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