Проектная работа ": Выращивание химических водорослей."

Научно­практическая конференция школьников Люберецкого муниципального района «Ломоносов среди нас» Тема: Выращивание химических водорослей.                                                                                                    Автор:                                              Сукачёв Александр Сергеевич                                                                                                                                      Шабуров Артём Дмитриевич                                                                                                      МОУ  ТСОШ № 14    класс: 8а                                              Научный руководитель: Подшивалова И.А.                                              Учитель химии и физики, МОУ  ТСОШ  № 14 2016 г. Содержание. 1.Введение …………………………………………………………..3 2.Немного о химических водорослях……………………………...4 2.1.Деревья Сатурна и Юпитера. …………………………………4 2.2.Цианоферратные кустарники Ломоносова…………………...5 2.3.Хроматные водоросли…………………………………………6 2.4.Химический аквариум…………………………………………6 2.5.Рецепты химических водорослей……………………………..7 2.6.Золотые сталактиты……………………………………………7 2.7.Выращивание водорослей в растворе силикатного клея……8 3.Эксперементальная часть………………………………………...9 3.1.Приготовление растворов. ……………………………………9 3.2.Выращивание водорослей. …………………………………....9 3.3.Фотосъёмка……………………………………………………..9 4.Вывод……………………………………………………………...9 5.Источники информации………………………………………….9 6.Приложение……………………………………………………..10 2 1.Введение. 1.1.Типология проекта: практический; монопредметный; парный.  1.2.Цель исследования: выращивание “химических водорослей”. 1.3.Обоснование цели: Так как мы только начали изучать курс химии, нам было  очень интересно осуществить различные химические превращения  неорганических веществ. 1.4.Гипотеза нашего исследования состоит: в том, что при взаимодействие  неорганических веществ, могут образоваться причудливые разноцветные осадки,  которые растут вверх и ветвятся. 1.5.Объект исследования: химические превращения неорганических веществ. 1.6.Предмет исследования: нерастворимые соединения “химических  водорослей” полученные в результате замещения и обмена. 1.7.Объект, предмет и цель исследования определяют круг  исследовательских задач:   1) Поиск информации о химических водорослях;  2) Изучение методики эксперимента;  3) приготовление растворов определённой концентрации;  4) Выращивание химических водорослей;  5) Фотосъёмка;  6) Написание реферата и создание презентации.               3 2.Немного о химических водорослях. 2.1Деревья Сатурна и Юпитера. «Сатурново дерево» называют иногда «деревом Парацельса» — врача­алхимика,  основателя фармацевтической химии. Готовя одно из своих лекарств  растворением в уксусной кислоте металлического свинца, он задумал добавить  еще и ртуть, а потому внес в сосуд кусочки цинка. В те времена многие  химические элементы и даже очень распространенные металлы еще не были по­ настоящему идентифицированы и считалось, что цинк содержит много ртути, от  этого он такой легкоплавкий. Не имея времени продолжить опыт, Парацельс оставил сосуд на несколько дней,  и как же сильно он был поражен, когда увидел на кусочках цинка блестящие  веточки неизвестной природы! Он подумал, что ртуть, затвердев, вышла из  цинка. Позже красивое «дерево» получило название «сатурнова» по  алхимическому названию свинца. Чтобы вырастить «сатурново дерево», или «дерево Парацельса», наливают в  высокий стакан или стеклянный цилиндр водный раствор 25—30 г ацетата  свинца Pb(CH3COO)2 в 100 мл воды и погружают в него очищенную тонкой  наждачной бумагой пластину или стержень из цинка. Можно вместо этого  подвесить на нитке несколько кусочков цинка, тоже очищенных наждачной  бумагой. С течением времени на цинковой поверхности вырастают ветвистые и  блестящие, сросшиеся между собой кристаллы свинца. Их появление вызвано реакцией восстановления свинца из его соли более  активным в химическом отношении металлом цинком:  Pb(CH3COO)2 + Zn = Pb  + Zn(CH3COO )2 ↓ Парацельсу приписывают также получение кристаллов олова на гранулах цинка  — «дерева Юпитера». Чтобы вырастить такое «дерево», в высокий стеклянный  4 сосуд наливают водный раствор 30—40 г хлорида олова(II) SnCl2 в 100 мл воды  и погружают цинковую пластинку. Очень быстро на ней вырастает дерево из  черных кристалликов олова.                                                             2.2Цианоферратные кустарники Ломоносова. Русский физикохимик Михаил Васильевич Ломоносов в 1750 г. занялся  разработкой способа получения синей краски, известной в то время как  «берлинская лазурь». Химическая формула этого соединения, уточненная уже в  наши дни, — KFe[Fe(CN)6], гексацианоферрат(Ш) же­леза(П)­калия. Попутно  Ломоносов изучал взаимодействие желтой и красной кровяных солей,  гексацианоферрата(П) и гексацианоферра­та(Ш) с различными солями других  металлов. Изумительные «растения», похожие на нитевидные «водоросли» или ветки  «подводного кустарника», вырастают в сосудах при взаимодействии в водном  растворе гексацианоферратов калия с хлоридом или сульфатом марганца(П),  цинка (II), никеля(П), кобальта(П), хрома(Ш). Для этого в раствор 30—50 г  желтой кровяной соли — гексацианоферра­та(П) калия K4[Fe(GN)6] в 1 л воды  добавляют два­три кристаллика этих солей. Появление водных «растений» связано с реакциями, в которых выпадают в  осадок малорастворимые комплексные соли типа K2Zn[Fe(CN)6] или  KCr[Fe(CN)6]. Эти соединения покрывают внесенные кристаллики  полупроницаемой пленкой. Через пленку просачивается вода из раствора.  Давление под пленкой возрастает, в некоторых местах она прорывается, и там  начинают расти длинные изогнутые «трубочки» — «ветки» диковинных  растений. Рост будет продолжаться до тех пор, пока не израсходуется весь  кристалл внесенной соли. Синий «кустарник» вырастает, когда в раствор 100—150 г сульфата меди(П)  CuSO4 в 1 л воды добавить кристаллики красной кровяной соли —  гексацианоферрата(Ш) калия K3[Fe(CN)6]. Его появление вызвано реакцией  образования малорастворимого гексацианоферрата(Ш) меди(И)­калия  KCu[Fe(CN)6]: K3[Fe(CN)6] + CuSO4 = KCu[Fe(CN)6]l + K2SO4 5 Зеленые тонкие «водоросли» с синеватым оттенком появляются, если в водный  раствор хлорида никеля(И) NiCl2 (30—50 г в 1 л воды) опустить кристаллик  гексацианоферрата(Ш) калия K3[Fe(CN)6]. Они образуются по реакции: K3[Fe(CN)6] + NiCl2 = KNi[Fe(CN)6]6 + 2КС1                                                      2.3Хроматные водоросли. Химический осенний сад с желтой «травой» и золотистыми «листьями»  вырастает, если в водный раствор, содержащий 30—50 г хромата калия К2Сг04 в  1 л воды, добавить кристаллик дигидрата хлорида бария ВаС12 • 2Н2О. В желтом  растворе будет протекать осаждение хромата бария ВаСгО4:                                   К2Сг04+ВаС12 = BaCrO4+2KC1 Тонкие нити желтого цвета, похожие на траву, появятся и в водном растворе  нитрата свинца(П) Pb(NOg)2, содержащем 100—150 г соли в 1 л воды, если в него опустить несколько кристалликов хромата калия. В этом случае «трава» — это  малорастворимый хромат свинца РЬСгО4:                                   K2Cr04 + Pb(NO3)2 = PbCrO4 + 2KNO3 2.4Химический аквариум Если в высокую стеклянную банку налить 1 л жидкого стекла — полисиликата  натрия с условной формулой Na2Si03 и добавить 0,5—0,7 л воды, перемешать, а  потом одновременно из двух стаканов вылить в эту банку водные растворы  сульфата хрома(Ш) Cr2(SO4)3 и хлорида желе­за(Ш) FeCl3, то в банке вырастут  силикатные «водоросли» желто­зеленого цвета, которые, причудливо  переплетаясь, опускаются сверху вниз. Рост «водорослей» — результат кристаллизации силикатов железа, меди и  хрома, образующихся в результате обменных реакций, уравнения которых  условно можно записать следующим образом:                                                         Cr2(SO4)3 + 3Na2Si03 = Cr2(Si03)3 + 3Na2SO4 6 2FeClg + 3Na2Si03 = Fe2(Si03)3 + 6NaCl Добавив в ту же банку по каплям раствор сульфата меди(П) CuSO4, мы заселим  аквариум причудливыми «морскими звездами» и круглыми колючими «морскими ежами» синего цвета: CuSO4 + Na2Si03 = CuSiO3l + Na2SO4                                                           2.5.Рецепты химических водорослей. Раствор Концентрация Кристаллы раствора, % K4[Fe(CN)6] 3-5 CdCl2, ZnCl2, MnCl2, FeCl2, CoCl2, FeCl3, NiCl2 K3[Fe(CN)6] 3-5 ZnCl2, FeCl2 CdCl2, CuSO4 3-5 K3[Fe(CN)6] CuSO4 10-15 K3[Fe(CN)6] NiCl2, Pb(NO3)2 3-5 K4[Fe(CN)6] K2CrO4 3-5 BaCl2 Na2B4O7 3-5 AlCl3, Pb(NO3)2 Na2CO3 3-5 BaCl2, CaCl2 Na2CO3 5-20 Sr(NO3)2, Ba(NO3)2 Na2CO3 10-20 BaI2, CdI2 Pb(NO3)2 11 KI, CdI2 CdI2 Насыщенный Pb(NO3)2 NaI 10 Pb(NO3)2 Na3PO4 2-4 MgCl2 Na3PO4 7-15 CoCl2, ZnCl2, Sr(NO3)2, Ba(NO3)2, Pb(NO3)2 Pb(NO3)2 5-10 Na3PO4 Pb(NO3)2 10-15 K2CrO4 Pb(NO3)2 20 (NH4)2Cr2O4 Na2CrO4 5-20 Pb(CH3COO)2 Pb(CH3COO)2 10-20 K2CrO4, K2Cr2O4 7 K2HPO4 3-4 CdCl2, CaCl2, FeCl2, BaCl2, ZnCl2 K2Cr2O4 3-20 Pb(NO3)2, Pb(CH3COO)2 NaOH 25 CoCl2 Na2CrO4 4 MnCl2, Cd(NO3)2, Sr(NO3)2, BaCl2 2.6.Золотые сталактиты.         Очень красочный эксперимент, который, по сути, является разновидностью опытов «химические водоросли». Налейте в стакан раствор ацетата свинца (концентрация около 10%), подкисленный азотной или муравьиной кислотой. На поверхность раствора  аккуратно поместите полшпателька кристаллов KI. Постарайтесь, чтобы  кристаллики плавали на поверхности, а не падали на дно. Для этого хорошо  использовать кристаллики пластинчатой формы. KI добавляют такое количество, чтобы его кристаллы покрыли 50­80% поверхности раствора.                                                          Необходимо тщательно избегать даже небольших сотрясений стакана и стола, на  котором он стоит. Иначе опыт может не получится.                                                         Кристаллики, которые попали на поверхность раствора моментально окрашиваются в желтый цвет – в следствие образования иодида свинца: 2KI + Pb(NO3)2 = РbI2↓ + 2KNO3 Часть кристалликов все­таки опустится на дно, образуя желтый осадок.  Частички KI, которые останутся на поверхности, будут давать насыщенный раствор,  который опускаясь на дно, образует желтый осадок  В результате с поверхности  раствора вниз будут расти образования, которые напоминают желтые  сталактиты. Эти сталактиты покрыты блестящими кристалликами РbI2, часть из  которых отделяются и медленно падают, образуя «золотой дождь». При удачном  исполнении золотые сталактиты достигнут дна стакана. Но эти образования  недолговечны – малейшая вибрация и они отрываются от поверхности раствора.  Опыт особенно эффективен при желтом освещении, направленном под  правильным углом. 2.7.Выращивание водорослей в растворе силикатного клея.    В раствор силикатного клея бросаем кристаллы сульфатов и хлоридов тяжёлых металлов.    Образование химических водорослей объясняется следующими причинами:   вокруг введённых кристаллов образуется концентрированный раствор  8 соответствующей соли, а на поверхности его при соприкосновении с раствором   Na2SiO3 образуется слой трудно растворимого силиката, играющий роль  полупроницаемой  перегородки. Вследствие осмоса вода проникает через  полупроницаемый слой, разбавляя находящийся вокруг кристалла  концентрированный раствор. Войдя в пространство, ограниченное  полупроницаемым слоем, вода увеличивает давление, от которого слой лопается, концентрированный раствор выливается наружу. Образуется новый слой,  который тоже через некоторое время лопается, поэтому химические водоросли  непрерывно изменяются и растут.                                                           3.Экспериментальная часть. 3.1.Приготовление растворов определённой концентрации:   1) Раствор силикатного клея 1:1,5 объёмов  H2O.   2) Раствор нейтрат свинца Pb(NO3)2 23 % концентрации.   3) K4 [Fe(CN)6] 5%  концентрации.   4) K2CrO4 5%  концентрации.   5) Раствор сульфата (CuSO4)10­15% концентрации.   6) (NH4)4[Fe(CN)6] 5% концентрации.   7) Na2CO3 5% концентрации. 3.2.Выращивание водорослей. 3.3.Фотосъёмка. 4.Вывод. Мы вырастили огромное количество химических водорослей. 9 5.Источники информации. . ru :// akhimik 1)http://chemistryandchemists.narod.ru 2)http 3)Занимательные задания и эффективные опыты по химии(Б.Д.Степин, Л.Ю.Аликберова) 4)Проектная деятельность школьников в процессе обучения химии (О.С.Аранская, И.В.Бурая) 6.Приложение. Готовим раствор силикатного клея.       Записываем номера реактивов.       10 Стаканы с кристаллами.                            Взвешиваем реактивы для                                                                       приготовления растворов.       Перемешивание раствора с помощью              Сатурново дерево. Магнитной мешалки.                                                                                          11 FeCl3 в растворе силикатного                    NiSO4  в растворе силикатного                                 клея.                                                                клея.                                                                                                                                   MnCl2 в растворе силикатного                 CoSO4  в растворе силикатного                           клея.                                                            клея.                                              CdCl2  в растворе силикатного                 кристаллы FeCl3 в растворе                        12 клея.                                                    (NH4)4[Fe(CN)6] кристаллы MnCl2*4H2O в растворе                      кристаллы K3[Fe(CN)6] в                  (NH4)4[Fe(CN)6]                                          растворе CuSO4                                           кристаллы CuCl2 в растворе                              кристаллы  Na2CO3 в  K4[Fe(CN)6]                                                       растворе CuSO4                                        13