Научные квест-шоу для детей и взрослых
+7(3412)24-03-15 8-912-857-36-50
e-mail: smartizh@inbox.ru
г.Ижевск
Ближайшие квесты

Научный Новый год -2021

 С НОВЫМ ГОДОМ, ДОРОГОЙ ДРУГ! 

Перед тобой подарок с “Научного Нового года”.  Мы подготовили для тебя небольшое химическое расследование. 

 

У тебя в наборе:
1.  Стеклянная палочка
 2. Пипетка Пастера
3. Свеча
4. Пробирка на 50 мл с раствором спирта и фенолфталеина
 5 - 11
  •   3 неподписанные склянки с белыми порошками
  • Склянка с медным купоросом (соль синего цвета)
  • Склянка с лимонной кислотой
  • Склянка с карбонатом натрия
  • Склянка с железным порошком (серого цвета)

А также тебе понадобится:

1. Стакан с горячей водой из-под крана
2. Стакан для слива 
3. Стаканчик с 10 мл растительного масла
4. Поднос для работы

Техника безопасности:

  1. Все реактивы в наших наборах безопасны. Кроме того, их можно приобрести в аптеке или в продовольственном магазине. Но реактивы НИКОГДА нельзя пробовать на вкус, даже если они выглядят очень аппетитно.

  2. Всегда выполняй эксперименты в защитных очках. Заведи себе правило: если ты сел делать эксперимент — очки должны быть на тебе. Даже безвредный сок лимона при попадании в глаза вызывает неприятные ощущения.

  3. Надевай перчатки, когда приступаешь к экспериментам. НО если в эксперименте есть работа с открытым огнем (например, тебе нужно нагреть пробирку) — обязательно сними перчатки.

  4. Будь осторожен при работе с горячей лабораторной посудой, особенно с той, что ты только что нагрел. Помни, что горячее стекло внешне неотличимо от холодного.

Новый год - это время науки, когда Университет Дедов Морозов открывает свои двери для всех желающих, чтобы каждый мог проникнуться духом праздника. На протяжении всего года сотрудники тщательно готовились к празднованию, разрабатывали свои проекты, чтобы Новый год состоялся.

Вот и в этом году ты решаешь навестить своего друга Дмитрия Ивановича - ректора Университета Дедов Морозов. Ты, не спеша, бредешь по коридорам Университета. Как же красиво он украшен! На каждое окно студенты приклеили снежинки из бумаги, под потолком растянулись гирлянды, а вход в каждый кабинет украшает разноцветная мишура.

На лестнице ты сталкиваешься с запыхавшимся Дмитрием Ивановичем:

— Здравствуй, дорогой друг! - говорит ректор. - Как же я рад тебя видеть!
— Здравствуйте, Дмитрий Иванович! Куда же вы так спешите?
— Ты разве не в курсе? У нас сегодня проходит ежегодная научная конференция… - на мгновение он замолкает в раздумье. - Как же я мог забыть?! Ты можешь помочь мне?
— Да, конечно! Но что случилось?
— Нужно открыть сейф в моем кабинете, там всё просто, главное - раздели по цветам. 

Ты идешь по коридору и пытаешься понять, что же именно надо будет разделять. В кабинете Дмитрия Ивановича ты замечаешь на столе небольшой металлический сейф с кодовым замком. Рядом лежат реактивы и инструкция. “Похоже, что код - это результат эксперимента. Как это в духе Дмитрия Ивановича!” - думаешь ты. До начала конференции осталось совсем мало времени, нельзя терять ни минуты!

Первый эксперимент

Получение трехцветной жидкости

1. Возьми пробирку с изопропиловым спиртом и фенолфталеином, открой её.
2. В пробирку насыпь половину содержимого склянки с карбонатом натрия.

3. Налей 10 мл воды из стакана в пробирку до отметки 20 мл. Можешь аккуратно налить прямо из стакана или воспользоваться пипеткой (на пипетке тоже есть отметки по количеству мл в ней).

4. Цвет раствора изменился на ярко-розовый.

Что произошло?
Когда мы добавили карбонат натрия в пробирку, он не растворился сразу. Всё из-за того, что в ней находился спирт, который плохо растворяет карбонат натрия. Всё изменилось, как только мы добавили воды, в которой карбонат натрия прекрасно растворяется. Почему же изменился цвет? В пробирке изначально был фенолфталеин – химический индикатор, который меняет свою окраску в зависимости от среды. Как только карбонат натрия растворился, среда вокруг фенолфталеина изменилась и он среагировал на это, изменив свой цвет на ярко-фиолетовый.
5. Закрой пробирку и хорошенько встряхни ее, делай это в течении 10 секунд.

6. Теперь поставь пробирку на стол и посмотри, что произойдет с раствором. Он должен в течение минуты разделиться на два слоя: водный прозрачный слой и спиртовой слой фиолетового цвета.

7. Отложи пробирку в сторону.

Если разделения не произошло, и на дне твоей пробирки просто лежит карбонат натрия, то добавь еще половину карбоната натрия от того, что осталось в склянке.

Если разделения снова не произошло, то добавь весь оставшийся карбонат натрия. Поставь на стол и подожди, пока раствор разделится на два слоя.

Что произошло?

Разные жидкости могут иметь разную плотность.

В повседневной жизни ты можешь столкнуться с этим, например, на кухне. Если добавить подсолнечное масло в воду, оно будет “плавать” на поверхности из-за того, что плотность масла меньше плотности воды. Плотность изопропилового спирта тоже меньше плотности воды.

Почему же тогда спирт не “плавает” на поверхности воды? Всё из-за того, что спирт и вода хорошо смешиваются друг с другом. Но почему же тогда в конечном итоге получилось 2 слоя? Вот тут всё дело в карбонате натрия: растворяясь, он отнимает воду у спирта, в результате спирту ничего не остается делать, кроме как организовать свой собственный слой.

Этот процесс разделения смеси на две части с помощью добавления какой-либо соли называется высаливание. Что же мы имеем в итоге, нижний слой – раствор карбоната натрия, верхний – раствор фенолфталеина в спирте.

Чтобы получить трехцветную жидкость, нам нужно определить, в какой из 4-х неподписанных склянок находится карбонат аммония. Перед началом экспериментов налей горячую воду в стакан и подготовь стаканчик для слива.

Продолжим эксперимент

1. Возьми склянку с порошком синего цвета, она содержит медный купорос. Налей в нее 4 пипетки теплой воды.
2. Перемешай стеклянной палочкой медный купорос, чтобы он растворился как можно лучше (полностью его растворить у тебя скорее всего не получится, ничего страшного). Раствор должен окраситься в светло-синий цвет.
3. Промой пипетку водой. Для этого набери в пипетку воды и слей ее в стаканчик для слива. Сделай так еще 2 раза.
4. У тебя осталось 3 неподписанные склянки с белыми порошками. Налей в каждую из них по 2 пипетки теплой воды.
5. Аккуратно перемешай содержимое стеклянной палочкой, чтобы порошки лучше растворились.

6. Добавь по 1 пипетке раствора медного купороса (синего цвета) в каждую неподписанную склянку с растворами. Добавлять нужно медленно по каплям! Растворы могут начать пениться! Внимательно наблюдай за происходящим.

Что произошло?

В неподписанных склянках находились вещества, при взаимодействии с которыми получаются соли меди разного состава и цвета.

Водный раствор сульфата меди окрашен в синий цвет. При его взаимодействии с другими веществами образуются соединения отличной от него окраски. Такие реакции называются качественными. Химики называют качественными не те реакции, которые проходят очень хорошо, а реакции, с помощью которых можно доказать наличие того или иного вещества в растворе.

Чаще всего в результате такой реакции получается окрашенный раствор, выпадает осадок или выделяется газ.

В нашем случае меняется цвет растворов: светло-зеленый цвет дает реакция медного купороса с хлоридом натрия, желто-оливковый цвет – с пиросульфитом натрия, темно-фиолетовый – с карбонатом аммония (на картинке расположены слева направо).

 

7.Ты смог определить в какой склянке карбонат аммония, поздравляю! Теперь добавь одну пипетку полученного раствора в большую пробирку с двухслойной жидкостью.

8. Верхний слой сейчас должен окраситься в синий цвет. Чтобы его отделить от фиолетового слоя, закрой пробирку крышкой и потряси ее 3-4 секунды. Важно! Закрути крышку плотно и не тряси слишком сильно и долго, иначе слои сильно перемешаются и будут долго разделяться.

9. Открой пробирку и поставь ее на стол. Внимательно наблюдай за образованием двух слоев: синего и фиолетового.

Что произошло?

При добавлении фиолетового раствора в пробирку с двумя слоями, он сразу же смешивается с верхним спиртовым розовым слоем. Но нам нужно, чтобы добавленный нами раствор смешался с нижним слоем, для этого мы трясем пробирку.

Как только медный купорос и карбонат аммония перемешались с раствором карбоната натрия, который был внизу, они тут же вступили в реакцию и выпал красивый осадок дигидроксокарбоната меди изумрудного цвета.

10.Теперь возьми пробирку с маслом и налей его аккуратно в большую пробирку со слоями.

11. Масло должно образовать третий слой между слоями воды и спирта.

Что произошло?

Плотность растительного масла выше плотности спирта, но при этом ниже, чем плотность воды, которая содержит большое количество карбоната натрия. Поэтому масло располагается отдельным слоем, который не смешивается со спиртом и водой.

 

Ты открываешь сейф, внутри него есть сверток, на котором написано “Не вскрывать”. Ты берешь его, хватаешь с собой большую пробирку с получившейся трехцветной жидкостью и несешься в конференц зал.

В зале уже разгар конференции, все сотрудники сидят на мягких стульях и хлопают, вызывая Дмитрия Ивановича выйти. Ты замечаешь ректора у входа, подбегаешь к нему и протягиваешь сверток и пробирку.

— Ого, большое спасибо, дорогой друг! Ты меня просто спасаешь! – улыбается Дмитрий Иванович. – Не хочешь ли ты выйти со мной на сцену и помочь с демонстрацией?

Ты, не раздумывая, соглашаешься. Вы стоите перед собравшимися учеными, Дмитрий Иванович начинает:

— Уважаемые коллеги, сегодня мы вместе с моим помощником продемонстрируем вам пару интересных праздничных экспериментов!

 

Второй эксперимент

Лавовая лампа

Инструкция

 1.Поставь перед собой пробирку с трехцветной жидкостью.
2. Возьми склянку с лимонной кислотой из набора.
3.Аккуратно насыпь несколько гранул в пробирку и внимательно наблюдай за тем, что происходит.

4. Верхний слой постепенно обесцветился!

Что произошло?

Лимонная кислота не растворяется в спиртовом слое, но хорошо растворяется в воде. В воде уже есть карбонат натрия, который реагирует с лимонной кислотой: в результате их взаимодействия выделяется углекислый газ в виде пузырьков.

Он поднимается вверх, попадает в слой спирта и начинает менять окружение фенолфталеина, который содержится в спиртовом растворе.

Фенолфталеин реагирует на изменение окружения обесцвечиванием, в результате спиртовой раствор опять становится прозрачным.

5.Со временем средний слой масла поменяется местами с верхним слоем. Это происходит из-за того, что часть пузырьков углекислого газа, как бы “застревает” в слое масла.

6. В результате слой масла становится всё менее и менее плотным и в конечном итоге слой спирта и масла поменяются местами.

 

Масло находится в верхнем слое, спирт – в среднем, а вода – в нижнем, но при этом средний слой обесцветился. Чтобы вернуть цвет среднему слою, нужно аккуратно покачать пробирку в разные стороны.

6. Нижний слой постепенно начнет менять цвет у среднего слоя и он снова станет розовым!

 7. Если опять добавить лимонной кислоты, то слой снова обесцветится.

 

— Вот как просто можно создать свою собственную лавовую лампу! – говорит Дмитрий Иванович.

Зал взрывается от бурных оваций. Ректор улыбается и хлопает тебя по плечу. Когда аплодисменты стихают, он продолжает:

— Но какой же праздник обходится без фейерверков? Ну что же, посмотрим, что в свертке? Сейчас мы продемонстрируем вам небольшой салют, который легко можно устроить прямо у себя дома!

Третий эксперимент

Горение железного порошка

 


 

Инструкция

 1. Надень очки.

2. Возьми свечку и попроси родителей поджечь ее.

3. Возьми склянку с железным порошком, наклони ее и при помощи стеклянной палочки набери немного железного порошка.

4. На стеклянной палочке будет совсем немного этого порошка, но этого будет достаточно для эксперимента.
5. Выключи свет в комнате.

6. Подними палочку с железным порошком на высоте 5-10 см над свечой и аккуратно стряхни порошок на пламя свечки.

 

 

7.Пламя должно заискриться!

8. Повтори пункты 3-6 до тех пор, пока тебе не надоест или пока не кончится железный порошок.

 

Что произошло?

Мы подожгли железный порошок, или если говорить научным языком – провели химическую реакцию железа и кислорода, по-другому эта реакция называется окислением.

Но почему железный порошок мы можем зажечь, а железный лист – нет?

Обычно скорость окисления железа зависит от его формы: кусок или лист металла не горит, однако если мы раздробим этот лист на мелкие-мелкие частицы железа (до состояния порошка), то его можно будет легко поджечь.

Тебе скорее всего доводилось видеть это в повседневной жизни, когда рабочие на стройке с помощью “болгарки” разрезают что-то железное, например арматуру: инструмент срезает мельчайшие частицы железа, при этом очень сильно разогревая их. Попадая в нашу атмосферу, богатую кислородом, эти частицы мгновенно вспыхивают. Именно это мы видим как разлетающиеся искры.

Ты завороженно смотришь, как весело разлетаются искры в пламени свечи. Тебе немного жаль, что эта конференция подошла к концу…

— Ну что же, уважаемые коллеги! На этом мы заканчиваем. Напоследок хочется вам всем пожелать в наступающем году интереснейших экспериментов, красивейших реакций, побольше научных дискуссий, новых открытий и увлекательным приключений! С Новым годом!