Тема исследования: Домашняя лаборатория или химия дома

ВОРОБЬЁВСКАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА I – III CТУПЕНЕЙ

 

 

 

Районный этап  республиканского конкурса

«Исследовательский старт»

 

Тема исследования: Домашняя лаборатория или химия дома

                     Направление: химия

 

 

 

 

 

Выполнил: ученик 8 класса

Аскаров Марсель Саидович,

14 лет

Руководитель:

Позднякова Елена Александровна,

педагог – организатор,

учитель высшей категории

 

                                                    2014 год

Содержание

1.Аннотация

2.Вступление

3.Основная часть

4. Заключение

5.Список литературы

Аннотация.

Цель исследования — разработать методику проведения домашнего эксперимента. Научиться самостоятельно оценивать, наблюдать явления.

Предмет исследования — процесс формирования положительной мотивации к изучению химии при выполнении домашних экспериментальных работ.

В основу исследования положена следующая гипотеза: если в процессе обучения химии систематически использовать домашние работы экспериментального характера, то это может способствовать развитию положительной мотивации изучения предмета и, как следствие, росту осознанности знаний.

Для достижения цели и проверки гипотезы необходимо было решить следующие задачи:

·        Исследовать состояние проблемы домашнего эксперимента.

·        Разработать концепцию построения системы домашнего эксперимента.

·        Разработать систему домашних опытов.

Методика проведения исследования.

Исследование проводилось в несколько этапов:

1.    Констатирующее исследование. Было определено состояние проблемы использования домашних опытов по химии.

2.   Подготовительный этап.

3.   Проведение поискового эксперимента.

4.   Проведение формирующего эксперимента с целью проверки выдвинутой рабочей гипотезы.

5.   Анализ и  обобщение результатов всего исследования.

Ознакомление с техникой безопасности.

Инструкция: Никогда не пейте и не ешьте вещества, которые используете в своих опытах, а также не позволяйте им попадать вам в глаза, рот. Нюхать их следует осторожно, постепенно поднося вещество к носу до момента ощущения его запаха.

Сделайте так, чтобы все вещества находились в недоступном для маленьких детей месте.

Если вы отлучились от своей экспериментальной работы, или оставили на какое-то время, оставьте рядом с ней записку, чтобы никто не испортил вам опыт. После окончания работы следует навести порядок на рабочем месте, тщательно вымыть руки и проветрить комнату.

Вступление

Химия только на первый взгляд скучна и непонятна. Главным образом для тех, кто знакомился с нею в школе.  Она может стать увлекательной игрой, полной чудесных превращений. Человек чуть ли не с рождения сталкивается с химией, точнее с химическими препаратами, которые окружают нас везде. Возьмите элементарное мытье посуды, это различные порошки, СМП. В ванной чаще всего встречающиеся вещества, это туалетные мыла, гели для душа, шампуни и многое другое.
В саду и в огороде тоже имеешь дело с различными инсектицидами и реппелентами т.е. опрыскивателями, отрава против грызунов и насекомых
 Химия - удивительная и наука. С одной стороны, она очень конкретна и имеет дело с бесчисленными полезными и вредными веществами вокруг нас и внутри нас. Поэтому химия нужна всем: повару, шоферу, садоводу, строителю. С другой стороны, эта наука весьма абстрактная: она изучает мельчайшие частицы, которые не увидишь в самый сильный микроскоп, рассматривает громоздкие формулы и сложные законы.

Но на уроках в 8 классе мало практических работ, а интерес к исследовательской деятельности велик. У меня есть возможность провести исследования  дома на кухне под руководством учителя.

Изучать химию в школе трудно. Если с самого начала это дело не ладится, то вскоре все становится непонятно, а значит, скучно. Другое дело, когда возникает интерес – тогда дело идет на лад, у человека развивается особая, химическая смекалка, растет кругозор. Тогда и захочется узнать больше, разобраться в проблемах химии глубже. Это понятно: ведь нас повсюду окружают химические вещества, которые могут подвергаться необыкновенным превращениям и задавать нам удивительные загадки.

Основное содержание.

Эксперимент 1.

 Кислоты и основания на кухне.

Из нашего повседневного опыта мы знаем, что некоторые вещества обладают высококоррозионными свойствами. Например, если кислота из аккумулятора вашей машины попадет на одежду, она сразу же ее проест. Иногда мы используем аммиак и другие вещества для домашней уборки. Эти коррозионные вещества известны химикам как кислоты и основания. На поверхностном уровне их различить совсем не сложно. Кислоты кислые на вкус и окрашивают лакмусовую бумажку в красный цвет, щелочи же мыльные на ощупь и окрашивают лакмусовую бумажку в синий цвет. Однако химики редко довольствуются такого рода феноменологическими определениями. Они ищут ответ на вопрос «Что делает вещество кислотой или основанием на молекулярном уровне?». Вот уже больше века химики бьются над определением кислот и оснований.

Слово «кислота» происходит от латинского слова «кислый». Некоторые продукты с нашего стола, к примеру, уксус или лимонный сок, — кислоты. Основание — соединение, химически противоположное кислоте, и при реакции с кислотой дает нейтральное соединение — соль. Растворимые в воде основания называются щелочами. В цитрусовых плодах — грейпфрутах, апельсинах лимонах — содержатся лимонная и аскорбиновая кислоты. Пчелиный яд – кислота. Нейтрализовать её можно основанием. В цитрусовых плодах – грейпфрутах, апельсинах, лимонах – содержится лимонная и аскорбиновая кислоты.

Основания и щелочи

Основание — это соединение, химически противоположное кислоте. Щелочью называется основание, растворимое в воде. Смешиваясь с кислотой, основание нейтрализует её свойства, и продуктом реакции является соль. Зубная паста — основание, нейтрализующее кислоту, оставшуюся во рту после приема пищи. Бытовые жидкие очистители содержат щелочи растворяющие грязь. Желудочные таблетки содержат щелочи, нейтрализующие обращающуюся при несварении желудка кислоту. Многие основания и щёлочи — очень едкие вещества и потому опасны: они разъедают живые ткани.

Что нужно для опыта?

Итак, нам потребуется: уксус, лимонный, апельсиновый, яблочный соки, лимонная кислота, газированная вода, пищевая сода, моющее средство, стаканы.

Как провести опыт:

Насыпаем полную ложку соды в пустой стакан.  

Наливаем в стакан немного уксуса.  Испытаем лимонный, апельсиновый, яблочный соки, газированную воду, моющее средство.

Смешаем каплю моющего средства с любой жидкой кислотой (уксусом, фруктовым соком или газировкой). Добавим небольшое количество полученной смеси в ложку с пищевой содой. Образуется при этом пена? Образование пены указывает на то, что раствор продолжает оставаться кислотой. Добавим дополнительное количество моющего средства в полученную ранее смесь. Продолжаем тестировать кислотные свойства смеси, наблюдая   за выделением пены. Прекращение образования пены будет означать нейтрализацию кислоты.

В продолжение темы кислот и щелочей эффектный опыт. В стеклянную банку или стакан налейте воду и растворите в ней таблетку фенолфталеина (продается в аптеке, более известен под названием "пурген"). Раствор прозрачный. Затем добавьте раствор пищевой соды (щелочь) - раствор окрасится в интенсивный розово-малиновый цвет. Насладившись таким превращением, добавьте туда же уксус или лимонную кислоту - раствор снова обесцветится. Красота!

Эксперимент 2.

Выращивание кристаллов.

Что нужно:

Нам потребуется: соль, сахар, вода, прозрачные пластиковые стаканчики,  ложка, веревка,  карандаш.

Как провести опыт:

Положите несколько полных ложек  столовой соли в стакан. Заполните стакан на три четверти водой. Перемешайте соль ложкой. Если соль растворилась, добавьте еще одну ложку соли, перемешивайте и добавляйте соль до тех пор, пока раствор не станет насыщенным. Привяжите веревку к середине карандаша, а свободный конец веревки опустите с помощью ложки на дно стакана. На следующий день вы увидите, что на стенках стакана и на веревке выделились кристаллы. Повторите эксперимент, используя сахар или другую соль. Оставьте опытные установки на неделю, тем самым, дав время для прохождения максимальной кристаллизации. Внимательно изучите образовавшиеся  кристаллы, и вы заметите, что они разной формы. Замените веревку нитью. Отделите отдельный кристалл и наблюдайте за ним. С каждым днем он будет увеличиваться в размере.

Эксперимент 3.

 Блестящая монета.

Что нужно:

Нам потребуется: любая медьсодержащая монета, соль, уксус, бумажное полотенце, ложка. Положите монету на бумажное полотенце. Посыпьте на нее немного соли. С помощью ложки полейте сверху уксусом. Потрите монету, и она засияет на ваших глазах! Повторим этот эксперимент:

ü с одной солью.

ü с одним уксусом.

ü с лимонным соком.

ü  с солью и лимонным соком.

 В этом эксперименте мы сделаем из медной монеты золотую.

Что нужно:

1.                 Десять грамм сульфата цинка

2.                 Цинк

3.                 Медные монеты

4.                 Стаканчик

5.                 Плита электрическая

Как провести опыт:

Процесс трансформации меди в золото:

   Ставим стаканчик на плиту и наливаем в него растворенный в 50 мл сульфат цинка. В стаканчик кладем кусочки цинка и кладем медную монету, так что бы она соприкасалась с цинком. Включаем плиту и ждем 15 минут. У нас получается серебряная монета, но нам ведь нужна золотая монета и мы делаем самое главное .Включаем электроплиту на максимум и кладем на нее оцинкованную монету и та превращается в золотую. На самом деле о золоте

нет и речи, но выглядит монета прекрасно, нося такую монету в кармане она снова станет обычной медной.

 Эксперимент 4. 

Невидимые чернила и волшебные записки.

Что нужно:

Белая бумага, кисти,  перья или пипетка, молоко или лимонный сок. (У нас получалось даже с яблочным соком). Свеча для расшифровки писем.

 Как провести опыт:

 В чашечки налейте немного молока или лимонного сока. Возьмите белый лист бумаги и пипетку (или кисть). Наберите в пипетку немного сока или молока и напишите что-нибудь на бумаге.

Затем дайте бумаге хорошенько просохнуть. Надпись исчезла и стала невидимой.

Теперь поставьте свечу в центр тарелки и подожгите ее. Возьмите просохший лист бумаги и подержите его над пламенем свечи на расстоянии не менее 10 см. Постоянно двигайте лист туда-сюда, чтобы он не успел загореться.

Через несколько секунд ты увидишь, как на белой бумаге проявляются коричневые буквы и рисунки, которые  написаны или нарисованы.

  Симпати́ческие (невидимые) черни́ла — это чернила, записи которыми являются изначально невидимыми и становятся видимыми только при определенных условиях (нагрев, освещение, химический проявитель). Чернилами для секретной переписки, то есть симпатическими, пользовались еще в древние времена: Тайные агенты Ивана Грозного писали свои донесения луковым соком. Буквы становились видимыми при нагревании бумаги. Ленин использовал для тайнописи сок лимона или молоко. Для проявления письма в этих случаях достаточно прогладить бумагу горячим утюгом или подержать ее несколько минут над свечой.

Эксперимент 5.

 Жирные пятна и мыльные растворы.

    Посадить на одежду или скатерть пятно жира – в домашнем хозяйстве это случается довольно часто. Виновниками подобных загрязнений могут стать не только животные и растительные жиры, некоторые предметы обихода (к примеру, свечи и пластилин), но и такие коварные отделочные материалы, как масляная краска или олифа. Необходимо не откладывая отмыть жирные пятна, иначе потом привести вещь в порядок будет гораздо сложнее.

Что нужно:

3 бумажных стаканчика, вода, средство для стирки, моющее средство, мыло, ложка, сало, или сливочное масло, бумажное полотенце или газета.

Как провести опыт:

Налейте равное количество воды в три бумажных стаканчика, добавьте ложку средства для стирки в стаканчик № 1. Ложку моющего средства в стаканчик № 2. Кусочек мыла в стаканчик № 3. Отрежьте три маленьких кусочка бумаги от бумажного полотенца. Нанесите небольшое количество жира на палец. Потрите жирным пальцем кончик каждого из трех кусочков бумаги. Окуните конец кусочка бумаги в стаканчик №1, второго кусочка – в стаканчик №2, третьего - №3. Достаньте кусочки бумаги через минуту и дайте им высохнуть. Какая жидкость лучше всего удаляет жирные пятна с бумаги? Попробуйте моющие средства разных фирм и посмотрите, какие из них удаляют жиры быстрее. 

Эксперимент 6.

  Ржавчина

Коррозией считается явление, которое в большинстве случаев приносит ущерб. Однако в ходе этого процесса получается ценное вещество - оксид железа. В лабораторных условиях для его получения можно вызвать коррозию специально.

Что нужно:

Возьмите герметически закрывающийся сосуд, например, обычную пластмассовую бутылку объемом порядка 0,5 литра. Наполните эту емкость  водой.

Приобретите упаковку обычных канцелярских скрепок. Размер упаковки должен ненамного превышать габариты спичечного коробка. Используйте такие скрепки, которые не покрыты снаружи ничем - ни напылением другого металла, ни пластмассовой оболочкой.

Высыпьте все содержимое упаковки в бутылку. Плотно заверните крышку. После этого забудьте бутылке на несколько недель.

После завершения этого периода взгляните на бутылку. Вы обнаружите, что все скрепки стали ржавыми, а вокруг них плавают хлопья ржавчины.

Теперь откройте бутылку и поставьте ее около батареи отопления. Обязательно закрепите ее так, чтобы полностью исключить возможность переворачивания. Дождитесь полного испарения воды из бутылки. Именно полного - стенки сосуда должны оказаться абсолютно сухими.

Теперь можно просто высыпать из бутылки хлопья ржавчины и ржавые скрепки. Те из них, которые не высыпаются, можно удалить легким постукиванием или палочкой. Все содержимое бутылки пересыпьте, например, в коробочку с крышкой. Вы получили  (оксид железа) в чистом виде.

С этим веществом можно провести  ряд  интересных опытов. Попробуйте, например, намагнитить хлопья. Они будут сохранять намагниченность и после прекращения воздействия поля. Вещества, обладающие этим свойством, называют магнитотвердыми. В магнитных лентах для хранения информации применяется именно оксид железа.

 Эксперимент 7

«Фараонова змея».

Что нужно:

Для этого нам потребуются следующие ингредиенты: -глюконат кальция, -сухое горючие

Как провести опыт:

 Первым делом на подготовленную поверхность (в качестве которой может выступать обычная консервная банка) мы положим таблетку сухого горючего, а сверху поместим несколько таблеток кальция глюконата, теперь поджигаем сухое горючее наблюдаем интересный эффект. При реакции почти не выделяется и дыма и постороннего запаха, но все же лучше эксперимент проводить в проветриваемом помещении.  Реакция продолжается довольно долго, в зависимости от количества таблеток кальция глюконата. 

Нитратный червяк.

Вместо гидрокарбоната натрия можно использовать нитрат аммония NH4NO3. В столовую тарелку насыпают 3-4 ложки просеянного речного песка, делают из него горку с углублением в вершине и готовят реакционную смесь, состоящую из 1/2 чайной ложки нитрата аммония и 1/2 чайной ложки сахарной пудры, тщательно перетертых в ступке. Затем в углубление горки наливают 1/2 столовой ложки этилового спирта и насыпают 1 чайную ложку приготовленной нитратно-сахарной смеси. Теперь, если поджечь спирт, на поверхности смеси сразу же появляются черные шарики обугленного сахарного песка, и вслед за ними вырастает черный блестящий и толстый "червяк". Если нитратно-сахарной смеси было взято не более 1 чайной ложки, то длина червяка не превысит 3-4 см. А его толщина зависит от диаметра углубления горки.

Эксперимент 8.

 Изготовление жидкости для мытья посуды.

Что нужно: хозяйственное мыло– 25 грамм, горячая вода – 0,5 л., глицерин – 4 столовых ложки водка или разведенный спирт – 1 столовая ложка.

Как провести опыт:

Натираем на терке обычное коричневое хозяйственное мыло, мыльную стружку заливаем небольшим количеством горячей воды и ставим плавиться на водяную баню, или же в микроволновку.

Периодически помешивая, постепенно выливаем всю воду (0,5 литра). После того, как мыло полностью растворится, немного даем остыть и добавляем столовую ложку водки и глицерин, тщательно все перемешиваем. Глицерина я добавила, сколько было, всего 2 столовых ложки.

Должна получиться однородная жидкая масса. Ароматизаторы или эфирные масла добавлять не будем, все-таки это будет гель для мытья посуды, поэтому постараемся сделать его максимально безвредным для здоровья, без лишних химических добавок.

Собираем с поверхности появившуюся в результате перемешивания пену.

Даем мыльной смеси остыть и выливаем в емкость с дозатором.

Наше средство для мытья посуды получается сначала очень жидкое, но, остывая, превращается в достаточно густой гель, который отлично справляется с жиром на посуде, но в тоже время, благодаря входящему в его состав глицерину, не сушит кожу.

Пена при использовании такого средства для мытья посуды получается достаточно обильная, но она с легкостью смывается с поверхности посуды.

Расход такой жидкости для мытья посуды получается, конечно, гораздо больше, чем у рекламируемых по телевизору средств, но, исходя из того, что из одного двухсотграммового кусочка мыла мы можем получить 4 литра жидкости для мытья посуды, наше средство оказывается гораздо более экономным.

Заключение

Химическое превращение есть главная задача химии.

«Химическое превращение, химическая реакция есть главный предмет химии» (Н. Н. Семенов). Следовательно, важнейшая задача химии - выяснить строение вещества, зависимость свойств вещества от строения получение вещества с заданными свойствами и выявление рациональных путей управления химическими процессами.

Знания в практической деятельности человека являются своего рода инструментом, духовным орудием преобразования вещества, преобразования мира. Знания обеспечивают умение придавать веществам нужные свойства и сдерживать или устранять действие вредных. Они неизмеримо расширяют власть над веществом. Достичь этого, отыскать скрытые механизмы превращений вещества, овладеть средствами этих превращений всегда было страстным стремлением людей, как бы не изменились их представления о природе, о характере этих средств.

В процессе работы изучается информация о разнообразии веществ; приобретаются знания; делается экскурс в историю открытия химических веществ, при проведении эксперимента удаляется коррозия одним из способов, ставится кулинарный  опыт - гашение соды уксусом, в процессе которого выясняется для чего это необходимо делать, и что произойдет со вкусом теста, если не гасить соду уксусом.  Проводя опыты с химическими веществами неминуемо возникновение интереса, связанного с тем, что произойдет с ними дальше. Наверное, и всем известным ныне химикам, это тоже было интересно, иначе бы в нашей жизни мы не встречали такое количество различных химических веществ и не использовали бы их каждый день по различному назначению.

Химические вещества окружают человека повсюду. Это огромное поле для исследовательской деятельности. Любознательность не дает покоя пытливому уму проектанта, бесконечно возникают интересные вопросы, решение которых требует проведение опытов, их анализ и обобщение полученных знаний. Исследуя загадочный мир химических веществ, на практике приобретается богатый опыт, который позволяет понять, как используются химические вещества в жизни.

Список литературы.

1.     Забавная химия: Занимательные, безопасные и простые химические опыты. Шкурко Д.И.

2.     Опыты без взрывов. О.Ольгин.  

3.     Эксперимент по органической химии в средней школе.

4.     Химия для любознательных.

5.     Малая детская энциклопедия. Химия. / Сост. К. Люцис. - М.: Русское энциклопедическое товарищество, 2001.

6.     Домашняя химия. Химия в быту и на каждый день. - М.: Русское энциклопедическое товарищество, 2001.  Авторы: Б.Д.Степин, Л.Ю. Аликберова,  Н.С.Рукк.