Яковишин Л.А.

зАБАВНАЯ

ХИМИЯ

Практическое руководство

Харьков

Издательство «Ранок»

2009

�

Информация для родителей (учителей) и детей!

Правила техники безопасности (обязательно прочитайте и запомните!!!)Предлагаемые опыты предназначены для детей

10 и старше лет, интересующихся естественными науками. Опыты можно проводить в домашних или школьных условиях.

1. Все опыты необходимо проводить в присутс-твии взрослых! Проведению опытов ни в коем случае не должны мешать маленькие дети и домашние животные!

2. Вещества из набора нельзя употреблять в пищу. Оборудование для экспериментов не предназначено для приготовления, хранения и приема пищи, в том числе и используемые для опытов баночки из-под майонеза.

3. Набор храните в недоступном для маленьких детей и домашних животных месте и вдали от пищевых продуктов. Эксперименты прово-дите в специально предназначенном для это-го месте.

4. Перед проведением каждого опыта внима-тельно прочитайте инструкцию до конца и только потом начинайте эксперимент. Ис-пользуйте то количество веществ, которое указано в инструкции. Не проводите экспери-менты, не указанные в данном руководстве.

5. Во время проведения опытов категорически запрещается принимать пищу.

6. Избегайте попадания реактивов в рот и глаза.

�

Если это все-таки произошло, промойте рот и глаза большим количеством водопроводной воды. При необходимости обратитесь к врачу.

7. Для растворов реактивов сделайте этикетки. Если вдруг вы забыли подписать сосуд и у вас возникли сомнения в том, что в нем находит-ся, содержимое необходимо вылить в канали-зацию.

8. Для экспериментов лучше использовать дистиллированную воду. Ее можно приоб-рести в аптеке или магазине хозтоваров. В противном случае используйте кипяченую воду.

9. После проведения опытов вымойте оборудо-вание и посуду, уберите рабочее место и про-трите поверхность стола. Затем тщательно вымойте руки с мылом.

�

Набор содержит необходимые химические вещества, материалы

и оборудование для проведения опытов

№ п/п

Название веществаХимическая

формула

1Медный купорос (сульфат меди(II) пента-гидрат)

CuSO4·5H

2O

2Никелевый купорос (сульфат никеля гепта-гидрат)

NiSO4·7H

2O

3Сульфат магния гепта-гидрат

MgSO4·7H

2O

4Хлорид кобальта гекса-гидрат

CoCl2·6H

2O

5Алебастр (строительный гипс)

CaSO4·0,5H

2O

6Силикатный клей (жид-кое стекло)

Na2SiO

3

�

№ п/п

Наименование Количество

1Мерный химический ста-кан на 100 мл

1

2Пластмассовый шпатель для насыпания веществ и перемешивания

1

3 Пипетка 1

Список дополнительного оборудования и материалов

№ п/п

НаименованиеПримерное количество

1Дистиллированная (кипя-ченая) вода

Примерно 0,5 л

2 Столовый уксус 10–15 мл

3Бриллиантовый зеленый («зеленка»)

1

4 Карандаш 1

5Пакетик силикагеля из ко-робки с обувью или из-под бытовой техники

1

�

№ п/п

НаименованиеПримерное количество

6 Линейка 1

7Баночка из-под йогурта (сметаны) или пластмассо-вый стаканчик

3

8 Лист плотной бумаги 1

9

Узкий строительный шпа-тель (металлический или пластмассовый) или палоч-ка от мороженого

1

10

Небольшая стеклянная ба-ночка (например, из-под майонеза или какого-либо лекарства)

2

11 Бумажные салфетки Несколько

12

Небольшая бутылочка от каких-либо лекарств или пластмассовая пробка от га-зированной воды

4

13 Ножницы 1

Если реактив из набора израсходован, его мож-но купить в магазинах химических реактивов.

Окончание таблицы

�

ВЕЗДЕСУЩИЙ КРЕМНИЙ И СИЛИКАТЫ

Вам, наверное, доводилось поль-зоваться силикатным клеем. В строи-тельстве его применяют как жидкое стекло. Человеческая жизнь немысли-ма без обычного стекла. На берегу моря или реки вы видели песок. Все это — со-единения элемента кремния. Кремний является вторым по распространенности в природе элементом. Уступает он толь-ко кислороду.

Посмотрите на таблицу Д. И. Менделеева (так обычно называют Периодическую систему хими-ческих элементов) и найдите там кремний. Это эле-мент с порядковым номером 14. Обозначается Si.

14 Si28,0855

кремний

Кремний представляет собой тугоплавкое кристаллическое вещество серого цвета, вне-шне очень похожее на металл (см. приложение, фото 1). Однако кремний, в отличие от металлов, является полупроводником.

�

При взаимодействии кремния с кислородом по-лучается оксид SiOSiO

2, который очень распространен

в природе. Его еще называют кремнеземом. Он встре-чается в виде минералов кварца (см. приложение, фото 2–4), тридимита, китита, коусита (коэсита) и кристобалита. Разновидностями кварца являются горный хрусталь (см. приложение, фото 5), аметист, морион, цитрин, раухтопаз и другие минералы.

Кремний также образует кремниевые кислоты с общей формулой nSiO

2⋅mH

2O. Простейшей сре-. Простейшей сре-

ди них является метакремниевая кислота HH2SiO

3

(n=1, m=1). Ее часто называют кремниевой кисло-той. Кремниевые кислоты легко дают гели. Соли кремниевых кислот называют силикатами. Си-ликаты широко распространены в природе. Зем-ная кора состоит более чем на 50 % из кремнезема SiO

2, силикатов и алюмосиликатов.

Обычный силикатный клей, или жидкое стекло, также является силикатом. Это концентрирован-ный водный раствор силикатов натрия или калия.

Опыт № 1. Получаем студень

Для опыта понадобятся: силикатный клей (жид-кое стекло), столовый уксус, «зеленка» (брилли-антовый зеленый) из аптечки, мерный химичес-кий стакан, пластмассовый стаканчик (неболь-шая баночка из-под йогурта (сметаны) или кос-метического средства), кипяченая (дистиллиро-

�

ванная) вода, пластмассовый шпатель, пипетка, бумажные салфетки, две небольшие стеклянные баночки (например, из-под майонеза или какого-либо лекарства).

1. В пластмассовый стаканчик (не-большую баночку из-под йогурта (сме-таны) или косметического средства) налейте 15—20 мл силикатного клея и столько же дистиллированной (ки-пяченой) воды. Смесь перемешайте шпателем.

2. Прилейте к полученному раствору 10–15 мл столового уксуса. Столовый уксус – это водный раствор уксусной кислоты СH

3СООН. Смесь пе-

ремешайте пластмассовым шпателем. Она сра-зу загустеет. Образуется студень кремниевых кислот nSiO

2·mH

2O за счет протекания хими-

ческого процесса:

Na2SiO

3 + 2СHH

3СООН → HH

2SiO

3↓ +

+ 2СН3СООNa.Na..

3. С помощью шпателя перенесите студень на бумажную салфетку и оставьте высыхать (см. приложение, фото 6, 7). Он также пона-добится для опыта № 2.

4. Налейте в две небольшие баночки по 20–25 мл во-ды. Капните с помощью пипетки в каждую бано-чку по 1 капле «зеленки» из домашней аптечки.

10

Напомним, что «зеленкой» называют раствор красителя бриллиантового зеленого. Смесь пере-мешайте шпателем. Получатся зеленые растворы.

5. Опустите в один из растворов немного студ-ня. Смесь периодически перемешивайте. Че-рез некоторое время раствор станет бледнеть, т. к. студень поглотит «зеленку». Студень при этом окрасится в зеленоватый цвет (см. при-ложение, фото 8). Явление поглощения одних веществ другими называют адсорбцией. Сам поглотитель называют адсорбентом.

Опыт № 2. Кремниевый поглотительДля опыта понадобятся: высохший студень, по-лученный в опыте № 1, мерный химический ста-кан, «зеленка» (бриллиантовый зеленый) из ап-течки, пипетка, кипяченая (дистиллированная) вода, пластмассовый шпатель, две небольшие стеклянные баночки (например, из-под майоне-за или какого-либо лекарства), силикагель из ко-робки с обувью или из-под бытовой техники.

Одним из наиболее распространен-ных поглотителей является силикагель. Силикагель – это высушенный студень кремниевых кислот. Он представляет со-бой белый порошок или матовые зерна, которые могут быть также подкрашены (см. приложение, фото 9, 10).

11

При покупке обуви вы, наверное, замечали, что в коробку вложен пакетик с небольшими шариками силикагеля (см. приложение, фото 9). Он необходим для поглощения (ад-сорбции) влаги, которая может попасть в коробку. Шарики силикагеля адсорбиру-ют пары воды из воздуха, и обувь лучше со-храняется. Такие шарики используют для понижения влажности внутри приборов, упаковок с компьютерной и бытовой тех-никой, лекарствами и т. д. Величина зерен силикагеля может быть различной. Запом-ните, что использовать зерна силикагеля в пищу запрещено!

Студень, образовавшийся в опыте № 1, через 1–2 дня высохнет. Полученное вещество белого цвета разотрите шпателем. Вы сделали силика-гель в виде порошка (см. приложение, фото 11). Он будет адсорбировать «зеленку» лучше, т. к. у него площадь поверхности больше. Чем боль-ше площадь поверхности адсорбента, тем лучше он поглощает другие вещества.

1. Налейте в две небольшие баночки по 20—25 мл воды. Капните с помо-щью пипетки в каждую баночку по 1 капле «зеленки» из домашней ап-течки. Смесь перемешайте шпателем. Получатся зеленые растворы.

1�

2. Опустите в один из растворов немного по-лученного вами силикагеля так, чтобы он покрыл дно сосуда. Смесь периодически пе-ремешивайте. Через некоторое время рас-твор станет бледнеть, т. к. силикагель по-глотит «зеленку». Силикагель при этом при-обретет зеленоватый цвет (см. приложение, фото 12).

Если у вас имеются зерна силикагеля, кото-рые были вложены в коробку с обувью или бы-товой техникой, то таким же образом проверьте, как он будет поглощать «зеленку» из раствора (см. приложение, фото 13).

Опыт № 3. Фантастический силикатный «сад» или «водоросли»

Для опыта понадобятся: силикатный клей (жидкое стекло), медный купорос CuSO

�·�H

�O, сульфат

никеля NiSO�·�H

�O, сульфат магния MgSO

�·�H

�O,

хлорид кобальта CoCl�·�H

�O, мерный химический

стакан, небольшая стеклянная баночка (напри-мер, из-под майонеза или какого-либо лекарс-тва), кипяченая (дистиллированная) вода, пласт-массовый шпатель.

1�

Чтобы вырастить сад, потребуется несколько десятков лет. Вы сможете вырастить сад за пол-часа. Конечно, он будет ненастоящим.

1. Налейте в небольшую баночку 20–25 мл силикатного клея и столько же кипяченой (дистиллированной) воды. Смесь хорошо перемешайте пластмас-совым шпателем.

2. В полученный раствор насыпьте по не-сколько кристалликов каждого из веществ: CuSO

4·5H

2O, NiSO

4·7H

2O, MgSO

4·7H

2O

и CoCl2·6H

2O. Некоторые кристаллики оста-

нутся на поверхности и не упадут на дно. Их можно утопить с помощью шпателя. Через 20–40 минут в стакане появятся разноцветные осадки, напоминающие фантастические дере-вья или водоросли (см. приложение, фото 14). Из сульфата магния MgSO

4·7H

2O они получат-

ся белые, из сульфата никеля NiSO4·7H

2O —

зеленые, из хлорида кобальта CoCl2·6H

2O — си-

ние, а из медного купороса CuSO4·5H

2O —

голубые. Это образовались осадки силика-тов, например:

MgSO4 + NaNa

2SiO

3 → MgSiOMgSiO

3↓ + NaNa

2SO

4.

Также образуются кремниевая кислота и гид-роксид металла (или его основная соль):

1�

CuSO4 + Na

2SiO

3 + 2H

2O → Сu(OH)Сu(OH)u(OH)

2↓ +

+ H2SiO

3↓ + Na

2SO

4.

3. Осторожно вылейте раствор из сосуда и внимательно рассмотрите свои творения (см. приложение, фото 15, 16).

Почему же растет ваш «сад»? Из кристалла опущенных солей вытягива-ется тоненькая полая трубочка, стенки которой состоят из образующегося осад-ка (см. рисунок). Трубочка представля-ет собой полупроницаемую мембрану (перегородку), через которую вода про-никает вовнутрь. Наблюдается осмос — одностороннее перемещение вещества через полупроницаемую мембрану. В ре-зультате этого в некоторых местах тру-бочка рвется. В местах разрыва снова образуется осадок. Так растет силикат-ный «сад».

Раствор Na

�SiO

�

H�O

Новый отросток

Разрыв пленки осадкаОсадокДобавленный кристалл соли

H�O

Раствор Na

�SiO

�

«Сад» растет благодаря явлению осмоса

1�

Опыт № 4. Разноцветные «медузы»Для опыта понадобятся: силикатный клей (жидкое стекло), медный купорос CuSO

�·�H

�O, сульфат

никеля NiSO�·�H

�O, сульфат магния MgSO

�·�H

�O,

хлорид кобальта CoCl�·�H

�O, мерный химический

стакан, кипяченая (дистиллированная) вода, не-большая стеклянная баночка (например, из-под майонеза или какого-либо лекарства), четыре не-больших бутылочки от каких-либо лекарств или пластмассовые пробки от газированной воды, пластмассовый шпатель, пипетка.

1. Налейте в небольшую баночку 15–20 мл силикатного клея и столько же кипяченой (дистиллированной) воды. Смесь хорошо перемешайте пластмас-совым шпателем.

2. В небольшой сосуд (это может быть, например, бутылочка от каких-либо лекарств или пробка от газированной воды) поместите кристалли-ки медного купороса CuSO

4·5H

2O на кончике

шпателя и добавьте к нему 5–10 капель воды (см. приложение, фото 17). Смесь перемешай-те шпателем. Она должна быть светлого не насыщенного цвета!

3. Сделайте этикетку для сосуда, на которой на-пишите «CuSO

4». Аналогичным образом при-

готовьте растворы NiSO4, MgSO

4 и CoCl

2 с со-

ответствующими этикетками.

1�

4. В смесь силикатного клея и воды с помощью пи-петки добавьте по несколько капель растворов CuSO

4, NiSO

4, MgSO

4 и CoCl

2.

Раствор нового вещества набирайте пипет-кой только после ее промывания водой от остат-ков другого вещества! 5. Капли капайте с некоторым промежутком меж-

ду ними. Сразу появятся студенистые «меду-зы», представляющие собой осадки силикатов или кремниевой кислоты в смеси с гидрокси-дом или основной солью. Вы увидите, что «ко-бальтовые медузы» окрашены в синий, «мед-ные» – в голубой, «никелевые» – в зеленый, а «магниевые» – в белый цвет (см. приложение, фото 18).

Опыт № 5. Выращиваем силикатные «сталактиты» и «сталагмиты»

Для опыта понадобятся: силикатный клей (жид-кое стекло), сульфат магния MgSO

�·�H

�O, медный

купорос CuSO�·�H

�O, сульфат никеля NiSO

�·�H

�O,

хлорид кобальта CoCl�·�H

�O, кипяченая (дистил-

лированная) вода, мерный химический стакан, пластмассовый шпатель, алебастр (строитель-ный гипс), емкость для замешивания алебастра (например, пластиковый стаканчик), сосуд для

1�

роста сталактитов и сталагмитов (пластиковый стаканчик из-под сметаны или йогурта), лист плотной бумаги, ножницы, узкий строительный шпатель или палочка от мороженого.

Если вам приходилось бывать в пещерах, то вы могли увидеть там при-чудливые «сосульки», причем растущие не только сверху, но и снизу. Первые на-зывают сталактитами, а вторые – ста-лагмитами (см. приложение, фото 19, 20). Очень часто сталактиты соединяют-ся со сталагмитами, образуя подобие ко-лонн. Как же они появились? Горная по-рода, в которой образовались такие пе-щеры, состоит из известняка. Это ми-нерал, представляющий собой в основ-ном карбонат кальция. Его химическая формула CaCO

3. Вода, проходя через из-

вестняк, частично его растворяла. Этот процесс можно изобразить следующей реакцией:

СаСО3 + СО

2 + Н

2О → Са(НСО

3)

2.

При уменьшении содержания углекислого газа СО

2 в воде происходил обратный процесс и выде-

лялся осадок СаСО3:

Са(НСО3)

2 → СаСО

3↓ + СО

2↑ + Н

2О.

1�

Самый длинный сталактит имеет длину 59 м (пещера Де-Нарья около г. Малага в Ис-пании), а самый высокий сталагмит вырос до 29 м в пещере Л'Авен (Франция).

Этот осадок называют кальцитом (от греч. calc – жженая известь). Он и образует сосульки в пещерах (см. приложение, фото 21–23). При-чем если капли воды задерживаются на потолке пещер, то постепенно появляется нарост – ста-лактит. Сталагмит появляется из капель, кото-рые упали на пол пещеры. Так и растут извест-ковые сосульки: одни – сверху вниз, а другие – снизу вверх. Эти процессы протекали много ты-сячелетий, происходят они и сейчас. Мы же не будем ждать так долго и попытаемся вырастить сталактиты и сталагмиты примерно за полчаса. Правда, они будут не известковыми, но внешне очень на них похожими. Осадки, образование ко-торых вы наблюдали в опыте № 3, очень напоми-нают сталактиты и сталагмиты. Поэтому сталак-титы и сталагмиты будем получать из силикатно-го клея. Сделаем это в пещере. Конечно, пещера тоже будет ненастоящей и маленькой, но очень похожей. Для получения пещеры воспользуемся строительным гипсом – алебастром.

Гипс – это кристаллогидрат сульфата кальция �a���a��

4·2��

2� (см. приложение, фото (см. приложение, фото

1�

24, 25). В переводе с греческого �э���� озна-�э���� озна-э���� озна-���� озна- озна-чает мел, известь. Слово «алебастр» (от греч. alba�tr��) происходит от названия древнеегипетского города Алебастрона, ря-дом с которым его издавна добывали. Але-бастр – это разновидность гипса (жженый гипс) �a���a��

4·0,5��

2�. �ак видно из формулы,. �ак видно из формулы,

он содержит меньше кристаллизационной воды. Если нагреть гипс, то он потеряет часть воды и даст алебастр:

CaSO4⋅2H

2O → CaSO

4⋅0,5H

2O + 1,5H

2O.

При застывании смеси алебастра и воды происходит обратная химическая реакция и образуется достаточно прочная масса:

CaSO4⋅0,5H

2O + 1,5H

2O → CaSO

4⋅2H

2O.

Гипс начали использовать в качест-ве вяжущего средства еще в древнем мире. В Древнем Египте его применяли для скреп-ления блоков при постройке пирамид фара-онов. Знаменитые киевские Золотые воро-та были также построены на гипсовом рас-творе. В Древней Руси месторождения гип-са стали активно разрабатывать в ���–���––���� вв. В настоящее время гипс не утра- вв. В настоящее время гипс не утра-тил своего значения и широко используется

�0

в строительстве (гипсокартон, малые ар-хитектурные формы и др.) и медицине.

1. Сделайте из плотной бумаги каркас будущей пещеры размером примерно 5–7 — 5–7 см (см. рисунок). 2. Замешайте в пластиковом стакан-чике или другом сосуде (потом его придется выбросить) немного алебас-тра с небольшим количеством воды до получения вязкой однородной сме-си. Используйте узкий строительный шпатель или палочку от мороженого. Чтобы придать пещере цвет, можно добавить в смесь пищевой краситель коричневого цвета.

3. Пока алебастр не застыл, обмажьте им все сто-роны пещеры снаружи и изнутри. Через не-сколько часов алебастр окончательно затвер-деет. Пещера готова.

Так можно сделать «пещеру»

�1

Теперь необходимо вырастить в ней «сталак-титы» и «сталагмиты».

1. Приготовьте смесь силикатно-го клея и воды в соотношении 1:1 в сосуде, в который поместите пе-щеру так, чтобы уровень воды не до-ходил до ее свода. Кроме того, сосуд подберите такой, чтобы к верхнему своду пещеры был свободный доступ (см. рисунок). Можно взять пласти-ковый стаканчик из-под сметаны или йогурта и при необходимости обрезать его.

2. С помощью шпателя внесите в пещеру кристал-лы MgSO

4·7H

2O и высыпьте их в раствор. Если

некоторые кристаллики останутся на поверх-ности и не упадут на дно, попытайтесь их уто-пить с помощью шпателя.

3. Для получения окрашенных «сталагмитов» внесите в раствор таким же образом синие кристаллы CuSOCuSO

4⋅5HH

2O, зеленые кристал-, зеленые кристал-

лы NiSONiSO4⋅7HH

2O и темно-розовые кристаллы и темно-розовые кристаллы

CoCl2⋅6HH

2O. Через несколько минут вы уви-. Через несколько минут вы уви-

дите, что в пещере выросли «сталагмиты» (время их роста будет зависеть от объема со-суда).

��

Пещера в растворе для роста «сталактитов»

и «сталагмитов»

4. Осторожно выньте пещеру из раствора, перевер-ните ее на 180° и снова опустите в него.

5. Внесите в пещеру кристаллики MgSO4·7H

2O,

CuSO4·5H

2O, NiSO

4·7H

2O и CoCl

2·6H

2O так же,

как и в предыдущем случае. Вскоре вы опять обнаружите в пещере причудливые наросты. Выньте пещеру из сосуда, осторожно промойте водой и оставьте сушиться. Теперь в ней есть «сталактиты» и «сталагмиты» (см. приложе-ние, фото 26, 27).

��

Содержание

ИНфОРмацИя Для РОДИТелей (учИТелей) И ДеТей! ..................................................................�

НабОР СОДеРжИТ НеОбхОДИмые хИмИчеСкИе вещеСТва, маТеРИалы И ОбОРуДОваНИе Для ПРОвеДеНИя ОПыТОв ............................................�

СПИСОк ДОПОлНИТельНОгО ОбОРуДОваНИя И маТеРИалОв ........................................................�

веЗДеСущИй кРемНИй И СИлИкаТы ...................�

ОПыТ № 1. ПОлучаем СТуДеНь .............................�

ОПыТ № �. кРемНИевый ПОглОТИТель ..............10

ОПыТ № �. фаНТаСТИчеСкИй СИлИкаТНый «СаД» ИлИ «вОДОРОСлИ» .....................................1�

ОПыТ № �. РаЗНОцвеТНые «меДуЗы».................1�

ОПыТ № �. выРащИваем СИлИкаТНые «СТалакТИТы» И «СТалагмИТы» ..........................1�

��