«Чудеса» в стаканах
Автор В.Е. Никитин
В 8 классе вы провели немало экспериментов с растворами разных кислот и щелочей и выявили общие свойства каждого из этих классов веществ. Причина общих свойств растворов кислот и общих свойств растворов щелочей легко объяснима с точки зрения теории электролитической диссоциации.
Все растворимые кислоты одинаково изменяют окраску индикатора, что может быть объяснено только наличием ионов водорода в растворах кислот:
Подобно растворимым в воде кислотам все растворы щелочей одинаково изменяют окраску индикатора из-за наличия в них гидроксид-ионов:
Кроме того, в основной школе вы познакомились с растворением солей, которое не ограничивается только их диссоциацией: образовавшиеся ионы при определенных условиях могут вступать в реакцию с водой. Такое взаимодействие получило название гидролиза солей.
Используя свои знания, вы можете провести в праздничные дни несколько красивых и необычных опытов. Для их демонстрации в аптеке необходимо купить пачку фенолфталеина и пипетку. Фенолфталеин необходимо растолочь в порошок. Заполнить стакан водой на 2-3 см, всыпать в воду порошок фенолфталеина, размешать, дать постоять и перелить прозрачную жидкость с осадка в чистый пузырек.
Обязательно наклейте на него этикетку с надписью "Фенолфталеин".
В два чистых стакана налейте воды из-под крана не больше, чем на треть высоты. В первый стакан капните пипеткой две-три капли раствора фенолфталеина, во второй – насыпьте половину чайной ложки кальцинированной (стиральной) соды Na2CO3 и размешайте. Обе жидкости совершенно прозрачны. Но как только вы перельете жидкость из одного стакана в другой, смесь станет малиново-красной. Выглядит совсем как фокус. Причина - гидролиз карбоната натрия по аниону. В результате среда раствора делается щелочной рН ˃7.
Na2CO3 + HOH + NaHCO3 + NaOH
основание
NaOH = Na+ + OH-
Гидроксил-анион окрашивает фенолфталеин в малиновый цвет.
Давай теперь обесцветим красную жидкость из предыдущего опыта. А сделать это проще простого. У оснований есть противники, с которыми они не могут ужиться вместе: это кислоты. В том числе и уксусная кислота. Несколько чайных ложек уксуса, добавленных к малиновому раствору, сделают его опять бесцветным. А попутно вырвется на свободу углекислый газ:
NaOH + CH3COOH = CH3COONa + H2O
NaHCO3 + CH3COOH = CH3COONa + CO2 ↑+ H2O
Это свойство – вступать в реакцию с основаниями – присуще всем кислотам, не одной только уксусной. Можете взять вместо нее, скажем, лимонную кислоту, растворив несколько крупинок в воде; результат будет тот же. А реакция называется реакцией нейтрализации, с которой вы хорошо знакомы.
Вы знаете, что такие вещества, как фенолфталеин, лакмус и другие называют индикаторами. Это латинское слово означает "указатель". Иными словами, вещество указывает, есть ли в растворе основание или кислота. Индикатором может служить, например, отвар свеклы: в присутствии кислоты он становится более ярким. Теперь вы понимаете, зачем в борщ иногда добавляют немного кислоты? Правильно, чтобы он в тарелках выглядел красиво.
Если есть желание, то можете проверить индикаторные способности других цветных отваров. Например, из свежих или сушеных ягод черники, ежевики, малины, смородины. Или из ярко окрашенных фруктов: темной сливы, граната, вишни. А также из некоторых цветочных лепестков: ириса, фиалки, пиона.
Удобнее всего пропитать отваром ягод и лепестков узкие полоски белой бумаги и при необходимости погружать эти полоски в испытуемый раствор. Химики очень часто пользуются именно такой заранее пропитанной и высушенной бумагой (она называется индикаторной).
А еще индикатор можно приготовить из соков, разбавленных водою, или из компотов. А работают "компотные" кислотно-щелочные индикаторы очень неплохо. Например, индикатор из черносмородинового компота в растворе кислоты будет отчетливо красным, в растворе основания – явно синим...
Теперь вы и сами сможете испытывать самодельные индикаторы и выяснять, как они ведут себя при разных условиях.
А пока попробуйте проверить, какие свойства – кислоты или основания – у различных пищевых продуктов. Для опыта возьмите молоко, кефир, лимонад, минеральную воду, бульон и т. п. Отлейте немного каждого продукта в пузырек и опустите туда приготовленные вами индикаторные бумажные полоски.
Испытайте на кислотность и другие вещества. Например, раствор какого-нибудь отбеливающего средства или препарата для чистки раковин. Вы увидите, что иногда такие средства показывают реакцию, характерную для кислот, иногда – для оснований. Это не случайно: ведь от кислотности зависит чистящая и моющая способность. Поэтому химики и инженеры, разрабатывая каждый новый препарат, заранее подбирают для него наилучшее соотношение кислот и оснований.
После некоторой тренировки опыты с индикаторами вы можете показывать своим товарищам как фокусы. Подумайте сами, какие «заклинания» сказать, чтобы фокус оставил неизгладимое впечатление. В конце концов, даже эти несложные подготовительные химические превращения мы тоже можем считать чудесами...
На первый случай мы подскажем вам, как поставить фокус с "водой" и "вином", хотя, если бы вы сами придумали что-то свое, было бы еще лучше. Вот наш совет. Возьмите прозрачный стеклянный кувшин. Приготовьте несколько чистых стаканов. Вообще-то достаточно трех, но, чтобы зрители думали, будто фокус очень сложен, лучше взять пять-шесть стаканов. В один стакан добавьте несколько капель любой кислоты и как-нибудь его пометьте, чтобы сразу можно было отличить этот стакан от остальных. В другой стакан насыпьте немножко стиральной соды, залейте ее водой и размешайте. В третий стакан, понятное дело, капните немного раствора фенолфталеина. В кувшин налейте самую обычную воду.
Теперь сам фокус. Скажите зрителям, что в кувшине чистая вода, и, чтобы показать, что это правда, отпейте для убедительности глоток-другой. Потом наполните все стаканы водой из банки: вода останется прозрачной. Затем воду из всех стаканов (кроме того, конечно, в котором кислота) влейте обратно в кувшин. Жидкость в ней станет красной. Зрители убедятся в этом, если вылить ее в пустые стаканы: "вода" превратилась в "вино"!
Вновь слейте содержимое всех стаканов в кувшин – именно всех, включая стакан с кислотой. Жидкость, как вы понимаете, обесцветится. Разлейте ее по стаканам и покажите зрителям: "вино" стала "водой".
Но помните: теперь эту "воду" пить ни в коем случае нельзя!
Источники
1. Журин А.А. Химия. 9 класс : учеб. для общеобразоват. организаций с прил. на электрон. носителе / А.А. Журин. - 2-е изд. - М. : Просвещение, 2014. - 127, [1] c/ ^bk/ - (Caths)/
Комментарии (0)