Всего две капли глицерина - и марганцовка меняет свой цвет!

Сложность:

Опасность:

Сделайте этот эксперимент дома

Почему раствор поначалу синеет?

Если внимательно следить за хамелеоном, вы заметите, что через несколько секунд после добавления глицерина в раствор он приобретёт синюю окраску. Синий цвет образуется при смешении фиолетового (от перманганата MnO 4 -) и зелёного (от манганата MnO 4 2-) растворов. Однако он достаточно быстро зеленеет – в растворе становится всё меньше MnO 4 - и больше MnO 4 2- .

Дополнение

Учёным удалось обнаружить, в какой форме марганец способен окрашивать раствор в синий цвет. Это происходит, когда он образует гипоманганат-ион MnO 4 3- . Здесь марганец находится в степени окисления +5 (Mn +5). Однако MnO 4 3- очень неустойчив, и для его получения необходимы особые условия, поэтому в нашем опыте его увидеть не получится.

Что происходит с глицерином в нашем опыте?

Глицерин взаимодействует с перманганатом калия, отдавая ему свои электроны. Глицерин взят в нашей реакции в большом избытке (его примерно в 10 раз больше, чем перманганата калия KMnO 4). Сам глицерин в условиях нашей реакции превращается глицериновый альдегид, а затем − в глицериновую кислоту.

Дополнение

Как мы уже выяснили, глицерин C 3 H 5 (OH) 3 окисляется перманганатом калия. Глицерин – это весьма сложная органическая молекула, поэтому и реакции с его участием зачастую непросты. Окисление глицерина – сложная реакция, в ходе которой образуется много различных веществ. Многие из них существуют совсем недолго и превращаются в другие, а некоторые можно найти в растворе и после окончания реакции. Такая ситуация характерна для всей органической химии в целом. Обычно те вещества, которых по итогам химической реакции получается больше всего, называют основными продуктами, а остальные – побочными.

В нашем случае основной продукт окисления глицерина перманганатом калия – это глицериновая кислота.

Для чего мы добавляем гидроксид кальция Ca(OH) 2 в раствор KMnO 4 ?

В водном растворе гидроксид кальция Ca(OH) 2 распадается на три заряженные частицы (ионы):

Ca(OH) 2 → Ca 2+ (раствор) + 2OH - .

В транспорте, магазине, кафе или в школьном классе – везде нас окружают разные люди. И ведём мы себя в таких местах по-разному. Даже если делаем одно и то же дело – например, читаем книгу. В окружении разных людей мы делаем это немного по-разному: где-то медленнее, где-то быстрее, иногда запоминаем прочитанное хорошо, а другой раз не можем вспомнить и строчки уже на следующий день. Так и перманганат калия в окружении ионов OH - ведёт себя по-особенному. У глицерина он забирает электроны «нежнее», никуда не торопясь. Именно поэтому мы можем наблюдать изменение окраски хамелеона.

Дополнение

А что произойдёт, если не добавлять раствор Ca(OH) 2 ?

Когда в растворе присутствует избыток ионов OH - , такой раствор называют щелочным (или говорят, что он имеет щелочную реакцию). Если же, наоборот, в растворе есть избыток ионов H + , такой раствор называют кислым. Почему «наоборот»? Потому что вместе ионы OH - и H + образуют молекулу воды H 2 O. А вот если ионы H + и OH - присутствуют поровну (то есть мы имеем фактически воду), раствор называют нейтральным.

В кислом растворе активный окислитель KMnO 4 становится крайне невоспитанным, даже грубым. Он очень быстро отнимает электроны у глицерина (целых 5 за раз!), и марганец превращается из Mn^+7 (в перманганате MnO 4 -) в Mn 2+ :

MnO 4 - + 5e - → Mn 2+

Последний (Mn 2+) не придаёт воде никакой окраски. Поэтому в кислом растворе марганцовка очень быстро обесцветится, и хамелеон не получится.

Похожая ситуация произойдёт и в случае нейтрального раствора перманганата калия. Только мы «потеряем» не все цвета хамелеона, как в кислом растворе, а только два – зелёный манганат MnO 4 2- получаться не будет, а значит, синее окрашивание тоже исчезнет.

Можно ли сделать хамелеона, используя что-нибудь, кроме KMnO 4 ?

Можно! Хамелеон из хрома (Cr) будет иметь следующую окраску:

оранжевый (бихромат Cr 2 O 7 2-) → зелёный (Cr 3+) → голубой (Cr 2+).

Ещё один хамелеон – из ванадия (V):

жёлтый (VO 3+) → голубой (VO 2+) → зелёный (V 3+) → лиловый (V 2+).

Вот только заставить растворы соединений хрома или ванадия менять свой цвет так красиво, как это происходит в случае марганца (марганцовки), намного сложнее. Кроме того, придётся постоянно добавлять новые вещества в смесь. Поэтому настоящий хамелеон − такой, что будет менять свой цвет «самостоятельно», − получается только из марганцовки.

Дополнение

Марганец Mn, как и хром Cr и ванадий V, – это переходные металлы – большая группа химических элементов, обладающих целым набором интересных свойств. Одна из особенностей переходных металлов – яркая и разнообразная окраска соединений и их растворов.

Например, из растворов соединений переходных металлов легко получить химическую радугу:

Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан:

Красный (тиоционат железа (III) Fe(SCN) 3), железо Fe;

Оранжевый (бихромат Cr 2 O 7 2-), хром Cr;

Жёлтый (VO 3+), ванадий V;

Зелёный (нитрат никеля, Ni(NO 3) 2), никель Ni;

Голубой (сульфат меди, CuSO 4), медь Cu;

Синий (тетрахлоркобальтат, 2-), кобальт Co;

Фиолетовый (перманганат MnO 4 -), марганец Mn.

Развитие эксперимента

Как изменить хамелеона дальше?

Можно ли обратить реакцию и снова получить фиолетовый раствор?

Некоторые химические реакции могут протекать как в одном направлении, так и в обратном. Такие реакции называют обратимыми и, по сравнению с общим числом химических реакций, их известно не так уж много. Можно обратить реакцию, создав особые условия (например, сильный нагрев реакционной смеси) или добавив какой-то новый реагент. Окисление глицерина перманганатом калия KMnO 4 не относится к реакциям такого типа. Более того, в рамках нашего эксперимента обратить эту реакцию невозможно. Поэтому заставить хамелеона менять свой цвет в обратном порядке у нас не получится.

Дополнение

Давайте разберёмся, существует ли способ обратить нашего хамелеона?

Сначала простой вопрос: может ли окисленный глицерин (глицериновая кислота) превратить диоксид марганца MnO 2 обратно в фиолетовую марганцовку KMnO 4 ? Нет, не может. Даже если мы будем ему сильно помогать (например, греть раствор). А всё потому, что KMnO 4 – сильный окислитель (с этим мы разобрались немного выше), в то время как глицериновая кислота обладает слабыми окислительными свойствами. Слабому окислителю невероятно трудно что-либо противопоставить сильному!

Можно ли превратить MnO 2 обратно в KMnO 4 , используя другие реагенты? Да, можно. Вот только для этого вам придётся работать в настоящей химической лаборатории! Один из лабораторных способов получения KMnO 4 – это взаимодействие MnO 2 с хлором Cl 2 в присутствии избытка гидроксида калия KOH:

2MnO 2 + 3Cl 2 + 8KOH → 2KMnO 4 + 6KCl + 4 H 2 O

Дома такую реакцию не провести – это и сложно (понадобится специальное оборудование), и небезопасно. Да и сама она будет иметь мало общего с ярким и красивым хамелеоном из нашего опыта.

Выполнила учитель химии и биологии Микаилова Мариям Сулеймановна

Цель: Повысить познавательную активность учащихся к химии, через демонстрацию ее занимательной стороны.

Задачи:

Подчеркнуть значение химии в жизни и деятельности человека.

Продолжить знакомство учащихся с химией.

Воспитание соблюдения правил техники безопасности, на примере выполнения демонстрационных опытов

Место проведения мероприятия : кабинет химии и биологии.

Оборудование: штатив с пробирками, коническая колба, химические стаканы, спички, стеклянные палочки, лабораторный штатив, скальпель, вата, наждачная бумага, железный нож фарфоровая чашка, лучина.

Реактивы:

Карбонат натрия, спирт этиловый , раствор NH 3 10%-ный и 25%-ный, раствор пероксида водорода, соляная кислота (конц.), серная кислота(конц.), сахарная пудра, порошок магния, хлорид кальция 10%-ный раствор, хлорид бария 10%-ный раствор, сульфат магния 10%-ный раствор, хлорида железа(Ш), тиоцианата калия 5%-ный раствор, нитрат калия (насыщ. р-р.), сульфат меди(2), дихромат калия, гидроксид натрия или калия 20%-ный раствор, слабый раствор йода, раствор фенолфтолеина, хромата калия , металлический натрий, кристаллический перманганат калия, серная кислота 10%-ный раствор, фторид лития, хлорид натрия, нитрат стронция или лития, хлорид калия, нитрат бария, борная кислоты.

Подготовка к мероприятию: до начала мероприятия были распределены роли между учениками 11 класса, все опыты были заранее проделаны. Приглашены учащиеся начальных и средних классов.

Литература:

В.А.Алексинский Занимательные опыты по химии Книга для учителя. М.: Просвещение, 1995.

Г.И Штремплер Химия на досуге. Загадки, игры, ребусы. Книга для учащихся М.: Просвещение, 1993.

М. ЮГорковенко. Поурочные разработки по химии: 8класс.- М.: ВАКО, 2007.Г.

Занимательные задания и эффектные опыты по химии/ Б.Д. Степин, Л.Ю. Аликберова. – М.: Дрофа, 2006.

П. Хомченко, Ф.П. Платонов, И.Н. Чертков Демонстрационный эксперимент по химии. Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1978.

Ход мероприятия:

Вступительное слово учителя:

Добро пожаловать на вечер химии, который проведут ученицы 11 класса для вас.

Химия –удивительная наука. Она нужна всем: повару, шоферу, садоводу, строителю и многим другим С одной стороны, она очень конкретна и имеет дело с бесчисленными полезными и вредными веществами вокруг нас.. С другой стороны это наука абстрактна: она изучает мельчайшие частицы, которые не увидишь в самый сильный микроскоп, рассматривает грозные формулы и сложные законы.

Сейчас ученицы 11 класса Кинжибаева Таня, Омарова Заира, Зузова Анна и Пономаренко Даша проведут и покажут ряд демонстрационных опытов, которые откроют для вас красивую и таинственную сторону химии…»

Даша: Ну конечно, без сомненья Надо химию учить,

Без познанья всех явлений Невозможно нынче жить.

Таня: Надо лучше успевать Нам, друзья, в учении

И не следует вздыхать Что химия – мучение!

Заира: Если б химии не знали, Топали б пешком всегда:

Без горючего автобус Не поедет никогда!

Аня: Чтобы мы росли нормально, Крепкими и сильными,

Витамины выпускает Тоже наша химия!

Даша: Чтоб растения росли, Вещества изобрели.

Хорошо бы нам такие – Быстро б выросли большие.

Таня: Каучук в природе редок, Без него не проживешь.

Мы ходили бы по лужам В валенках и без калош!

Заира: Широко вошли к нам в быт Разные пластмассы

За короткий очень срок Их признали массы!

Аня: Полимер пусть, для волос, Стимулирующий рост,

Поскорей изобретут Тогда косы вырастут.

Опыты:

Аня: Опыт № 1 Описание:

Нет дыма без огня – гласит старая русская пословица. Оказывается, с помощью химии можно получить дым без огня. И так, внимание! Облако из колбы:

Участник вечера берет две стеклянные палочки, на которые накручено понемногу ваты, и смачивает их: одну в концентрированной азотной (или соляной) кислоте, другую в водном 25%-ом растворе аммиака. Палочки следует поднести друг к другу. От палочек поднимается белый дым.

Сущность опыта – образование азотнокислого (хлористого) аммония.

Таня: Опыт № 2 Описание:

Участник вечера наливает в один стеклянный стакан (цилиндр) конц. соляную кислоту,а в другой –25% раствор аммиака. Оба цилиндра закрыть крышками и поставить друг от друга на некотором расстоянии. Перед опытом показать что цилиндры «пустые». Во время демонстрации опыта цилиндр с соляной кислотой на стенках перевернуть вверх дном и поставить на крышку цилиндра с аммиаком. Крышку убрать: образуется белый дым – признак химической реакции.

Заира: Опыт № 3 Описание:

В один стакан насыпают 2 чайные ложки хлорида кальция СаС1 2 , а в другой - столько же карбоната натрия Na 2 C 0 3 и наливают в каждый стакан воды примерно на 1/4 их объема. Затем полученные растворы сливают вместе, и жидкость становится белой, как молоко. Этот опыт надо демонстрировать быстро, так как карбонат кальция СаС0 3 выпадает в осадок и зрители могут заметить, что это вовсе не молоко. Но если добавить к смеси избыток соляной кислоты, то «молоко», закипев, мгновенно превращается в «газированную воду».

Если к разбавленному водному раствору хлорида бария ВаС1 2 добавить раствор сульфата калия или магния, образуется белый осадок сульфата бария BaS 0 4 , похожий на творог.

Обладая некоторыми специальными химическими знаниями можно перейти из одного сока в другой Апельсин, лимон, яблоко.

Таня: Опыт № 4 Описание:

Сначала показываем зрителям стакан с раствором дихромата калия, который оранжевого цвета. Потом, добавив щелочь, превращаем «апельсиновый сок» в «лимонный». Затем делаем, наоборот: из «лимонного сока» - «апельсиновый», для этого добавляем немного серной кислоты, затем добавляем немного раствора пероксида водорода и «сок» стал «яблочным».

Даша: Какие вы знаете способы добывания огня? Из зала приводят примеры. Попробуем обойтись без этих средств. В походе может возникнуть ситуация, при которой спички промокли, зажигалка сломалась или потерялась, но это не помеха для человека знакомого с химией, он может разжечь костер без спичек или зажигалки. Сейчас я покажу способ, как это можно сделать.

Аня: Опыт № 5. Костер без спичек

Описание: Участник вечера делает смесь, размером с горошину из кристаллического перманганата калия и концентрированной серной кислоты. Помещаем смесь в фарфоровую чашечку и сверху на нее ложем лучинки (дрова), таким образом, что бы они не касались смеси. Смачиваем ватку обильно спиртом и выдавливаем каплю спирта на смесь. Костер загорается.

Сущность опыта – происходит энергичное окисление спирта кислородом, который выделяется при взаимодействии серной кислоты с перманганатом калия. Выделяющееся при этой реакции тепло зажигает костер.

Заира: Опыт № 6. «Золотой нож».

Описание: Приготовить, очищенный наждачной бумагой железный нож. Этот нож опустить в концентрированный раствор сульфата меди. Нож становится «золотым».

Аня: Опыт № 7. «Получение вина и молока». Описание:

Получение вина – взаимодействие фенолфталеина и щелочи;

получение молока – взаимодействие серной кислоты и хлорида бария.

Даша: Опыт № 8. Описание:

Участник вечера высыпает в стакан, поставленный на блюдце, сахарную пудру (30 г), туда же вливает 26 мл концентрированной серной кислоты и перемешивает смесь стеклянной палочкой. Через 1-1,5 минуты смесь в стакане темнеет, вспучивается и в виде рыхлой массы поднимается над краями стакана.

Сущность опыта – серная кислота отнимает от молекул сахара воду, окисляет углерод в углекислый газ, одновременно образуется сернистый газ. Выделяющиеся газы выталкивают массу из стакана.

Таня: Опыт № 9. Описание:

Участник вечера помещает в фарфоровые чашки ватные тампоны, смоченные этиловым спиртом. На поверхность тампонов он насыпает следующие соли: хлорида натрия, нитрата стронция (или нитрата лития), хлорида калия, нитрата бария (или борной кислоты). На металлической доске или на кусочке стекла участник готовит смесь (кашицу) из перманганата калия и концентрированной серной кислоты. Он берет стеклянной палочкой немного этой массы и касается поверхности тампонов. Тампоны вспыхивают и горят разными цветами: желты, красным, фиолетовым, зеленым.

Сущность опыта – ионы щелочных и щелочноземельных металлов окрашивают пламя в различные цвета.

Дорогие ребята, я так устал и проголодался, что прошу вас разрешить мне немного покушать.

Аня: Ведущий обращается к участнику вечера: - Дай мне, пожалуйста, чай и сухарь.

Участник вечера дает ведущему стакан с чаем и белый сухарь.

Ведущий смачивает сухарь в чае – сухарь синеет.

Ведущий : - Безобразие, ты же меня чуть не отравил!

Участник вечера: - Простите мен, я, наверное, перепутал стаканы.

Сущность опыта – в стакане находился раствор йода. Крахмал, находящийся в сухаре, посинел.

Таня: Опыт № 10. Бежит –растворяется, а остановится – взрывается (химическая загадка) Описание: Поместить чашку в Петри с водой очищенный от оксидных пленок металлический натрий. Кусочек натрия «бегает», уменьшается в объеме и постепенно исчезает. После добавления раствора фенолфтолеина появляется малиновый цвет, характерный для щелочей.

(Заира) По имени Вулкана, бога огня древних римлян, названы огнедышащие горы – вулканы, внезапно просыпающихся и уничтожающие окрест все живое во время страшных извержений. Свои домашние вулканы придумали и химики, самый известный из которых проделал немецкий химик Рудольф Бёттгер. Он получил оранжево-красное вещество и решил испытать его на способность воспламеняться от горячей лучины. Давайте посмотрим, что же произошло

Заира: Опыт № 11. Вулкан Бёттгера: Описание:

Насыпаем немного дихромата калия в фарфоровую чашечку, затем добавляем немного порошка магния, хорошо перемешиваем смесь и формируем в чашечке горкой. Прикасаемся к вершине «вулкана» горящей лучиной. Горящая смесь выбрасывает большое количество искр, это напоминает извержение вулкана. Сам вулкан при этом непрерывно растет и меняет цвет, из оранжевого в зеленый.

Даша: Опыт № 12. Описание:

«Марсианский пейзаж». На плакате, заранее фенолфталеином написать «химия – удивительная наука», а затем при показе опыта бесцветную надпись протереть тампоном, смоченным щелочью. Надпись окрасится в малиновый цвет.

Да, оказывается, все может гореть, но, однако не все может сгорать.

Таня: Опыт № 12. «Несгораемый платок». Описание:

Прополоскать платок в воде, затем слегка отжать и хорошо пропитать спиртом. Платок захватить тигельными щипцами и поджечь его. Спирт вспыхнет, но платок не сгорает.

Хирургия. Некоторые химики научились творить настоящие чудеса, с помощью изготовленной ими же живой воды заживляют раны.

Аня: Опыт № 13. «Хамелеон».

Описание: В стакан налить раствор хромата калия, подкислив несколькими каплями серной кислоты. Помешивая раствор стеклянной палочкой, прилить раствор пероксида водорода: появляется синяя окраска, которая вскоре становится зеленой.

Оперируем без боли, правда, будет много крови.

(Даша читает стишок, Заира проводит опыт)

При каждой операции нужна стерилизация.

Йодом смочим мы обильно, чтобы было все стерильно.

Не вертитесь, пациент! Нож подайте, ассистент!

Посмотрите, прямо струйкой кровь течет, а не вода

Но сейчас я вытру руку – от пореза – ни следа!

Заира: Опыт № 14. «Нанесение раны и ее исцеление».

Описание: Заранее готовили растворы хлорида железа(Ш), тиоцианата калия, фторида лития. Выбрали добровольца, смочите ватку «спиртом» (тиоцианат калия) и протерли ему руку, затем продезинфицировали скальпель, раствором «иода» (хлорид железа (Ш)). Провели «скальпелем»по участку кожи, обработанному «спиртом», и потекла «кровь». После этого «заживляем рану», для этого смачиваем ватку в «живой воде» (раствор фторид лития). «Кровь» исчезнет, а под ней - здоровая кожа.

Мы показали вам лишь некоторые чудеса химии. А закончить наш химический фейерверк хотим гимном химиков:

Нам суждено пролить все то, что льется.

Просыпать то, чего нельзя пролить!

Наш кабинет химическим зовется!

Мы рождены, чтоб химию любить!

Все выше, и выше, и выше

Летит рыжий бром к небесам

И кто этим бромом подышет,

Тот рыжим становится сам!

Закрытие:

Таня: Спасибо за внимание. Наш химический вечер подходит к концу. Ребята мы надеемся, что вам все понравилось и вы по другому взглянули на эту сложную и иногда скучную науку.

До новых встреч дорогие ребята!

• ГИПОТЕЗА ПРОЕКТА

Ознакомиться с информационной литературой, провести анализ, сделать выводы

• Ознакомиться с информационной литературой, провести анализ, сделать выводы
• Провести практические исследования влияния условий реакции на окислительное – восстановительные свойства веществ
• Выяснить значение одного из таких веществ в быту с точки зрения ОВР

• Цель: ВЫЯВЛЕНИЕ ВЕЩЕСТВА, КОТОРОЕ МОЖЕТ МЕНЯТЬ ЦВЕТ В ВИСИМОСТИ ОТ СИТУАЦИИ, изучение его свойств и применения

ХОД ИССЛЕДОВАНИЯ

• ОЗНАКОМИЛИСЬ С ИНФОРМАЦИОННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ, УЗНАВ КАКИЕ ВЕЩЕСТВА СПОСОБНЫ МЕНЯТЬ ЦВЕТ
• ПРОВЕЛИ АНАЛИЗ:
• ПРИЧИНЫ ИЗМЕНЕНИЯ ЦВЕТА
• В ХОДЕ ЭКСПЕРИМЕНТА ОПРЕДЕЛИЛИ ВЛИЯНИЕ СРЕДЫ НА ОКРАСКУ KMnO4
• ВЫЯСНИЛИ ЗНАЧЕНИЕ ПЕРМАНГАНАТА КАЛИЯ В БЫТУ И ЕГО ДЕЙСТВИЕ НА РАСТЕНИЯ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

• Химическими хамелеонами называют ряд веществ, способных менять свой цвет в ходе химических реакций.

• К ним относят как органические, так и неорганические вещества.

• причины окраски веществ зависят от ряда факторов

• Молекулу красят

• свободные электроны

• нечетное число электронов в молекуле

• прочность химической связи

• возникающая химическая связь

• цвет молекулы
• зависит от строения

Какие реакции меняют цвет веществ?

• сами вещества цвет не изменяют.
• Изменение цвета признак химической реакции,
• чаще ОВР

• Калия перманганат(лат. Kalii permanganas)
• - калиевая соль марганцевой кислоты

• Первооткрыватель - шведский химик и аптекарь Карл-Вильгельм Шееле.
• сплавлял "черную магнезию" - минерал пиролюзит (природный диоксид марганца), с поташом - карбонатом калия и селитрой - нитратом калия. При этом получались перманганат калия, нитрит калия и диоксид углерода:
• 2MnO2 + 3KNO3 + K2CO3 = 2KMnO4 + 3KNO2 + CO2

• МАРГАНЦОВКА
• (KMnO4).

СВОЙСТВА ПЕРМАНГАНАТА КАЛИЯ

• Темно-фиолетовые кристаллы.
• Кристаллогидратов не образует.
• Растворимость в воде - умеренная.
• Гидролизуется
• Медленно разлагается в растворе.
• Растворы окрашены

ПРАКТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

• ОКИСЛИТЕЛЬ
• в растворе и при спекании.

• МАРГАНЦОВКА - ЭТО

• РАЗЛАГАЕТСЯ

• ВЗРЫВООПАСНОЕ ВЕЩЕСТВО

• ДАЕТ ЩЕЛОЧНУЮ РЕАКЦИЮ СРЕДЫ

• изменяется
• окраска
• KМnO4

• Окраска
• зависит
• от среды
• раствора

• нейтральная

• щелочная

• кислая

• бурый цвет

• зеленый цвет

• бесцветный

• среда раствора

• цвет перманганата

• Влияние реакции среды на
• окислительно восстановительный процесс

• Перманганат калия образует различные продукты восстановления в разных реакциях среды

ПРИМЕНЕНИЕ

• KMnO4 применяется как окислитель

МАРГАНЦОВКА В БЫТУ

• антиоксидант

• ПРИМЕНЕНИЕ

• ПРИМЕНЯЯ МАРГАНЦОВКУ В БЫТУ, МЫ ПРОВОДИМ ОВР!

• ОВР - ПРОЦЕСС

• антисептическое средство

• обладает рвотным действием

• "прижигание" и "подсушивание" кожи и слизистых оболочек

• вяжущее действие

ВНИМАНИЕ ПРИ РАБОТЕ С МАРГАНЦОВКОЙ

• химический ожог
• отравление
• Твердый перманганат калия и его крепкие
• растворы могут быть опасны.
• Поэтому хранить его следует в местах, недоступных малышам, а обращаться с осторожностью.

• В течении недели поливали землю и заболевшее растение слабым раствором. Белый налет на земле исчез, вредители погибли. Марганцовка обладает обеззараживающим и антисептическим свойствами

• При поливе раз в две недели слабым раствором улучшился внешний вид растений. В составе марганцовки есть элементы, способствующие росту растений, - это марганец и калий.

• Поливая растения слабым раствором постоянно, обнаружили, что растения щелочных почв реагировали положительно, а кислых – отрицательно. Раствор марганцовки имеет щелочную среду

• Обработка концентрированным раствором вызывает ожоги и даже гибель растения

итоги

• ГИПОТЕЗА ПРОЕКТА

• вещества «Хамелеоны» существуют

• ВЫВОД:
• САМИ ВЕЩЕСТВА ЦВЕТ ИЗМЕНЯТЬ
• НЕ МОГУТ.
• ГИПОТЕЗА НЕ ПОДТВЕРДИЛАСЬ

•  1С Репетитор. Химия. CD – диск.
•  Большая энциклопедия. Кирилл и Мефодий,2005 CD-диск.
• Кузьменко Н.Е., Ерёмин В.В., Попков В.А. Начала химии. Современный курс для поступающих в вузы.
• В 2 т.- М. 1997г.  БДЭ Биология, М. «Дрофа» 2004
•  Экология. Познавательная энциклопедия, М. «Дрофа»
•  Стёпин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Книга по химии для домашнего чтения. – М., Химия, 1994.
•  Шульпин Г.Б. Эта увлекательная химия. – М.; Химия, 1984.

• ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ

• оранжевый темно- черно-зеленый
• фиолетовый черно-серый

• Известно, что двойные и ординарные связи могут относительно легко меняться друг с другом местами. Но каждая межатомная связь - это пара электронов, общих для связываемых ими атомов. Вот и получается, что на участке сопряжения связующие электроны могут довольно свободно перемещаться в пределах такого участка. Подобная свобода влечет за собою важные оптические последствия.

• Еще один любопытный факт: соединения с нечетным числом электронов в молекуле чаще являются окрашенными, нежели соединения с четным числом электронов. Скажем, радикал C(C6H5)3 окрашен в интенсивный коричнево-фиолетовый цвет, тогда как C(C6H5)4 бесцветен. Двуокись азота NO2 с нечетным числом электронов в молекуле буро-коричневая, а при ее димеризации получается бесцветное соединение N2O4 (удвоившись, число электронов стало четным). Причина здесь в том, что в системах с нечетным числом электронов один из них является неспаренным и способен относительно свободно перемещаться в рамках всей молекулы. А, как уже упоминалось ранее, это может вызвать появление окраски.

• соединение, составленное из почти бесцветных слагающих частей,
• оказывается окрашенным. Так, ион Fe3+ бесцветен, ион Fe(CN)64 -, входящий в состав желтой кровяной соли, слабо окрашен в желтый цвет. А вот Fe43, получающийся при сливании растворов, содержащих указанные ионы, имеет интенсивную синюю окраску.
• Причину появления окраски следует искать в том, что здесь образуется соединение с более прочными химическими связями (не с ионными, а с ковалентными); степень взаимного обобществления электронов становится столь значительной, что происходит и сильный сдвиг максимума поглощения в видимую область спектра и возрастание интенсивности поглощения.

• сольваты йода в воде буро-красного цвета, а в четыреххлористом углероде – фиолетовые

• силикагель, пропитанный хлористым кобальтом, окрашен в сухом воздухе в синий цвет, а во влажном – розовый. А все дело в том, что при избытке влаги молекулы синего хлористого кобальта CoCl2 образуют с молекулами воды комплексное соединение - кристаллогидрат CoCl2 6H2O, имеющий темно-розовую окраску.

• Восстанавливается до соединений марганца разной степени окисления.
• в кислой среде: 2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 =
• 6K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O
• в нейтральной среде: 2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O =3K2SO4 + 2MnO2 + 2KOH
• в щелочной среде: 2KMnO4 + K2SO3 + KOH=
• K2SO4 + 2K2MnO4 + H2O,
• KMnO4 + K2SO3 + KOH =K2SO4 + K2MnO4 + H2O (на холоду)

• РАЗЛАГАЕТСЯ с выделением кислорода
• 2KMnO4 →(t) K2MnO4 + MnO2+ O2

• ВЗРЫВООПАСНОЕ ВЕЩЕСТВО
• 2KMnO4 + 2H2SO4 → 2KHSO4 + Mn2O7 + H2O,

• Реагирует с типичными восстановителями
• (этанолом, водородом и др.).

• В приготовленную для купания воду надо вносить обязательно раствор KMnO4, но ни в коем случае не кристаллы марганцовки - иначе возможен химический ожог.

• При отравлении концентрированным раствором этого вещества возникает ожог рта, пищевода и желудка (промыть желудок теплой водой с добавлением активированного угля)
• Можно использовать и раствор, содержащий в двух литрах воды полстакана слабого раствора перекиси водорода и один стакан столового уксуса. В этом случае перманганат-ионы переходят в менее опасные катионы марганца(II):
• 2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH =
• 2Mn(CH3COO)2 + 5O2 + 2CH3COOK + 8H2O

• ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ

Посвящение в химики

Предлагаемое внеклассное мероприятие я провожу как театрализованное представление, в котором участвуют не только ученики старших классов, но и учащиеся, начинающие изучать курс химии. Рекомендуется проводить этот праздник в конце первой – начале второй четверти, когда восьмиклассники уже изучат некоторые основы предмета.

Действующие лица : ведущий, Винни-Пух, Кролик, Пятачок, Химик-волшебник, ассистенты
(2–3 человека).

На сцене появляется ведущий, он обращается к зрителям.
Ведущий . «Я хочу стать химиком!» – так ответил гимназист Юстус Либих на вопрос директора Дармштадской гимназии о выборе будущей профессии. Это вызывало смех присутствовавших при разговоре учителей и гимназистов. Дело в том, что в начале XIX в. в Германии и в большинстве других стран к такой профессии не относились серьезно. Химию рассматривали как прикладную часть естествознания.
В наше время желание стать химиком никого не рассмешит, напротив, химическая отрасль промышленности постоянно нуждается в людях, у которых обширные знания и экспериментальные навыки сочетаются с любовью к химии. Друзья, а вы хотели бы стать настоящими химиками?
Учащиеся из зала отвечают ведущему.
Ведущий . Конечно, да! Я в этом не сомневался. Ведь химия – это наука о веществах и их превращениях. Знать свойства веществ необходимо, чтобы найти им применение. Хотя вы недавно начали изучать химию, я уверен, что со многими веществами вы уже успели познакомиться. Назовите известные вам вещества .
Ответ учащихся из зала.
Ведущий. Итак, мы начинаем праздник. Я призываю вас внимательно наблюдать за всем происходящим на сцене, активно участвовать во всех играх и конкурсах. И только тогда мы сможем зажечь «химический огонь» и представить вас к званию «Химик».
На сцене появляется Винни-Пух (в одной руке он держит колбу с водой, а в другой – кусочек мела), за ним, спотыкаясь, бежит Пятачок.
Винни-пух (поет).
Кто любит химию учить,
Тот поступает мудро,
Любое чудо сотворить
Совсем тогда нетрудно .
Вот это колба (показывает зрителям колбу), да-да-да (чешет в затылке). Я в ней творю такое! Вот это мел (показывает зрителям кусочек мела), а вот вода (бросает мел в колбу с водой). Что получилось? Ерунда! Как ерунда? Нет, тут что-то не так! Надо попробовать еще раз. (Собирается повторить эксперимент, но тут его догоняет Пятачок и дергает за руку.)
Пятачок . Винни, Винни…
Винни-пух . Что случилось, Пятачок?
Пятачок . Объясни, что ты делаешь? Куда ты так торопишься? Я просто не могу угнаться за тобой .
Винни-пух . Пятачок, я решил стать знаменитым химиком. Видишь, я уже знаю, что это колба (показывает колбу Пятачку), а в колбе смесь из мела и воды. И теперь я направляюсь к Кролику, чтобы он подсказал мне, что еще надо сделать, чтобы стать великим и знаменитым химиком .
Пятачок . А химия, это про что?
Винни-пух (задумываясь). Химия – это… А вот ты лучше послушай .
Группа учащихся исполняет песню на мотив «Маленькая страна».
Учащиеся .

Химия всех цариц наука,
Химия всех важней.
Синтез различных компонентов –
Это подвластно ей.
Может помочь в беде больному
И чудо сотворить,
Может согреть зимой холодной –
Нам без нее не жить.

Припев. Химия, химия,
Ты для людей важна .
Химия – будущее наше,
Нет жизни без тебя.

Ты подчинила все стихии:
Воду, металл, огонь.
Без кислорода нет жизни в мире,
Свет нам дает неон.
«Феррум» находится в клетках
крови,

Без «аш-два-о» нам не жить.
Химию в школе изучают,
Чтобы ей жизнь посвятить.
Припев . Химия – это я,
Химия – жизнь моя.
Химия – будущее наше,
Нет жизни без тебя.

Винни-пух . Ну что, Пятачок, все понял? Пойдешь со мной к Кролику?
Пятачок . Да, Винни, мне все понятно, я иду с тобой! О, а вот и Кролик .
На сцену выходит Кролик.
Кролик . Здравствуй, Винни! Здравствуй, Пятачок! Здравствуйте, ребята! Слышу, что речь у вас идет о химии. А знаете ли вы (поднимает вверх указательный палец), что химия – это интереснейшая наука?! Химия появилась еще в древности, и наиболее выдающимися химиками древнего мира являлись представители Египта. Даже само слово «химия», по мнению ученых, появилось в Египте. Первое, что свидетельствует о том, как высоко была развита там химия, – это искусство египтян бальзамировать трупы, представляющее загадку, не раскрытую полностью учеными и до настоящего времени. Несмотря на то, что современные ученые владеют сотнями тысяч веществ, они не могут сделать мумию точно так, как это делали во времена фараонов.
Вторая область, где египтяне достигли большого совершенства, – это краски. Тысячи лет прошли с тех пор, как были окрашены в Египте предметы, а краски и до настоящего времени сохранили свою яркость и прочность.
Развиты были у египтян и парфюмерия, и умение изготовлять косметические вещества. Они, например, умели приготовлять черную краску для бровей, различные благовонные мази и масла, душистые воды.
За 1600 лет до н. э. египтяне знали производство папирусов, которые вывозили даже в другие страны. В производстве этих папирусов кроется какая-то загадка, которую не могут разгадать современные ученые. Как склеивались отдельные листы папируса? Что это был за клей, который не дал рассыпаться листам даже по прошествии нескольких тысячелетий?
Конечно, у египтян не было настоящей науки, но нужно сказать, что они имели в отдельных случаях более правильные взгляды на химическую природу веществ, чем даже жившие спустя тысячи лет после них алхимики. Вся египетская наука, в том числе и зарождающаяся химия, считалась священной. Она была доступна только избранным: занимались ею только жрецы. Наука составляла тайну господствующего класса и охранялась как ценный клад. Но все же некоторым любознательным иностранцам удалось войти в доверие египтян и выведать у них часть тайн египетской науки. Это были греческие мудрецы Солон, Пифагор, Демокрит, Геродот и Платон. Через них Греция заимствовала у египтян химические знания.
Винни-пух . А я знаю, что вместе с египтянами наиболее выдающимся народом Древнего Востока нужно считать вавилонян. Они не хуже египтян знали металлы, способы их получения и обработки.
Из пальмовых плодов вавилоняне умели приготовлять спиртные напитки. Знали они и химические способы обеззараживания воды, не имея никаких представлений о бактериях как возбудителях болезней.
Финикийцы – эти древние мореплаватели – заимствовали химические познания от тех народов, с которыми поддерживали торговлю. Они же и распространяли эти знания по странам Востока и по берегам Средиземного мора.
Существует легенда, что финикийцы изобрели стекло. У римского историка Плиния есть рассказ о том, как финикийские моряки везли на своем корабле соду и высадились на берегу одной реки в Палестине. При постройке очага для варки пищи им понадобились камни, но камней нигде не было. Тогда моряки употребили для постройки очага куски соды. Костер разгорелся и достиг большой силы. Вдруг моряки увидели, что сода расплавилась и вместе с песком образовала прозрачную тягучую массу. Эта масса застыла, и моряки увидели твердые прозрачные куски. Так и был открыт способ изготовления стекла. Жители той местности, где останавливались финикийцы, усовершенствовали способ получения стекла. Так рассказывает легенда. А как думаете вы, ребята? Можно ли таким способом получить стекло?
Зрители отвечают, что вряд ли таким способом можно получить стекло, т. к. температура от обычного костра недостаточна для производства стекла.
Кролик . Правильно, ребята! А вот персы, как рассказывает греческий историк Геродот, умели добывать золото, серебро, железо, выделывать шкуры зверей. Искусство окрашивания тканей они переняли у индусов. Индусы владели значительными химическими знаниями. Знаменитая краска индиговая синь служила им для живописи и для окрашивания тканей. Они даже печатали рисунки на тканях. А в Европе этот способ был применен только в XV в.
Химические познания индусов и сейчас вызывают изумление. Особенно высоко стояла металлургия. Подтверждением этого является чудо металлургического искусства древних – знаменитая Кутубская колонна близ города Дели. Колонна эта высотой 7 метров весит свыше 6 тонн. Точные анализы показали, что она состоит из химически чистого железа. А такое железо совершенно не ржавеет. Исследователи колонны не обнаружили на ней и следа влияния атмосферы. На колонне имеется надпись, по которой можно установить, что она поставлена в IX в. до н. э. С тех пор прошло почти 2800 лет. И за все это время не образовалось ни малейшего пятнышка ржавчины, а условия для ржавчины в сыром и теплом климате Индии очень благоприятны. В современном производстве получают только небольшие количества химически чистого железа. Как изготовили индусы столько чистейшего железа для колонны? На колонне нет ни одного шва. Как же они ковали такую громадину? Даже в настоящее время такую массу железа можно отковать только на крупнейших заводах гигантскими паровыми молотами. Все это остается совершенной загадкой для нас.
Ребята, Винни, Пятачок, а известно ли вам, кто такие алхимики и чем они занимались?
Сначала зрители из зала рассказывают известные им сведения, а потом герои – Кролик, Винни-Пух и Пятачок – дополняют.
Пятачок . Алхимики верили в materia prima – первичную материю, которая находится везде и всюду, но загрязнена различными примесями. Удаляя примеси от первичной материи, можно получить «квинтэссенцию», «философский камень», который превращает неблагородные металлы в благородные (свинец – в серебро, ртуть – в золото и т. д.), исцеляет все болезни, возвращает молодость старикам и продляет жизнь за ее естественные пределы.

Винни-пух . Алхимики признавали четыре элемента Аристотеля – воду, огонь, воздух, землю – и рассматривали их свойства – сухость, влажность, теплоту, холод. Они полагали, что путем соединения этих элементов и качеств можно получить все вещи в мире. Следовательно, алхимики считали возможным отрыв от вещества присущих ему свойств и перенос этих свойств на другие вещества. Иногда свойствам они приписывали и самостоятельное существование.

Пятачок . Алхимики были убеждены в том, что солнце, звезды и планеты влияют на все процессы, происходящие на земле, в частности, что металлы зарождаются и развиваются в земных недрах под влиянием небесных светил, подобно органическим веществам .
Кролик . Эта мистическая вера привела их к убеждению, что на земле существует всего лишь семь металлов. Наивное верование алхимиков в этой части прекрасно выражено Н.А.Морозовым в небольшом стихотворении:
«Семь металлов создал свет,
По числу семи планет:
Дал нам Космос на добро
Медь, железо, серебро,
Злато, олово, свинец…
Сын мой! Сера их отец!
И спеши, мой сын, узнать:
Всем им ртуть родная мать!»
Винни-пух . Время господства алхимических взглядов – это время не только заблуждений, разочарований и обмана. Несмотря на ложность основной идеи алхимиков, эта эпоха характеризуется значительным накоплением знаний в области химии и химической технологии. Такому развитию событий способствовала основная тенденция алхимиков – смешивать, нагревать, растворять, дистиллировать и т. п. все, что попадало под руку, в целях поисков философского камня. Алхимики изучили многие реакции и получили большое число важнейших соединений. Им были известны свойства серной, азотной и соляной кислот, селитры, пороха, царской водки, щелочей, винного спирта. Алхимики открыли фосфор и ряд новых металлов (цинк, сурьму, висмут, кобальт, никель) и ввели препараты на их основе во врачебную практику.
Пятачок . Сегодня известны миллионы веществ. А какие вещества знаете вы, юные химики? Вот сейчас мы проверим ваши познания. Предлагаем вам несколько загадок.

«Примерно века два назад
Открыт он был случайно.
Сейчас знаком с ним стар
и млад,
Он и для вас не тайна.
Известно, что горят отлично
В нем сера, фосфор, углерод,
Железо, магний. Энергично
Сгорает также водород».

(Кислород.)

«Получишь газы из воды,
Смешаешь вместе – жди беды».

(Гремучая смесь
из водорода и кислорода.)

«Газ – ненужный нам отброс –
В поле в пищу перерос».

(Углекислый газ.)

«Красноватый будто цветом,
Ковкий, мягкий, как металл.
Из кислот же он при этом
Водород не выделял.
Только может окисляться,
Коль нагреем в кислоте.
Право, можно догадаться
Вам теперь уже вполне».

«Порознь каждый ядовит,
Вместе – будит аппетит».

(Хлорид натрия.)

«В воду шел и чист, и бел,
Окунулся – посинел».

(Сульфат меди(II).)

«Он безжизненным зовется,
Но жизнь без него не создается».

«По прозванью инвалид,
Но крепок в деле и на вид».

«Он яркой звездой загорится,
Белый и легкий металл,
В тринадцатой клетке таблицы
Почетное место занял.
Для легкости в сплавы дается,
Мощь самолета создал.
Тягуч и пластичен, отлично
куется
Серебряный этот металл.
В составе багровых рубинов,
В сапфировой сини огней,
В серой обыденной глине,
В виде наждачных камней».

(Алюминий.)

«Только в воду соль попала,
Холодней в стакане стало».

(Нитрат аммония.)

Кролик . Какие же вы молодцы, ребята! Как много известно вам из области химии. А вот я изучил всевозможную литературу по химии и немного владею премудростями химического эксперимента. Сейчас я постараюсь вызвать к нам на праздник Химика-волшебника .
Под плавную музыку, совершая руками магические движения, Кролик проводит химический опыт «Вулкан».

Опыт «Вулкан» на столе

В тигель насыпать холмиком кристаллический дихромат аммония, смешанный с металлическим магнием. Вершину холмика смочить спиртом. Поджечь спирт горящей лучинкой.
На сцену выходит Химик-волшебник.

Химик-волшебник. Здравствуйте, дети! Здравствуйте, Кролик, Винни-Пух, Пятачок! Я прибыл к вам доказать, что химия – это не просто слова, это еще и сказка .
Химик-волшебник проводит химический опыт, имитируя колдовство.

Опыт «Фейерверк на столе»

В сухой ступке хорошо перемешать равные объемы порошков перманганата калия, восстановленного железа и древесного угля (можно взять угольные таблетки). Полученную смесь насыпать в железный тигель, который установить на штативе и сильно нагреть пламенем горелки. Вскоре происходит реакция, и из тигля начинается выбрасывание продуктов реакции в виде искр или огненного фейерверка. (В целях обеспечения пожарной безопасности под штатив подложить лист жести или асбеста.)
Химик-волшебник . Ребята, кто из вас сможет объяснить вот такое явление?

На обычную дощечку
наливается вода,
И стаканчик с талым снегом
тоже ставится туда.
Насыпаю в стакан соль (нитрат аммония), а ты, дружок (обращается к Винни),
Мешать изволь.
(Химик-волшебник медленно считает до десяти.)
Примерз стакан химический,
Процесс?
(Зрители отвечают: «Эндотермический!»)

Опыт «Змейки»

Для демонстрации «змеек» надо заранее сделать заготовки. Для этого смешать растертые в порошок 10 г дихромата калия, 10 г сахара и 5 г нитрата натрия. Смесь слегка увлажнить до достижения вязкости, сформировать в палочки диаметром 4–5 мм и длиной 8–9 см, палочки подсушить. Заготовленные «змейки» укрепить в песке и поджечь.
Химик-волшебник.
Я еще не то умею,
Из песка полезут змеи,
Страшные, кусачие.
От страха не заплачете?
Звучит восточная музыка, и исполняется танец, в котором девушки, одетые в восточные костюмы, изображают змей. Химик-волшебник в это время проводит эксперимент.

Опыт «Химический хамелеон»

В три колбы налить на 1/3 объема малиновый раствор перманганата калия. Прибавить в первый цилиндр немного разбавленной серной кислоты, во второй – воды, а в третий – концентрированный раствор гидроксида калия. Окраска растворов при этом не изменяется. Добавить во все цилиндры по 5 мл раствора сульфита калия и хорошо перемешать смеси стеклянной палочкой. В первом цилиндре мгновенно обесцвечивается раствор, во втором наряду с обесцвечиванием выпадает бурый хлопьевидный осадок, а в третьем – малиновая окраска переходит в ярко-зеленую.
Химик-волшебник.
А сейчас вам предлагаю
Явление химическое.
Но название у опыта
Чисто биологическое.
Объясните почему
Имя «Хамелеон»
Дано ему?

Химик-волшебник демонстрирует опыт «Химический хамелеон», после которого зрители высказывают суждения.

Опыт «Волшебный кувшин»

В первый стакан поместить 10–20 мг гидросульфата натрия, во второй – столько же карбоната натрия, а в третий – несколько капель раствора фенолфталеина. Четвертый и пятый стаканы предназначены для эффектности опыта. Во все стаканы прилить по 1 мл воды, чтобы растворились соли. Стакан с гидросульфатом натрия надо отметить незаметно для зрителей. Взять чистый кувшин и налить в него воду из водопроводного крана. Далее во все стаканы поровну налить всю воду из кувшина. Затем только из четырех стаканов, оставив как бы случайно стакан с гидросульфатом натрия, влить «воду» обратно в кувшин. Затем вылить вновь из кувшина «воду» в четыре стакана: она будет уже окрашена в малиновый цвет. Тогда вылить содержимое уже всех пяти стаканов в кувшин. После непродолжительной паузы разлить «воду» из кувшина по стаканам, и она опять станет бесцветной.
Химик-волшебник.
Из волшебного кувшина
Наливается вода.
Посмотрите, как в сосудах
Происходят чудеса .

Химик-волшебник демонстрирует опыт «Волшебный кувшин».

Опыт «Скрытое письмо»

На листе плотной бумаги заранее надо написать слова «Хочу стать химиком!». При помощи кисточки слова «хочу» и «химиком» пропитать разбавленным раствором сульфата меди, слово «стать» –
разбавленным раствором хлорида железа(III) и просушить. Наполнить пульверизатор раствором гексацианоферрата(II) калия. Во время представления Химик-волшебник должен обработать им лист бумаги. Перед зрителями проявляется текст: слова «хочу» и «химиком» написаны красно-бурым цветом, а слово «стать» – синим.
Химик-волшебник.
Волею Аллаха
Я на бумаге этой
Могу мгновенно рисовать
Волшебные портреты.
Лишь стоит мне поколдовать,
Шепнуть Аллаху заклинания,
И может каждый увидать
Свои заветные желания.
Химик-волшебник проводит опыт «Скрытое письмо».

Опыт «Кровь без раны»

Для проведения опыта используют 100 мл хлорида железа(III) с массовой долей 3% и 100 мл роданида калия KSCN c массовой долей 3%. Для демонстрации опыта используют тупой нож (можно использовать детскую посудку). Вызывают кого-нибудь из зрителей на сцену. Ваткой промывают его ладонь раствором хлорида железа («йод»), а бесцветным раствором роданида калия смачивают нож. Далее ножом проводят по ладони: на бумагу обильно течет «кровь». «Кровь» с ладони смывают ватой, смоченной раствором фторида натрия.
Химик-волшебник.
Вот еще одно развлеченье
(одевает белый халат).
Кто даст руку на отсеченье?
Жалко руку на отсеченье –
Тогда нужен больной
для леченья.
(Приглашает зрителя на сцену.)
Оперирую без боли,
Правда, будет много крови.
При каждой операции
Нужна стерилизация.
Помогите, ассистент
(обращается к ассистенту),
Дайте йод.

Ассистент . Один момент!
Химик-волшебник.
Йодом смочим мы обильно,
Чтобы было все стерильно.
Не вертитесь, пациент!
Нож подайте, ассистент!
(Химик-волшебник делает «надрез ножом», течет «кровь».)
Посмотрите, прямо струйкой
Кровь течет, а не вода.
А сейчас я вытру руку –
От разреза ни следа!
Химик-волшебник показывает зрителям, что раны нет и ладонь совершенно чистая.
Ведущий . Спасибо вам, уважаемый волшебник. Вы действительно великий маг. Вы доказали нам, что химия – это наука, которая творит чудеса. И, как всякая наука, химия требует к себе самого ответственного отношения. И только для непосвященных чудеса химии кажутся чудом. Предлагаю вам, ребята, проверить вашу профессиональную пригодность. Итак, первый конкурс – «Кто быстрее?».

Конкурс «Кто быстрее?»

Ведущий приглашает на сцену двух участников из числа зрителей. Пользуясь периодической системой элементов Д.И.Менделеева, они должны поочередно назвать пять химических элементов: один называет элемент, а другой как можно быстрее должен назвать порядковый номер названного элемента. При помощи шахматных часов или секундомера учитывается время, затраченное на поиски порядкового номера элемента. Побеждает тот участник, который затратил меньше времени на поиски порядковых номеров пяти элементов, названных соперником.
Ведущий . А теперь конкурс «Кто дальше?».

Конкурс «Кто дальше?»

На сцену приглашаются два-три участника. Играющий должен прошагать как можно дальше, называя на каждый шаг химический элемент. Игру можно усложнить, изменив перечень названий (любые элементы, только металлы, только неметаллы, элементы определенного периода или группы и т. п.). Выигрывает тот, кто прошагает дальше без ошибок, запинок и повторений.
Ведущий . Молодцы, ребята! Теперь предлагаю вам заполнить таблицу.
На экран через проектор проецируется таблица:

А	З	О	Т

Зрителям предлагают заполнить пустые клетки таблицы так, чтобы в каждой графе было пять химических терминов, начинающихся с указанной буквы. Выигрывает тот, кто быстрее напишет все слова. В конце игры несколько учащихся зачитывают придуманные ими слова, а остальные проверяют, являются ли эти слова химическими терминами. Например, в первой графе можно записать следующие слова: атом, анион, аммиак, аргон, ацетилен.
Ведущий . Прекрасно, ребята! Вы уже многое знаете о химии, а сейчас я попробую угадывать ваши мысли. Приглашаю на сцену желающего участвовать в следующем номере. Прошу вас задумать любой химический элемент по периодической системе. Теперь прошу удвоить номер задуманного элемента. К полученному числу прибавьте число 5. Полученную сумму умножьте на 5. Какое число вы получили? Назовите его.
Участник называет число, а ведущий тотчас объявляет задуманный играющим элемент. Разгадка заключается в следующем. Пусть задуман элемент № 25 (марганец). Проведем с числом 25 соответствующие математические действия: 25 2 = 50; 50 + 5 = 55; 55 5 = 275. Число 275 сообщается ведущему, который в уме отбрасывает последнюю цифру, получается 27, затем отнимает от полученного числа число 2, получается 25. Это и есть номер задуманного элемента. После этого ведущему остается только назвать этот элемент – марганец.
Ведущий .
Чего только нету, чего только
нет
На этом на белом на свете.
Химия – трудный, но важный
предмет,
Ее изучают все дети.
Метан, аммиак и бензол –
все равно
Раскроют секреты однажды.
Нам жить интересно и весело,
но
Всем похимичить нам хочется
страшно.
А вам, друзья, хочется
похимичить?
Зрители отвечают утвердительно.
Ведущий . Да, да, конечно, я и не сомневался. Но сначала я хочу попросить моих помощников напомнить вам правила техники безопасности.
Винни-пух.
При работе с веществами
Не берите их руками
И не пробуйте на вкус.
Реактивы – это не арбуз:
Слезет кожа с языка,
И отвалится рука.
Кролик.
Задавай себе вопрос,
Но не суй в пробирку нос.
Будешь кашлять и чихать,
Слезы градом проливать.
Помаши рукой ты к носу –
Вот ответ на все вопросы.
Пятачок.
С веществами неизвестными
Не проводи смешивания
неуместные:
Незнакомые растворы ты друг
с другом не сливай,
Не ссыпай в одну посуду,
не мешай, не поджигай.
Винни-пух.
Если ты работаешь
с твердым веществом,
Не бери его лопатой
и не вздумай брать ковшом.
Ты возьми его немножко –
одну восьмую чайной ложки.
При работе с жидкостью
каждый должен знать:
Мерить надо в каплях –
ведром не наливать.
Кролик.
Если на руку тебе кислота
или щелочь попала
Руку быстро ты водой промой
из крана.
И, чтоб осложнений себе
не доставить,
Не забудь учителя
в известность поставить .
Пятачок.
В кислоту не лей ты воду,
наоборот –
Осторожненько мешая,
тонкой струйкой подливая,
Лей в водичку кислоту –
Так отвадишь ты беду.
Винни-пух.
Чистота – друг человека.
Не забывай об этом никогда.
И пользуйся чистой посудой
На лабораторных работах
всегда!
Ведущий . Правила техники безопасности мы вспомнили, теперь предлагаю вам отгадать несколько загадок.

Первая загадка.

«Не страшны кислоты мне,
Даже очень сильные,
Но в растворах щелочей
Становлюсь малиновым.
Ярче сока всех малин.
Кто я?»

(Фенолфталеин.)

Вторая загадка.

«В щелочах я очень желтый,
А в кислотах – очень красный.
Индикатор – очень важный!
Как зовусь я?»

(Метилоранжевый.)

Третья загадка.

«Эта желтая бумага
Все укажет без труда.
Посинеет – в колбе щелочь,
Покраснеет – кислота.
Коль нейтральная среда,
Не изменит цвет она.
Как зовут ее?»

(Универсальная.)

Ребята, как называются те вещества,
о которых шла речь в загадках?

(Индикаторы.)

Теперь настало время пригласить на сцену юного экспериментатора. Кто желает похимичить?

На сцену выходит желающий провести эксперимент.
Ведущий . В штативе находятся три пронумерованные пробирки, содержащие бесцветные жидкости: воду, раствор кислоты и раствор щелочи. Прошу вас исследовать, в какой из пробирок находятся вода, кислота и щелочь?
Ученик-восьмиклассник проводит эксперимент по решению качественной задачи на распознавание веществ.
Ведущий . Друзья, какие же вы молодцы! Вы уже научились обращаться с лабораторным оборудованием и химической посудой, проводить химические опыты. А сейчас учащиеся старших классов проведут с вами викторину .

Химическая викторина

1 . Какой химический элемент принес химикам разных стран много бед?
(Ответ. Много трагических событий связано с фтором. Погиб один из членов Ирландской академии наук Томас Нокс, потерял трудоспособность другой ученый той же академии – Георг Нокс, мученическую смерть принял известный химик Джером Никлес из Нанси. Поплатился жизнью брюссельский химик П.Лайет, отравились фтором и пострадали французские химики Ж.Гей-Люссак и Л.Ж.Тенар, английский химик Г.Дэви и многие другие. И сейчас работа с фтором требует большой осторожности и продуманных мер защиты. При соприкосновении с кожей фтор вызывает сильные ожоги, вдыхание его приводит к тяжелому воспалению дыхательных путей и легких, которое часто заканчивается отеком легких и смертельным исходом. Малейшая неосторожность в работе с фтором – и у человека будут разрушены зубы, испорчены ногти.)
2 . Какой элемент впервые был открыт на Солнце? Кем и когда было сделано это открытие?
(Ответ. В 1868 г. во время солнечного затмения два астронома – француз П.Ж.Жансен (в Индии) и англичанин Дж.Н.Локьер (в Англии), – исследуя с помощью спектроскопа оранжево-красные языки пламени, вырывавшиеся с поверхности Солнца, увидели в спектре кроме трех знакомых линий водорода (красной, зелено-голубой и синей) новую – ярко-желтую. Каждый сообщил об открытии в Парижскую академию наук. В честь этого открытия была выпущена золотая медаль, украшенная портретами Жансена, Локьера и бога Солнца Аполлона, восседающего на колеснице.
Открытое вещество Локьер предложил назвать именем Солнца – гелием. Только через 27 лет английским ученым У.Рамзаю и У.Круксу удалось обнаружить земной гелий в минерале клевеите.)
3 . Один из ученых-химиков был талантливым музыкантом. Им написана даже опера. Кто этот ученый и что создано им в науке и музыке?
(Ответ. Александр Порфирьевич Бородин. Работал в области органической химии, оставил 91 печатный труд по органической химии, в том числе по исследованию альдолей и бромированию органических кислот. Он написал всемирно известную оперу «Князь Игорь», ряд симфонических и камерных произведений.)
4 . Представьте себе труд по химии, написанный не прозой, а в стихотворной форме. Сложные химические выводы… в стиxаx. Назовите имя химика-поэта .
(Ответ. Древнегреческий философ Тит Лукреций Кар, поэма «О природе вещей»:

О химии в стихах писал также М.В.Ломоносов, например «Письмо о пользе стекла»:

«Неправо о вещах те думают,

Шувалов,

Которые стекло чтут ниже

минералов,

Приманчивым лучом

блистающих в глаза.

Не меньше польза в нем,

не меньше в нем краса.

Не редко я для той

с Парнасских гор спускаюсь;

И ныне от нея на верх их

возвращаюсь,

Пою перед тобой в восторге

похвалу,

Не камням дорогим,

ни злату, но стеклу.

И как я оное хваля

воспоминаю,

Не ломкость лживого

я счастья представляю.

Не должно тленности

примером тое быть,

Чего и сильный огнь

не может разрушить,

Других вещей земных

конечных разрешитель:

Стекло им рождено; огонь его

родитель».)

5. «Плодом его усиленной педагогической деятельности, – писал Д.И.Менделеев, – является множество русских химиков, которые дали ему прозвище «дедушка русских химиков». О каком ученом-химике идет речь?
(Ответ. А.А.Воскресенский. Его исследования имели громадное значение для развития химии и химических производств. Благодаря его блестящим организаторским способностям, широкой и плодотворной педагогической деятельности была подготовлена благоприятная почва для проявления талантов выдающихся ученых России – учеников Воскресенского: Д.И.Менделеева, Н.Н.Бекетова, Н.А.Меншуткина и др.)
6 . В фамилии какого ученого девять букв, из них четыре «о»? Какова роль этого ученого в науке?
(Ответ. М.В.Ломоносов. Он ввел понятие о молекулах (корпускулах) и атомах (элементах), ввел взвешивание, развенчал теорию флогистона, обосновав природу горения; разработал способ изготовления цветного стекла, создал современный русский язык, внес вклад в развитие физики, геологии, географии, астрономии, металлургии и др.)
7 . Какой химический элемент и какому химику помог открыть кот?
(Ответ. В 1811 г. французским химиком Б.Куртуа был получен свободный йод. Произошло это так. У Куртуа были приготовлены в двух разных бутылках смеси веществ. В одной – серная кислота с железом, в другой – зола морских водорослей со спиртом. На плече у ученого во время опыта сидел кот. Вдруг кот прыгнул и опрокинул содержимое бутылок. Жидкости смешались, и от них стали подниматься клубы фиолетового пара, образующие при оседании кристаллы с металлическим блеском и едким запахом. Это был йод.)
8 . Названия какиx химических элементов связаны с окраской простых веществ или соединений?
(Ответ. Хлор – зеленоватый, хром – краска, рубидий – красный, родий – розовый, индий – синий, йод – фиалковый, цезий – голубой, иридий – радужный, фосфор – светоносец.)
9 . Названия каких химических элементов связаны с географией их открытия?
(Ответ. Скандий – Скандинавский полуостров, медь – остров Кипр, галлий – Галлия – древнее латинское название Франции, рутений – Россия, гафний – старое название Копенгагена, лютеций – древнее название Парижа, полоний – Польша, франций – Франция, америций – Америка, калифорний – штат Калифорния в США.)
10. Какие химические элементы названы в честь ученых?
(Ответ. Гадолиний – Ю.Гадолин, кюрий – Пьер и Мария Кюри, эйнштейний – А.Эйнштейн, фермий – Э.Ферми, менделевий – Д.И.Менделеев, лоуренсий – Э.Лоуренс, резерфор-
дий – Э.Резерфорд, нобелий – А.Б.Нобель, борий – Н.Бор, мейтнерий – Л.Мейтнер.)
11 . Какой элемент называется как планета Солнечной системы?

(Ответ. Уран.)

12 . Какой элемент по древнегреческой мифологии «обречен» на вечные муки?

(Ответ. Тантал.)

13 . В названии какого металла встречается дерево?

(Ответ. Никель.)

14 . Название какого благородного металла состоит из болотных водорослей?

(Ответ. Платина.)

15 . Химический элемент, частью которого любят играть на досуге взрослые и дети?

(Ответ. Золото.)

Ведущий . Дорогие восьмиклассники! Вы успешно справились со всеми заданиями, которые мы предложили вам. И теперь настал долгожданный момент. Мы зажигаем «химический огонь», огонь без использования спичек или каких-либо зажигательных приборов, огонь, который символизирует, что вы удостоены почетного звания «Химик». А честь зажечь этот огонь предоставляется победителю химической олимпиады (называет фамилию и имя олимпийца).
Победитель олимпиады проводит эксперимент «Огонь без спичек».

Опыт «Огонь без спичек»

В чистой сухой фарфоровой чашке приготовить маслянистую смесь, состоящую из мелко истолченного перманганата калия и концентрированной серной кислоты. На асбестовую сетку поставить чашку с приготовленной смесью, обложить ее деревянными щепками. Олимпиец берет небольшой кусочек ваты, смоченный спиртом, и выжимает спирт над щепками так, чтобы его капли попали в фарфоровую чашку со смесью веществ. После щелчка загорается «химический огонь».

Все участники праздника . Ура! Ура! Ура!
Ведущий.
Вечер наш занимательный
На этом закончить хотим мы.
И желаем всем обязательно
Отличных успехов по химии!
Учащиеся старших классов вручают восьмиклассникам сувениры и прикрепляют эмблемы со званием «Химик».

ЛИТЕРАТУРА

Штремплер Г.И. Химия на досуге. М.: Просвещение, 1993;
Титова И.М., Угрюмов П.Г. Методические рекомендации по использованию химических загадок во внеклассной работе по химии. Л.: ЛГПИ им. А.И.Герцена, 1989;
Куликова Е.Л . Вечера занимательной химии. Минск: Народная асвета, 1966;
Кукушкин Ю.Н., Буданова В.Ф., Власова А.Р., Крылов В.К., Панина Н.С., Симанова С.А. Что мы знаем о химии. М.: Высшая школа, 1993;
Сомин Л.Е . Увлекательная химия. М.: Просвещение, 1978;
Гаврусейко Н.П., Дебалтовская В.И . Химические викторины. Минск: Народная асвета, 1972; Парменов К.Я., Сморгонский Л.М . Книга для чтения по химии. М.: Государственное учебно-педагогическое издательство Министерства просвещения РСФСР, 1955;
Алексинский В.Н . Занимательные опыты по химии. М.: Просвещение – АО «Учебная литература», 1995.

Пантелеев Павел Александрович

В работе даются объяснения возникновения цвета у различных соединений, а также исследуются свойства веществ-хамелеонов.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Химия цвета. Вещества-хамелеоны

Секция: естествознание

Выполнил: Пантелеев Павел Николаевич,

Ученик 11 «А» класса

Средней общеобразовательной школы №1148

им. Ф. М. Достоевского

Преподаватель: Кармацкая Любовь Александровна

1. Введение. Стр.2

2. Природа цвета:

2.1. органических веществ; Стр.3

2.2. неорганических веществ. Стр.4

3. Воздействие среды на цвет. Стр.5

4. Вещества-хамелеоны. Стр.7

5. Экспериментальная часть:

5.1. Переход хромата в бихромат и обратно; Стр.8

5.2. Окислительные свойства солей хрома (VI); Стр.9

5.3. Окисление этанола хромовой смесью. Стр.10

6. Фотохромизм. Стр.10

7. Выводы. Стр.13

8.Список использованных источников. Стр.14

1. Введение.

На первый взгляд, может показаться трудным дать объяснение природы цвета. Почему вещества имеют разные цвета? Каким образом цвет вообще возникает?

Интересно, что в глубинах океана обитают существа, в теле которых течёт кровь голубого цвета. Одни из таких представителей – голотурии. При этом кровь рыб, выловленных в море, красная, подобно крови многих других крупных существ.

От чего же зависит цвет различных веществ?

Прежде всего, цвет зависит не только от того, как окрашено вещество, но и от того, как оно освещено. Ведь в темноте всё кажется чёрным. Цвет также определяют химические структуры, преобладающие в веществе: например, цвет листьев растений бывает не только зелёным, но и синим, фиолетовым и др. Это объясняется тем, что в таких растениях помимо хлорофилла, придающего зелёный окрас, преобладают и другие соединения.

Голубая кровь у голотурий объясняется тем, что у них в пигменте, обеспечивающим цвет крови, вместо железа содержится ванадий. Именно его соединения придают голубую окраску жидкости, содержащейся в голотуриях. В глубинах, где они обитают, содержание кислорода в воде очень мало и им приходится приспосабливаться к этим условиям, поэтому в организмах возникли соединения, совершенно иные, чем у обитателей воздушного окружения.

Но мы ещё не ответили на поставленные выше вопросы. В данной работе мы постараемся дать полные, развёрнутые ответы на них. Для этого следует провести ряд исследований.

Целью данной работы и будет дать объяснение возникновения цвета у различных соединений, а также исследовать свойства веществ-хамелеонов.

В соответствии с целью поставлены задачи

Вообще, цвет является результатом взаимодействия света с молекулами вещества. Этот результат объясняется несколькими процессами:
* взаимодействием магнитных колебаний светового луча с молекулами вещества;

* избирательным поглощением тех или иных световых волн молекулами с разными структурами;

* воздействием лучей, отражённых или прошедших через вещество, на сетчатку глаза или на оптический прибор.

Основой для объяснения цвета является состояние электронов в молекуле: их подвижность, способность переходить с одного энергетического уровня на другой, перемещаться от одного атома к другому.

Цвет связан с подвижностью электронов в молекуле вещества и с возможностью перехода электронов на ещё свободные уровни при поглощении энергии кванта света (элементарная частица светового излучения ).

Цвет возникает в результате взаимодействия квантов света с электронами в молекулах вещества. Однако, из-за того, что состояние электронов в атомах металлов и неметаллов, органических и неорганических соединениях различно, механизм появления цвета у веществ также отличается .

2.1 Цвет органических соединений.

У органических веществ , обладающих цветом (а далеко не все они имеют это свойство), молекулы схожи по своей структуре: они, как правило, большие, состоят из десятков атомов. Для возникновения цвета в этом случае значение имеют не электроны отдельных атомов, а состояние системы электронов всей молекулы .

Обычный солнечный свет - это поток электромагнитных волн. Световая волна характеризуется длиной – расстоянием между соседними максимумами или двумя соседними впадинами. Она измеряется в нанометрах (нм). Чем короче волна, тем больше её энергия, и наоборот.

Окраска вещества зависит от того, какие волны (лучи) видимого света оно поглощает. Если солнечный свет веществом совсем не поглощается, а отражается и рассеивается, то вещество будет казаться белым (бесцветным). Если же вещество поглощает все лучи, то оно кажется чёрным.

Процесс поглощения или отражения определённых лучей света связан с особенностями строения молекулы вещества. Поглощение светового потока всегда связано с передачей энергии электронам молекулы вещества. Если в молекуле содержатся s-электроны (образующие сферическое облако ), то для возбуждения их и перевода на другой энергетический уровень требуется большая энергия. Поэтому соединения, имеющие s-электроны, всегда кажутся бесцветными. В то же время p-электроны (образующие облако в форме восьмёрки ) возбуждаются легко, так как связь, осуществляемая ими менее прочная. Такие электроны содержатся в молекулах, имеющих сопряжённые двойные связи. Чем длиннее цепь сопряжения, тем больше p-электронов и тем меньше требуется энергии для их возбуждения. Если энергия волн видимого света (длины волн от 400 до 760 нм) будет достаточной для возбуждения электронов, то появляется окраска, которую мы видим. Лучи, затраченные на возбуждение молекулы, будут ей поглощаться, а непоглощённые будут восприниматься нами как окраска вещества .

2.2 Цвет неорганических веществ.

У неорганических веществ цвет обусловлен электронными переходами и переносом заряда от атома одного элемента к атому другого. Решающую роль здесь играет внешняя электронная оболочка элемента.

Как и в органических веществах, возникновение цвета здесь связано с поглощением и отражением света.

Вообще, окраска вещества складывается из суммы отражённых волн (или прошедших через вещество без задержки). При этом цвет вещества означает, что из всего диапазона длин волн видимого света им поглощаются определённые кванты. В молекулах окрашенных веществ энергетические уровни электронов расположены близко друг к другу. Например, вещества: водород, фтор, азот – кажутся нам бесцветными. Это происходит из-за того, что кванты видимого света не поглощаются ими, так как не могут перенести электроны на более высокий уровень. То есть, через эти вещества проходят ультрафиолетовые лучи, не воспринимаемые человеческим глазом, поэтому и сами вещества для нас не имеют цвета. У цветных веществ, например, хлора, брома, йода, электронные уровни расположены теснее друг к другу, поэтому кванты света в них способны перевести электроны из одного состояния в другое .

Опыт. Влияние иона металла на окраску соединений.

Приборы и реактивы: четыре пробирки, вода, соли железа(II), кобальта(II), никеля (II), меди (II).

Выполнение опыта. В пробирки наливаем 20-30 мл воды, вносим по 0,2 г солей железа, кобальта, никеля и меди и перемешиваем до растворения. Окраска раствора железа стала жёлтой, кобальта – розовой, никеля - зелёной, а меди – синей.

Вывод: Как известно из химии, структура этих соединений одинакова, однако они имеют различное число d-электронов: у железа – 6, у кобальта – 7, у никеля – 8, у меди – 9. Это число влияет на окраску соединений. Поэтому и видно различие в цвете.

3. Воздействие среды на цвет.

Ионы в растворе окружены оболочкой растворителя. Слой таких молекул, непосредственно примыкающих к иону, называют сольватной оболочкой .

В растворах ионы могут воздействовать не только друг на друга, но и на окружающие их молекулы растворителя, а те в свою очередь на ионы. При растворении и в результате сольватации возникает цвет у иона ранее бесцветного. Замена воды на аммиак углубляет цвет. Аммиачные молекулы деформируются легче и интенсивность окраски усиливается.

Теперь сравним интенсивность окраски соединений меди.

Опыт №3.1. Сравнение интенсивности окраски соединений меди.

Приборы и реактивы: четыре пробирки, 1-процентный раствор CuSO 4, вода, НCl, раствор аммиака NH 3, 10-процентный раствор гексацианоферрата(II) калия.

Выполнение опыта. В одну пробирку помещаем 4 мл CuSO 4 и 30 мл H 2 O, в другие две – 3 мл CuSO 4 и 40 мл H 2 O. Добавляем в первую пробирку 15 мл концентрированной НCl – появляется жёлто-зелёная окраска, во вторую – 5 мл 25-процентного раствора аммиака – появляется синяя окраска, в третью – 2 мл 10-процентного раствора гексацианоферрата(II) калия – наблюдаем красно-бурый осадок. В последнюю пробирку добавляем раствор CuSO 4 и оставляем для контроля.

2+ + 4Cl - ⇌ 2- + 6H 2 O

2+ + 4NH 3 ⇌ 2+ + 6H 2 O

2 2 + 4- ⇌ Cu 2 + 12 H 2 O

Вывод: При уменьшении количества реагента (вещества, участвующего в химической реакции ), необходимого для образования соединения, происходит увеличение интенсивности окраски. При образовании новых соединений меди происходит перенос заряда и изменение цвета.

4. Вещества-хамелеоны.

Понятие «хамелеон» известно, прежде всего, как биологический, зоологический термин, обозначающий пресмыкающееся, обладающее способностью менять окраску своего кожного покрова при раздражении, перемене цвета окружающей среды и т. п.

Однако «хамелеонов» можно встретить и в химии. Так в чём же связь?

Обратимся к химическому понятию:
Вещества-хамелеоны - это вещества, меняющие свою окраску в химических реакциях и свидетельствующие об изменениях в исследуемой среде. Выделяем общее – изменение цвета (окраски). Именно это и связывает данные понятия. Вещества-хамелеоны известны с давних времён. В старинных руководствах по химическому анализу рекомендуется использовать «раствор хамелеона» для определения в образцах неизвестного состава содержания сульфита натрия Na 2 SO 3 , пероксида водорода Н 2 O 2 или щавелевой кислоты Н 2 С 2 O 4 . «Раствор хамелеона» - это раствор перманганата калия КМnO 4 , который при химических реакциях, в зависимости от среды, меняет свою окраску по-разному. Например, в кислотной среде ярко-фиолетовый раствор перманганата калия обесцвечивается из-за того, что из перманганат-иона МnO 4 - образуется катион, т.е. положительно заряженный ион Мn 2+ ; в сильнощелочной среде из ярко-фиолетового МnO 4 - получается зелёный манганат-ион МnO 4 2- . А в нейтральной, слабокислой или слабощелочной среде конечным продуктом реакции будет нерастворимый чёрно-бурый осадок диоксида марганца МnO 2 .

Добавим, что благодаря своим окислительным свойствам, т.е. способности отдавать электроны или забирать их у атомов других элементов, и наглядному изменению окраски в химических реакциях перманганат калия нашел широкое применение в химическом анализе.

Значит, в данном случае «раствор хамелеона» (перманганата калия) используется в качестве индикатора, т.е. вещества, показывающего наличие химической реакции или изменения, произошедшие в исследуемой среде.
Существуют и другие вещества, называемые «хамелеонами». Мы рассмотрим вещества, содержащие элемент хром Cr.

Хромат калия - неорганическое соединение, соль металла калия и хромовой кислоты с формулой K 2 CrO 4 , жёлтые кристаллы, растворимые в воде.

Бихрома́т ка́лия (двухромовокислый калий, ка́лиевый хро́мпик) - K 2 Cr 2 O 7 . Неорганическое соединение, оранжевые кристаллы, растворимые в воде. Высокотоксичен.

5. Экспериментальная часть.

Опыт №5.1. Переход хромата в бихромат и обратно.

Приборы и реактивы: раствор хромата калия К 2 СrO 4 , раствор бихромата калия К 2 Cr 2 O 7 , серная кислота, гидроксид натрия.

Выполнение опыта. К раствору хромата калия добавляем серную кислоту, в результате происходит изменение окраски раствора из жёлтого в оранжевый цвет.

2К 2 CrO 4 + Н 2 SO 4 = К 2 Cr 2 O 7 + К 2 SO 4 + Н 2 О

К раствору бихромата калия добавляю щёлочь, в результате происходит изменение окраски раствора из оранжевой в жёлтую.

К 2 Cr 2 O 7 + 4NaOH = 2Na 2 CrO 4 + 2КOH + Н 2 О

Вывод: В кислой среде хроматы неустойчивы, ион жёлтого цвета превращается в ион Cr 2 O 7 2- оранжевого цвета, а в щелочной среде реакция протекает в обратном направлении:
2 Cr 2 O 4 2- + 2Н + кислая среда - щелочная среда Cr 2 O 7 2- + Н 2 О.

Окислительные свойства солей хрома (VI).

Приборы и реактивы: раствор бихромата калия К 2 Cr 2 O 7 , раствор сульфита натрия Na 2 SO 3 , серная кислота H 2 SO 4 .

Выполнение опыта. К раствору К 2 Cr 2 O 7 , подкисленному серной кислотой, добавляем раствор Na 2 SO 3. Наблюдаем изменение окраски: оранжевый раствор стал зелёно-синим.

Вывод: В кислой среде хром восстанавливается сульфитом натрия от хрома (VI) до хрома (III): К 2 Cr 2 O 7 + 3Na 2 SO 3 + 4H 2 SO 4 = К 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 3Na 2 SO 4 + 4H 2 O.

Опыт №5.4. Окисление этанола хромовой смесью.

Приборы и реактивы: 5%-ный раствор бихромата калия К 2 Cr 2 O 7 , 20%-ный раствор серной кислоты H 2 SO 4 , этиловый спирт (этанол).

Выполнение опыта: К 2 мл 5%-ного раствора бихромата калия приливаем 1 мл 20%-ного раствора серной кислоты и 0,5 мл этанола. Наблюдаем сильное потемнение раствора. Разбавляем раствор водой, чтобы лучше увидеть его оттенок. Получаем раствор жёлто-зелёного цвета.
К 2 Cr 2 O 7 + 3C 2 H 5 OH+ H 2 SO 4 → 3CH 3 -CОН + Cr 2 О 3 + K 2 SO 4 + 4H 2 O
Вывод: В кислотной среде этиловый спирт окисляется бихроматом калия. При этом образуется альдегид. Этот опыт показывает взаимодействие химических хамелеонов с органическими веществами.

Опыт 5.4. наглядно иллюстрирует принцип, по которому действуют индикаторы для обнаружения алкоголя в организме. Принцип основан на специфическом ферментативном окислении этанола, сопровождающегося образованием пероксида водорода (Н 2 О 2 ), вызывающего образование окрашенного хромогена, т.е. органического вещества, содержащего хромофорную группу (хим. группа, состоящая из атомов углерода, кислорода, азота).

Таким образом, эти индикаторы визуально (по цветовой шкале) показывают содержание алкоголя в слюне человека. Они применяются в медицинских учреждениях, при установлении фактов употребления алкоголя и алкогольного опьянения. Область применения индикаторов – любая ситуация, когда необходимо установить факт употребления алкоголя: проведение предрейсовых осмотров водителей транспортных средств, выявление нетрезвых водителей на автодорогах автоинспекцией, использование при экстренной диагностике, как средство самоконтроля и др.

6. Фотохромизм.

Познакомимся с интересным явлением, где также происходит изменение цвета веществ, фотохромизмом.

Сегодня очками со стеклами-хамелеонами вряд ли кого-то удивишь. Но история открытия необычных веществ, меняющих свой цвет в зависимости от освещенности, очень интересна. В 1881 году английский химик Фипсон получил от своего друга Томаса Гриффита письмо, в котором тот описывал свои необычные наблюдения. Гриффит писал, что входная дверь почты, расположенной напротив его окон, в течение дня меняет свой цвет - темнеет, когда солнце в зените, и светлеет в сумерках. Заинтересовавшись сообщением, Фипсон исследовал литопон - краску, которой была окрашена дверь почты. Наблюдение его друга подтвердилось. Фипсон не смог объяснить причину явления. Однако обратимой цветной реакцией не на шутку заинтересовались многие исследователи. И в начале ХХ века им удалось синтезировать несколько органических веществ, названных "фотохромами", то есть "светочувствительными красками". Со времен Фипсона ученые многое узнали о фотохромах – веществах, меняющих окраску под действием света.

Фотохромизм, или тенебресценция - явление обратимого изменения окраски вещества под действием видимого света, ультрафиолета.

Воздействие света вызывает в фотохромном веществе , атомарные перестройки, изменение заселённости электронных уровней. Параллельно с изменением цвета вещество может менять показатель преломления, растворимость, реакционную способность, электропроводимость, другие химико-физические характеристики. Фотохромизм присущ ограниченному числу органических и неорганических, природных и синтетических соединений.

Различают химический и физический фотохромизм:

• химический фотохромизм: внутримолекулярные и межмолекулярные обратимые фотохимические реакциями (таутомеризация (обратимая изомерия), диссоциация (расщепление), цис-транс-изомеризация и др.);
• физический фотохромизм: результат перехода атомов или молекул в разные состояния. Изменение окраски в этом случае обусловлено изменением заселённости электронных уровней. Такой фотохромизм наблюдается при воздействии на вещество только мощных световых потоков.

Фотохромы в природе:

• Минерал тугтупит способен менять цвет от белого или бледно-розового до ярко-розового.

Фотохромные материалы

Существуют следующие типы фотохромных материалов: жидкие растворы и полимерные плёнки (высокомолекулярные соединения ), содержащие фотохромные органические соединения, стекла с равномерно распределёнными в их объёме микрокристаллами галогенидов серебра (соединения серебра с галогенами ), фотолиз (распад под действием света ) которых обусловливает фотохромизм; кристаллы галогенидов щелочных и щёлочно-земельных металлов, активированные различными добавками (например, CaF 2 /La,Ce; SrTiO 3 /Ni,Mo).

Эти материалы применяются в качестве светофильтров переменной оптической плотности (т. е. регулируют поток света) в средствах защиты глаз и приборов от светового излучения, в лазерной технике и т.д.

Фотохромные линзы

Фотохромная линза на свету, частично прикрытая бумагой. Между светлой и темной частями виден второй уровень цвета, так как фотохромные молекулы расположены на обеих поверхностях линзы поликарбоната и других пластмасс . Фотохромные линзы обычно темнеют в присутствии ультрафиолета и светлеют при его отсутствии меньше чем за минуту, но полный переход из одного состояния в другое происходит от 5 до 15 минут.

Выводы.

Итак, цвет различных соединений зависит:

*от взаимодействия света с молекулами вещества;

*у органических веществ цвет возникает в результате возбуждения электронов элемента и их перехода на другие уровни. Важно состояние системы электронов всей большой молекулы;

*у неорганических веществ цвет обусловлен электронными переходами и переносом заряда от атома одного элемента к атому другого. Большую роль играет внешняя электронная оболочка элемента;

*на окраску соединения влияет внешняя среда;

*важную роль играет число электронов в соединении.

Список использованных источников

1. Артеменко А. И. «Органическая химия и человек» (теоретические основы, углублённый курс). Москва, «Просвещение», 2000.

2. Фадеев Г. Н. «Химия и цвет» (книга для внеклассного чтения). Москва, «Просвещение», 1977.