 2 Н 5 ОН). Поджигаем спирт спичкой, спирт загорается и начинается процесс бурного разложения аммония дихромата.
При этом из «кратера» выбрасываются яркие искры и «вулканический пепел» - грязно-зеленый Cr 2 O 3 , при этом объем его во много раз превышает объем взятого аммоний дихромата:
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 → N 2 + 4H 2 O + Cr 2 O 3 + Q.
Экзотермическое разложение (NH 4) 2 Cr 2 O 7 очень напоминает извержение настоящего вулкана, особенно на заключительной стадии, когда снопы красных искр прорываются из глубины пушистого Cr 2 O 3 .
Реакция разложения дихромата аммония протекает с выделением большого количества тепла, поэтому после поджигания соли она протекает самопроизвольно - до тех пор, пока весь дихромат не разложится.
Вывод : оксид хрома (III) Cr 2 O 3 получается путем нагревания дихромата аммония. Реакция разложения дихромата аммония относится к окислительно-восстановительным реакциям. Она начинается после предварительного нагревания, протекает бурно, с выделением большого количества теплоты. Наблюдается выделение газа, образование раскаленных частиц оксида хрома (III). Потоком газа раскаленные частицы оксида хрома (III) увлекаются вверх. Разрушение кристаллов дихромата аммония сопровождается характерным потрескиванием. t (NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + 4H2O + N2 Эта реакция относится к группе реакций внутримолекулярного окисления и восстановления. Окислителем является элемент хром, степень окисления которого изменяется от +6 до +3, а восстановителем азот, степень окисления которого изменяется от -3 до +0.
Утилизация отходов: оксид хрома (III ) собрать в емкость для проведения дальнейших экспериментов.
Как провести занимательный урок по химии на кухне и сделать его безопасным и интересным для вашего ребенка? Попробуем провести настоящий химический опыт - вулкан в обычной столовой тарелке. Для этого опыта потребуются следующие материалы и реактивы:
Кусок пластилина (из него мы сделаем сам вулкан);
Тарелка;
Уксусная кислота;
Питьевая сода;
Жидкость для мытья посуды;
Краситель.
Перечисленные выше компоненты легко можно найти в каждом доме или в хозяйственном отделе близлежащего магазина. Они достаточно безопасны, но, как и любые этот тоже потребует соблюдения правил техники безопасности.
Описание работы:
- Из пластилина делаем основание вулкана и конус с отверстием. Соединяем их, тщательно залепив края. Получаем пластилиновый макет вулкана со склонами. Внутренний размер нашей конструкции должен иметь окружность с диаметром около 100 - 200 мм. Перед установкой макета в тарелку или поднос проверяем наш вулкан на герметичность: набираем в него воду и смотрим, пропускает ли он ее. Если все в порядке - устанавливаем макет вулкана в тарелку.
- Теперь переходим к следующей части - приготовлению лавы. Засыпаем в наш макет вулкана из пластилина одну столовую ложку питьевой соды, жидкость для мытья посуды в таком же объеме и краситель, который будет окрашивать будущее извержение в соответствующий реальной лаве цвет. Чтобы добиться максимального сходства, можно использовать детские краски для рисования и даже обычный сок столовой свеклы. Этот химический опыт должен воссоздать в глазах ребенка в природе.
- Для запуска извержения необходимо залить в кратер четвертую часть чашки уксуса. В ходе соединение соды и уксусной кислоты ведет к образованию которая относится к нестойким соединениям и сразу же распадается на воду и углекислый газ. Именно этот пенный процесс и придаст нашему извержению вид настоящего вулкана с потоками лавы по склонам. Химический опыт закончен.
Демонстрация действующего вулкана в школе
Помимо описанного выше вида демонстрации безопасного извержения существует еще много способов получения вулкана на столе. Но уже эти опыты лучше проводить в специально подготовленных помещениях - школьных химических лабораториях. Наиболее известный всем со школьной скамьи вулканБёттгера. Для его проведения нужен дихромат аммония, который насыпают горкой, в вершине ее делают углубление. В кратер помещают кусочек смоченной спиртом ваты, который поджигают. В ходе реакции образуется азот, вода и Протекающая реакция очень похожа на извержение действующего вулкана.
Для запоминания, а также для развития эрудиции у детей хорошо связать такой химический опыт с каким-либо наиболее известным примером извержения в истории человеческой цивилизации, например, со взрывом Везувия в Италии, тем более что его замечательно и с пользой для кругозора можно проиллюстрировать репродукцией великой картины Карла Брюллова «Последний день Помпеи» (1827-1833 гг).
Небезынтересным для детей будет также рассказ о довольно редкой и полезной профессии вулканолога. Эти специалисты постоянно наблюдают уже потухшие и ныне действующие вулканы, делают предположения относительно возможного времени и силы их будущих извержений.
Химические элементы, из которых состоит всё сущее, могут образовывать невероятные соединения. Они обладают уникальными свойствами и участвуют в синтезе важнейших веществ, применяемых в промышленности. Одним из таких соединений является дихромат калия, о котором расскажет данная статья.
Физические свойства
Дихромат калия многолик. Химическая формула данного вещества - K 2 Cr 2 O 7 . Оно имеет нескольких имён. Техническое название реактива - хромпик. Иногда K 2 Cr 2 O 7 встречается под наименованием "калий двухромовокислый".
При комнатной температуре вещество представляет собой оранжевые кристаллы с удельной плотностью 2,68 г/см 3 . Если приглядеться внимательнее, то вы заметите их триклинную структуру. Как и многие другие соединения, при повышении температуры кристаллическая решётка хромпика видоизменяется - так образуются моноклинная форма. Это можно наблюдать после прохождения порога в 257 градусов Цельсия.
Соединение может похвастаться неплохой растворимостью в воде. С ростом температуры она повышается. При 20 ⁰C в жидкое состояние перейдёт 12,5 граммов вещества, а при кипении - 100 г. В спирте и аммиаке хромпик нерастворим, а с фтороводородом вступает в реакцию.
Температура плавления довольна низка и составляет всего 396 ⁰C. При 610 ⁰C происходит полное термическое разложение с образованием K 2 CrO 4 , трехокиси хрома (III) и кислорода.
Получение и очистка
Для получения K 2 Cr 2 O 7 используется раствор натриевого хромпика и хлорида калия. Их смешивают и подвергают сильному нагреванию до температуры 1200 ⁰C. В таких условиях протекает реакция обмена:
2KCl+Na 2 CR 2 O 7 → K 2 Cr 2 O 7 +2NaCl
Для очистки кристаллов в лабораторных условиях используют метод перекристаллизации. Готовят раствор, разводя 100 граммов дихромата калия в 1 литре горячей воды. Его тщательно перемешивают, фильтруют и подвергают упариванию так, чтобы от первоначального объёма осталось около 1/7. Остаток охлаждают при постоянном перемешивании. Таким путем образуются мелкие кристаллы, которые следует отфильтровать под тягой при помощи воронки Бюхнера. В процессе нужно провести три промывания очень холодной водой.
Трёхкратная перекристаллизация позволит получить образец с содержанием реагента дихромат калия от 99,92 до 100 %. Чтобы добиться такой чистоты готовят раствор из 100 граммов препарата и 150 мл кипятка. Его хорошо перемешивают и выливают тонкой струйкой в эксикатор или фарфоровую чашку. По мере охлаждения образуются кристаллы, которые фильтруют на пористой стеклянной воронке или платиновом конусе. Проводится сушка при 100 ⁰C в течение 2—2,5 часов. Полученное твердое образование дробят и продолжают прогревать при 200 ⁰C ещё в течение 12 часов. Такую последовательность действий повторяют 3 раза.
Окислительные свойства
Одним из сильнейших окислителей является дихромат калия. Химические свойства этого вещества можно наблюдать в следующих опытах:
- При сильном нагревании фарфоровой чашки с небольшим количеством реагента его кристаллы превращаются в расплав тёмного цвета. После охлаждения прокалённый остаток приобретает зелёный оттенок, а раствор этого вещества окрашен в жёлтый. То, что осталось на черепке, является трехокисью хрома, а жидкая фаза - K 2 CrO 4 .
- В щелочной среде происходит восстановление реагента до оксидов. Растворите 3 грамма кристаллов в 50 мл дистиллированной воды. Долейте немного K 2 CO 3 . Произойдёт реакция с выделением CO 2 , раствор окрасится в жёлтый оттенок - образовался K 2 CrO 4 . При добавлении кислоты вновь образуется бихромат красно-оранжевого цвета.
- Реагент способен восстанавливать галогены из соединений. Прокипятите 5 мл K 2 Cr 2 O 7 и 3 мл соляной кислоты. В результате реакции выделится газообразный свободный хлор. Хромпик превратится в зелёную трехокись. Опыт проводится только под сильной тягой!
- Хромовокислые соли свинца и серебра нерастворимы. Если к K 2 Cr 2 O 7 добавить AgNO 3 , произойдёт реакция обмена с выпадением красно-коричневого осадка Ag 2 CrO 4 . Тот же механизм восстановления происходит при реакции с нитратом свинца, который даёт жёлтый нерастворимый остаток.
- Сами кристаллы хромпика также обладают окислительными свойствами. Если их нагреть с серой, то реагент восстановит её до сульфида калия и трехокиси. Проведя ту же манипуляцию с углеродом, получите K 2 CO 3 , CO 2 и оксид хрома (III).
Опыт "Извержение вулкана"
Одним из наиболее впечатляющих химических опытов является «извержение вулкана». Его демонстрация потребует специального оборудования, нацеленного на защиту органов дыхания. Для эксперимента придётся прикрыть кожные покровы и надеть респиратор, ведь продуктом реакции станет ядовитая трехокись хрома, которая вредна для человека.
На несгораемую подложку, в качестве которой можно использовать асбестовое полотно, кафель или кристаллизатор, помещается небольшая кучка двухромовокислого калия (альтернативный реагент (NH 4) 2 Cr 2 O 7). В центре сделайте углубление, капните спирт и подожгите его. По мере горения происходит разложение хромпика с образованием кислорода. Газ включается в реакцию и обеспечивает эффект синего пламени. На лабораторном столе бушует настоящий вулкан! Остальными продуктами горения станут K 2 CrO 4 , трехокись хрома (III). Эти вещества очень токсичны, при попадании на кожу вызывают ожоги и изъязвления.
"Фараонова змея"
Не менее интересен опыт под названием «фараоновы змеи» с использованием реактива дихромат калия. Реакции с его участием выглядят впечатляюще: растворы меняют цвет, кристаллы разлагаются с образованием окрашенного в зелёный оттенок оксида Cr 2 O 3 .
Чтобы получить «змею», разотрите в ступке смесь из равных частей хромпика и сахара, добавьте половину порции нитрата натрия. Все компоненты увлажните и подмешайте немного коллодия. Возьмите стеклянную трубочку и запрессуйте туда кашицу. Подожгите один конец сосуда, и вы увидите, как из другого начнёт выползать чёрная «змейка». Когда она остынет, то окрасится в зелёный цвет. При этом сахароза сгорает до углерода, нитрат натрия разложится с образованием O 2 и NaNO 2 , а хромпик образует трехокись.
Выращивание кристаллов
Если приготовить насыщенный раствор бихромата калия, можно вырастить фантастические кристаллы. Выглядят они весьма впечатляюще, а сделать такую красоту очень просто. Достаточно поставить стакан с горячим раствором в место, защищённое от света, вибрации и сквозняка. Внутрь ёмкости опустите верёвочку и закрепите её на краю. Нужно подождать несколько дней, и вы увидите, как на нитке образуются красно-оранжевые кристаллы.
Применение в промышленности
Дихромат калия нашёл применение сразу в нескольких отраслях промышленности. Его используют в производстве пигментов для лакокрасочных изделий, для дубления кожи, дезинфекции семян. Окислительные свойства позволяют применять хромпик для создания спичечных головок, борьбы с коррозией металлов, изготовления пиротехнических изделий и сухих электролитов.
Смесь реагента с концентрированной серной кислотой — идеальное средство для мытья химической посуды.
"И ты, Вулкан, что пред горнами
В дне ада молнию куешь!"
(Г.Р. Державин, "Афинейскому витязю")
Самый известный из "домашних" вулканов -- дихроматный --первым наблюдал немецкий химик Рудольф Бёттгер, который прославился как изобретатель современных спичек и взрывчатого вещества пироксилина.
Вулкан Бёттгера
В 1843 году Рудольф Бёттгер получил дихромат аммония (NH 4) 2 Cr 2 O 7 -- оранжево-красное кристаллическое вещество. Он решил испытать это вещество. Насыпав на тарелку горку кристаллов, он поднес к ней горящую лучинку. Кристаллы не вспыхнули, но вокруг конца горящей лучинки что-то "закипело", начали стремительно вылетать раскаленные частицы. Горка стала увеличиваться и скоро приняла внушительные размеры. Изменился и цвет: вместо оранжевого он стал зеленым. Позднее было установлено, что дихромат аммония самопроизвольно разлагается не только от зажженной лучинки или спички, но и от нагретой стеклянной палочки. При этом выделяется газообразный азот, пары воды, твердые частички раскаленного оксида хрома и большое количество теплоты. Идет внутримолекулярная окислительно-восстановительная реакция.
Вулкан Лемери
Французский химик, аптекарь и врач Никола Лемери (1645--1715) в свое время тоже наблюдал нечто похожее на вулкан, когда, смешав в железной чашке 2 г железных опилок и 2 г порошкообразной серы, дотронулся до нее раскаленной стеклянной палочкой. Через некоторое время из приготовленной смеси начали вылетать частицы черного цвета, а сама она, сильно увеличившись в объеме, так разогрелась, что начала светиться. Вулкан Лемери -- результат простой химической реакции взаимодействия железа и серы с образованием сульфида железа. Эта реакция протекает весьма энергично и сопровождается значительным тепловыделением.
Ферратный вулкан
Чтобы показать этот опыт, тоже очень эффектный, смешивают 1 г железного порошка или пудры с 2 г сухого нитрата калия, предварительно растертого в ступке. Смесь помещают в углубление горки, сделанной из 4--5 столовых ложек сухого просеянного речного песка, смачивают этиловым спиртом или одеколоном и поджигают. Начинается бурная реакция с выделением искр, буроватым дымом и сильным разогревом. При взаимодействии нитрата калия с железом образуется феррат калия и газообразный монооксид азота, который, окисляясь на воздухе, дает бурый газ -- диоксид азота. Если твердый остаток после окончания реакции поместить в стакан с холодной кипяченой водой, получится красно-фиолетовый раствор феррата калия.
Все три вулкана будут выглядеть особенно эффектно, если показывать их в вечернем полумраке на открытом воздухе. А если вы занимаетесь "химической вулканологией" в помещении, позаботьтесь о безопасности зрителей, усадив их подальше от демонстрационного стола: вдыхание продуктов "вулканических" реакций очень вредно! Нельзя наклоняться над "вулканом" и прикасаться к нему, пока процесс не закончится и все вещества не остынут!!!
Безопасный вулкан
Чтобы приготовить вулкан, вполне безопасный и тем не менее очень эффектный, потребуется тарелка, пластилин, питьевая сода (гидрокарбонат натрия), уксусная кислота (можно воспользоваться столовым уксусом - 3 - 9%-ным раствором уксусной кислоты), краситель (можно взять фукорцин из домашней аптечки или красный пищевой краситель, или даже свекольный сок), любая жидкость для мытья посуды.
Пластилин делят на две части и одну из них раскатывают в плоский "блин" - основание вулкана, а из второй лепят полый конус с отверстием наверху (склоны вулкана). Защепив обе части по краям, надо налить внутрь воду и убедиться, что "вулкан" не пропускает ее снизу. Объем внутренней полости "вулкана" не должен быть очень велик (лучше всего 100-200 мл, это емкость чайной чашки или обычного стакана). Вулкан на тарелке ставят на поднос.
Чтобы "зарядить" вулкан "лавой", готовят смесь жидкости для мытья посуды
(1 столовая ложка), сухой питьевой соды
(1 столовая ложка) и красителя
(достаточно нескольких капель). Эту смесь наливают в "вулкан", а потом добавляют туда уксус
(четверть чашки). Начинается бурная реакция с выделением углекислого газа
. Из жерла вулкана показывается ярко окрашенная пена...
После опыта не забудьте тщательно вымыть тарелку.