Гармонія: Готуємось до ЗНО

Гармония: Готовимся к ЗНО
Шановні випускники! За цим посиланням ви можете ознайомитись з рекомендаціями, які допоможуть якнайкраще підготуватись до випробувань. Матеріали для вас підготувала практичний психолог Людмила Гобова (м.Запоріжжя). 

Свічка з магнієм

Продовжуємо розповідь про дослідження Дениса щодо властивостей магнію.

Магній дуже активно горить, утворюючи характерне блискуче полум’я. Цю властивість магнію використовують  в піротехнічних виробах, бенгальських вогнях.

Випадково на святкуванні одного дня народження Денис звернув увагу на особливі свічки, які на святковому торті горіли якось дивно, час від часу розкидаючи білі блискучі іскри. Коли іменинник по традиції спробував загасити свічки, добре подмухавши на них, йому це не вдалось. На мить затухаючи, свічки через декілька секунд з потріскуванням самі загорялись, загасити їх потоком повітря було неможливо. Довелось навіть бігти за склянкою з водою. Лише вкинув свічки у воду, приборкали горіння. Дивні свічки… Вивчивши етикетку, ми побачили, що називаються вони «Magic», тобто "чарівні". Денис припустив, що це через магній, який добавили у парафін.

Було прийняте рішення зробити свічку з магнієм для перевірення цього припущення.

       1. Беремо порошок магнію і насипаємо на фітіль. Фітіль має бути з такого матеріалу, щоб після активного горіння ще деякий час тлів. Ми скористались фітілем, який витягнули з готової свічки.

        2. Беремо фітіль, вкритий магнієм і заливаємо розтопленим парафіном.

        3. Чекаємо поки він застигне .

        4. Обережно підпалюємо фітіль. Спостерігаємо горіння з виділенням характерних іскор. При спробі задути свічку фітіль завдяки магнію знову спалахував.

Отже, наше припущення було вірне. В свічках «Magic» виробництва Китай застосовувався магній. Однак назвати це вдалою ідею не можна – занадто вже вогненебезпечні свічки. Принаймні, такі свічки повинні супроводжуватися інструкцією по гасінню, а також поясненням ефекту. На жаль, такої інструкції  на свічках не було. 

Магній

Відіш Денис, учень 8 класу і активний гуртківець –«хімікус»  дослідив властивості магнію.

 -Денис, чому тебе зацікавив саме цей елемент – Магній?
-Вивчаючи властивості речовин різних класів я дізнався, що існує група лужноземельних елементів, до якої належать елементи ІІ групи головної підгрупи: Ra, Ba, Sr, Ca. Об’єднує їх те, що прості речовини, утворені цими елементами, надзвичайно активні, реагують з водою за звичайних умов, утворюючи луги. Тому лужноземельні метали зберігають у вакуумі або під шаром гасу. Магній же, перебуваючи в одній підгрупі з цими елементами, чудово зберігається на відкритому повітрі, стружка магнію з водою за звичайних умов не взаємодіє. В багатьох книжках (наприклад, в моїй улюбленій «Аванті+») магній не відносять до родини лужних металів. А ось в нашому підручнику за 8 клас про магній говорять як про лужноземельний елемент, оговорюючи, що магній гідроксид до лугів не належить (підручник Попеля П.П., 8 клас, стор. 126). Ось я і вирішив на практиці ознайомитися з властивостями магній. Крім того, це надзвичайно цікавий метал в плані піротехнічних властивостей!

Писанки

Подивіться, які чудові писанки власноруч підготував Денис до Великодня:

А для роботи Денис використовував  парафін та барвники. В кошику є лише одне яйце, що куплено у майстрів цього виду народного мистецтва. Яке?

Шкільна крейда

"Шкільна крейда": склад різний

Всі ми знаємо з курсу хімії, що крейда - це кальцій карбонат. І, як і всі карбонати, взаємодіє з кислотами, сильнішими за карбонатну, з утворенням вуглекислого газу. Але не всі види так званої "шкільної крейди" реагують таким чином з кислотами. Крейда, якою полюбляємо користуватись ми (тоненькі круглі шматочки, такі зручні, не кришаться), в таку реакцію не вступає. Ми переконались в цьому, коли вивчали властивості солей. Отже, склад такого шматочка "шкільної крейди" має відрізнятися від справжньої, "карбонатної" крейди. І ось нещодавно Микола побачив в одній з телевізійних передач сюжет, в якому стверджувалось, що так звана "шкільна крейда" - це сульфат кальцію, гіпс, а зовсім не карбонат. Ми вирішили перевірити це. Для дослідження ми використали: різні за якістю (і ціною) шматочки крейди, хлоридну та нітратну кислоти, розчин барій хлориду:

Підготовка до досліду

Шматочки прямокутної крейди (тієї, що так неприємно кришиться), ми розтовкли в ступці, додали хлоридної кислоти. Виділився газ, в якому гасне запалений сірник - вуглекислий газ.
CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂ ↑+ H₂O. Продукт цієї реакції також не взаємодіє з барій хлоридом. Отже, цей зразок крейди - справжня крейда, кальцій карбонат.
Склад крейди досліджує Микола:

Тепер дослідимо круглі шматочки "фірмової" крейди. При дії на них хлоридної кислоти газ не виділяється. Після фільтрування додаємо до фільтрату розчин барій хлориду. Утворився білий осад, нерозчинний в нітратній кислоті. Таким чином, результати нашого дослідження свідчать, що ця "шкільна крейда" - зовсім не крейда, а кальцій сульфат, гіпс (CaSO₄·2H₂O)! Кальцій сульфат в невеликій мірі все ж розчиняються в кислотах з утворенням сульфат -іону, який ми виявили взаємодією фільтрата з барій хлоридом. Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄↓

Реакція «срібного дзеркала»

Реакція "срібного дзеркала"

Сьогодні на гуртку в 9 класі ми провели якісну реакцію на альдегіди – реакцію «срібного дзеркала». В шкільних підручниках рівняння цієї реакції спрощено записують так:

 R-CHO + Ag₂O → R-COOH + 2Ag↓, маючи на увазі, що Ag₂O – це амоніачний розчин арґентум оксиду. Тут R - вуглеводневий радикал. Так як молекула глюкози містить альдегідну групу, то для проведення цієї реакції ми й використали цей вуглевод -глюкозу.

Ми приготували  амоніачний розчин арґентум оксиду, який хіміки називають ще реактивом Толленса, так:

Зважуємо аргентум нітрат

Підготували 1% розчин арґентум нітрату (до 0,3г ляпісу AgNO₃ додали 29,7 мл води). Потім по краплях додавали розчин амоніаку (NH₃·H₂O або NH₄OH). Спочатку утворився бурий осад арґентум гідроксиду та арґентум оксиду :

AgNO₃ + NH₄OH= AgOH↓ + NH₄NO₃

2AgOH = Ag₂O↓ + H₂O

При постійному струшуванні ми продовжували додавати по краплях розчин амоніаку до повного розчинення осаду:

Ag₂O + 4NH₃ + H₂O → 2[Ag(NH₃)₂]OH

[Ag(NH₃)₂]OH – речовина, яка належить до комплексних сполук, інколи її називають аміакатом срібла. Тому найбільш точно описує реакцію «срібного дзеркала» таке рівняння: 
R-CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH → R-COONH₄ + 2Ag↓ + 3NH₃ + H₂O

При приготуванні реактиву Толленса [Ag(NH₃)₂]OH  варто уникати надлишку амоніаку, оскільки при цьому знижується чутливість реагенту (саме тому часто ця реакція і проходить невдало, «дзеркало» не утворюється), готувати цей реактив слід безпосередньо перед проведенням досліду, тому що при зберіганні він розкладається з утворенням чорного осаду – арґентум нітриду Ag₃N.

А тепер власне реакція «срібного дзеркала»: до 10% розчину глюкози додаємо реактив Толленса (амоніачний розчин арґентум оксиду), нагріваємо. На стінках пробірки виділяється шар металевого срібла у вигляді дзеркального нальоту .

Таким чином ми посріблили не лише декілька пробірок (а як же, всім хочеться провести цю реакція власноруч!), а  й цілу колбу, хоч ялинку прикрашай! І довели, що глюкоза містить альдегідну групу.

Шкала Колі

Вимірювання висоти піни

При дослідженні мийних засобів Микола запропонував свою шкалу: вимірювати ефективність мийного засобу по висоті піни, що утворюється. Отже, розкриваємо секрет Шкали Колі: в пробірки наливаємо по 5 мл води різного ґатунку, 5 мл 10% розчину мийного засобу і 5 разів енергійно струшуємо. Висоту піни, що утворилась, вимірюємо лінійкою або іншим підручним засобом з поділками.  Одиниця вимірювання ефективності піноутворювання мийного засобу – коль/колбу.  Сподіваємось, Шкала Колі здобуде світове визнання, адже вона така приКОЛЬна! 

Шкала Колі

1квітня!

Досліджуємо мийні засоби

Для дослідження ми вибрали засоби, з якими найчастіше зустрічаємось в побуті: мило, пральний порошок, засіб для миття посуду, гель для душу, шампунь та засіб для чищення обличчя. Спочатку ми виготовили 10% розчини  і перевірили їх рН універсальним індикаторним папером . Що ми виявили: в розчині прального порошку індикаторний папір набув вираженого синього кольору (лужна реакція розчину), в розчині мила -   синьо-зелене забарвлення індикатора (слабо лужна реакція), а всі інші засоби мають рН близько 7 (колір індикатора не змінився, отже, середовище нейтральне).

Зміна кольру індикаторного папірця в розчинах мийних засобів

 Потім ми дослідили наші мийні засоби на здатність утворювати піну в твердій та м’якій воді, а також у воді просто з водогону. Тверда (журн.- «жорстка») вода – це вода, що містить йони Ca²⁺  та Mg²⁺  у вигляді розчинних солей Кальцію та Магнію. Тому в якості твердої води ми взяли розчин кальцій хлориду. Дистильовану воду використали як «зразкову”  м’яку.  В пробірки ми додавали по 5 мл води та стільки ж розчинів досліджуваних мийних засобів. Пробірки струшували і порівнювали висоту піни, що утворилось при цьому. Мило втрачало здатність утворювати піну в твердій воді, решта мийних засобів давали стійку піну в усіх трьох зразках води. При цьому в м’якій воді та воді з водогону утворювалась майже однакова кількість мильної піни. Отже, наша вода з крану доволі м’яка!

Порошок в м'якій, твердій та водопровідній воді

Чому ж мило втрачає властивість утворювати піну в твердій воді?

І мідна каблучка може бути підробкою!

"Мідна", оцинкована, а насправді - з олова!

Ми вже проводили досліди з мідною каблучкою,  коли досліджували хімічні реакції на поверхні монет. Нагадаємо:  ми вкривали поверхню мідних монет (а для порівняння і цю мідну каблучку) шаром цинку, потім нагрівали їх і добували сплав (латунь), що на вигляд був дуже схожий на золото. Тоді при нагріванні каблучки ми помітили, що з неї виплавилась маленька крапля сріблястого металу. Це дуже здивувало нас, але так як нагрівання було нетривалим (саме так потрібно нагрівати мідні вироби, вкриті  цинком, щоб добути «золотистий» сплав), каблучка зберегла свою форму і навіть «дочекалась» демонстрації на захисті роботи в МАН. Питання «Що ж виділилось з мідної каблучки?» тоді так і залишилось без відповіді. Температура плавлення цинку 419⁰С, міді - 1356⁰С, латуні -880-950⁰С (в залежності від складу), і хоч температура в полум’ї сухого пального може сягати 800⁰С, розплавити латунь в ньому неможливо, а шар цинку, що ми добули, не може дати помітну краплю рідкого цинку.

 І ось, коли «золотий» прошарок  на поверхні каблучки зник від крутіння в руках «ух-ти якої штуковини», ми вирішили використати її для наступних дослідів. Ідея полягала в тому, щоб відновити мідну поверхню старої каблучки реакцією між оксидом міді та спиртом. Якщо мідний виріб прожарити в полум’ї,  на його поверхні утворюється оксид чорного кольору – купрум (ІІ) оксид (CuO), який реагує зі спиртом, окиснюючи його до ацетальдегіду. При цьому відновлюється мідь. Цю реакцію завжди проводять з мідною дротинкою, але ми спробували провести її з каблучкою. І ось, коли мідна каблучка провела у відкритому космосі полум’ї пару хвилин, з її надр стала просто литися  біла рідина, яка, застигаючи, перетворювалась на метал сріблясто-білого кольору.  Як добре, що ми завжди беремо з собою відеокамеру (Артем,Ілля -!). Дивіться: 

У сріблясто-білому металі, що витопився з каблучки, ми впізнали олово. Температура плавлення олова (цини) -231,9⁰С, це легкоплавкий метал, який використовують як припій для сплавлення металів. Олово ми віддали дідусю Дмитра, власнику старовинної «мідної» каблучки, яка так багато зробила для збагачення гуртківців хімічними знаннями J А дідусь вже віддасть його своєму старому паяльнику.
А ось реакція

Магія з монетами та її викриття

Не так давно ми проводили майже алхімічне перетворення мідних монет (та мідної каблучки) на «срібні» та «золоті».  Дійсно, дослід вражає. А пояснити те, що відбувається, взявся Дмитро Якимець, учень 21-математичної групи.  Він провів своє дослідження та захистив роботу на ІІ (міському) етапі конкурсу МАН. За результатами конкурсу Діма посів І місце! Вітаємо нашого науковця і пропонуємо вам також розібратися, що ж відбувалось з монетами.

Чому монета зі «срібною» стає «золотою» пояснити просто:
при високій температурі атоми цинку

Акція-естафета та Нагорода "Чудо-блог"

Естафета від блогера до блогера триває! Дякую пані Маргариті Калюжній (MyTravelling with Web)  за Нагороду «Чудо-блог»!

Передаю естафету та Нагороду чудовим  освітянським блогам:

• Алхимики
• Блог вчителя математики 
• Гармонія
• Добра фізика 
• Информатика и ИКТ 
• Математика– это интересно! 
• Enhanced English 

Голосуємо за наукову роботу Осіпи Олексія!

Давайте проголосуємо за науково-дослідницьку роботу учня нашого ліцею

Осіпи Олексія

"Діагностика гелікобактеріозу шлунка дихальним тестом по аміаку" ! 

З роботою можна ознайомитись тут.
Проект подано на конкурс наукових проектів Інтелектуалізація, що проводиться корпорацією Intel. Проголосувати ви можете за допомогою своїх аккаунтів в соціальних мережах (а саме Facebook, Twitter, Google+ та ВКонтакте) або зареєструвавшись на  сайті конкурсу.  Пропонуємо вам інструкцію, яка допоможе проголосувати, якщо у вас виникли проблеми:

Натисніть ТУТ, щоб прочитати інструкцію

Добуваємо водень взаємодією алюмінію з лугом

Класичним способом добування водню є взаємодія металів (тих, що розташовані в ряду активності до Н2) з кислотами. Але ми знаємо, що деякі метали, сполуки яких амфотерні, взаємодіють також і з лугам. Як правило, на уроках не вистачає часу провести такі реакції, тож на гуртку ми дослідили взаємодію алюмінію з концентрованим розчином лугу. В конічну колбу насипали натрій гідроксид (грамів 10), додали 15-20 мл води і поклали в утворений доволі міцний розчин лугу гранули алюмінію. Так як поверхня алюмінію завжди вкрита міцною оксидною плівкою, довелось трохи почекати, доки вона розчиниться (адже алюміній оксид – амфотерний, реагує як з кислотами, так і з лугами). Після розчинення оксидної плівки алюміній активно почав реагувати з розчином лугу, виділяючи водень:

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑

Ця реакція є екзотермічною, і тому через декілька хвилин швидкість виділення водню помітно зросла, адже розчин розігрівся. Аналогічна реакція відбувається і з розчином пральної соди Na₂CO₃, який має сильнолужну реакцію середовища. Ось чому алюмінієвий посуд не рекомендують мити з содою!

Ми перевірили водень, що виходить з газовивідної трубки, на чистоту, та підпалили його. Як видно на нашому відео, чистий водень горить спокійним полум’ям:

Водень зібрали способом витіснення води і підпалили.

Цікаві перетворення сполук Феруму

Проводимо якісну реакцію на Fe3+

Ми дослідили якісні реакції на сполуки Fe²⁺ та  Fe³⁺

Добули "кров для аналізу"

Реакція солі тривалентного Феруму  (Fe₂(SO₄)₃)  з тіоцианатом (роданідом) калію (KSCN) настільки видовищна, що її часто використовують для імітації крові. При взаємодії  йонів Fe³⁺ та SCN^-  (часто пишуть   CNS^-   або NCS^-    ) утворюється комплекс (спрощено можна записати його формулу як [Fe(SCN)₃]), який дуже нагадує кров (навіть за консистенцією!). Отже, цю реакцію можна використовувати не лише для якісного визначення йонів Fe³⁺, а для імітації крові. (Дійсно моторошно стає, якщо артистично її   виконати!). Реакція надзвичайно чутлива і за її допомогою можна визначити навіть сліди Fe³⁺ у воді з водогону.

Взаємодія ферум(ІІІ) хлориду з калій тіоцианатом 

І знову двійка! (ридаємо кривавими сльозами разом)

Так знімають фільми жахів!

А ще ми дізнались

Мильні бульбашки на морозі

А ми використали мороз для цікавого досліду!  При температурі -20⁰С  і нижче як цікаво запускати мильні бульбашки! Вони замерзають, і наче полімерні кульки з охолодженим повітрям, падають вниз, цілком підтверджуючи закони фізики. 
"Морозні канікули" не пройшли даремно! :-)

"Мильна оболонка" розірвалась

Кольорові кристали

Практично всі гуртківці захоплюються вирощуванням кристалів. В хід йде все – від готових наборів до класичних галунів та купоросів. Ми вже перевірили декілька готових наборів (тут ви можете подивитись фото), нарікаючи на те, що практично ніде не було вказано, які саме речовини застосовуються для експериментів. І ось, здається, Маша (з 15-філологічної (!) групи) розкрила таємницю «кристалів з Китаю»! Маша взяла для своїх дослідів звичайну кухонну сіль, приготувала насичений  розчин і додала харчові барвники, які придбала в найближчому супермаркеті.  В результаті  виросли кристалики фіолетового, рожевого та жовтого забарвлення, які так схожі на ті, що ми вирощували з готових наборів. Фарбники рівномірно розподілились по всьому об’єму кристалів.  Для тривалого зберігання різнокольорові кристалики Маша вкрила безбарвним лаком (манікюрним, адже там такий зручний пензлик!). І ось подивіться:

Кристали кухонної солі з барвниками

Досліджуємо окисні властивості Mn+7

В класичних підручниках хімії серед найпопулярніших реактивів – окисників завжди в першу чергу розглядають калій перманганат, сполуку, в якій Манган виявляє найвищий ступінь окиснення - Mn⁺⁷, і тому активно приєднує електрони. Окисні властивості цієї речовини широко використовують в медицині, і раніше «марганцівка» була в кожній аптечці.

На жаль, використання цього реактиву зараз обмежене, часто доводиться вивчати хімію лише теоретично, тому пропонуємо подивитись наше відео, в якому ми використали останні залишки перманганату з бабусиної аптечки для  дослідження окисної дії перманганату в кислому, лужному та нейтральному середовищах.

Розчин натрій сульфіту (Na₂SO₃) ми добавляли в