Занимательные опыты по химии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по рыболовству

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования.

Мурманский государственный технический университет

Кафедра химии

Реферат

На тему: «Занимательные опыты по химии»

Выполнил студент гр. Х-251

Новиков А. И.

Проверил: преподаватель кафедры химии

Васёха М.В.

Мурманск

2007

Оглавление

Введение

1. Опыты с газами

1.1 "Ныряющее" яйцо

1.2 Плавающий картофель

1.3 «Стреляющая» бутылочка

1.4 Танец «бабочек»

1.5 «Фонтан» в банке

1.6 Дым без огня

1.7 Соль из газов

1.8 Невесомые пузыри

1.9 "Углекислый газ тяжелее воздуха"

1.10 Горение металлов

1.11 Взрыв газовых смесей с воздухом

1.12 Фараоновы змеи

1.13 Аммиачный фонтан

1.14 Выделение и возгорание фосфина

1.15 Взятие пробы на алкоголь

1.16 Хлопок водорода

2. Опыты с кристаллами и растворами

2.1 Выращивание кристаллов

2.2 Рост кристаллов

2.3 «Зимний пейзаж» в стакане

2.4 "Золотой дождь"

2.5 Золотая осень

2.6 Кристаллический дождик

2.7 Изготовление самоцветов

2.8 "Морское дно"

2.9 Получение маленьких кристалликов меди

2.10 Свинцовая «шуба»

2.11 «Серебряный лес»

2.12 Выделение кофеина из чая

2.13 Кровь без раны

2.14 Получение "золота"

3. Опыты с солями, кислотами и основаниями

3.1 «Буран» в стакане

3.2 Рисунок на стекле

3.3 Удивительные «чернила»

3.4 Обугливание сахара

3.5 Люминофоры на основе борной кислоты

3.6 Твердофазная реакция

3.7 Вода - катализатор

3.8 "Срочная химчистка"

3.9 Затвердевание жидкости

3.10 Анализ сивушных масел

3.11 Примерзающий стакан

4. Опыты покрытия

4.1 Покрытие полимерными пленками

4.2 "Серебрение" медных монет

4.3 Серебрение медных предметов

4.4 Никелирование металлических предметов

5. Опыты получения

5.1 Получение искусственного шелка

5.2 Получение фенолформальдегидной смолы

5.3 Получение бездымного пороха

5.4 Получение бертолетовой соли

5.5 Получение фенолформальдегидной смолы

6. Опыты с присутствием огня

6.1 Огненный фейерверк

6.2 Вспышка

6.3 Несгораемая нить

6.4 Несгораемый платок

6.5 Несгораемая бумага

6.6 Фейерверк в цилиндре

6.7 Взрыв с серной кислотой и марганцовкой

6.8 Разноцветное пламя

6.9 Пламя-художник

6.10 "Вода" зажигает костер

6.11 "Самовозгорание" свечи

6.12 "Самовозгорание" костра

6.13 Самовозгорание

6.14 Горение натрия

6.15 Зеленое пламя

6.16 Синее вырывающееся пламя

6.17 Взрыв фосфора и хлората калия

6.18 Вспышка оксида меди и алюминия

6.19 Вспышка с фиолетовым дымом

Заключение

Список литературы

Введение

Опыты занимают неотъемлемую часть в обучении химии. Чем интереснее и занимательнее опыты, тем больше вероятность того, что учащиеся заинтересуются химией.

Некоторые такие опыты и будут рассмотрены в этом реферате. Для удобства, опыты разделены на интуитивно- различимые разделы.

1. Опыты с газами

1.1 "Ныряющее" яйцо

В высокий химический стакан или широкий цилиндр наливают 5%-ный раствор соляной кислоты. Затем в раствор опускают неочищенное куриное яйцо, которое вначале опускается на дно сосуда. Однако через некоторое время на поверхности скорлупы появляются пузырьки углекислого газа (вследствие реакции карбоната кальция скорлупы с соляной кислотой) и увлекают яйцо вверх. На поверхности пузырьки газа лопаются и яйцо вновь "ныряет на дно". Процесс протекает до тех пор, пока не растворится скорлупа.

Примечание. Если яйцо окажется слишком тяжелым, то для увеличения плотности раствора в него следует добавить немного поваренной соли.

1.2 Плавающий картофель

В литровую стеклянную банку до половины наливают воды и кладут клубень картофеля. Он остается на дне. Добавляют насыщенный раствор хлорида натрия NaCl, и клубень всплывает. Если долить чистой воды, то он снова опустится на дно. Обычно картофель в воде тонет, но при добавлении насыщенного раствора хлорида натрия, плотность которого выше плотности картофеля, клубень всплывает. При доливании чистой воды раствор разбавляют, плотность его снова изменяется и клубень опускается на дно.

1.3 «Стреляющая» бутылочка

В бутылочку из-под вина (лучше шампанского) кладут несколько кусочков мрамора или мела, приливают разведенной соляной кислоты и закрывают пробкой (не слишком туго). В целях предосторожности бутылочку заворачивают в полотенце. Через несколько минут происходит выстрел, и пробка взлетает почти до потолка. В результате взаимодействия соляной кислоты с мрамором или мелом образуется углекислый газ, который и выталкивает пробку:

СаСО₃+2НСl=CaCl₂+CO₂+H₂O.

1.4 Танец «бабочек»

Для опыта заранее делают «бабочки». Крылья вырезают из разноцветной папиросной бумаги и приклеивают к тельцу (обломки спички) для большей устойчивости в полете. Приготовляют широкогорлую банку, герметически закрытую пробкой, в которую вставлена воронка. Диаметр воронки вверху должен быть не больше 10 см. В банку наливают уксусной кислоты CH₃COOH столько, чтобы нижний конец воронки не доставал до поверхности кислоты примерно на 1 см. Затем через воронку в банку с кислотой бросают несколько таблеток гидрокарбоната натрия NaHCO₃, а «бабочек» помещают в воронку. Они начинают «танцевать» в воздухе. «Бабочек» удерживает в воздухе струя углекислого газа, образующегося в результате реакции между гидрокарбонатом натрия и уксусной кислотой:

NaHCO₃+CH₃COOH=CH₃COONa+CO₂+H₂O.

1.5 «Фонтан» в банке

Большую толстостенную склянку емкостью в 1 л (тонкостенная может быть раздавлена) заполняют хлороводородом и плотно закрывают пробкой со стеклянной трубкой, один конец которой (внутри склянки) несколько оттянут. На другой конец надевают резиновую трубку с зажимом. Для проведения опыта переворачивают склянку вверх дном, опускают конец трубки до половины в бутыль с водой, подкрашенной синим лакмусом, и убирают зажим. В склянке образуется разреженной пространство, вода с силой врывается в сосуд и бьет из трубки фонтаном. Раствор из синего становится красным.

1.6 Дым без огня

Пословица «нет дыма без огня» опровергается некоторыми химическими реакциями.

1. Если смешать в колбе при комнатной температуре два бесцветных газа - аммиак и хлороводород, - то сейчас же появится густой белый дым. Он представляет собой мельчайшие кристаллики хлорида аммония:

NH₃+HCl=NH₄Cl

Дым вскоре осядет на стенке сосуда в виде белого налета.

2. Хлорид кремния (IV) SiCl₄ - это жидкость, отличающаяся большой летучестью. Достаточно открыть колбу, в которой он находится, чтобы появился белый дым. Испаряясь, хлорид кремния (IV) реагирует с влагой воздуха:

SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄+4HCl.

В результате этой реакции образуется дым, состоящий из твердых частичек кремниевой кислоты H₄SiO₄.Благодаря этому свойству хлорид кремния (IV) применяют в военном деле в качестве дымообразователя.

1.7 Соль из газов

Для получения NH₃ и HCl берут банки одного объема. Аммиак получают взаимодействием при нагревании хлорида аммония с гашеной известью:

2NH₄Cl+Ca(OH)₂=CaCl₂+2NH₃^+2H₂O.

Хлороводород получают взаимодействием при нагревании хлорида натрия с серной кислотой:

NaCl+H₂SO₄=NaHSO₄+HCl^

Сосуды, заполненные аммиаком и хлороводородом, закрывают стеклянными пластинками и ставят отверстиями один на другой. Затем пластинки убирают. Между газами происходит реакция: образуются клубы густого дыма, который состоит из кристалликов хлорида аммония:

NH₃+HCl=NH₄Cl.

1.8 Невесомые пузыри

Для опыта необходим большой стеклянный сосуд (можно взять аквариум) объемом 5-10 л. В сосуд подводят до дна газоотводную трубку, присоединенную к аппарату Киппа, и наполняют до половины (проба горящей лучиной) углекислым газом. Приготовив мыльный раствор (лучше взять шампунь), выдувают трубочкой пузыри и стряхивают их в сосуд. Мыльные пузыри, "плавая " на углекислом газе, кажутся зрителям невесомыми.

1.9 "Углекислый газ тяжелее воздуха"

Для опыта необходим большой стеклянный стакан емкостью 2-3 л или аквариум. В имеющийся сосуд устанавливают на различных уровнях, начиная со дна, небольшие (2-3 см) тонкие свечки. Установку свечей можно сделать с помощью подставок различной высоты или же сделать ступенчатый каркас из проволоки. Свечи одновременно зажигают и демонстрируют зрителям их горение. Затем опускают на дно сосуда газоотводную трубку от аппарата Киппа, заряженного для получения углекислого газа (мрамор и соляная кислота), и открывают кран. Первой гаснет свеча, установленная на дне сосуда, а за ней все остальные, по мере заполнения емкости углекислым газом. Одну свечу можно установить выше края сосуда. Она останется гореть, свидетельствуя о том, что углекислый газ, заполнив сосуд, переливается через стенки вниз.

1.10 Горение металлов

Горение металлов в кислороде, хлоре широко известно. Менее знакомо горение металлов в парах серы.

В штатив укрепляют вертикально большую пробирку, наполненную на одну треть серой, и нагревают до кипения серы. Затем в пробирку опускают пучок тонкой медной проволоки (можно предварительно нагреть) и наблюдают бурную реакцию.

1.11 Взрыв газовых смесей с воздухом

В стакан объемом 100-150 мл наливают 20-50 мл раствора шампуни (можно взять любой стиральный порошок или мыло). С помощью резиновой груши или интенсивным перемешиванием добиваются образования небольшого количества пены в стакане. Затем через раствор в стакане пропускают горючий газ (водород, метан, этилен, ацетилен) до заполнения стакана пузырями моющего средства и убирают газоотводную трубку. Горящей лучинкой поджигают смесь газов в стакане. Происходит вспышка.

1.12 Фараоновы змеи

Вы поджигаете небольшую палочку, вспыхивает слегка заметный огонёк и из палочки, извиваясь, начинает выползать чёрно-зелёная пористая масса, по форме напоминающая змею.

Это одна из разновидностей опыта, известного под названием "Фараоновы змеи". Далее будет описана наиболее безопасная разновидность этого опыта, т. к. существует несколько вариаций, но почти во всех используются высокотоксичные соединения ртути. Для того, чтобы провести этот опыт вам понадобятся три довольно доступных вещества: нитрат калия, дихромат калия и сахар. Вот состав смеси:

KNO₃--------------5гр

K₂Cr₂O₇----------10гр

C₁₂H₂₂O₁₁--------10гр

Все компоненты смеси тщательно растирают в ступке и смешивают. Далее небольшими порциями (буквально по несколько капель) добавляют воду. После каждой новой порции воды смесь тщательно перемешивают. Увлажнение необходимо прекратить тогда, когда смесь будет иметь консистенцию творога. Теперь у вас довольно легко получится скатать из неё палочки диаметром ~5-8мм и длиной около 5см.

Лучше всего проводить этот опыт на керамической плитке или на листе железа.

Примечание 1. Этот опыт получится ещё интересней, если из смеси сформировать не палочки, а шарики диаметром ~1-2см. Но поджигать их необходимо с трёх сторон сразу, тогда получится не змея, а настоящий дракон.

Примечание 2. Пористая масса, которая составляет "змею", - это большей частью токсичный оксид хрома(III), так что проводите этот опыт очень осторожно и обязательно вымойте руки после его проведения

1.13 Аммиачный фонтан

Для опыта необходимы две колбы, соединенные следующим образом: на одну из них, широкогорлую, одевается пробка с отверстием для стеклянной трубки и пипетки; другая колба, более узкая соединяется со стеклянной трубкой с помощью подходящей пробки. В узкую колбу наливают воду так, чтобы уровень жидкости доходил до стеклянной трубки. В пипетку набирают несколько капель раствора фенолфталеина, а широкую колбу наполняют аммиаком. После этого прибор собирают, как указано выше, надежно закрепляя колбу с водой внизу. С помощью пипетки несколько капель жидкости добавляют в широкогорлую колбу и наблюдают красивый фонтан жидкости, окрашивающейся в розовый цвет при выходе из трубки.

1.14 Выделение и возгорание фосфина

Фосфин (PH₃) ядовитый газ, светится в темноте легко воспламеняется.

Оборудование: красный фосфор (можно обводнившийся), пробирка, металлический натрий, спиртовка. На дно пробирки киньте 0,5 гр. влажного красного фосфора (очень хорошо если фосфор обводнившийся). Туда же опустите маленький кубик (0,4 см³) металлического натрия. Начните греть пробирку на спиртовке и вскоре из пробирки вырвется пламя. Это возгорелся фосфин образовавшийся при гидролизе фосфида натрия.

1.15 Взятие пробы на алкоголь

Юному химику потребуется газовая промывалка, если ее нет, нужно собрать ее аналог, используя подходящие колбу и стеклянные трубки. Выходящую из промывалки трубку с помощью пробки соединяют с трубкой большего диаметра, в которую помещается кристаллический хромат калия. Промывалку наполняют 0.1% раствором этанола в воде и начинают продувать воздух ( можно - ртом, можно - с помощью целлофанового пакета из соображений безопасности). В трубке с хроматом калия наблюдается возникновение зеленой окраски (Cr III), хорошо заметной на желтом фоне. Нетрудно заметить, что глубина и степень распространения окраски пропорциональны концентрации алкоголя. Таким образом, потренировавшись, можно заняться тестированием родных и знакомых...

Примечание: ставить подобные опыты на себе не рекомендуется

1.16 Хлопок водорода

На этот раз попробуем сделать хлопок водорода. Получить водород несложно, это можно осуществить вытеснив его из кислоты каким-нибудь активным металлом (к примеру цинком). Оборудование: спички, концентрированная соляная (HCl) или серная кислота (H2SO4), гранулированный цинк, пробирка.

В пробирку налейте 5 мл серной или соляной кислоты. Киньте в жидкость две - три гранулы цинка. Начинается выделение водорода.

Происходит реакция:

2HCl+Zn=ZnCI₂+H₂

Заткните горло пробирки пальцем. Дайте скопится водороду, затем резко отпустите и поднесите горящую спичку, происходит резкое воспламенение газа со свистом. Если водород будет выделятся в большом количестве, то можете вставить в горло пробирки пробку с газоотводной трубкой и поднесите горящую спичку к газоотводной трубке. Водород будет равномерно гореть. Получится “самодельный мини-огнемет”. Реакция будет происходить до тех пор пока цинк не растворится или пока вся кислота не превратится в хлорид цинка.

2. Опыты с кристаллами и растворами

2.1 Выращивание кристаллов

Для получения кристаллов лучше всего использовать дихромат калия, буру, сульфаты никеля, меди и железа, алюминиевые и хромовые квасцы и другие соли, хорошо растворимые в воде и увеличивающие растворимость при нагревании.

Вначале готовят 250-300 мл насыщенного (при температуре выше комнатной на 20-30 С) раствора определенной соли. Раствор фильтруют (лучше через стекловату) в химический стакан. Берут тонкую капроновую нить и привязывают одним концом к палочке, которую кладут на стакан так, чтобы свободный конец нити был опущен в раствор почти что до дна стакана. Через 2-3 дня нить вынимают из раствора и снимают с нее кристаллики, оставляя один самый крупный и правильной формы.

Используя исходный раствор, снова готовят насыщенный раствор при повышенной температуре и вновь погружают в него нить с кристаллом. Операцию проводят до получения крупных кристаллов. Выращенные кристаллы лучше хранить в стеклянных боксах с притертыми крышками.

2.2 Рост кристаллов

В конической колбочке готовят при нагревании насыщенный раствор сульфата магния MgSO₄. Затем его медленно охлаждают (при медленном охлаждении образуются более крупные кристаллы, при быстром - мелкие) и прибавляют несколько капель столярного клея. На следующий день на дне колбочки появляются красивые крупные (до 1 см в поперечнике) длиною до 10 см призмы сульфата магния. Надо поставить охлаждаться несколько колбочек, и наиболее удачно образовавшиеся кристаллы продемонстрировать. Клей повышает вязкость жидкости, что замедляет образование зародышей кристаллов. Берут чистую колбу с пересыщенным раствором сульфата натрия NaSO₄ и опускают в нее кристалл сульфата натрия величиной с горошину. В пересыщенном растворе внесенный кристаллик становится центром кристаллизации, которая быстро охватывает весь находящийся в колбе раствор. Образование друзы кристаллов идет при непосредственном участии воды. Состав кристаллов сульфата натрия характеризуется формулой Na₂SO₄ • 10H₂O.

Если по окончании этого процесса перевернуть колбу, то кажется, что маленький кристаллик «выпил» всю жидкость и превратился в плотный шар, который занял почти всю колбу.

2.3 «Зимний пейзаж» в стакане

Приготавливают в стакане на 300 мл насыщенный раствор нитрата свинца Pb(NO₃)₂ и опускают в него кристалл хлорида аммония NH₄Cl. Постепенно в стакане начинают расти кристаллы, напоминающие собой растения, покрытые инеем:

Pb(NO₃)₂+2NH₄Cl=2NH₄NO₃+PbCl₂.

2.4 "Золотой дождь"

Существует множество веществ с сильной температурной зависимостью растворимости. Именно на этом явлении и основан данный опыт. Для проведения этого опыта необходимо взвесить равные количества ацетата свинца(II) и йодида калия. Я советую по 0,5г. Далее готовят два раствора. В два химических стакана наливают по 50 мл дистиллированной воды. В один добавляют ~1мл столового уксуса (или ~0,2 мл концентрированной уксусной кислоты) и растворяют ацетат свинца. Кислота добавляется для того, чтобы подавить гидролиз ионов Pb²⁺. Во втором растворяют KI. Затем оба раствора сливают в колбу из огнеупорного стекла объёмом 150мл. При этом происходит реакция двойного обмена между ацетатом свинца и йодидом калия:

Pb(CH₃COO)₂ + 2KI => 2KCH₃COO + PbI₂

После смешивания растворов выпадает жёлтый осадок йодида свинца(||). Смеси растворов в колбе необходимо дать отстояться, чтобы осадок осел полностью. После этого с осадка осторожно сливают жидкость и вместо неё доливают 100мл дистиллированной воды. Теперь раствор необходимо нагреть до кипения и кипятить в течении 2-3мин. Осадок должен раствориться полностью.

Если всё было сделано правильно, то после охлаждения раствора выпадет множество золотистых кристалликов, которые при встряхивании колбы будут парить в толще воды. Размер кристалликов очень сильно зависит от скорости охлаждения: чем медленнее охлаждать, тем более крупными и красивыми будут кристаллики. Для большей их прочности перед кипячением в раствор добавляют немного глицерина (~0,5мл на 100 мл раствора).

2.5 Золотая осень

На дно стакана помещают 5-6 кусочков дихромата аммония (NH₄)Cr₂O₇. Затем приготавливают раствор нитрата свинца Pb(NO₃)₂ из расчета 25 г на 100 мл воды (воду подогревают). После охлаждения этот раствор выливают в стакан с кусочками дихромата аммония. Через некоторое время в результате реакции между нитратом свинца и дихроматом аммония на кусочках последнего появляются игольчатые кристаллы бихромата свинца. Постепенно разрастаясь, они будут принимать очертания «деревьев» в золотом осеннем уборе. Через несколько дней «лесная чаща» заполнит стакан.

2.6 Кристаллический дождик

Оборудование: пробирка, спиртовка, 10% растворы иодида калия (KI) и нитрата свинца II (Pb(NO₃)₂).

В пробирку налейте 5мл KI (иодида калия) и прилейте 4мл Pb(NO₃)₂, при их смешивании выпадает желтый осадок иодида свинца (PbI₂). Хорошо прогрейте пробирку на спиртовке, затем резко охладите под краном или влажной тряпкой. На солнце или при свете настольной лампы можно наблюдать кристаллический дождик в пробирке

2.7 Изготовление самоцветов

Конечно же невозможно в домашних условиях изготовить настоящие рубины или изумруды, но зато вполне реально сделать вещества, очень похожие на драгоценные камни. Для этого вам потребуется натрий тетраборат и соли различных металлов. Также для проведения этого опыта необходима петелька из платины или нихрома. Платиновые петельки - большая редкость, а вот нихромовую можно сделать самому.

Кусочек нихромовой проволоки (её можно купить на радио-рынке) длиной около 5см оберните вокруг стержня диаметром ~2,5-3мм и скрутите в тугую спиральку. У вас должно получиться что-то похожее на маленькое колечко с хвостиком, состоящим из двух проволочек. Теперь необходимо крепко зажать "хвостик" пинцетом или закрепить его на конце толстой железной проволоки. Петелька готова.

Для проведения этого опыта лучше всего использовать спиртовку. Итак, для начала необходимо прокалить проволоку в пламени спиртовки. Затем расплавьте немного тетрабората натрия в петельке: у вас должна получиться капелька расплавленного вещества. Её необходимо держать в пламени до тех пор, пока не выкипят все пузырьки (~1-2мин.). При этом происходит такая реакция разложения тетрабората натрия:

Na₂B₄O₇*10H₂O = > 2NaBO₂ + B₂O₃ + 10H₂O

На железный лист (можно использовать жестяную крышку) насыпьте несколько маленьких кристалликов любой соли. Теперь коснитесь капелькой расплавленного вещества к одному из кристалликов соли и вновь внесите её в пламя спиртовки. После того как она вновь раскалится, "стряхните" её на чистый железный лист. ОСТОРОЖНО! Расплавленное вещество очень горячее!

Если после того, как капелька остынет, посмотреть её на свет, то можно видеть, что у неё очень красивый и насыщенный цвет.

На цвет стекловидной капельки влияет множество факторов: температура, при которой её плавили, окислительным или восстановительным было пламя, и главный фактор - это используемая для окрашивания соль. Обычно цвет стеклянных капелек таков:

меди - от голубого до светло-синего (зависит от концентрации);

кобальта - тёмный синий (цвет кобальтового стекла);

хрома - изумрудно-зелёный;

железа - бурый (в малых концентрациях слегка зелёный)Из двух солей можно получить стекло промежуточного цвета.

Возможные проблемы:

А.)Капельки получились тёмными и непрозрачными.

Возможно следует уменьшить количество добавляемой для окраски соли.

Б.)Окраска красивая, но капельки матовые.

Необходимо дольше кипятить расплавленную капельку для выкипания всех пузырьков.

Поскольку соли, используемые для окрашивания, токсичны, соблюдайте осторожность при работе с ними.

Горение фосфора в кислороде.

Многие вещества очень сильно повышают яркость горения в кислороде. Почему, всем понятно, так-как процесс окисления ускоряется. Попробуем провести подобный опыт с красным фосфором.

Оборудование: диоксид марганца (MnO₂), 30% пероксид водорода (H₂O₂), красный фосфор (можно обводнившийся), колба, резиновая пробка к ней, металлическая ложечка с длинной спицей.

Шилом или ручной дрелью проделайте в пробке дырочку. Проденьте в нее спицу ложечки и вставьте пробку с ложечкой в горло колбы (ложечка не должна касаться дна колбы). Прибор для проведения опыта готов (см. рисунок). На дно колбы налейте 10-15 мл концентрированной перекиси водорода. Туда же всыпьте 0,2 гр диоксида марганца, колба тот-час наполнится дымом (выделился кислород). Затем на ложечку насыпьте немного красного фосфора и подожгите, а затем быстро вставьте ложечку с горящим фосфором в колбу. Тотчас яркость горения фосфора увеличится в несколько раз. химический опыт горение раствор

Из перекиси водорода (при помощи катализатора MnO₂) мы выделили кислород:

MnO₂+H₂O₂=O₂+H₂O+MgO

Затем произошло окисление фосфора: 2P+5O₂=2P₂O₅ Опыт очень эффектен в темноте.

2.8 "Морское дно"

Среди всех химических опытов этот - один из моих самых любимых. Для его проведения требуется не очень много реактивов да и почти не тратится время на различные приготовления.

Итак, для проведения этого опыта вам необходим химический стакан примерно на 200мл. Красивей всего этот опыт получается в более высоких стаканах. Налейте в стакан около 100мл водного раствора метасиликата натрия (канцелярский, или силикатный клей) и добавьте около 60-70мл воды. Перемешайте. Теперь внесите в раствор кристаллики хлоридов различных металлов, и сразу каждый из них пускает "отросточек": вверх начинает двигаться пузырёк, оставляя за собой след, похожий на водоросль. Цвет водоросли зависит от того, хлорид какого металла вы погрузили в раствор.

Вот некоторые цвета:

CoCl₂*6H₂O - сначала розовые, потом синие;

NiCl₂*6H₂O - зелёные;

FeCl₃*6H₂O - буро-коричневые;

MnCl₂*4H₂O - телесного цвета;

FeSO₄*7H₂O - чёрно-зелёного;

Появление цветных водорослей объясняется тем, что растворение кристалликов в воде сопровождается реакцией двойного обмена соли и силиката и появлением на кристаллике осадка силиката в виде плёнки. Принцип появления водорослей очень интересен: осадок имеет свойство пропускать воду только к кристаллику. После этого растворение кристаллика происходит в своеобразном мешочке с полупроникающими стенками. Стенки этого мешочка под давлением жидкости разрываются и создаётся новая плёнка-осадок. Кристаллик будто превращается в кустик.

Уравнения реакций:

CoCl₂ + Na₂SiO₃ => CoSiO₃ + 2NaCl

NiCl₂ + Na₂SiO₃ => NiSiO₃ + 2NaCl

2.9 Получение маленьких кристалликов меди

Оборудование: медный купорос (CuSO₄), пищевая поваренная соль (NaCl), железный кружок или несколько гвоздей, фильтровальная бумага или кусок чистой тряпки, стакан или банка.

На дно банки насыпьте 20-30 гр. медного купороса и засыпьте его 20 гр. поваренной соли (не перемешивайте). На соль положите кружок вырезанный из фильтровальной бумаги или тряпки, так чтобы он прилегал к стенкам банки. На бумагу положите железный кружок (немного меньшего диаметра), или на худой конец несколько зашкуренных наждачной бумагой гвоздей. Залейте все насыщенным раствором поваренной соли, так чтобы толщина жидкости не превышала 5 см. Оставьте жидкость в покое и через сутки вы увидите что на металле произошло образование маленьких кристаллов меди.

Произошла реакция, а поваренная соль служит как катализатор.

CuSO₄+Fe=Cu+FeSO₄

2.10 Свинцовая «шуба»

Из тонкой цинковой пластинки вырезают фигуру человека, хорошо ее очищают и опускают в стакан с раствором хлорида олова SnCl₂. Начинается реакция, в результате которой цинк вытесняет из раствора олово:

Zn+SnCl₂=ZnCl₂+Sn.

Цинковая фигурка начинает покрываться блестящими иглами.

2.11 «Серебряный лес»

В пробирку помещают обезжиренный кусочек меди и приливают немного раствора нитрата серебра AgNO₃ (1:10). Через несколько часов на поверхности меди появляется лес иглообразных ярко блестящих кристаллов серебра:

Cu+2AgNO₃=Cu(NO₃)₂+2Ag.

2.12 Выделение кофеина из чая

Эксперимент основан на способности кофеина, подобно иоду, подвергаться возгонке. Для проведения опыта необходимы две столовые ложки листового чая. Чай перетирают в ступке до мелкого порошка, затем переносят в сухую фарфоровую выпаривательную чашку, которая сверху накрывается большой стеклянной воронкой, причем края воронки должны выдаваться за края чашки примерно на 1 см. После этого нагревают чашку над пламенем горелки. Кофеин сублимируется и вновь конденсируется на воронке в виде белых кристаллов.

2.13 Кровь без раны

Для проведения этого опыта в одной скляночке готовят ~100мл слабо-желтого (3-процентного) раствора хлорида железа(III), а в другой столько же 3-процентного раствора роданида калия (другое название - тиоцианид калия). В принципе можно брать любую соль, содержащую роданид, но калий роданид наиболее доступный. Также заранее готовят раствор фторида натрия (калия) и смачивают им небольшую тряпочку.

Для демонстрации этого опыта удобно использовать детский пластмассовый нож, но также можно взять тупой кухонный нож с возможно более широким лезвием. Ваткой, смоченной раствором хлорида железа(III) протирают ладонь, а нож смачивают раствором роданида калия. При этом надо стремиться к тому, чтобы на ноже и на ладони осталось как можно больше соответствующих растворов. Если теперь провести ножом по ладони, то на пол обильно капают капли "крови". После окончания опыта ладонь протирают тряпочкой, смоченной раствором фторида натрия и тщательно моют руки.

В основе этого опыта лежит взаимодействие ионов Fe³⁺ с ионами SCN ^-, при этом образуется кроваво-красное комплексное соединение - роданид железа(III):

FeCl₃ + 3KSCN => 3KCl + Fe(SCN)₃

Примечание: роданид калия - очень токсичное вещество, поэтому соблюдайте осторожность при работе с ним

Примечание 2: если вы собираетесь показать этот опыт родителям, то предупредите их, пожалуйста, о том, что это всего лишь опыт, т. к . при правильном проведении он очень реалистичен

2.14 Получение "золота"

Готовят равные объемы 3%-ного раствора иодида калия и 4%-ного раствора ацетата свинца. Перед опытом растворы доводят до кипения и горячими сливают вместе в колбу. При остывании в осадок выпадает иодид свинца, который хорошо растворим в горячей воде, но весьма мало в холодной (менее 0.1%). Осадок образуется в виде тонких блестящих на свету чешуек золотистого цвета. Размеры их зависят от скорости охлаждения, чем медленнее охлаждается тем крупнее кристаллы.

3. Опыты с солями, кислотами и основаниями

3.1 «Буран» в стакане

В химический стакан (на 500 мл) насыпают несколько ложек бензойной кислоты C₆H₅COOH, кладут веточку ели или сосны, закрывают его чашкой с холодной водой и нагревают над спиртовкой. Кислота сначала плавится, потом испаряется, и стакан заполняется белыми хлопьями «снега», который покрывает веточку. Получается картина зимы с бураном.

Вместо бензойной кислоты можно использовать чистый нафталин. Кристаллики нафталина более крупные, но не такие пушистые, как бензойной кислоты, и меньше напоминают снег. (Обращаем внимание на то, что бензойная кислота и нафталин относятся к канцерогенным веществам и работа с ними требует особых мер предосторожности!)

3.2 Рисунок на стекле

Замечательным свойством плавиковой кислоты является ее способность взаимодействовать с оксидом кремния SiO₂, входящей в состав стекол, с образованием газообразного фторида кремния SiF₄ и воды:

SiO₂+4HF=SiF₄+2H₂O.

На этом свойстве плавиковой кислоты основано применение ее для вытравливания на стекле надписей, рисунков, а также для придания матовой поверхности стеклянным предметам.

Для получения рисунка на стекле последнее покрывают слоем воска или парафина, на которые HF не действует, затем счищают воск в тех местах, где должен получиться рисунок, и подвергают обнаженные места в течение некоторого времени действию плавиковой кислоты (под тягой!).

3.3 Удивительные «чернила»

В химический стакан наливают 30-50 мл воды, добавляют несколько капель раствора иода в иодиде калия и 1-2 мл разбавленной соляной кислоты HCl. Прибавляют около 0,5 мл раствора крахмала. Жидкость моментально окрасится в синий цвет (образуется комплексное соединение крахмала с иодом). Если стакан нагреть, жидкость обесцвечивается, а при охлаждении снова окрасится (комплексное соединение крахмала с иодом восстанавливается).

3.4 Обугливание сахара

В химический стакан ёмкостью 150мл насыпьте 40гр растёртого в порошок сахара и слегка смочите его 3-4мл воды. Теперь в полученную массу добавьте 20-25мл концентрированной серной кислоты и размешайте смесь стеклянной палочкой. Палочку не вынимайте. Через несколько минут смесь потемнеет, температура повысится, и из стакана начнёт "вырастать" чёрная пенообразная масса. Это пористый уголь, появление которого объясняется дегидратацией сахара серной кислотой:

C₁₂H₂₂O₁₁ => 12C + 11H₂O

Кроме этого происходит восстановление серной кислоты углём:

2H₂SO₄ + C => CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

3.5 Люминофоры на основе борной кислоты

Когда мы посмотрим на светящуюся в темноте игрушку или часы, мы смело можем сказать - фосфор. Хотя это далеко не фосфор, и содержания фосфора там совсем нет. Это - люминофоры, вещества, возбуждающиеся при свете. Для приготовления таких люминофоров, чтобы светились несколько часов, понадобится много компонентов. В домашней лаборатории можно приготовить люминофоры, которые будут светиться всего несколько секунд, но и это, тоже неплохо.

Оборудование: керамическая чашечка для выпаривания или алюминиевый стаканчик от электролитического конденсатора, борная кислота (H₂BO₃), какой-нибудь компонент (см.ниже), газовая плита или штатив с кольцом и спиртовая горелка, фотовспышка.

В чашечку для выпаривания, или на худой конец, в маленькую консервную банку положите 2 гр порошковой борной кислоты (продается в аптеке) и такое-же количество компонента; прилейте чуть-чуть воды, чтоб при размешивании получилась густая кашица. Затем начинайте греть. Сначала смесь начнет кипеть, потом получится густая стекловидная масса. После ее образования, снимите сосуд с огня и поставьте остывать. Как только смесь остынет, при облучении получившегося продукта фотовспышкой, можно наблюдать свечение (в абсолютной темноте).

3.6 Твердофазная реакция

Большинство реакций, применяемых в школьной и лабораторной практике, протекают в растворах. В этой связи интересным будет рассмотрение одной из самых красивых твердофазных реакций. В фарфоровую ступку насыпают по щепотке твердых солей - нитрата кобальта и роданида аммония (NH₄NCS). При растирании смеси пестиком появляется красивая фиолетовая окраска, обусловленная образованием тиоцианата кобальта. Данную реакцию можно проводить и в растворе и использовать для открытия ионов Co(II).

3.7 Вода - катализатор

Любому начинающему химику известна выдающаяся роль воды в химии. Вода - самый простой, доступный и универсальный растворитель. Однако мало кто знает о том, что вода может выступать и в качестве катализатора твердофазной реакции. Это реакция алюминия с иодом.

Для проведения опыта в фарфоровый тигель насыпают по щепотке тонко измельченных порошков алюминия и иода. Вся посуда и инструменты должны быть сухими! Смесь осторожно перемешивают подходящими шпателем или стеклянной палочкой. Затем с добавляют в реакционную смесь каплю воды с помощью пипетки. Наблюдается бурная реакция, сопровождаемая выделением паров избытка иода.

Примечание: порошок алюминия должен быть очень тонким, почти пылью, в противном случае реакционная смесь может "плюнуть" прямо Вам в лицо раскаленной алюминиевой крошкой. В любом случае, опыт лучше проводить в очках.

3.8 "Срочная химчистка"

Во время проведения опытов можно случайно облить руку (одежду, книгу, стол и т.д.) иодной настойкой. В результате образуются несмываемые бурые пятна. Однако, если пятно протереть ваткой обильно смоченной 10-20%-ным раствором тиосульфата натрия (фиксаж для фото), то пятно бесследно исчезнет. После этого остается данное место промыть чистой водой (для удаления растворов солей).

3.9 Затвердевание жидкости

В химический стакан наливают 20-50 мл силикатного клея (силикат натрия) и добавляют 2-3 мл раствора соляной кислоты (1:1) и тут же перемешивают стеклянной палочкой. Через 30-40 секунд жидкость загустеет и ее уже нельзя вылить из стакана.

3.10 Анализ сивушных масел

Данный опыт несколько выходит за рамки обычных школьных экспериментов, но все же стоит того, чтобы его здесь опубликовать. Для его успешного выполнения необходимо наличие так называемой "сивухи" - смеси некоторых предельных спиртов(кроме этилового), являющейся побочным продуктом бродильных производств. В случае отсутствия дома самогонного производства сивушные масла легко получить по русскому народному рецепту: дрожжи, сахар, вода, солнце... Об образовании сивухи красноречиво свидетельствует крайне неприятный запах. Итак, примерно по 10 мл сивухи и ледяной уксусной кислоты смешивают в колбе, добавляют 3 мл концентрированной серной кислоты, соединяют прибор с обратным холодильником и кипятят около часа. Нагревание можно прекратить при полной замене неприятного запаха приятным.

Теперь можно приступать к непосредственному анализу препарата. Реакционную смесь, представляющую собой ряд сложных эфиров, подвергают перегонке с водяным паром. В зависимости от наличия фракции того или иного эфира делают вывод о наличии соответствующего спирта в препарате. Состав зависит от рецепта! Спиртов выше амиловых в сивушных маслах, как правило, нет.

3.11 Примерзающий стакан

Для проведения опыта необходим химический стакан и легкая деревянная скамеечка или дощечка. Дно стакана следует слегка смочить водой, после чего его ставят на скамеечку. Затем в стакан наливают примерно 100 мл воды, после чего при интенсивном перемешивании добавляют около 50г нитрата аммония. Перемешивание продолжают в течение минуты. По достижении минимальной температуры раствора стакан осторожно приподнимают. Скамеечка поднимается вместе с ним, так как она уже успела примерзнуть к стакану

4. Опыты покрытия

4.1 Покрытие полимерными пленками

С целью увеличения срока использования таблиц и рисунков или предохранения их от загрязнения и порчи на бумажную поверхность наносят разбавленные растворы полимеров. Для приготовления таких растворов 2-3 г измельченного полимера (оргстекло, полистирол) растворяют в 100 мл подходящего органического растворителя (бензол, четыреххлористый углерод, этилацетат и др.) Раствор наносят несколько раз, каждый раз дожидаясь, чтобы предыдущий слой полностью высох. Покрытие производить на открытом воздухе или в вытяжном шкафу во избежание отравления летучими растворителями.

4.2 "Серебрение" медных монет

В фарфоровую чашечку наливают 10-15%-ный раствор нитрата ртути (II) или другой растворимой соли ртути. С помощью пинцета в раствор помещают несколько монет достоинством 1-5 копеек (1или 5 рублей), выдерживают их в чашке 20-40 секунд, вынимают из раствора и протирают салфеткой. Медные монеты превратились в "серебряные", которые через некоторое время вновь станут медными вследствие стирания и испарения ртути с поверхности монет.

4.3 Серебрение медных предметов

Медные предметы и изделия тщательно очищают от грязи, промывают раствором соды и опускают на несколько дней в отработанный раствор фиксажа. После получения серебряного покрытия изделие промывают водой и полируют суконной тряпочкой.

4.4 Никелирование металлических предметов

Металлические изделия и предметы очищают от грязи, обезжиривают раствором соды, промывают в воде, на несколько секунд опускают в 50%-ный раствор азотной кислоты и повторно промывают дистиллированной водой. Подготовленное изделие выдерживают 30-50 минут в горячем растворе, содержащем на 1 л воды 280 г гептагидрата сульфата никеля и 100 мл концентрированной соляной кислоты. После получения никелевого покрытия (оно получается плотным и блестящим) изделие промывают водой и полируют суконкой тряпочкой.

5. Опыты получения

5.1 Получение искусственного шелка

Около 20 г гидрокарбоната меди растворяют в 25%-ном растворе аммиака путем его постепенного добавления к соли и при постоянном помешивании. В полученный медноаммиачный раствор вносят медицинскую вату небольшими порциями и перемешивают до полного растворения клетчатки и получения вязкой массы.

Растворение ваты идет медленно, поэтому опыт можно отложить на 1-3 дня. Для получения нитей искусственного волокна медноаммиачный раствор клетчатки набирают в медицинский шприц и выдавливают через иглу, погруженную в осадительный раствор, представляющий собой 10-15%-ный раствор серной или соляной кислоты.

5.2 Получение фенолформальдегидной смолы

В небольшую колбочку помещают 15 г фенола и 25 мл концентрированного раствора формалина и нагревают (под тягой) на горелке, периодически встряхивая содержимое колбы. Добавляют 1-2 мл соляной кислоты и продолжают нагревание. Вначале реакция идет бурно и смесь в колбе становится однородной. Через некоторое время (около 10 минут) на дне колбы образуется смолистый осадок. Верхний слой жидкости сливают и быстро извлекают смолу, которая на воздухе густеет и постепенно затвердевает.

5.3 Получение бездымного пороха

В 50 мл горячего раствора, представляющего смесь концентрированных азотной и серной кислот (осторожно) в отношении 1:2, вносят с помощью стеклянной палочки комочек распушенной ваты и оставляют на 5-10 минут. Продукт реакции (нитроклетчатка) вынимают палочкой, промывают под краном водой, избегая слипания волокна в плотный комочек, отжимают и высушивают в сушильном шкафу или на солнце. Во время подсыхания полученные комочки нужно распушить. После полного высыхания можно проверить характер горения нитроклетчатки. Для этого немного вещества помещают на асбестовую сетку и поджигают лучинкой. Для сравнения рядом поджигают кусочек исходной ваты.

5.4 Получение бертолетовой соли

Хлорат калия получают пропусканием газообразного хлора (под тягой) через горячие растворы гидроксида калия или карбонаты калия. В первом случае несильный ток хлора пропускают через 30%-ный раствор едкого кали, во втором случае - через 45%-ный раствор поташа. Чтобы выпадающие кристаллы не забивали газоотводную трубку, подающую хлор, пользуются аллонжем или широкой трубкой. Полученные кристаллы фильтруют через стекловату или с помощью воронки Шотта и высушивают. Использование бумажных фильтров нежелательно, так как бертолетова соль образует с клетчаткой и другими горючими веществами взрывчатые смеси. Для получения хлора помещают в колбу вюрца 5-10 г перманганата калия и из делительной воронки, вставленной в колбу, приливают по каплям 30-70 мл концентрированной соляной кислоты. Скорость выделения хлора регулируют интенсивностью приливания кислоты в колбу с перманганатом калия.

5.5 Получение фенолформальдегидной смолы

В пробирку помещают 10 капель жидкого фенола и 8 капель 40% формальдегида. Смесь нагревают на водяной бане до растворения фенола. Через 3 минуты в пробирку добавляют 5 капель концентрированной соляной кислоты и помещают ее в стакан с холодной водой. После образования в сосуде двух четких фаз следует слить воду и вылить полимер из пробирки. В течение нескольких минут образовавшаяся новолачная смола затвердевает.

6. Опыты с присутствием огня

6.1 Огненный фейерверк

В сухой ступке хорошо перемешивают равные объемы порошков перманганата калия (KMnO₄), восстановленного железа и древесного угля. Полученную смесь насыпают в железный тигель, который устанавливают на штативе и сильно нагревают пламенем горелки. Вскоре происходит реакция и из тигля начинается выбрасывание продуктов реакции в виде искр или огненного фейерверка.

6.2 Вспышка

В ступке растереть 6.35 г йода и смешать с 1.6 г цинковой пыли. Ступку поставить на лист жести или картона. В полученную смесь капнуть несколько капель воды. Начинается бурная реакция между металлом и йодом (вместо цинка можно взять эквивалентную смесь алюминия).

6.3 Несгораемая нить

Хлопчатобумажную нить несколько раз пропитывают насыщенным раствором поваренной соли и высушивают. Для опыта берется не слишком тяжелый предмет, например кольцо. В него протягивают нить, пропитанную раствором, а концы привязывают к двум штативам, установленными друг от друга на расстоянии длины нити. Кольцо помещают примерно посередине нити. Затем нить поджигают с одного конца с помощью спички. Огонек пробегает к другому концу, однако кольцо продолжает висеть и не падает.

6.4 Несгораемый платок

Небольшой платочек погружают в раствор силиката натрия (смешивают силикатный клей с водой в отношении 1:10), хорошо смачивают и отжимают. Затем платочек берут за уголок пинцетом, погружают в стакан с ацетоном (можно брать этиловый спирт, денатурат, бензин и другие легко воспламеняющиеся жидкости), вынимают и тут же поджигают над пламенем спиртовки или с помощью лучинки. Ацетон быстро сгорает, а платочек остается невредимым. После опыта платочек простирывают в теплой воде и его снова можно использовать по назначению.

6.5 Несгораемая бумага

Приготавливают насыщенный раствор калийной селитры KNO₃, опускают в него на 5-7 минут лист газетной бумаги. По истечении указанного времени его вынимают из раствора и сушат. Затем вносят в пламя горелки, он не горит, а тлеет.

6.6 Фейерверк в цилиндре

В стеклянный цилиндр объемом 100-200 мл наливают 50-100 мл концентрированной серной кислоты, затем по стенке сосуда, стараясь не допустить смешивания, медленно приливают 30-60 мл этанола (можно использовать денатурат). Если теперь в цилиндр понемногу подсыпать не слишком мелкие кристаллики перманганата калия, то на границе между слоем серной кислотой и слоем спирта возникают огненные вспышки в виде фейерверка.

6.7 Взрыв с серной кислотой и марганцовкой

Всем известно, что "марганцовка" довольно сильный окислитель. Но ангидрид марганцевой кислоты - Mn₂O₇, куда сильнее. Это соединение вызывает воспламенение, а порой и взрыв, при соприкосновении с различными органическими и другими веществами, ведь температура при которой высший оксид марганца разлагается на свободный кислород и низшие оксида марганца чуть выше 50 градусов.

Оборудование: марганцовокислый калий (марганцовка KMnO₄), концентрированная серная кислота (H₂SO₄), вата. Насыпьте маленькую горочку марганцовки. Полейте ее серной кислотой. Если кинуть ватку на горку то происходит хлопок и смесь воспламеняется. Опыт следует ставить только на открытом воздухе, т. к. при хлопке происходит большой разброс пачкающего продукта. Произошла реакция:

2Mn₂O₇+C₆H₁₀O₅=6CO₂+5H₂O+4MnO₂

6.8 Разноцветное пламя

Готовят насыщенные растворы бертолетовой соли в воде (около 8 г соли на 100 г воды), с добавлением различных солей. Из фильтровальной бумаги вырезают различные фигуры небольшого размера, опускают в соответствующий раствор и высушивают, повторяя эту операцию несколько раз, чтобы в порах бумаги появились кристаллики бертолетовой соли. Хорошо высушенные бумажные фигурки при поджигании быстро сгорают, образуя разное по цвету пламя. В качестве добавок к раствору бертолетовой соли берут по 2-3 г.

хлорида натрия (желтое пламя),

нитрата стронция или хлорида лития (красное пламя),

хлорида меди (изумрудное пламя),

нитрата бария (зеленоватое пламя).

Часть бумажных фигурок пропитывают раствором бертолетовой соли без добавок (пламя приобретает фиолетовый оттенок).

6.9 Пламя-художник

На белом листе плотной бумаги делается надпись или рисунок 10-20%-ным раствором серной кислоты. После высушивания надпись или рисунок на бумаге незаметны. Если теперь лист подержать над пламенем ( осторожно! ) горелки, то через некоторое время на бумаге появляется надпись или рисунок черного цвета. Вместо пламени спиртовки можно использовать настольную электрическую лампу или утюг, нагрев которыми осуществляется более равномерно и исключает воспламенение бумаги.

6.10 "Вода" зажигает костер

На асбестовую сетку ставится небольшая фарфоровая чашечка (можно часовое стекло) с небольшим количеством смеси перманганата калия с серной кислотой. На фарфоровую чашечку и вокруг нее накладывают сухие лучинки, имитирующие костер. Для зажигания полученного костра смачивают кусок ваты "водой" (этиловым спиртом) и выжимают над ним так, чтобы капли попали в чашечку. Спирт (можно брать денатурат) воспламеняется, поджигая затем лучинки.

6.11 "Самовозгорание" свечи

Опыт "самовозгорания" свечи широко известен. Однако проведение его ограничено в связи с отсутствием в школьной лаборатории белого фосфора и сероуглерода. В связи с этим рекомендуется следующая методика. Кусочек сухого красного фосфора помещают на дно сухой длинной и узкой пробирки. В пробирку вставляют до дна стеклянную палочку. Дно пробирки вносят в узкое пламя горелки, стараясь нагревать только участок пробирки, где находится фосфор.(Опыт требует особой осторожности!)

Красный фосфор при этом превращается в белый, который оседает на палочке в виде маслянистых капель. Когда основная часть красного фосфора превратится в белый, нагрев прекращают и пробирку охлаждают на воздухе.

Длительный нагрев не рекомендуется, так как из-за низкой температуры кипения белого фосфора (275⁰С), пары его не конденсируются на палочке у дна пробирки, а поднимаются к отверстию и воспламеняются.

В остывшую пробирку наливают 1-2 мл бензола или диэтилового эфира, в которых белый фосфор растворим. Полученным раствором обильно смачивают распушенный фитиль свечи, несколько капель наливают в углубление у основания фитилька.

...