Как провести занимательный урок по химии на кухне и сделать его безопасным и интересным для вашего ребенка? Попробуем провести настоящий химический опыт - вулкан в обычной столовой тарелке. Для этого опыта потребуются следующие материалы и реактивы:

Кусок пластилина (из него мы сделаем сам вулкан);

Тарелка;

Уксусная кислота;

Питьевая сода;

Жидкость для мытья посуды;

Краситель.

Перечисленные выше компоненты легко можно найти в каждом доме или в хозяйственном отделе близлежащего магазина. Они достаточно безопасны, но, как и любые этот тоже потребует соблюдения правил техники безопасности.

Описание работы:

1. Из пластилина делаем основание вулкана и конус с отверстием. Соединяем их, тщательно залепив края. Получаем пластилиновый макет вулкана со склонами. Внутренний размер нашей конструкции должен иметь окружность с диаметром около 100 - 200 мм. Перед установкой макета в тарелку или поднос проверяем наш вулкан на герметичность: набираем в него воду и смотрим, пропускает ли он ее. Если все в порядке - устанавливаем макет вулкана в тарелку.
2. Теперь переходим к следующей части - приготовлению лавы. Засыпаем в наш макет вулкана из пластилина одну столовую ложку питьевой соды, жидкость для мытья посуды в таком же объеме и краситель, который будет окрашивать будущее извержение в соответствующий реальной лаве цвет. Чтобы добиться максимального сходства, можно использовать детские краски для рисования и даже обычный сок столовой свеклы. Этот химический опыт должен воссоздать в глазах ребенка в природе.
3. Для запуска извержения необходимо залить в кратер четвертую часть чашки уксуса. В ходе соединение соды и уксусной кислоты ведет к образованию которая относится к нестойким соединениям и сразу же распадается на воду и углекислый газ. Именно этот пенный процесс и придаст нашему извержению вид настоящего вулкана с потоками лавы по склонам. Химический опыт закончен.

Демонстрация действующего вулкана в школе

Помимо описанного выше вида демонстрации безопасного извержения существует еще много способов получения вулкана на столе. Но уже эти опыты лучше проводить в специально подготовленных помещениях - школьных химических лабораториях. Наиболее известный всем со школьной скамьи вулканБёттгера. Для его проведения нужен дихромат аммония, который насыпают горкой, в вершине ее делают углубление. В кратер помещают кусочек смоченной спиртом ваты, который поджигают. В ходе реакции образуется азот, вода и Протекающая реакция очень похожа на извержение действующего вулкана.

Для запоминания, а также для развития эрудиции у детей хорошо связать такой химический опыт с каким-либо наиболее известным примером извержения в истории человеческой цивилизации, например, со взрывом Везувия в Италии, тем более что его замечательно и с пользой для кругозора можно проиллюстрировать репродукцией великой картины Карла Брюллова «Последний день Помпеи» (1827-1833 гг).

Небезынтересным для детей будет также рассказ о довольно редкой и полезной профессии вулканолога. Эти специалисты постоянно наблюдают уже потухшие и ныне действующие вулканы, делают предположения относительно возможного времени и силы их будущих извержений.

Химические элементы, из которых состоит всё сущее, могут образовывать невероятные соединения. Они обладают уникальными свойствами и участвуют в синтезе важнейших веществ, применяемых в промышленности. Одним из таких соединений является дихромат калия, о котором расскажет данная статья.

Физические свойства

Дихромат калия многолик. Химическая формула данного вещества - K 2 Cr 2 O 7 . Оно имеет нескольких имён. Техническое название реактива - хромпик. Иногда K 2 Cr 2 O 7 встречается под наименованием "калий двухромовокислый".

При комнатной температуре вещество представляет собой оранжевые кристаллы с удельной плотностью 2,68 г/см 3 . Если приглядеться внимательнее, то вы заметите их триклинную структуру. Как и многие другие соединения, при повышении температуры кристаллическая решётка хромпика видоизменяется - так образуются моноклинная форма. Это можно наблюдать после прохождения порога в 257 градусов Цельсия.

Соединение может похвастаться неплохой растворимостью в воде. С ростом температуры она повышается. При 20 ⁰C в жидкое состояние перейдёт 12,5 граммов вещества, а при кипении - 100 г. В спирте и аммиаке хромпик нерастворим, а с фтороводородом вступает в реакцию.

Температура плавления довольна низка и составляет всего 396 ⁰C. При 610 ⁰C происходит полное термическое разложение с образованием K 2 CrO 4 , трехокиси хрома (III) и кислорода.

Получение и очистка

Для получения K 2 Cr 2 O 7 используется раствор натриевого хромпика и хлорида калия. Их смешивают и подвергают сильному нагреванию до температуры 1200 ⁰C. В таких условиях протекает реакция обмена:

2KCl+Na 2 CR 2 O 7 → K 2 Cr 2 O 7 +2NaCl

Для очистки кристаллов в лабораторных условиях используют метод перекристаллизации. Готовят раствор, разводя 100 граммов дихромата калия в 1 литре горячей воды. Его тщательно перемешивают, фильтруют и подвергают упариванию так, чтобы от первоначального объёма осталось около 1/7. Остаток охлаждают при постоянном перемешивании. Таким путем образуются мелкие кристаллы, которые следует отфильтровать под тягой при помощи воронки Бюхнера. В процессе нужно провести три промывания очень холодной водой.

Трёхкратная перекристаллизация позволит получить образец с содержанием реагента дихромат калия от 99,92 до 100 %. Чтобы добиться такой чистоты готовят раствор из 100 граммов препарата и 150 мл кипятка. Его хорошо перемешивают и выливают тонкой струйкой в эксикатор или фарфоровую чашку. По мере охлаждения образуются кристаллы, которые фильтруют на пористой стеклянной воронке или платиновом конусе. Проводится сушка при 100 ⁰C в течение 2—2,5 часов. Полученное твердое образование дробят и продолжают прогревать при 200 ⁰C ещё в течение 12 часов. Такую последовательность действий повторяют 3 раза.

Окислительные свойства

Одним из сильнейших окислителей является дихромат калия. Химические свойства этого вещества можно наблюдать в следующих опытах:

• При сильном нагревании фарфоровой чашки с небольшим количеством реагента его кристаллы превращаются в расплав тёмного цвета. После охлаждения прокалённый остаток приобретает зелёный оттенок, а раствор этого вещества окрашен в жёлтый. То, что осталось на черепке, является трехокисью хрома, а жидкая фаза - K 2 CrO 4 .
• В щелочной среде происходит восстановление реагента до оксидов. Растворите 3 грамма кристаллов в 50 мл дистиллированной воды. Долейте немного K 2 CO 3 . Произойдёт реакция с выделением CO 2 , раствор окрасится в жёлтый оттенок - образовался K 2 CrO 4 . При добавлении кислоты вновь образуется бихромат красно-оранжевого цвета.
• Реагент способен восстанавливать галогены из соединений. Прокипятите 5 мл K 2 Cr 2 O 7 и 3 мл соляной кислоты. В результате реакции выделится газообразный свободный хлор. Хромпик превратится в зелёную трехокись. Опыт проводится только под сильной тягой!
• Хромовокислые соли свинца и серебра нерастворимы. Если к K 2 Cr 2 O 7 добавить AgNO 3 , произойдёт реакция обмена с выпадением красно-коричневого осадка Ag 2 CrO 4 . Тот же механизм восстановления происходит при реакции с нитратом свинца, который даёт жёлтый нерастворимый остаток.
• Сами кристаллы хромпика также обладают окислительными свойствами. Если их нагреть с серой, то реагент восстановит её до сульфида калия и трехокиси. Проведя ту же манипуляцию с углеродом, получите K 2 CO 3 , CO 2 и оксид хрома (III).

Опыт "Извержение вулкана"

Одним из наиболее впечатляющих химических опытов является «извержение вулкана». Его демонстрация потребует специального оборудования, нацеленного на защиту органов дыхания. Для эксперимента придётся прикрыть кожные покровы и надеть респиратор, ведь продуктом реакции станет ядовитая трехокись хрома, которая вредна для человека.

На несгораемую подложку, в качестве которой можно использовать асбестовое полотно, кафель или кристаллизатор, помещается небольшая кучка двухромовокислого калия (альтернативный реагент (NH 4) 2 Cr 2 O 7). В центре сделайте углубление, капните спирт и подожгите его. По мере горения происходит разложение хромпика с образованием кислорода. Газ включается в реакцию и обеспечивает эффект синего пламени. На лабораторном столе бушует настоящий вулкан! Остальными продуктами горения станут K 2 CrO 4 , трехокись хрома (III). Эти вещества очень токсичны, при попадании на кожу вызывают ожоги и изъязвления.

"Фараонова змея"

Не менее интересен опыт под названием «фараоновы змеи» с использованием реактива дихромат калия. Реакции с его участием выглядят впечатляюще: растворы меняют цвет, кристаллы разлагаются с образованием окрашенного в зелёный оттенок оксида Cr 2 O 3 .

Чтобы получить «змею», разотрите в ступке смесь из равных частей хромпика и сахара, добавьте половину порции нитрата натрия. Все компоненты увлажните и подмешайте немного коллодия. Возьмите стеклянную трубочку и запрессуйте туда кашицу. Подожгите один конец сосуда, и вы увидите, как из другого начнёт выползать чёрная «змейка». Когда она остынет, то окрасится в зелёный цвет. При этом сахароза сгорает до углерода, нитрат натрия разложится с образованием O 2 и NaNO 2 , а хромпик образует трехокись.

Выращивание кристаллов

Если приготовить насыщенный раствор бихромата калия, можно вырастить фантастические кристаллы. Выглядят они весьма впечатляюще, а сделать такую красоту очень просто. Достаточно поставить стакан с горячим раствором в место, защищённое от света, вибрации и сквозняка. Внутрь ёмкости опустите верёвочку и закрепите её на краю. Нужно подождать несколько дней, и вы увидите, как на нитке образуются красно-оранжевые кристаллы.

Применение в промышленности

Дихромат калия нашёл применение сразу в нескольких отраслях промышленности. Его используют в производстве пигментов для лакокрасочных изделий, для дубления кожи, дезинфекции семян. Окислительные свойства позволяют применять хромпик для создания спичечных головок, борьбы с коррозией металлов, изготовления пиротехнических изделий и сухих электролитов.

Смесь реагента с концентрированной серной кислотой — идеальное средство для мытья химической посуды.

22 сентября 2010, 13:42 Простите, совсем уж опопсели – что тут лайвсайнсного? Прям как у мозголомов на дискавери

Вроде ж достаточно много интересных идей предложено в соседнем разделе.

Еще б колу с ментосом смешали

Тогда уксус+сода не подойдет, т. к. получаем расширение за счет газа, а в итоге пену.

Чтобы это обойти, мне представляется 3 варианта:

1. Использовать другое вещество, сильно расширяющееся без создания газа (не знаю такового).

2. Использовать нехимическую силу для извержения. К примеру, сообщающиеся сосуды, один поднимаем, из другого извергается. Или велонасосом накачивать давление (вместо соды/уксуса в аппарат из п. 3, горлышко заменить на ниппель)

3. Либо же оставить газ, но смесь расслоить (но тогда нужен нетривиальный аппарат для вулкана), например налить сгущенки, окунуть в нее соломинку, а сверху запустить реакцию.

Например на такой установке:
http://img638.imageshack.us/img638/3518/volcano.gif
где:
1 – сгущенка
2 – сода
3 – горлышко для заливки уксуса (герметично закрывающееся)
4 – соломинка, из которой будет извержение (края соломинки с горлышком вулкана тоже нужно герметизировать).

22 сентября 2010, 23:35

Кстати... для реабилитации научности статьи, приведу реакцию взаимодействия, на которой основан опыт:

Уксус (уксусная кислота): CH 3 COOH
Сода (карбонат натрия): Na 2 CO 3

При смешивании получаем:
Na 2 CO 3 + 2 CH 3 COOH =
2 CH 3 COONa + H 2 CO 3

CH 3 COONa – ацетат натрия (натриевая соль уксусной кислоты)

H 2 CO 3 – угольная кислота. Которая быстро распадается на CO 2 (углекислый газ) + H 2 O (вода)

Углекислый газ гораздо больше в объеме, чем исходные вещества. За счет него и идет расширение с выбросом "через край".

23 сентября 2010, 17:57

Попробую сам дать ответ на домашнее задание (на уровне гипотезы, правда):

Известно, что свежезамешанное тесто хорошо "поднимается", пока стоит в тепле. Механизм заключается в образовании пузырьков углекислого газа по всему объему теста. Так как они не имеют возможности выйти наружу, то и приводят к разбуханию теста.

Теперь делаем следующее: готовим полужидкое тесто в холодном состоянии, помещаем внутрь вулкана и начинаем активно подогревать. По идее, должно начаться сильное набухание с вытеканием настоящей полужидкой "лавы".

28 сентября 2010, 00:19

С тестом не выйдет.
Нужно будет очень сильно нагреть, что приведет к получению головешки, т. к. газа там немного. А сильно ускорить газообразование нереально.

Понадобится емкость побольше и чтонить плавучее настолько, чтобы оно было легче бурлящей воды (на ум приходит только пенопластовая крошка) но нужно будет поэкпериментировать с соотношением вода–пенопласт... да и пластичности лавы сложно будет добиться...

Роман

17 марта 2012, 15:04

Вот тоже один из вулканов.
Вулкан Лемери
Французский химик, аптекарь и врач Никола Лемери (1645––1715) в свое время тоже наблюдал нечто похожее на вулкан, когда, смешав в железной чашке 2 г железных опилок и 2 г порошкообразной серы, дотронулся до нее раскаленной стеклянной палочкой. Через некоторое время из приготовленной смеси начали вылетать частицы черного цвета, а сама она, сильно увеличившись в объеме, так разогрелась, что начала светиться. Вулкан Лемери –– результат простой химической реакции взаимодействия железа и серы с образованием сульфида железа. Эта реакция протекает весьма энергично и сопровождается значительным тепловыделением.

В фарфоровой ступке разотрите 50 гр оранжево-красных кристаллов бихромата аммония (NH4)2Cr2O7. Порошок насыпьте горкой на большой лист металла или асбестового картона. На вершине "вулкана" сделайте углубление "кратер" и налейте туда 1-2 мл. спирта. Спирт поджигают, в помещении гасят свет. Начинается активное разложение бихромата аммония. При этом появляется сноп ярких искр и образуется серовато зеленый Cr2O3 "вулканический пепел". Объем оксида хрома во много раз превышает объем исходного бихромата аммония. Опыт очень напоминает извержение настоящего вулкана, особенно на заключительной стадии, когда снопы красных искр прорываются из глубины пушистого Cr2O3. Реакция разложения бихромата аммония протекает с выделением большого количества тепла, поэтому после поджигания соли она протекает самопроизвольно - до тех пор, пока весь бихромат не разложится.

(NH4)2Cr2O7 = Сr2O3 + N2 + 4H2O

Впервые за разложением бихромата аммония наблюдал первооткрыватель этого вещества - Рудольф Беттгер (1843 г.).

Есть несколько модифицированных вариантов данного опыта. Например, насыпьте горку сахарной пудры и сделайте в ней углубление, в которое засыпьте бихромат аммония (NH4)2Cr2O7. Подожгите бихромат. Начало опыта ни чем не отличается от описанного выше эксперимента. Однако, оксид хрома Сr2O3, который образовался в результате разложения, является катализатором окисления сахарозы. Поэтому если в конце разложения бихромата смесь перемешать, опыт перейдет во вторую стадию. Потом почти сгоревшую, но еще горячую горку посыпьте селитрой, при этом получатся красивые мерцающие огни, разъедающие массу.

Источник www.chemistry-chemists.com

Ольга Happy Рубрика: 6 комментариев

Химический опыт вулкан в домашних условиях

Здравствуйте, дорогие читатели ! Не секрет, что все дети любят загадочное, красивое и волшебное. Наверное, и вашим деткам нравится все сказочное, интересное? А не хотите ли вы побыть в роли волшебника для своего малыша? Удивить его необычными явлениями, произвести неизгладимое впечатление?

Я предлагаю вашему вниманию опыты в домашних условиях, которые мы проводим с детками. Сегодня я расскажу, про опыт «Вулкан» для детей — это потрясающее, завораживающее зрелище, детки с интересом наблюдают за извержением вулкана, рекомендую попробовать. Ваш малыш точно оценит!

Помимо этого опыта мы с малышами проводили еще несколько: опыт с молоком (можно посмотреть ) и опыт с водой (посмотреть), которые думаю оценит и ваш ребенок!

1. Картон
2. Пластелин
3. Баночка (я взяла из под детского пюре)
4. Тарелочка или поднос
5. Степлер
6. Ножницы
7. Жидкость для мытья посуды 1 ст.л.
8. Сода 1 ст.л.
9. Уксусная кислота
10. Разбавленная краска

Делаем заготовку для опыта Вулкан

Опыт в домашних условиях Вулкан

Сейчас я подробно расскажу, как сделать опыт вулкан. Кстати, во время опыта, дети принимали активное участие — обклеивали бумажный конус пластелином, насыпали соду в баночку, наливали моющее средство, окрашивали воду красками, после чего полученный окрашенный раствор выливали в баночку. Единственное, что я делала сама — вырезала конус, скрепляла его степлером и наливала уксус в жерло вулкана, после которого началось извержение. Итак, приступаем непосредственно к проведению опыта.