Как вырастить химический сад
Инфоурок
›
Химия
›Презентации›Проект по химии «Силикатный сад»
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
Силикатный сад Выполнила ученица 7-б класса Сапрон Анна Руководитель: Куренкова Ирина Болеславовна, учитель химии 2016г.
2 слайд
Описание слайда:
Есть у меня красивый «сад» – Он в банке быстро вырос сам. Там не деревья, не цветы, А «чудоводоросли».
3 слайд
Описание слайда:
Цели и задачи Цель: в бытовых условиях провести опыты по созданию мембранных структур и создать коллекцию фотографий «неизвестных растений». Задачи: 1. Ознакомление с понятиями диффузии, гидролиза силикатов. 2. Выращивание «сада» и описание экспериментов. 3. Фиксирование изменения структур во времени при помощи фотосъемки.
4 слайд
Описание слайда:
Сады в банке
5 слайд
Описание слайда:
Описание опыта На дно стеклянной банки насыпали соль меди (во вторую банку соль железа). В отдельном сосуде развели силикатный клей водой (примерно в соотношении 1:3). Через 15–20 минут в стакане появились «заросли», напоминающие деревья или водоросли. Это образовались осадки силикатов. Цвет их зависит от металла.
6 слайд
Описание слайда:
Меди сульфат— медный купорос (ярко-синего цвета). Железа сульфаты: Сульфат 2-валентного железа(железный купорос) — светло-зелёных кристаллы. Сульфат 3-валентного железа – кристаллы бурого цвета Сульфат никеля (II), никелевый купорос- кристаллы изумрудно-зеленого цвета. Силикатный клей иначе называют жидким стеклом.
7 слайд
Описание слайда:
Гидролиз, диффузия, осмос Гидролиз -реакция ионного обмена между различными веществами и водой. Диффузия — перенос частиц разной природы, обусловленный хаотическим тепловым движением атомов и молекул.
8 слайд
Описание слайда:
Осмос— процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону большей концентрации растворённого вещества (меньшей концентрации растворителя).
9 слайд
Описание слайда:
При непрерывном наблюдении можно увидеть, что из кристалла соли вытягивается тоненькая полая трубочка, стенки которой состоят из образующегося осадка. Наблюдается осмос – одностороннее перемещение вещества через полупроницаемую мембрану. В результате этого в некоторых местах трубочка рвется. Вновь образуется осадок.
10 слайд
Описание слайда:
Фотографии опыта
11 слайд
Описание слайда:
Фотографии опыта
12 слайд
Описание слайда:
Выводы по работе Гидролиз — реакция ионного обмена между различными веществами и водой. Диффузия — перенос частиц разной природы, обусловленный хаотическим тепловым движением атомов и молекул. Осмос— процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя.
13 слайд
Описание слайда:
Диковинные деревья – это результат гидролиза, диффузии и осмоса, при этом из кристалла соли вытягивается тоненькая полая трубочка — мембрана, стенки которой состоят из образующегося осадка и выглядит, как диковинные деревья.
14 слайд
Описание слайда:
Спасибо за внимание!
Курс профессиональной переподготовки
Учитель химии
Курс повышения квалификации
Курс профессиональной переподготовки
Учитель биологии и химии
Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Общая информация
Номер материала:
ДБ-240838
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Безопасность
- Перед началом опыта наденьте защитные перчатки и очки.
- Проводите эксперимент на подносе.
Общие правила безопасности
- Не допускайте попадания химических реагентов в глаза или рот.
- Не допускайте к месту проведения экспериментов людей без защитных очков, а также маленьких детей и животных.
- Храните экспериментальный набор в месте, недоступном для детей младше 12 лет.
- Помойте или очистите всё оборудование и оснастку после использования.
- Убедитесь, что все контейнеры с реагентами плотно закрыты и хранятся по правилам после использования.
- Убедитесь, что все одноразовые контейнеры правильно утилизированы.
- Используйте только оборудование и реактивы, поставляемые в наборе или рекомендуемые текущими инструкциями.
- Если вы использовали контейнер для еды или посуду для проведения экспериментов, немедленно выбросьте их. Они больше не пригодны для хранения пищи.
Информация о первой помощи
- В случае попадания реагентов в глаза тщательно промойте глаза водой, при необходимости держа глаз открытым. Немедленно обратитесь к врачу.
- В случае проглатывания промойте рот водой, выпейте немного чистой воды. Не вызывайте рвоту. Немедленно обратитесь к врачу.
- В случае вдыхания реагентов выведите пострадавшего на свежий воздух.
- В случае контакта с кожей или ожогов промывайте поврежденную зону большим количеством воды в течение 10 минут или дольше.
- В случае сомнений немедленно обратитесь к врачу. Возьмите с собой химический реагент и контейнер от него.
- В случае травм всегда обращайтесь к врачу.
Рекомендации для родителей
- Неправильное использование химических реагентов может вызвать травму и нанести вред здоровью. Проводите только указанные в инструкции эксперименты.
- Данный набор опытов предназначен только для детей 12 лет и старше.
- Способности детей существенно различаются даже внутри возрастной группы. Поэтому родители, проводящие эксперименты вместе с детьми, должны по своему усмотрению решить, какие опыты подходят для их детей и будут безопасны для них.
- Родители должны обсудить правила безопасности с ребенком или детьми перед началом проведения экспериментов. Особое внимание следует уделить безопасному обращению с кислотами, щелочами и горючими жидкостями.
- Перед началом экспериментов очистите место проведения опытов от предметов, которые могут вам помешать. Следует избегать хранения пищевых продуктов рядом с местом проведения опытов. Место проведения опытов должно хорошо вентилироваться и находиться близко к водопроводному крану или другому источнику воды. Для проведения экспериментов потребуется устойчивый стол.
- Вещества в одноразовой упаковке должны быть использованы полностью или утилизированы после проведения одного эксперимента, т.е. после открытия упаковки.
Часто задаваемые вопросы
Не получается вырастить «водоросли». Что делать?
В данном опыте очень важно соблюдать пропорции, поэтому убедитесь, что вы налили в стакан именно 100 мл воды.
Ещё следите за тем, чтобы соли не смешивались в стакане и были насыпаны на небольшом расстоянии друг от друга – иначе «водоросли» будут плохо расти.
И главное: «водоросли» очень тонкие и легко ломаются. Не трясите стакан 20 – 30 минут!
Почему нужно сыпать соли на расстоянии друг от друга?
Если все вещества смешаются, различить «водоросли» отдельных цветов будет сложно. Больше всех вырастут «водоросли» из последней добавленной соли, и разнообразия не получится.
Пошаговая инструкция
Приготовим раствор желтой кровяной соли K4[Fe(CN)6].
Насыпем в разные места на дне стакана соли разных металлов.
Соли металлов постепенно растворяются и реагируют с желтой кровяной солью. Получаются нерастворимые соединения меди, железа и цинка. Они не просто выпадают в осадок, а благодаря осмотическому давлению образуют «пузыри». Из них и вырастают причудливые «водоросли».
Утилизация
Утилизируйте твёрдые отходы эксперимента вместе с бытовым мусором. Растворы слейте в раковину и затем тщательно промойте её водой.
Что произошло
Почему появляются «растения»?
Попав в раствор, кристаллики солей вступают в химическую реакцию с желтой кровяной солью. Но реакция не происходит мгновенно – она начинается на поверхности твердых солей. В результате каждый кристаллик покрывается слоем нерастворимых соединений.
Но это не значит, что они обросли непроницаемой коркой: через образовавшийся слой к их поверхности поступаетaраствор гексацианоферрата (II) калия. Снова идет реакция. При этом образуются малорастворимые соединения, которые в свою очередь «прорываются» на поверхность сквозь уже имеющийся слой. Именно так образуются разветвленные структуры причудливой формы.
Почему водоросли растут по-разному?
Самое очевидное и простое предположение – потому, что мы используем разные вещества: белый сульфат цинка ZnSO4, синие кристаллы сульфата меди CuSO4 и зеленоватый сульфат железа(II) FeSO4. И на самом деле этот ответ очень близок к верному.
С одной стороны, все эти соединения похожи – это сульфаты металлов. Они состоят из положительно заряженного иона металла и отрицательно заряженного сульфат-иона, на которые соли и распадаются (диссоциируют) в воде:
ZnSO4↔Zn2+ + SO42-
CuSO4↔Cu2+ + SO42-
FeSO4 ↔Fe2+ + SO42-
С другой стороны, они отличаются и по цвету, и по внешнему виду (сравните: мелкий белый порошок, зеленоватые небольшие кристаллики и комочки вперемешку с порошком и голубые кристаллы). Но самое главное– металл, который и создает большое различие между свойствами этих веществ. Именно ион металла и придает уникальные свойства каждому сульфату.
Поэтому и водоросли из нихрастут разные. Каждое вещество по-своему взаимодействует с желтой кровяной солью K4[Fe(CN)6] из раствора.
Синий сульфат меди образует небольшие рыхлые коричневые структуры, напоминающие скорее кораллы, чемводоросли. Белый сульфат цинка не меняет своего цвета и достаточно быстро дорастает тонкими нитями до самой поверхности раствора. А зеленоватый сульфат железа постепенно становится ярко-синим, вырастая всего на несколько миллиметров от дна стакана.
Почему в растворе сульфат железа меняет свой цвет?
Кристаллы сульфата железа FeSO4 сначала покрываются тонкой белой пленкой так называемой соли Эверитта K2Fe[Fe(CN)6].
Она получается в результате реакции желтой кровяной соли K4[Fe(CN)6]с FeSO4:
K4[Fe(CN)6] + FeSO4 –>K2Fe[Fe(CN)6] + K2SO4
Но этот процесс, как правило, остается незамеченным, поскольку такая соль быстро окисляется доберлинской лазури KFe[Fe(CN)6], которая имеет темно-синий цвет.
Кстати, берлинская лазурь – очень популярный пигмент (краска), который использовался многими знаменитыми художниками. Например, в известных полотнах «Звёздная ночь» голландца Винсента Ван Гога или гравюра на дереве «Большая волна в Канагаве» японского автора Кацуки Хокусая основные тона задаются именно синей берлинской лазурью.
Узнать больше
Не менее выраженно меняется цвет у сульфата медиCuSO4 (изначально голубых кристаллов медного купороса). Красно-бурый цвет «растений» получается за счет образования гексацианоферрата калия-меди:
CuSO4 + K4[Fe(CN)6] →(K2Cu[Fe(CN)6])↓ + K2SO4
Как получить водоросли другой формы?
Для этого можно попробовать изменять параметры проведения эксперимента. За этим не до конца понятным словосочетанием кроется достаточно простая суть. Исследовать, как то или иное изменение в системе (стакан с раствором + кристаллики солей) влияет на итог эксперимента (форму водорослей, их размер и др.), можно, например,с помощью более концентрированного растворажелтой кровяной соли (т.е. взять не 100, а 50 миллилитров воды). Этот способ мы рекомендуем как проверенный.
А вообще, не бойтесь экспериментировать! Попробуйте использовать очень горячую или ледяную воду, выбрать кристаллики солей разного размера. Главное –соблюдайте технику безопасности при работе с химическими веществами и не забывайте записывать условия эксперимента, чтобы затем сравнить полученные результаты и сделать выводы. Примерно так и выглядит жизнь современного ученого экспериментатора!
Почему во время эксперимента не стоит встряхивать стакан?
Образующиеся структуры – это нагромождения нерастворимых кристаллов, достаточно хаотически нагроможденных друг на друга. Поэтому они такие хрупкие. Даже небольшое движение воды может превратить ваш ажурный сад в мутную жидкость и осадок невнятного цвета. Убедиться в этом легко:дотроньтесь до водорослей палочкой или зубочисткой.
Сад химика
«Под небом голубым есть город золотой
С прозрачными воротами и яркою звездой.
А в городе том сад — все травы да цветы…»
(А. Волохонский и А. Хвостенко)
Висячие сады Семирамиды называли одним из семи чудес света. Чего там только не было, каких диковин из растительного мира!.. Однако точно не было кристаллических растений, которые может вырастить дома любой начинающий химик.
Сатурново дерево называют иногда деревом Парацельса (1493—1541) — врача-алхимика, основателя фармацевтической химии. Готовя одно из своих лекарств растворением в уксусной кислоте металлического свинца, он задумал добавить еще и ртуть, а потому внес в сосуд кусочки цинка (в те времена многие химические элементы и даже очень распространенные металлы еще не были по-настоящему идентифицированы, и считалось, что цинк содержит много ртути, от этого он такой легкоплавкий). Не имея времени продолжить опыт, Парацельс оставил сосуд на несколько дней, и как же сильно он был поражен, увидав на кусочках цинка блестящие веточки неизвестной природы! Ученый счел, что ртуть, затвердев, вышла из кусочков цинка. Позже красивое «дерево» получило название сатурнова по алхимическому названию свинца: ведь «ствол», «сучья» и «ветки» его состоят из свинца.
Чтобы вырастить сатурново дерево, наливают в высокий стакан или стеклянный цилиндр водный раствор 25—30 г ацетата свинца в 100 мл воды и погружают в него очищенную тонкой наждачной бумагой пластину или стержень из цинка. Можно вместо этого подвесить на нитке несколько кусочков цинка, тоже очищенных наждачной бумагой. С течением времени на цинковой поверхности вырастают ветвистые и блестящие сросшиеся между собой кристаллы свинца. Их появление вызвано реакцией восстановления свинца из соли более активным в химическом отношении металлом цинком.
Парацельсу приписывают и получение кристаллов олова на кусочках цинка — дерева Юпитера. Чтобы вырастить такое «дерево», в высокий стеклянный сосуд наливают водный раствор 30—40 г хлорида олова SnCl2 в 100 мл воды и погружают цинковую пластинку. Очень быстро на ней вырастает дерево из кристалликов олова черного цвета.
Серебряное деревце Дорфмана получается, если в стеклянный стакан с каплей ртути на дне налить 10%-й водный раствор нитрата серебра AgNO3. Сначала ртуть покрывается серой пленкой амальгамы серебра (сплава ртути с серебром), а через 5—10 секунд на ней начинают очень быстро расти блестящие игольчатые кристаллы серебра. Спустя несколько минут иглы начинают ветвиться, а через час в сосуде вырастает сверкающее серебряное деревце. Здесь очень важно точно соблюсти рекомендованную концентрацию нитрата серебра: при более низком содержании AgNO3 роста кристаллов металлического серебра не наблюдается, а при более высоком — кристаллизация серебра идет по всей массе раствора без образования ветвистых кристаллов.
Ферроцианидные цветные кустики необычного цвета, похожие то на веточки кораллов, то на заросли джунглей, получаются:
В результате взаимодействия катионов солей с гексацианоферрат-анионами выпадают труднорастворимые осадки, из которых вырастают синие, зеленые, розовые или белые ветвистые «кустики».
Химический «осенний сад» с желтой травой и золотистыми листьями «вырастает», если:
Химический аквариум получается, если в стеклянную банку с водным раствором 1 л жидкого стекла в 0,5—0,7 л воды одновременно из двух стаканов вылить водные растворы сульфата хрома Cr2(SO4)3 и хлорида железа FeCl3, то в банке вырастут силикатные «водоросли» желто-зеленого цвета, которые, причудливо переплетаясь, опускаются сверху вниз. А добавив в банку по каплям раствор медного купороса, мы заселим аквариум «морскими звездами» и «морскими ежами». Рост «водорослей» — результат кристаллизации соединений железа, меди и хрома — гидроксидов и гидроксосиликатов, которые образуются в результате обменных реакций.
Чтобы запечатлеть фантастические пейзажи, существует следующий способ. Готовят теплый раствор 2—3 г желатина в 100 мл воды и 10—15%-е водные растворы окрашенных солей ( сульфата меди, дихромата калия, нитрата никеля и т.п.). Затем раствор желатина смешивают с десятикратным объемом раствора соли и выливают смесь на обезжиренную стеклянную пластинку. Через пару дней тонкий слой раствора желатина с примесями солей теряет воду, высыхает, и на стекле появляются причудливые узоры из цветных кристаллов.