21 Septembrie 2017

EXPERIMENTE CHIMICE INEDITE ŞI INVENTIVE

  vezi slideshow

Autori

  • Iftime Adina, clasa a VII-A, Colegiul Naţional "Mihai Eminescu" Iaşi
  • Ștefănache Ioana, clasa a IX-A, Colegiul Naţional "Mihai Eminescu" Iaşi
  • Bandac Carina, Grosu Elena, Pălimaru Iolanda, clasa a X-A, Colegiul Naţional "Mihai Eminescu" Iaşi

Coordonator

  • prof. Cecilia Foia, Colegiul Naţional "Mihai Eminescu" Iaşi

Acest proiect de cercetare a fost realizat în cadrul Proiectului "MaST Networking, calitate în dezvoltarea competențelor cheie de matematică, științe și tehnologii"

Plasticul care "dispare"

Materiale: 50 cm3 propanonă (acetonă), polistiren expandat (minimum 200g).

P.M. Experimentul se va realiza departe de orice sursă de foc sau incălzire deoarece se lucrează cu substanțe inflamabile (acetonă este foarte inflamabilă și iritantă).

Mod de lucru

La introducerea polistirenului expandat în propanonă (acetonă), acesta aparent dispare, iar bulele de gaz din material, în momentul în care sunt eliberate, creează un efect de efervescență. Un volum mic de propanonă poate face să "dispară" ( de fapt să dizolve) un volum impresionant de polistiren expandat. Aceast experiment durează doar câteva minute, şi este uşor de repetat.
Ca rezultat al acestui experiment se obține un gel ce poate fi utilizat ca adeziv. Atentie la modul de utilizare a adezivului pentru că după uscarea acestuia (volatilizarea acetonei) curăţarea adezivului devine problematică.

Iată o metodă simplă de reciclare a polistirenului expandat !

 

Un vulcan în erupție

Materiale necesare: cristalizor de capacitate mai mare, (NH4)2Cr2O7 (dicromat de amoniu)

Pentru acest experiment este necesar un cristalizor de capacitate mai mare (cca 1L) și cca 20 g dicromat de amoniu din care se va realiza un mic "morman" conic. Cu ajutorul unui chibrit aprins plasat in interiorul conului se inițiază reactia (se poate utiliza un minifitil) La încălzire, substanța, dicromatul de amoniu se descompune exoterm. Reacţia se aseamănă cu o erupţie vulcanică, deoarece se produc scântei, se produce un volum mare de "cenuşă" (oxid de crom verde (lll)) și gaze (abur şi azot)
Acest experiment este foarte spectaculos și poate fi utilizat pentru a arăta că într-un proces chimic se obtin substante noi ( produsi de reactie) cu o compozitie diferită față de cea a substantelor initiale (reactanti). În plus reacţia este un foarte bun exemplu de reacţie de descompunere, exotermă. Demonstraţia în sine dureaza aproximativ 2 minute, dar necesită ceva mai mult timp pentru discuţii şi explicaţii înainte şi după demonstraţie. Ecuaţia reacţiei de descompunere este:

(NH4)2Cr2O7(s) → Cr2O3(s) + N2(g) + 4H2O(g)

 

Vulcanul noroios

Materiale necesare: 50-100 ml de peroxid de hidrogen 30% (H2O2) soluţie saturată de iodură de potasiu (KI), săpun lichid, CuO, Fe2O3

Norme P.M. În această reacţie se degajă oxigen, de aceea acest experiment nu se va efectua lângă o flacără deschisă sau substanțe combustibile. Se va lucra cu atenție, la o distantă ce conferă siguranță deoarece din reacţie rezultă o mare cantitate de caldura și se produc aburi fierbinți.

Într-un pahar Erlenmeyer, se introduc cca 50 mL săpun lichid peste care se adaugă cca 5 g oxizi CuO si Fe2O3. După ce se amestecă, se adaugă cca 30 mL soluție peroxid de hidrogen 30%. Apoi se adauga cca 10 ml de soluţie de iodură de potasiu concentrată și se amestecă ușor. În câteva secunde va începe degajarea de oxigen, iar bulele de gaz vor face ca săpunul lichid să spumeze, oxizii de Cu și Fe vor conferi nu aspect noroios. Căldura degajată în reacţie va transforma apa vapori, astfel se obtin toate incredientele unui vulcan noroios.

Ecuaţia generală pentru această reacţie este:

2 H2O2 (aq) à 2 H2O (l) + O2 (g)

Ioni iodură catalizează descompunerea peroxidului de hidrogen în apă şi oxigen, după următorul mecanism:

H2O2(aq) + I-(aq) àIO-(aq) + H2O(l)
H2O2(aq) + IO-(aq) à I-(aq) + H2O(l) + O2(g)

Pentru a intensifica efectul spectaculos, cu ajutorul unei pipete se pot adăuga în phar, la baza amestecului, 1-2 mL soluție FeCl3 (nu se amestecă). Această substanță are rol catalitic și va determina o crestere și mai mare a vitezei de reactie.

 

Pain du Spain Chimic

Într-un pahar Erlenmeyer, se introduc cca 50 mL săpun lichid,se adaugă cca 30 mL soluție peroxid de hidrogen 30% și se amestecă. Apoi se adauga cca 10 ml de soluţie de iodură de potasiu concentrată și se amestecă ușor. În câteva secunde va începe degajarea de oxigen, iar bulele de gaz vor face ca săpunul lichid să spumeze. Acest experiment se aseamănă cu cel al vulcanului noroios, doar că nu se mai adaugă oxizii CuO și Fe2O3.

Ecuaţia generală pentru această reacţie este:

2 H2O2 (aq) à 2 H2O (l) + O2 (g)

 

Mingea de "foc"

Materiale necesare: Na metalic, apă distilată, solutie de fenoltaleină sau alți indicatori, cristalizor, clește metalic, cuțit, sticlă de ceas, hârtie de filtru

Mod de lucru

Se toarnă apă în cristalizor și se adaugă 1-2 picături fenoltaleină sau alți indicatori care să marcheze mediul bazic. Cu ajutorul unui clește metalic se scoate o bucată de sodiu de sub petrol, se taie o bucățică de mărimea unui bob de mazăre, restul se introduce sub petrol, se inchide flaconul și se așează la loc sigur.

Sodiul este un metal ușor, moale (se taie cu cuțitul), este foarte reactiv (se ține sub petrol), reacţionează energic cu apa deoarece are caracter electropozitiv pronunțat, iar ionii săi se solvatează foarte uşor. Gazul (H2) dejajat la suprafața de contact metal-apa și căldura degajată determină topirea metalului și plutirea acestuia pe suprafața apei sub forma unei de sfere. Dacă acestei sfere i se dă foc, (astfel se obtine "mingea de foc") hidrogenul arde cu o flacără luminoasă, colorată în galben datorită prezenței ionilor de Na+. Colorația roșu-carmin se datorază mediului bazic obținut. Pentru a face experimental si mai spectaculos în loc de fenoltaleină se poate utiliza turnesol, astfel coloratia lichidului din vas va trece de la violet la albastru. După ce sodiul a reacționat total, soluția de NaOH poate fi neutralizată cu un acid, astfel colorația se va schimba de la albastru la violet (mediu neutru) la adăugare de acid in exces trece în roșu. Ecuaţia reacţiei chimice care a avut loc este:

2Na + 2H2O 2NaOH +H2

 

Bomboana "periculoasă"

Materiale si ustensile: clorat de potasiu (KClO3),dioxid de mangan (MnO2), eprubetă, stativ cu mufă și clemă, clește metalic, bec Bunsen, bomboană.

Norme de P.M. experimentul poate fi efectuat numai în spatii special amenajate, sub stricta supraveghere a unui profesor de chimie.

Pe stativ, cu ajutorul mufei si clemei se fixează în pozitie înclinată o eprubetă termorezistentă în care s-au introdus cca 10 g clorat de potasiu și 2g dioxid de mangan. Se incălzește eprubeta până la topirea cloratului si cu ajutorul unui clește, cu mare atenție se introduce bomboana (cele de dextroză sau glucoză sunt ideale).

Prin descompunerea cloratului de potasiu în prezenţa dioxidului de mangan, se obţine oxigen. La adăugarea bomboanei se produce o reacție foarte violentă și anume arderea carbonului (provenit din descompunerea zaharurilor) în atmosferă de oxigen. Carbonul arde cu flacără albă, strălucitoare și degajă o cantitate mare de căldură.

Ecuaţiile reacţiilor chimice care au loc sunt:

2KClO3(s) →2KCl(s) + 3O2(g)

C6H1206(s) → 6C(s) +6H2O(g)

C(s)+O2(g) →CO2(g)

 

Dar care este semnificația titlului Bomboana "periculoasă" ?

Acest experiment se dorește a fi un multiplu semnal de alarmă privind importanța cunoașterii substanțelor chimice, a modului în care acestea interacționează, a normelor de protecție, dar și a faptului că o banală bomboană înmagazinează destulă energie, iar prin consumul exagerat de dulciuri organismul uman este supus unui dezechilibru și se poate îmbolnăvi, diabetul zaharat fiind una din maladii.

 

Determinarea acidității laptelui

Reactivi și ustensile necesare: solutie NaOH 0,1N, fenolftaleina, apa distilată, biuretă, pahare Erlenmeyer .

Mod de lucru: Pentru a determina dacă laptele este "bun pentru fiert", adică nu are aciditate, vom realiza o titrare. Pentru aceasta vom trata o probă de lapte de vacă (titratul) cu o solutie de hidroxid de sodiu (titrantul), în prezenta fenolftaleinei ca indicator.

Cu o pipeta luam 10 ml din proba de lapte și îi introducem într-un vas Erlenmeyer de 100 ml. Vom adauga 20 ml apa distilata și 2-3 picături de fenoftaleina. Titrăm amestecul obținut cu solutia de NaOH, sub agitare continuă pâna la aparitia unei coloratii roz, care persista un minut.

Pentru a exprima aciditatea în grade Thörner se vor efectua 4-5 determinări, apoi se va calcula valoarea aciditătii înmultind volumul de NaOH 0,1N utilizat la titrare (în mL) cu 10 și apoi cu factorul de normalitate al solutiei utilizate.