Методическая разработка занятия внеурочной деятельности. Тема "Экстракция"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Вечерняя (сменная) общеобразовательная школа»

г. Вязьмы Смоленской области

215110 Смоленская область, г. Вязьма, ул. Репина, д. 7,  тел. [phone], 4-25-58, [e-mail]

Методическая разработка

занятия внеурочной деятельности

тема: ЭКСТРАКЦИЯ

Разработала учитель химии

Никитина Вера Витальевна

Цель: Сформировать представление об экстракции как способе разделения смеси жидких или твердых веществ с помощью избирательных растворителей.

При приготовлении первых блюд, соусов и напитков происходит переход питательных веществ, содержащихся в пищевых продуктах, в раствор. В результате этих процессов мы получаем вкусные бульоны, компоты, ароматные чай и кофе. Данные процессы по своей сути являются экстракцией. В ходе эксперимента учащиеся попытаются экстрагировать (то есть извлечь) растительные пигменты из корнеплодов моркови и свеклы.

Лабораторный опыт 1. «Экстракция пигментов из корнеплодов моркови и свеклы».

Цель: выяснить, какими растворителями можно извлечь пигменты из корнеплодов моркови

и свеклы.

Оборудование и реактивы: вода, стаканы (2 шт.), скальпель или нож (2 шт.), пинцет (2 шт.), салфетки бумажные, сырая очищенная морковь, сырая очищенная свекла, стеклянные палочки (2 шт.), пипетки (4 шт.), фильтровальная бумага, пробирки с резиновыми пробками (2 шт.), бензол, цилиндр (25 мл).

В два стакана школьники наливают по 10 мл воды (жидкость отмеривают цилиндром). В первый стакан помещают тонкий ломтик сырой моркови, а во второй стакан - тонкий ломтик сырой свеклы (эти овощи могут быть нарезаны заранее). Содержимое стаканов перемешивают стеклянными палочками. Во втором стакане жидкость приобретает красный цвет. Это пигмент свеклы частично перешел в раствор. Через 3-4 минуты пипеткой нужно взять несколько капель жидкости из первого стакана и нанести их в центр кружка фильтровальной бумаги. На другой кружок фильтровальной бумаги нанести жидкость из второго стакана. После испарения воды из второго стакана на фильтровальной бумаге останется розовое пятно, а при испарении воды из первого стакана окрашенного пятна не наблюдается. Это свидетельствует о том, что пигмент, содержащийся в моркови, не растворился в воде.

В первую пробирку помещают три маленьких кусочка сырой моркови (размером 0,5 х 0,5 см), во вторую пробирку – три таких же по величине кусочка сырой свеклы. Приливают в каждую пробирку по 1 мл бензола (склянка с бензолом находится под тягой, разливает бензол в пробирки только учитель!) Пробирки закрывают резиновыми пробками и взбалтывают их содержимое. Через некоторое время будет заметно оранжевое окрашивание жидкости в пробирке с кусочками моркови. В пробирке со свеклой изменений не произойдет. Используя пипетку, следует нанести на кружки фильтровальной бумаги по 3-4 капли жидкости из каждой пробирки. (При работе с бензолом в кабинете должна быть включена принудительная вентиляция!) После испарения бензола из первой пробирки на фильтровальной бумаге останется оранжевое пятно, а при испарении бензола из второй пробирки окрашенного пятна не будет. Это свидетельствует о том, что пигмент, содержащийся в свекле, не растворился в бензоле.

В свекле и моркови содержатся разные пигменты. Основной пигмент моркови – каротин – практически не растворим в воде и хорошо растворим в неполярных растворителях (таковым является бензол). Поэтому каротин не получилось извлечь водой. Красный пигмент свеклы – бетаин – хорошо растворим в воде и плохо растворим в бензоле. Поэтому бетаин удалось экстрагировать водой.

Таким образом, чтобы провести экстракцию, нужно знать свойства извлекаемых веществ для оптимального выбора подходящего растворителя.

Экстракция (от лат. еxtraho – извлекаю) – метод разделения смеси жидких или твердых веществ с помощью избирательных растворителей (экстрагентов), основанный на различной растворимости в них компонентов смеси.

Например, хлорид натрия и хлорид кобальта (II) существенно отличаются по  растворимости в этиловом спирте (табл. 3). Данное свойство можно использовать для разделения смеси этих солей.

Лабораторный опыт 2. «Разделение смеси кристаллических хлорида кобальта (II) и хлорида натрия методом экстракции».

Цель: экстрагировать вещество из твердой смеси солей.

Оборудование и реактивы: стакан (50 мл) (2 шт.), этиловый спирт (95 %), градуированная пробирка, стеклянная палочка, фильтр, воронка, лабораторный штатив с кольцом, склянки для сбора кристалликов хлорида натрия и спиртового раствора хлорида кобальта.

К выданной в стакане смеси кристаллов хлорида кобальта (II) и хлорида натрия учащиеся приливают 3-4 мл этилового спирта и перемешивают стеклянной палочкой. Жидкость приобретает синий цвет – этот цвет ей придают ионы кобальта (Co ⁺²), окруженные молекулами спирта. На дне стакана будут находиться кристаллы хлорида натрия. Эти кристаллики отделяют фильтрованием и собирают в отдельную емкость. Спиртовой раствор хлорида кобальта (II) сливают в отдельную склянку.    

Учитель сообщает школьникам, что дома у них будет возможность продумать способ отделения этилового спирта от растворенного в нем хлорида кобальта (II).

Лабораторный опыт 3. «Экстракция йода из спиртового раствора йода. Разделение несмешивающихся жидкостей».

Цель: экстрагировать йод из жидкой смеси и отделить полученный экстракт.

Оборудование и реактивы: спиртовой раствор йода 5 %-ный (из аптечки), вода, нерафинированное растительное масло, делительная воронка, лабораторный штатив с лапкой, цилиндр (25 мл), коническая колба (100 мл), стакан (50 мл).

В делительную воронку с закрытым краном школьники наливают 2-3 капли спиртового раствора йода и добавляют 10 мл воды (для отмеривания воды используют мерный цилиндр). К полученному раствору йода приливают 1-2 мл растительного масла. Закрывают делительную воронку пробкой и, одной рукой придерживая пробку, а другой – кран, плавными движениями многократно переворачивают ее вверх и вниз в течение нескольких минут.

Сначала может показаться, что смесь стала однородной – образуется эмульсия, но она неустойчива. Со временем капли масла начинают подниматься вверх. При этом масло приобретает более темный оттенок. Это свидетельствует о том, что йод переходит в масляный слой по той причине, что йод в масле растворим лучше, чем в спирте и воде.

По окончании экстракции делительную воронку закрепляют в лапке штатива вертикально и дают постоять в течение некоторого времени, пока не произойдет полное расслоение жидкостей. Верхний слой жидкости приобретает коричневый оттенок, а нижний слой практически обесцвечивается. Таким образом, произошла экстракцию йода растительным маслом.

После того как между жидкостями установится резкая граница, открывают пробку воронки, а затем, осторожно поворачивая кран, дают стечь нижнему слою жидкости в колбу. Когда верхний слой жидкости заполнит воронку вплоть до крана, его закрывают и выливают оставшуюся в воронке жидкость через горло в стакан.

Таким образом, с помощью делительной воронки можно произвести разделение двух несмешивающихся жидкостей. Целесообразно заострить внимание школьников на том, что при проведении данного опыта они использовали знакомый им метод отстаивания. Отстаивание сопровождалось расслоением жидкостей. То есть метод отстаивания применим к тем смесям, которые содержат компоненты, отличающиеся по плотности (плотность масла меньше плотности водно-спиртовой смеси).

В конце занятия учитель обобщает полученные школьниками знания об экстракции. Процесс экстракции включает три последовательные стадии:

1) смешение исходной смеси веществ с экстрагентом;

2) механическое разделение двух образующихся фаз;

3) удаление экстрагента из обеих фаз и его регенерацию с целью повторного использования.

Достоинствами экстракции являются низкие рабочие температуры, возможность разделения смесей, состоящих из близкокипящих компонентов, простота аппаратуры.

Недостатком этого метода разделения смесей в ряде случаев является трудность полного удаления экстрагента из экстрагируемых веществ. Тем не менее экстракция ароматических веществ является ведущим методом в парфюмерном деле, несмотря на существование большого количества синтетически производимых ароматов.

Экстракция лежит также в основе химчистки. Например, жирные пятна, попавшие на ткань, можно вывести, экстрагировав их бензином или скипидаром. Ваткой, смоченной растворителем, протирают пятно несколько раз, и жир переходит в раствор. Чтобы на ткани не осталось ореола, ее протирают раствором стирального порошка.

Для демонстрации практической значимости химических знаний можно процитировать следующие строки:

Чтоб быстро вывести пятно,

Узнай, чем вызвано оно.

Постигнув тайны вещества, поймите,

Легко найдете пятновыводитель!

Домашнее задание: подготовить сообщение об экстракции ароматических веществ из цветковых растений.

Краткое описание документа:

При приготовлении первых блюд, соусов и напитков происходит переход питательных веществ, содержащихся в пищевых продуктах, в раствор. В результате этих процессов мы получаем вкусные бульоны, компоты, ароматные чай и кофе. Данные процессы по своей сути являются экстракцией. В ходе эксперимента учащиеся попытаются экстрагировать (то есть извлечь) растительные пигменты из корнеплодов моркови и свеклы.