Ольга Happy Рубрика: 6 комментариев

Химический опыт вулкан в домашних условиях

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

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

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

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

Делаем заготовку для опыта Вулкан

Опыт в домашних условиях Вулкан

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

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

Физические свойства

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

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

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

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

Получение и очистка

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

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

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

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

Окислительные свойства

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

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

Опыт "Извержение вулкана"

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

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

"Фараонова змея"

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

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

Выращивание кристаллов

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

Применение в промышленности

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

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

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

(NH4)2Cr2O7 = Сr2O3 + N2 + 4H2O

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

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

Источник www.chemistry-chemists.com

Команда БЭП (Большой Энергетический Потенциал)

Химия – наука экспериментальная, эксперимент учит на практике проверять свои выводы. Ломоносов говорил: «Химии никоим образом научиться невозможно, не видав самой практики и не принимаясь за химические операции»

Посетив современную виртуальную лабораторию в коллекции http://school-collection.edu.ru/catalog/pupil/?subject=30

Мы выбрали следующий опыт

(Возможности ресурса смотри приложение: презентация с фотографиями рабочего окна ресурса)

Разложение дихромата аммония

(Химический вулкан)

Цели опыта:

1.Познакомить с признаками и условиями течения химических реакций(экзотермическое разложение, окислительно-восстановительная реакция).

2.Пробудить у учащихся интерес к химии и показать, что эта наука является не только теоретической.

3.Создать условия для развития у учащихся умения анализировать результаты лабораторных исследований.

(Также целью этого опыта может быть получение оксида хрома (III) Cr 2 O 3)

Техника безопасности . В отличие от физических явлений при химических явлениях, или химических реакциях, происходит превращение одних веществ в другие, образуются новые вещества, обладающие другими свойствами. Об этом можно судить по внешним признакам. Эти признаки называются признаками химических реакций. Помните, что любые химические опыты требуют при выполнении осторожности, внимания, аккуратности. Избежать неприятностей поможет соблюдение простых правил:

Опыт следует выполнять в вытяжном шкафу при включенной вентиляции (или на открытом воздухе). Внимание! На время опыта следует надеть защитные очки! Происходит бурное выбрасывание продуктов разложения! Не наклоняться над "вулканом", не вдыхать аэрозоль оксида хрома.Исходное вещество и продукт реакции ядовиты при попадании внутрь. Не брать вещества руками, после опыта вымыть руки!

Приборы и реактивы : фарфоровая ступка, асбестовая бумага или металлическая пластинка, стеклянная палочка; спички; дихромат аммония (NH 4) 2 Cr 2 O 7 (измельченный), этиловый спирт.

Для проведения опыта химический "вулкан" растираем тщательно в фарфоровой ступке 50 г кристаллов дихромат аммония (NH 4) 2 Cr 2 O 7 . Чтобы было легче собрать продукт реакции, следует застелить прилегающую к месту опыта поверхность листом фильтровальной бумаги.

Далее на лист асбестовой бумаги или металлическую пластинку насыпают (NH 4) 2 Cr 2 O 7 таким образом, чтобы образовалась форма горки. Палочкойна вершине горки делаем отверстие и вливаем в него несколько миллилитров этилового спирта (С 2 Н 5 ОН). Поджигаем спирт спичкой, спирт загорается и начинается процесс бурного разложения аммония дихромата.

При этом из «кратера» выбрасываются яркие искры и «вулканический пепел» - грязно-зеленый Cr 2 O 3 , при этом объем его во много раз превышает объем взятого аммоний дихромата:

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 → N 2 + 4H 2 O + Cr 2 O 3 + Q.

Экзотермическое разложение (NH 4) 2 Cr 2 O 7 очень напоминает извержение настоящего вулкана, особенно на заключительной стадии, когда снопы красных искр прорываются из глубины пушистого Cr 2 O 3 .

Реакция разложения дихромата аммония протекает с выделением большого количества тепла, поэтому после поджигания соли она протекает самопроизвольно - до тех пор, пока весь дихромат не разложится.

Вывод : оксид хрома (III) Cr 2 O 3 получается путем нагревания дихромата аммония. Реакция разложения дихромата аммония относится к окислительно-восстановительным реакциям. Она начинается после предварительного нагревания, протекает бурно, с выделением большого количества теплоты. Наблюдается выделение газа, образование раскаленных частиц оксида хрома (III). Потоком газа раскаленные частицы оксида хрома (III) увлекаются вверх. Разрушение кристаллов дихромата аммония сопровождается характерным потрескиванием. t (NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + 4H2O + N2 Эта реакция относится к группе реакций внутримолекулярного окисления и восстановления. Окислителем является элемент хром, степень окисления которого изменяется от +6 до +3, а восстановителем азот, степень окисления которого изменяется от -3 до +0.

Утилизация отходов: оксид хрома (III ) собрать в емкость для проведения дальнейших экспериментов.

Вроде ж достаточно много интересных идей предложено в соседнем разделе.

Еще б колу с ментосом смешали