Проектная работа по химии "Фронтовое письмо"

Ученический научно – исследовательский проект

«Фронтовое письмо»

                       Руководитель: Максимова Татьяна Владимировна

                                                 Учитель химии 1 квалификационной категории         

                                     Исполнитель: учащаяся 8 «Б» класса МАОУ СОШ № 1

                                                                                 Зарубина Кристина Игоревна

Топки, 2015

Оглавление

1.     Введение………………………………………………………….……….3

2.     Цель проекта………………………………………………………………4

3.     Задачи……………………………………………………………………...5

4.     Оборудование и материалы……………………………………………...5

5.     Основная часть. Химики о перманганате калия………………………..5

6.     Осторожность не повредит………………………………………………6

7.     С медицинской точки зрения……………………………………………6

8.     Свойства и область применения………………………………………...7

9.     Практическая часть.

Уравнение реакции разложения перманганата калия с получением кислорода………………………………………………………………………………………………8

10.  Приготовление медицинского раствора для промывания желудка…8

11.  Окисление перманганата калия на бумаге…………………………….9

12.  Заключение ……………………………………………………………...9

13.  Список литературы и интернет ресурсов……………………………..10

14.  Приложение №1………………………………………………………...11

15.  Приложение №2………………………………………………….…….17

16.  Приложение №3…………………………………………………….….25

Введение

Всем известно, что в этом году будет отмечаться очень значимая дата, которую нам позволили праздновать наши деды и прадеды. Победу  они отвоевали своей кровью, ценою своих жизней. 70 лет мы помним и чтим их подвиг. Эта дата не прошла мимо меня. Я занимаюсь в Топкинской народной изостудии  там мне предложили поучаствовать во Всероссийском фестивале – конкурсе современного творчества детей и молодежи «Звездный проект» тема работы выбрана не случайно - в память о наших ветеранах с благодарностью и почтением их подвигу.

Хотелось бы рассказать немного о моем прадеде который воевал, придя с фронта женился, «родил» 4 сыновей, работал сначала рядовым сельским бухгалтером, а на пенсию вышел на 75 году с должности главного бухгалтера управления сельского хозяйства.  На 90 –м  году жизни, не дожив до знаменательной даты всего 4 месяца, ушел из жизни участник Великой Отечественной войны мой прадед Гузенко Петр Николаевич.  Мы глубоко чтим память об этом человеке, это пример чести и справедливости, мужества и заботы. В нашей семье существовала традиция 9 мая отмечали всей большой семьей: дед и бабушка, 3 сына, 8 внуков и 5 правнуков собирались за одним столом.

Не любил дед и вспоминать  военные годы, но иногда рассказывал, без особых подробностей, о службе, о ранениях.

Из воспоминаний дедушки:

На фронт ушел в 1943 году после Ленинск – Кузнецкого пехотного училища. Попал в 13 – ю гвардейскую дивизию, которая сражалась под Сталинградом. Ею командовал (со слов деда) знаменитый Родимцев, потом он стал командующим армией.

Первый бой принял на Курской дуге, в первом бою не было страшно, страшно стало потом, особенно после второго ранения. Ведь что такое бой? Это наивысшая степень человеческого напряжения, человеческого испытания, и перед боем, и в бою сильнейший стресс. На фронте бойцы не болели, тем более не болели простудными заболеваниями, хотя спали на земле, подстелив плащ – палатку, утром проснешься– весь покрыт инеем.

Первое ранение в ногу под Харьковом. Тогда их дивизия попала под окружение (месяц госпиталя и опять в строй).

Второе ранение – на Южном Буге в г. Первомайске на Украине (осколочное в руку), около 6 месяцев в тылу в госпитале. Заключение – годен к нестроевой службе, но наш дед снова в строю. Уже другая часть (был минометчиком, теперь пехотинец). Прошел с боями всю Украину (Полтаву взяла наша дивизия, форсировали Днепр, освобождали Кировоград, Киев), Германию, войну закончил в Праге, потом передислокация в Карловы Вары, через полмесяца в Венгрию. Демобилизовался весной 1947 году.

Награды:

- 2 ордена Славы 3-й степени, один вручили в 1943 году (самодельный). Второй нашел хозяина спустя десятилетия , вручен в 2000-е годы;

- Орден Красной Звезды;

- Орден Отечественной войны I степени;

- Медаль «За освобождение Праги»;

- Медаль «За  взятие Берлина»;

- Медаль «За победу над Германией в Великой Отечественной войне»;

- Юбилейные медали.

Взявшись за работу выполнив все по художественной части, я поняла, что столкнулась, на мой взгляд с неразрешимой проблемой, как можно в современных условиях воссоздать фронтовое письмо… «Но не так все и не разрешимо» - сказал мой учитель и наставник, достав при этом небольшой флакончик. Чем меня очень удивил. Разведя кристаллы в воде, получив при этом фиолетовый тон я и подумать не могла, как можно «ЭТО» сопоставить с  эффектом состаривания бумаги…но все получилось! Как… об этом немного позднее, а сейчас я хочу перейти к актуальности выбранной мною темы для проекта.

 Всем известная марганцовка (перманганат калия KMnO4) – на первый взгляд кристаллы да кристаллы, но сколько тайн и загадок они в себе хранят. Тем, кто первый раз знакомится с этим веществом, оно преподносит немало сюрпризов. Придя домой и зайдя в сеть интернет я прочла немало интересных статей о свойствах, о составе, о способах получения,  о применении марганцовки в разных отраслях: в медицине и в быту. Пришла к следующим выводам: что этот препарат не только полезен, но и опасен. Захотелось поделиться столь интересной информацией. Так и возникла совместная с Татьяной Владимировной идея сделать проект и презентацию  на эту тему. В которых через опыты рассмотрены некоторые свойства и сферы его применения.

Цель проекта:

- Изучить свойства и практическое применение перманганата калия KMnO4 (марганцовки) .

- Создание творческой работы (коллажа) для участия во Всероссийском конкурсе творческих детей и молодежи «Звездный проект» - 2015 посвященный 70 летию Победы в Великой отечественной войне (1941 - 1945)

Задачи:

- Изучить окислительные свойства перманганата калия.

- Рассмотреть диапазон применения этого вещества в медицине.

- Ознакомиться с техникой безопасности при работе с KMnO4.

- Получить кислород и доказательства его присутствия в лабораторных условиях.

- Рассчитать и приготовить 1 % раствор перманганата калия для промывания желудка.

- Закончить коллаж «Фронтовое письмо» применив перманганат калия при изготовлении солдатских писем.

Оборудование и материалы, необходимые в работе:

Лабораторный штатив, колба, пробирка с газоотводной трубкой, деревянные и стеклянные палочки, сухое горючее, асбестовая сетка, железный колпачок, колбы плоскодонная, круглодонная,  химический стакан, спички, мерный цилиндр, весы лабораторные и разновесы, перманганат калия, вода для приготовления раствора. Мультимедийный проектор, экран, презентация.

Основная часть

Химики о перманганате калия:

KMnO₄ – перманганат калия, кристаллогидратов не образует. Темно-фиолетовые кристаллы, плотность 2,703 г/см³. Растворимость в воде – умеренная (6,36 г/100 г воды при 20 ⁰ С, 12,5 г/100 г воды при 40⁰ С, 25 г/100 г воды при 65⁰ С), не гидролизуется, медленно разлагается в растворе.

Сильный окислитель в растворе и при спекании. Реагирует с типичными восстановителями (этанолом, водородом и др.). Концентрированные растворы перманганата калия окрашены в интенсивно-фиолетовый цвет, а разбавленные – в розовый.

Перманганаты – соли не выделенной в свободном состоянии марганцовой кислоты HMnO₄, существующей только в водных растворах. Перманганаты известны для щелочных и щелочноземельных металлов, аммония, серебра и алюминия. Все они образуют фиолетово-черные кристаллы, растворимые в воде. Наиболее растворим среди них перманганат бария Ba(MnO₄)₂, а наименее растворим перманганат цезия CsMnO₄.

Осторожность не повредит:

 Надо иметь в виду, что перманганат калия при взаимодействии с различными органическими веществами становится взрывоопасным. Поэтому его кристаллы надо хранить в чистой стеклянной посуде с притертыми пробками, а раствор—в склянках из темного стекла, так как под действием солнечных лучей и дневного света он легко разлагается.

При пользовании раствором часто остаются трудно смываемые пятна на коже и белье. Чтобы устранить их, кожу можно обмыть раствором сернистого аммония в концентрации 1:5, а затем горячей водой. С белья пятна выводят раствором щавелевой кислоты (1:9), 2-процентным раствором соляной кислоты, уксусом или лимонным соком.

С медицинской точки зрения:

 Первое, к чему прибегают при заболеваниях горла, расстройствах кишечника, отравлениях—это марганцовка (перманганат калия, марганцовокислый калий). В годы Великой Отечественной войны, как патроны у солдата, она находилась в сумках санитаров, фельдшеров и широко использовалась при лечении ран в госпиталях.

В основе действия перманганата калия—его способность окислять органические вещества, выделяя при этом кислород. Этим обусловлено антимикробное и антисептическое действие марганцовки.

Водный раствор перманганата калия обладает противовоспалительными свойствами. В различных концентрациях этот раствор применяют для промывания ран, полоскания рта и горла, для смазывания язвенных и ожоговых поверхностей, спринцеваний. Диапазон применения перманганата калия достаточно широк. Даже при наличии многих новых синтетических средств он и сейчас незаменим "в" гинекологической, урологической, дерматологической практике.

В таблице противоядий при отравлениях перманганат калия является одним из важнейших средств оказания первой помощи.

Однако при всех достоинствах марганцовокислого калия обращаться с ним надо осторожно. В больших концентрациях он прижигает и вызывает отек слизистых оболочек рта, глотки, пищевода, желудка, кишок, рвоту и понос. Поэтому применять раствор следует с осторожностью.

Свойства и области применения:

Окислительные свойства перманганата калия, которые связаны с высокой степенью окисления марганца в этом соединении (+VII), дают возможность использовать его в лечебных целях – для уничтожения всякой инфекции, для «прижигания» и «подсушивания» кожи и слизистых оболочек.

В медицине применяют водные растворы перманганата калия различной концентрации. Для полосканий и промывания желудка при отравлениях берут 0,1%-ные растворы (бледно-розового цвета), для промывания ран - 0,5%-ные (розовые), а для обработки язв и ожогов - 5%-ные (фиолетовые).

Перманганат калия, попадая на кожу, разлагается с выделением бурого осадка диоксида марганца MnO₂. В зависимости от концентрации раствора, а значит, – от количества осадка, диоксид марганца оказывает вяжущее либо прижигающее действие.

Перманганат калия, разлагаясь, выделяет активный кислород, а это ярый враг микробов и неприятных запахов. Зачастую кислород выделяется (и мгновенно расходуется в реакциях окисления), не успевая образовывать газовые пузырьки. Это позволяет врачам вводить растворы KMnO₄ в глубокие раны при очень опасной анаэробной (возникающей без доступа воздуха) инфекции.

Полоскания розовым раствором марганцовки рекомендуются при ангинах и стоматитах – воспалении миндалин, слизистой оболочки рта и десен. Таким же раствором промывают глаза при конъюнктивитах. Перманганат калия помогает при пищевых отравлениях: его бледно-розовым раствором промывают желудок или просто выпивают стакан такого раствора натощак.

Растворами перманганата калия обрабатывают ожоги. Помогает марганцовка и при змеином укусе. Если нет специальной сыворотки, точно по месту укуса врачи шприцем вводят раствор KMnO₄.

 Все мамы и бабушки знают, что ванна с бледно-розовым раствором марганцовки поможет подсушить нежную кожу грудного младенца. Надо только помнить о мерах предосторожности, а они просты: в приготовленную для купания воду надо вносить обязательно раствор KMnO₄, но ни в коем случае не кристаллы марганцовки – иначе возможен химический ожог.

Перманганат калия, служит для отбеливания тканей (при низких концентрациях он не теряет окислительных свойств!), его добавляют в растворы для жидкостной газоочистки от таких опасных примесей как сероводород или фосфин. Химикам хорошо известен метод химического анализа – перманганатометрия (главное действующее лицо здесь тот же перманганат калия), а те, кто углубленно занимается фотографией, знакомы с применением перманганата калия как компонент ослабляющих (снижающих плотность фотоизображения на пленке) растворов. Кроме того, это хороший окислитель органических веществ (с помощью KMnO4 получают из парафинов карбоновые кислоты.

Практическая часть:

Прочитав изложенную информацию захотелось на практике, опытным путем получить кислород. На дополнительном занятии с Татьяной Владимировной мы произвели опыт.

Уравнение реакции разложения перманганата калия с получением кислорода:

При нагревании все перманганаты разлагаются, выделяя кислород и превращаясь в манганаты и диоксид марганца:

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂­

Опыт:

Для проведения опыта берется лабораторный штатив к которому крепится колба с газоотводной трубкой конец которой опускается в плоскодонную колбу. Затем перманганат калия подогревается на огне, в процессе чего начинается выделение кислорода.  Для доказательства наличия кислорода опускаем тлеющую лучину в колбу с ним. Она ярко вспыхивает, т.к. кислород поддерживает горение, что и является доказательством его наличия.

Фото опыта см. приложение №1

Приготовление медицинского раствора для промывания желудка:

Следующий произведенный нами опыт приготовление медицинского раствора для промывания  желудка. Мы сначала произвели расчеты приготовления 300гр. 1% раствора перманганата калия.

Дано:                                                           Решение:

M_р-ра =300г                                              w=m_р.в / m_р-ра * 100%

W = 1%                                                   m_р.в. = w * m_р-ра / 100% = 1% * 300г /               

                                                                 100%  = 3г

Найти:                                                    m (H₂O) = m_р-ра  - m_р.в. = 300г – 3г = 297г  

m _(KMnO4) - ?                                             Ответ: 297 г

m _(H2O) - ?

После чего приступили к практической части.  Отмерили навеску перманганата  калия с помощью лабораторных весов и разновесов. Предварит уровняв весы. С помощью мерного цилиндра отмерили необходимое количество воды и поместили ее в химический стакан. Соединили навеску и воду, перемешали и получили искомый раствор.

Фото опыта см.приложение №2

Окисление перманганата калия на бумаге:

И как обещала ранее, рассмотрим окисление перманганата калия на бумаге. Наше фронтовое письмо.  Лист бумаги  состоит из целлюлозы так же как и древесина, процессы окисления идентичны, бумага становиться коричневой.

 Разбавленные водные растворы перманганата калия неустойчивы, они разлагаются (особенно быстро под действием солнечных лучей) с образованием бурого осадка диоксида марганца и выделением кислорода:

4KMnO₄ + 2H₂O = 4KOH + 4MnO₂↓ + 3O₂­

Особенно быстро раствор KMnO₄ портится в присутствии восстановителей, органических веществ, которые всегда есть в воздухе. А так как целлюлоза  органическое вещество, то происходит быстрое окисление.

Фото см. приложение №3

Заключение:

В заключение делаем вывод что перманганат калия является сильнейшим окислителем т.к. он окисляет очень многие материала и служит для диз. инфекции, ну а самое главное помог мне выполнить замечательный  коллаж который будем надеяться поможет мне выиграть конкур и занять призовое место.

Список литературы и интернет ресурсы:

1)      Будников, П.П. Реакции в смесях твердых веществ / П.П. Будников,

        А.М. Гинстлинг. – М. : Стройиздат, 1965. – 473 с.

2)      Кузьмин, А.П. Энергосберегающая технология производства пермангана- та калия / А.П. Кузьмин // Химическая технология (ХТ’ 07) : тез. докл. Междунар.конф. по хим. технологии / под ред. А.А. Вошкина, А.И. Холькина. – М., 2007. –Т. 2. – С. 168–170

  5)    Реми, Г. Курс неорганической химии : пер. с нем. В 2 т. Т. II / Г. Реми. –

         М. : Мир, 1966. – 833

  6)   Химическая энциклопедия. В 5 т. Т. 4. Полимерные – Трипсин / редкол.:

        Н.С. Зефиров (гл. ред.) [и др.]. – М. : Большая Рос. энцикл., 1995. – 639 с.

  7)    http://lechebnik.info/498/13.htm

8)    http://vestnik.tstu.ru/rus/t_18/pdf/18_2_010.pdf

Приложение №1.

Приложение №2.

Приложение №3.