Занимательные опыты по химии

Na2B4O7*10H2O = > 2NaBO2 + B2O3 + 10H2O

 
   На железный лист (можно использовать жестяную крышку) насыпьте несколько маленьких кристалликов любой соли. Теперь коснитесь капелькой расплавленного вещества к одному из кристалликов соли и вновь внесите её в пламя спиртовки. После того как она вновь раскалится, "стряхните" её на чистый железный лист. ОСТОРОЖНО! Расплавленное вещество очень горячее!

Если после того, как капелька остынет, посмотреть её на свет, то можно видеть, что у неё очень красивый и насыщенный цвет.

На цвет стекловидной капельки влияет множество факторов: температура, при которой её плавили, окислительным или восстановительным было пламя, и главный фактор - это используемая для окрашивания соль. Обычно цвет стеклянных капелек таков:

меди - от голубого до светло-синего (зависит от концентрации);

кобальта - тёмный синий (цвет кобальтового стекла);

хрома - изумрудно-зелёный;

железа - бурый (в малых концентрациях слегка зелёный)Из двух солей можно получить стекло промежуточного цвета.

Возможные проблемы:

А.)Капельки получились тёмными и непрозрачными.

Возможно следует уменьшить количество добавляемой для окраски соли.

Б.)Окраска красивая, но капельки матовые.

Необходимо дольше кипятить расплавленную капельку для выкипания всех пузырьков.

Поскольку соли, используемые для окрашивания, токсичны, соблюдайте осторожность при работе с ними.

Горение фосфора в кислороде. 

Многие вещества очень сильно повышают яркость горения в кислороде. Почему, всем понятно, так-как процесс окисления ускоряется. Попробуем провести подобный опыт с красным фосфором.

Оборудование: диоксид марганца (MnO2), 30% пероксид водорода (H2O2), красный фосфор (можно обводнившийся), колба, резиновая пробка к ней, металлическая ложечка с длинной спицей.

Шилом или ручной дрелью проделайте в пробке дырочку. Проденьте в нее спицу ложечки и вставьте пробку с ложечкой в горло колбы (ложечка не должна касаться дна колбы). Прибор для проведения опыта готов (см. рисунок). На дно колбы налейте 10-15 мл концентрированной перекиси водорода. Туда же всыпьте 0,2 гр диоксида марганца, колба тот-час наполнится дымом (выделился кислород). Затем на ложечку насыпьте немного красного фосфора и подожгите, а затем быстро вставьте ложечку с горящим фосфором в колбу. Тотчас яркость горения фосфора увеличится в несколько раз.  
Из перекиси водорода (при помощи катализатора MnO2) мы выделили кислород: MnO2+H2O2=O2+H2O+MgO 
Затем произошло окисление фосфора: 2P+5O2=2P2O5 Опыт очень эффектен в темноте.

 

3.8 "Морское дно".

 

 

   Среди всех химических опытов этот - один из моих самых любимых. Для его проведения требуется не очень много реактивов да и почти не тратится время на различные приготовления.

Итак, для проведения этого опыта вам необходим химический стакан примерно на 200мл. Красивей всего этот опыт получается в более высоких стаканах. Налейте в стакан около 100мл водного раствора метасиликата натрия (канцелярский, или силикатный клей) и добавьте около 60-70мл воды. Перемешайте. Теперь внесите в раствор кристаллики хлоридов различных металлов, и сразу каждый из них пускает "отросточек": вверх начинает двигаться пузырёк, оставляя за собой след, похожий на водоросль. Цвет водоросли зависит от того, хлорид какого металла вы погрузили в раствор.

 
    Вот некоторые цвета:

CoCl2*6H2O - сначала розовые, потом синие;

NiCl2*6H2O - зелёные;

FeCl3*6H2O - буро-коричневые;

MnCl2*4H2O - телесного цвета;

FeSO4*7H2O - чёрно-зелёного;

 
   Появление цветных водорослей объясняется тем, что растворение кристалликов в воде сопровождается реакцией двойного обмена соли и силиката и появлением на кристаллике осадка силиката в виде плёнки. Принцип появления водорослей очень интересен: осадок имеет свойство пропускать воду только к кристаллику. После этого растворение кристаллика происходит в своеобразном мешочке с полупроникающими стенками. Стенки этого мешочка под давлением жидкости разрываются и создаётся новая плёнка-осадок. Кристаллик будто превращается в кустик.

 
   Уравнения реакций:

CoCl2 + Na2SiO3 => CoSiO3 + 2NaCl

NiCl2 + Na2SiO3 => NiSiO3 + 2NaCl

 

3.9 Получение маленьких кристалликов меди. 

 

Оборудование: медный купорос (CuSO4), пищевая поваренная соль (NaCl), железный кружок или несколько гвоздей, фильтровальная бумага или кусок чистой тряпки, стакан или банка.

На дно банки насыпьте 20-30 гр. медного купороса и засыпьте его 20 гр. поваренной соли (не перемешивайте). На соль положите кружок вырезанный из фильтровальной бумаги или тряпки, так чтобы он прилегал к стенкам банки. На бумагу положите железный кружок (немного меньшего диаметра), или на худой конец несколько зашкуренных наждачной бумагой гвоздей. Залейте все насыщенным раствором поваренной соли, так чтобы толщина жидкости не превышала 5 см. Оставьте жидкость в покое и через сутки вы увидите что на металле произошло образование маленьких кристаллов меди.

Произошла реакция: CuSO4+Fe=Cu+FeSO4, а поваренная соль служит как катализатор.

 

 

 

 

 

3.10 Свинцовая «шуба»

 

 

             Из тонкой цинковой пластинки  вырезают фигуру человека, хорошо  ее очищают и опускают в  стакан с раствором хлорида  олова SnCl2. Начинается реакция, в результате которой цинк вытесняет из раствора олово:

Zn+SnCl2=ZnCl2+Sn.

Цинковая фигурка начинает покрываться блестящими иглами.

 

3.11 «Серебряный лес»

 

В пробирку помещают обезжиренный кусочек меди и приливают немного раствора нитрата  серебра AgNO3 (1:10). Через несколько часов на поверхности меди появляется лес иглообразных ярко блестящих кристаллов серебра:

Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag. 

 

3.12 Выделение кофеина из чая

 

Эксперимент основан на способности кофеина, подобно иоду, подвергаться возгонке. Для проведения опыта необходимы две столовые ложки листового чая. Чай перетирают в ступке до мелкого порошка, затем переносят в сухую фарфоровую выпаривательную чашку, которая сверху накрывается большой стеклянной воронкой, причем края воронки должны выдаваться за края чашки примерно на 1 см. После этого нагревают чашку над пламенем горелки. Кофеин сублимируется и вновь конденсируется на воронке в виде белых кристаллов.

 

3.13 Кровь без раны. 

 

 

   Для проведения этого опыта в одной скляночке готовят ~100мл слабо-желтого (3-процентного) раствора хлорида железа(III), а в другой столько же 3-процентного раствора роданида калия (другое название - тиоцианид калия). В принципе можно брать любую соль, содержащую роданид, но калий роданид наиболее доступный. Также заранее готовят раствор фторида натрия (калия) и смачивают им небольшую тряпочку. 
   Для демонстрации этого опыта удобно использовать детский пластмассовый нож, но также можно взять тупой кухонный нож с возможно более широким лезвием. Ваткой, смоченной раствором хлорида железа(III) протирают ладонь, а нож смачивают раствором роданида калия. При этом надо стремиться к тому, чтобы на ноже и на ладони осталось как можно больше соответствующих растворов. Если теперь провести ножом по ладони, то на пол обильно капают капли "крови". После окончания опыта ладонь протирают тряпочкой, смоченной раствором фторида натрия и тщательно моют руки. 
   В основе этого опыта лежит взаимодействие ионов Fe3+ с ионами SCN -, при этом образуется кроваво-красное комплексное соединение - роданид железа(III):

FeCl3 + 3KSCN => 3KCl + Fe(SCN)3

Примечание: роданид калия - очень токсичное вещество, поэтому соблюдайте осторожность при работе с ним.

Примечание 2: если вы собираетесь показать этот опыт родителям, то предупредите их, пожалуйста, о том, что это всего лишь опыт, т. к . при правильном проведении он очень реалистичен.

 

3.14 Получение "золота". 

 

Готовят равные объемы 3%-ного раствора иодида калия и 4%-ного раствора ацетата свинца. Перед опытом растворы доводят до кипения и горячими сливают вместе в колбу. При остывании в осадок выпадает иодид свинца, который хорошо растворим в горячей воде, но весьма мало в холодной (менее 0.1%). Осадок образуется в виде тонких блестящих на свету чешуек золотистого цвета. Размеры их зависят от скорости охлаждения, чем медленнее охлаждается тем крупнее кристаллы.

 

 

 

4. ОПЫТЫ С СОЛЯМИ, КИСЛОТАМИ И ОСНОВАНИЯМИ.

 

 

4.1 «Буран» в стакане

 

В химический стакан (на 500 мл) насыпают несколько ложек бензойной кислоты C6H5COOH, кладут веточку ели или сосны, закрывают его чашкой с холодной водой и нагревают над спиртовкой. Кислота сначала плавится, потом испаряется, и стакан заполняется белыми хлопьями «снега», который покрывает веточку. Получается картина зимы с бураном.

Вместо бензойной кислоты можно использовать чистый нафталин. Кристаллики нафталина более крупные, но не такие пушистые, как бензойной кислоты, и меньше напоминают снег. (Обращаем внимание на то, что бензойная кислота и нафталин относятся к канцерогенным веществам и работа с ними требует особых мер предосторожности!) 

 

4.2 Рисунок на стекле

 

 

            Замечательным свойством плавиковой кислоты является ее способность взаимодействовать с оксидом кремния SiO2, входящей в состав стекол, с образованием газообразного фторида кремния SiF4 и воды:

SiO2+4HF=SiF4+2H2O.

 На этом свойстве  плавиковой кислоты основано  применение ее для вытравливания  на стекле надписей, рисунков, а  также для придания матовой  поверхности стеклянным предметам.

Для получения рисунка на стекле последнее покрывают слоем воска или парафина, на которые HF не действует, затем счищают воск в тех местах, где должен получиться рисунок, и подвергают обнаженные места в течение некоторого времени действию плавиковой кислоты (под тягой!). 

 

4.3 Удивительные «чернила»

 

В химический стакан наливают 30-50 мл воды, добавляют несколько капель раствора иода в иодиде калия и 1-2 мл разбавленной соляной кислоты HCl. Прибавляют около 0,5 мл раствора крахмала. Жидкость моментально окрасится в синий цвет (образуется комплексное соединение крахмала с иодом). Если стакан нагреть, жидкость обесцвечивается, а при охлаждении снова окрасится (комплексное соединение крахмала с иодом восстанавливается).

 

4.4 Обугливание сахара 

 

В химический стакан ёмкостью 150мл насыпьте 40гр растёртого в порошок сахара и слегка смочите его 3-4мл воды. Теперь в полученную массу добавьте 20-25мл концентрированной серной кислоты и размешайте смесь стеклянной палочкой. Палочку не вынимайте. Через несколько минут смесь потемнеет, температура повысится, и из стакана начнёт "вырастать" чёрная пенообразная масса. Это пористый уголь, появление которого объясняется дегидратацией сахара серной кислотой:

C12H22O11 => 12C + 11H2O

Кроме этого происходит восстановление серной кислоты углём:

2H2SO4 + C => CO2 + 2SO2 + 2H2O

 

4.5 Люминофоры на основе борной кислоты.

 

Когда мы посмотрим на светящуюся в темноте игрушку или часы, мы смело можем сказать - фосфор. Хотя это далеко не фосфор, и содержания фосфора там совсем нет. Это – люминофоры, вещества, возбуждающиеся при свете. Для приготовления таких люминофоров, чтобы светились несколько часов, понадобится много компонентов. В домашней лаборатории можно приготовить люминофоры, которые будут светиться всего несколько секунд, но и это, тоже неплохо.

Оборудование: керамическая чашечка для выпаривания или алюминиевый стаканчик от электролитического конденсатора, борная кислота (H2BO3), какой-нибудь компонент (см.ниже), газовая плита или штатив с кольцом и спиртовая горелка, фотовспышка.

В чашечку для выпаривания, или на худой конец, в маленькую консервную банку положите 2 гр порошковой борной кислоты (продается в аптеке) и такое-же количество компонента; прилейте чуть-чуть воды, чтоб при размешивании получилась густая кашица. Затем начинайте греть. Сначала смесь начнет кипеть, потом получится густая стекловидная масса. После ее образования, снимите сосуд с огня и поставьте остывать. Как только смесь остынет, при облучении получившегося продукта фотовспышкой, можно наблюдать свечение (в абсолютной темноте).

 

4.6 Твердофазная реакция

 

Большинство реакций, применяемых в школьной и лабораторной практике, протекают в растворах. В этой связи интересным будет рассмотрение одной из самых красивых твердофазных реакций. В фарфоровую ступку насыпают по щепотке твердых солей - нитрата кобальта и роданида аммония (NH4NCS). При растирании смеси пестиком появляется красивая фиолетовая окраска, обусловленная образованием тиоцианата кобальта. Данную реакцию можно проводить и в растворе и использовать для открытия ионов Co(II).

 

4.7 Вода – катализатор

 

Любому начинающему химику известна выдающаяся роль воды в химии. Вода - самый простой, доступный и универсальный растворитель. Однако мало кто знает о том, что вода может выступать и в качестве катализатора твердофазной реакции. Это реакция алюминия с иодом.

Для проведения опыта в фарфоровый тигель насыпают по щепотке тонко измельченных порошков алюминия и иода. Вся посуда и инструменты должны быть сухими! Смесь осторожно перемешивают подходящими шпателем или стеклянной палочкой. Затем с добавляют в реакционную смесь каплю воды с помощью пипетки. Наблюдается бурная реакция, сопровождаемая выделением паров избытка иода.  
Примечание: порошок алюминия должен быть очень тонким, почти пылью, в противном случае реакционная смесь может "плюнуть" прямо Вам в лицо раскаленной алюминиевой крошкой. В любом случае, опыт лучше проводить в очках.