Горіння біхромату амонію. Наукове пояснення хімічного досвіду «Фараонові змії»

Начебто чимало цікавих ідей запропоновано у сусідньому розділі.

Ще б колу з ментосом змішали

Подивитися, як вивергається вулкан у домашніх умовах, можна не тільки по телевізору. За допомогою невеликого хімічного експерименту ви зробите справжнє виверження на казковому острові.

З цієї статті ви дізнаєтесь

Все що потрібно

Для досвіду знадобиться трохи побутової хімії та декоративні елементи для створення острова. Острів з вулканом можна зробити із природних матеріалів або використовувати набори сенсорних коробок із динозаврами.

Макет вулкана ліплять із пластиліну. Створення казкового вулканічного острова для досвіду є головною його складовою та служить для розвитку у дитини уяви та творчих здібностей. Такі заняття допоможуть прищепити любов до хімії та географії. Дрібну моторику пальців рук, дитина розроблятиме під час виготовлення пластилінового рельєфу місцевості та її мешканців.

Для виготовлення острова потрібні:

• картон;
• степлер або вузький скотч;
• коробка із кольоровим пластиліном;
• маленькі іграшки тварин;
• різнокольорові камінці;
• велика пластикова коробка або миска, в якій стоятиме острів;
• скляна або пластикова ємність об'ємом 200 мл для жерла вулкана.

Для проведення досвіду знадобляться:

• сода 20 г;
• харчовий барвник:
• оцет 9%;
• миючий засіб для посуду 25 мл;
• вода 100мл.

Зазвичай досвід відбувається доти, поки у мами не закінчується вся сода і весь оцет, тому запасіться терпінням.

Самостійно без дорослих досвід дітям проводити не можна. При попаданні оцту в очі або в рот дитини може статися опік слизових, а при ковтанні – опік стравоходу.

Робимо казковий острів

Можна спорудити острів у великій пластиковій ємності. Налити справжню воду, викласти дно круглою галькою. Ємність для вулкана зробити із баночки для дитячого харчування або старої склянки. Для гори, всередині якої буде стояти ємність, потрібно зробити картонний макет, його дитина із задоволенням обмаже пластиліном.

Послідовність виготовлення вулканічної гори:

• вирізають із щільного картону коло потрібного діаметра;
• роблять надріз від краю до центру кола;
• згортають конус;
• краї конуса скріплюють за допомогою степлера або скотчу;
• обрізають верхню частину конуса на висоті, що дорівнює обраної для вулкана ємності;
• поміщають ємність усередину конуса.

Згори гору обмазую пластиліном. Для цього розкочують невеликі пластилінові коржики коричневого кольору і приліплюють до паперового конуса, повністю закриваючи картон. Верх вулкана можна зробити з червоного пластиліну, який імітуватиме розпечену лаву.

Встановлюють вулканічну гору на сухий острівець із гальки. Розсаджують довкола маленьких гумових звірів, які є серед дитячих іграшок. Різнокольорових дивовижних динозаврів або вовків, лисиць, зайчиків, ведмедів та інших мешканців лісу та джунглів. Залежно від того, яких звірів посадили, підбирають рослинність для острова. Великі деревоподібні папороті та хвощі для динозаврів, і звичайні ялинки та берізки для зайчиків та лисиць.

Пластмасові рослини також часто продаються в наборах для дитячих ігор. Можна використовувати лист живої папороті та гілочки рослин, якщо за вікном літо. Рослини можна зліпити з пластиліну, виготовити з ниток і бісеру або звичайного картону.

Можна зробити з картону невеликі будиночки, для пластмасових індіанців та солдатиків. Використовувати картон для виготовлення рослин та будиночків краще в тому випадку, коли острів перебуватиме в ємності з пофарбованим у блакитний колір піском замість води або на синьому пластиліновому морі.

Проведення експерименту

Зрештою острів готовий. Всі іграшкові звірі та люди завмерли в очікуванні цікавої події – виверження вулкана. Вони знають, що вулкан несправжній і тому його не бояться.

Для проведення досвіду насипають у баночку-жерло вулкана столову ложку соди. Додають столову ложку миючого засобу для посуду. Харчовий барвник червоного або оранжевого кольору розчиняють у 100 міліграмах води та вливають до соди та миючого засобу. Основа для досвіду готова, залишилося додати оцет. Мамі, можна дати дитині наливати самостійно оцет у вулкан, під її наглядом, щоб він не зробив це за її відсутності. Краще повторити досвід на біс, наливаючи оцет у «жерло» вулкана і насипаючи туди соду, поки дитині це цікаво і він просить повторити досвід.

При додаванні оцту сода почне пінитися, вивергаючись із «жерла вулкана», як червона або помаранчева лава. Миючий засіб дозволить «лаві» довше і рясніша пінитися, переливаючись з жерла і затоплюючи околиці разом з рослинами та тваринами, які по необережності розмістилися надто близько.

Післямова

Досвід з вулканом для маленьких дітей найбезпечніше проводити за допомогою соди та оцту. Його можна повторювати багато разів, а дістати необхідні матеріали для досвіду не складе труднощів.

Найцікавіше в досвіді це створення з дитиною свого казкового острова, яку можна використовувати не тільки для хімічного досвіду "Вулкан", але і для захоплюючої гри.

З дітьми старшого віку можна провести досвід «Вулкан» у домашніх умовах із застосуванням
, перманганату калію та гліцерину. Для досвіду дихромат амонію насипають у чашу, що випаровує, у вигляді гірки, в середині якої роблять поглиблення. Додають у поглиблення трохи перманганату калію та кілька крапель гліцерину.

Через кілька хвилин через взаємодію перманганату калію та гліцерину відбудеться загоряння дихромату амонію. З вулкана посиплють іскри на всі боки, і почне викидатися фонтанчик вогню. Чашу перед початком експерименту необхідно поставити на фольгу, щоб не спалити поверхню, де проходитиме експеримент.

Дихромат амонію можна просто підпалити, і він горітиме подібно до вулкана, викидаючи іскри. Досвід захоплюючий, але без присутності дорослих дітям його краще не дозволяти робити. Опіки можуть викликати не тільки іскри, а й хімічні речовини, що використовуються.

Вдалих вам експериментів!

У фарфоровій ступці розітріть 50 г оранжево-червоних кристалів біхромату амонію (NH4)2Cr2O7. Порошок насипте гіркою на великий лист металу чи азбестового картону. На вершині "вулкану" зробіть поглиблення "кратер" і налийте туди 1-2 мл. спирту. Спирт підпалюють, у приміщенні гасять світло. Починається активне розкладання біхромату амонію. При цьому з'являється сніп яскравих іскор і утворюється сірувато-зелений Cr2O3 "вулканічний попіл". Об'єм оксиду хрому у багато разів перевищує обсяг вихідного біхромату амонію. Досвід дуже нагадує виверження справжнього вулкана, особливо на заключній стадії, коли снопи червоних іскор прориваються із глибини пухнастого Cr2O3. Реакція розкладання біхромату амонію протікає з виділенням великої кількості тепла, тому після підпалювання солі вона протікає мимовільно – доти, доки весь біхромат не розкладеться.

(NH4)2Cr2O7 = Сr2O3 + N2 + 4H2O

Вперше за розкладанням біхромату амонію спостерігав першовідкривач цієї речовини – Рудольф Беттгер (1843).

Є кілька модифікованих варіантів цього досвіду. Наприклад, насипте гірку цукрової пудри та зробіть у ній поглиблення, у яке засипте біхромат амонію (NH4)2Cr2O7. Підпаліть біхромат. Початок досвіду ні чим відрізняється від описаного вище експерименту. Однак оксид хрому Сr2O3, який утворився в результаті розкладання, є каталізатором окислення сахарози. Тому якщо в кінці розкладання біхромату суміш перемішати, перейде досвід у другу стадію. Потім майже згорілу, але ще гарячу гірку посипте селітрою, при цьому вийдуть гарні мерехтливі вогні, що роз'їдають масу.

Джерело www.chemistry-chemists.com

"І ти, Вулкане, що перед горнами
У дні пекла блискавку куєш!
(Г.Р. Державін, "Афінейського витязю")

Найвідоміший із "домашніх" вулканів - дихроматний - першим спостерігав німецький хімік Рудольф Беттгер, який прославився як винахідник сучасних сірників та вибухової речовини піроксиліну.

Вулкан Беттгера

У 1843 році Рудольф Беттгер отримав дихромат амонію(NH 4) 2 Cr 2 O 7 - оранжево-червона кристалічна речовина. Він вирішив випробувати цю речовину. Насипавши на тарілку гірку кристалів, він підніс до неї палаючу лучинку. Кристали не спалахнули, але навколо кінця палаючої лучинки щось "закипіло", почали стрімко вилітати розпечені частинки. Гірка стала збільшуватися і незабаром прийняла значні розміри. Змінився колір: замість помаранчевого він став зеленим. Пізніше було встановлено, що дихромат амонію мимоволі розкладається не тільки від запаленої лучинки або сірника, а й від нагрітої скляної палички. При цьому виділяється газоподібний азот, пари води, тверді частинки розпеченого оксиду хрому та велика кількість теплоти. Йде внутрішньомолекулярна окисно-відновна реакція.

Вулкан Лемері

Французький хімік, аптекар і лікар Нікола Лемері (1645-1715) свого часу теж спостерігав щось схоже на вулкан, коли, змішавши в залізній чашці 2 г залізної тирси і 2 г порошкоподібної сірки, торкнувся її розпеченою скляною паличкою. Через деякий час із приготовленої суміші почали вилітати частинки чорного кольору, а сама вона, сильно збільшившись в обсязі, так розігрілася, що почала світитися. Вулкан Лемері – результат простої хімічної реакції взаємодії заліза та сірки з утворенням сульфіду заліза. Ця реакція протікає дуже енергійно та супроводжується значним тепловиділенням.

Ферратний вулкан

Щоб показати цей досвід теж дуже ефектний, змішують 1 г залізного порошку або пудри з 2 г сухого нітрату калію, попередньо розтертого у ступці. Суміш поміщають у поглиблення гірки, зробленої з 4-5 столових ложок сухого річкового піску, що просіяє, змочують етиловим спиртом або одеколоном і підпалюють. Починається бурхлива реакція з виділенням іскор, бурим димом і сильним розігрівом. При взаємодії нітрату калію із залізом утворюється феррат калію та газоподібний монооксид азоту, який, окислюючись на повітрі, дає бурий газ - діоксид азоту. Якщо твердий залишок після закінчення реакції помістити в склянку з холодною кип'яченою водою, вийде червоно-фіолетовий розчин ферату калію.

Всі три вулкани будуть виглядати особливо ефектно, якщо показувати їх у вечірній темряві на відкритому повітрі. А якщо ви займаєтеся "хімічною вулканологією" у приміщенні, подбайте про безпеку глядачів, посадивши їх подалі від демонстраційного столу: вдихання продуктів"вулканічних" реакцій дуже шкідливо! Не можна нахилятисянад "вулканом" і торкатися до нього, поки процес не закінчиться і всі речовини не охолонуть!

Безпечний вулкан

Щоб приготувати вулкан, цілком безпечний і дуже ефектний, знадобиться тарілка, пластилін, питна сода(гідрокарбонат натрію), оцтова кислота(можна скористатися столовим оцтом - 3 - 9%-ним розчином оцтової кислоти), барвник(можна взяти фукорцин із домашньої аптечки або червоний харчовий барвник, або навіть буряковий сік), будь-яка рідина для миття посуду

Пластилін ділять на дві частини і одну з них розкочують у плоский "млинець" - основа вулкана, а з другої ліплять порожнистий конус з отвором нагорі (схили вулкана). Защепивши обидві частини з обох боків, треба налити всередину воду і переконатися, що "вулкан" не пропускає її знизу. Об'єм внутрішньої порожнини "вулкану" не повинен бути дуже великим (найкраще 100-200 мл, це ємність чайної чашки або звичайної склянки). Вулкан на тарілці ставлять на тацю.

Щоб "зарядити" вулкан "лавою", готують суміш рідини для миття посуду(1 столова ложка), сухий питної соди(1 столова ложка) та барвника(Достатньо декількох крапель). Цю суміш наливають у "вулкан", а потім додають туди оцет(чверть чашки). Починається бурхлива реакція із виділенням Вуглекислий газ. З жерла вулкана показується яскраво забарвлена ​​піна.
Після досвіду не забудьте ретельно вимити тарілку.

Як провести цікавий урок з хімії на кухні і зробити його безпечним та цікавим для вашої дитини? Спробуємо провести справжній хімічний досвід – вулкан у звичайній їдальні тарілці. Для цього досвіду знадобляться такі матеріали та реактиви:

Шматок пластиліну (з нього ми зробимо сам вулкан);

Тарілка;

Оцтова кислота;

Питна сода;

Рідина для миття посуду;

Барвник.

Перераховані вище компоненти легко можна знайти у кожному будинку чи господарському відділі прилеглого магазину. Вони досить безпечні, але, як і будь-які цей теж вимагатиме дотримання правил техніки безпеки.

Опис роботи:

1. З пластиліну робимо основу вулкана та конус з отвором. З'єднуємо їх, ретельно заліпивши краї. Отримуємо пластиліновий макет вулкана зі схилами. Внутрішній розмір нашої конструкції повинен мати коло діаметром близько 100 - 200 мм. Перед встановленням макета в тарілку або піднос перевіряємо наш вулкан на герметичність: набираємо в нього воду і дивимося, чи пропускає її. Якщо все гаразд – встановлюємо макет вулкана у тарілку.
2. Тепер переходимо до наступної частини – приготування лави. Засипаємо в наш макет вулкана з пластиліну одну столову ложку питної соди, рідину для миття посуду в такому ж обсязі та барвник, який забарвлюватиме майбутнє виверження у відповідний реальній лаві колір. Щоб досягти максимальної подібності, можна використовувати дитячі фарби для малювання і навіть звичайний сік столового буряка. Цей хімічний досвід повинен відтворити в очах дитини на природі.
3. Для запуску виверження необхідно залити в кратер четверту частину чашки оцту. В ході з'єднання соди та оцтової кислоти веде до утворення, яка відноситься до нестійких сполук і відразу ж розпадається на воду та вуглекислий газ. Саме цей пінний процес і надасть нашому виверженню вигляду справжнього вулкана з потоками лави по схилах. Хімічний досвід закінчено.

Демонстрація діючого вулкана у школі

Крім описаного вище виду демонстрації безпечного виверження, існує ще багато способів отримання вулкана на столі. Але вже ці досліди краще проводити у спеціально підготовлених приміщеннях – шкільних хімічних лабораторіях. Найбільш відомий усім зі шкільної лави вулкан Беттгера. Для його проведення потрібен дихромат амонію, що насипають гіркою, у вершині її роблять поглиблення. У кратер поміщають шматочок змоченої спиртом вати, який підпалюють. У ході реакції утворюється азот, вода і реакція, що протікає, дуже схожа на виверження діючого вулкана.

Для запам'ятовування, а також для розвитку ерудиції у дітей добре пов'язати такий хімічний досвід із якимось найбільш відомим прикладом виверження в історії людської цивілізації, наприклад, з вибухом Везувію в Італії, тим більше, що його чудово і з користю для кругозору можна проілюструвати великою репродукцією. картини Карла Брюллова "Останній день Помпеї" (1827-1833 рр.).

Цікавою для дітей буде також розповідь про досить рідкісну і корисну професію вулканолога. Ці фахівці постійно спостерігають вже згаслі вулкани, що нині діють, роблять припущення щодо можливого часу і сили їх майбутніх вивержень.