Содержание

Чем отличается сахар от соли

Сахар и соль внешне достаточно похожи. Это белые кристаллические вещества, которые легко растворяются в воде. И сахар, и соль употребляются в пищу и часто встречаются в виде порошка. Но несмотря на такое количество сходных признаков, каждое из веществ обладает и собственными свойствами.

Общие сведения

Сахар, с точки зрения его химического состава, является веществом из группы углеводов. Он очень ценен как пищевой продукт. Сахар добавляют в напитки, кулинарные и хлебобулочные изделия. Мороженое, конфеты, кондитерские кремы, какао и чай – все это готовится с применением сахара.

Сахар

Соль, на языке химии, это хлорид натрия. Она также используется в процессе приготовления еды и, как и сахар, в определенных количествах важна для сохранения здоровья человека. Избыток соли или сахара для организма вреден.

Сольк содержанию ↑

Сравнение

Вещества, прежде всего, имеют разное происхождение. Отличие сахара от соли состоит в том, что сахар получают из органического сырья. Это вещество добывают из тростника, свеклы особых сортов, сока клена и пальмы. Соль имеет минеральное, неорганическое, происхождение. Она находится в природных залежах, которые могут быть обнаружены и очень глубоко, на дне водоемов. Существует и технология получения соли путем выпаривания специальных растворов.

Если сравнить крупицы сахара и соли, можно заметить, что у сахара они похожи на миниатюрные кирпичики, а у соли обладают более округлыми очертаниями. Частицы сахара лучше отражают световые лучи, в результате чего в освещенном пространстве это вещество блестит. Соль имеет более матовый вид, поскольку ее крупицы поглощают много света. Сахар может иметь бежевый оттенок. Есть и сорт продукта, по цвету называемый коричневым сахаром. Если соль имеет оттенок, то он сероватый.

Невозможно перепутать вкус сахара и соли. У сахара он сладкий, приятный. У соли, соответственно, соленый. Съесть много соли сразу не получится. Сахар имеет своеобразный сладкий аромат, особенно хорошо ощущаемый в наполненной не до конца емкости. Запах соли не улавливается.

Понять, в чем разница между сахаром и солью, можно, поместив каждое из веществ в ладонь. От сахара рука станет липкой, соль же способна вызвать пощипывание, особенно если на коже имеется ранка.

к содержанию ↑

Таблица

СахарСоль
Органическое происхождениеМинеральное происхождение
Крупицы с прямоугольными формамиБолее округлые частицы
Блестит на светуМеньше блестит
Может быть коричневым или иметь бежевый оттенокМожет быть сероватой
Сладкий вкусСоленый вкус
Сладкий ароматНе пахнет
Делает кожу липкойМожет вызывать пощипывание

Чистые вещества — урок. Химия, 8–9 класс.

В античные времена древнегреческими учёными было сформулировано предположение, которое позже полностью подтвердилось — о том, что вещества состоят из мельчайших невидимых глазу частиц.

 

Например, вода состоит из одинаковых частиц, называемых молекулами воды. Сахар состоит из одинаковых частиц, называемых молекулами сахара. Вода и сахар — это чистые вещества.

Чистыми веществами называются вещества, которые состоят из частиц одинакового вида.

Если же сахар смешать с водой, происходит диффузия — молекулы сахара проникают между молекулами воды. Образуется раствор, в состав которого входят как молекулы воды, так и молекулы сахара.

Раствор — это смесь веществ.

 

Смесями называют вещества, в состав которых входят частицы разного вида.

Все вещества являются либо чистыми, либо смесями.

 

Рис. \(1\). Чистые вещества и смеси

 

Чистые вещества состоят из частиц одного вида, а смеси — из частиц разного вида.

 

Кроме веществ, состоящих из молекул, существуют вещества, имеющие немолекулярное строение.

Например, металлы и инертные газы состоят не из молекул, а из более мелких частиц — атомов.

 

Таким образом, медь состоит только из атомов меди, а цинк состоит только из атомов цинка. Медь и цинк — чистые вещества. Если к меди добавить цинк и сильно нагреть, получится сплав, который называют латунью.

Латунь — это смесь, в состав которой входят как атомы меди, так и атомы цинка.

Существуют вещества немолекулярного строения, состоящие из частиц другого вида, называемых ионами. В состав ионных соединений входят не электрически нейтральные атомы или молекулы, а частицы, несущие на себе положительный или отрицательный заряд.

 

Примером таких веществ может служить хлорид натрия, то есть обычная поваренная соль, кристаллы которой состоят из положительно заряженных ионов натрия и отрицательно заряженных ионов хлора. Поваренная соль является чистым веществом. Если же её растворить в воде, образуется раствор, который является смесью двух веществ — воды и поваренной соли.

Сравнение чистых веществ и смесей

 

Чистые вещества

Состав

Чистое вещество состоит из частиц одного вида. 

Например, вода состоит только из молекул воды.

  

Чистое вещество имеет постоянный состав.

Например, любая молекула воды состоит из двух атомов химического элемента водорода и одного атома химического элемента кислорода. 

Смесь состоит из частиц разного вида. Например, раствор сахара в воде содержит как молекулы воды, так и молекулы сахара.

  

Смесь не имеет постоянного состава: содержание отдельных составных частей одной и той же смеси может быть разным. Условно говоря, в стакане воды можно растворить и одну чайную ложку сахара, и две.

СвойстваЧистое вещество имеет постоянные свойства.

В смеси каждое  вещество в основном сохраняет свои свойства.

Например, железо так же, как обычно, притягивается магнитом, поваренная соль остаётся солёной.

 

Физические свойства смеси отчасти меняются с изменением её количественного состава.

 

Обрати внимание!

Следует иметь в виду, что идеально чистых веществ не существует, поскольку ни одно из веществ невозможно полностью очистить от содержащихся в нём примесей.

Какое же вещество в таком случае на практике считается чистым?

Практически чистым (чистым) называют вещество, в котором содержание примесей столь ничтожно, что эти примеси существенным образом не влияют на его свойства.

Например, образец практически чистой воды бесцветный, без вкуса и запаха, имеет температуру кристаллизации \(0\) °С, температуру кипения \(+100\) °С, плотность при температуре \(+4\) °С равную \(1000\) кг/м³ и не проводит электрический ток.

 

     

Рис. \(2\). Чистые вещества: кислород, сахар

 

В некоторых отраслях науки и техники используют особо чистые вещества.

 

 

Рис. \(3\). Золото

 

Рис. \(4\). Кремний

 

В банках золото хранится в слитках, массовая доля благородного металла в которых составляет \(99,9\) %; в технике для изготовления электронных приборов и микросхем используется кремний, чистота которого составляет \(99,999\) %.

 

В природе, в технике и в повседневной жизни большей частью приходится иметь дело со смесями. Так, смесью является воздух, природная вода, почва, биологические жидкости, пища и многое другое.

Смеси бывают двух видов: однородные (гомогенные) и неоднородные (гетерогенные).

 

Рис. \(5\). Классификация смесей

Источники:

Рис. 1. Чистые вещества и смеси © ЯКласс

Рис. 2. Чистые вещества Кислород © ЯКласс

Сахар https://cdn.pixabay.com/photo/2019/03/27/14/51/sugar-4085174_960_720.jpg

Рис. 3. Золото https://cdn.pixabay.com/photo/2016/10/16/10/11/bullion-1744773_960_720.jpg

Рис. 4. Кремний https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e9/SiliconCroda.jpg Общественное достояние

Рис. 5. Классификация смесей © ЯКласс

Лабораторный опыт №1. Сравнение свойств твёрдых веществ.

Сравните, используя приведённый на с. 10 план, свойства выданных вам в стаканчиках образцов веществ:
вариант 1 – кристаллических сахара и поваренной соли;
вариант 2 – глюкозы и лимонной кислоты.

Ответ
Вариант 1
Свойства вещества Сахар Поваренная соль
Агрегатное состояние Твердое Твердое
Цвет Бесцветное Бесцветное
Запах Без запаха Без запаха
Твердость по шкале Мооса 2 2
Физические свойства Хрупкое Хрупкое
Растворимость Растворимое в воде Растворимое в воде
Температуры плавления и кипения tплав. = 800.8°C, tкип. = 1465°C tплав. = 186°C
Плотность 1.59 г/см³ 1.49 г/см³
Тепло- и электропроводность Плохой проводник тепла, не проводит электрический ток Плохой проводник тепла, не проводит электрический ток (раствор и расплав проводят электрический ток)
Вариант 2
Свойства вещества Глюкоза Лимонная кислота
Агрегатное состояние Твердое Твердое
Цвет Бесцветный Бесцветный
Запах Без запаха Без запаха
Твердость по шкале Мооса 2 2
Физические свойства Хрупкое Хрупкое
Растворимость Растворимое Растворимое
Температуры плавления и кипения tплав. = 146°C tплав. = 153°C
Плотность 1.56 г/см³ 1.67 г/см³
Тепло- и электропроводность Плохой проводник тепла, не проводит электрический ток Плохой проводник тепла, не проводит электрический ток

Мир все больше тянет к сладкому: всегда ли сахар – проблема, и что с этим делать?

  • Фернандо Дуарте
  • Всемирная служба Би-би-си

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Общее потребление сахара в мире скакнуло со 123,4 миллиона тонн в 2001 году до 172,4 в 2018-м

В докладе программы Global Burden of Disease за 2019 год, опубликованном в популярном научном журнале Lancet, ученые утверждают, что Израиль — страна с самым низким уровнем смертности от проблем со здоровьем, связанных с неправильным питанием.

В рамках программы Global Burden of Disease специалисты оценивают, каким образом различные заболевания и эпидемии влияют на жизнь в разных странах мира по целому ряду факторов — от экономики до смертности.

Последние исследования были проведены в 195 странах, и по их итогам появилось множество научных статей, авторы которых призывают весь мир брать пример с израильтян в вопросах питания.

Но если вы последуете этому совету, ваше потребление сахара окажется больше, чем у жителя любой другой страны на планете.

«Катастрофа»

В 2018 году каждый житель Израиля съел в среднем более 60 килограммов сахара, то есть примерно 165 граммов в день.

Это самый высокий показатель в мире, согласно данным Международной организации по сахару (ISO).

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Сладкие пончики — традиционный десерт в дни еврейского праздника Ханука. Их едят много, в каждой семье и на протяжении нескольких дней

«В Израиле средний взрослый человек потребляет более 30 чайных ложек сахара в день — это катастрофа», — говорит профессор Итамар Раз, глава израильского Центра лечения диабета, специалист с мировым именем в этой области.

Малайзия, Барбадос, Фиджи и Бразилия следуют за Израилем в пятерке стран-любителей сладкого.

Меньше всего сахара едят в Северной Корее. По данным за 2018 год, потребление на душу населения там составило всего 3,5 килограмма. Для сравнения — в соседней Южной Корее в том же году каждый житель съел в среднем 30,6 килограмма сахара.

В США, где широко распространена проблема с лишним весом и связанными с ним заболеваниями, данные за 2018 год составили 31,1 килограмма сахара на душу населения. Однако с этим показателем Америка не вошла даже в двадцатку стран с наибольшим потреблением — в рейтинге она на 56-м месте.

Россия — значительно выше, на 24-м месте, с 39,7 кг сахара на душу населения за 2018 год.

В абсолютном исчислении Индия является крупнейшим потребителем сахара. В 2018 году ее жители съели 25,39 метрических тонн сахара — больше, чем страны всего Европейского Союза вместе взятые.

Как проводятся вычисления

Приводимые цифры получаются не только на основе того, сколько сахара люди собственноручно кладут в свою еду и напитки.

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

В некоторых продуктах сахара неоправданно много. Это делается ради усиления вкусовых качеств и увеличения срока годности

Очень многие продукты, которые мы покупаем в магазине, уже содержат сахар, и в некоторых — например, во фруктовых соках, — его очень много.

В результате человечество потребляет все больше и больше сахара. В 2001 году глобальная цифра составляла 123,4 миллиона тонн за год, в 2018-м — уже 172,4 млн (данные ISO).

Если разделить равномерно на всех жителей Земли, то каждый из нас поглощает 22,6 килограмма сахара ежегодно.

Массовое потребление

Почему же мы едим больше сахара?

Одна из главных причин в том, что сахар всегда был дешевым и доступным источником энергии для нашего организма.

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) заявляет, что в Индии, например, сахар — важное условие для выживания бедных слоев населения.

В этой стране тяга к сахару растет особенно быстрыми темпами. Основной скачок произошел с начала 1960-х до середины 1990-х: с 2,6 миллиона тонн в год до 13 миллионов.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Обработанные продукты с высоким содержанием сахара в последние годы прочно вошли в наш рацион

Кроме того, в последние 50 лет весь мир активно потребляет полуфабрикаты и так называемые обработанные продукты — колбасы, сосиски и другие. Производители весьма щедро добавляют в них сахар для усиления вкуса и продления срока годности.

По данным министерства сельского хозяйства США, уже в 2002 году продукты такого рода составляли 77% продовольственных продаж по всему миру.

Большинство экспертов в области медицины считают высокое потребление сахара главной причиной ожирения, которое стало серьезной глобальной проблемой.

Есть меньше сахара

В 2015 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) рекомендовала значительно снизить объемы потребляемого сахара. Он должен составлять менее 10% от общего рациона взрослого и ребенка.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

ВОЗ рекомендует не употреблять больше 50 граммов сахара в день

В идеале, считает ВОЗ, сахар и сахаросодержащие продукты не должны превышать 5% в ежедневном меню, что составляет примерно 25 граммов, или 6 чайных ложек.

«Очевидно, что медицинские организации рекомендуют значительно снизить потребление сахара. В данный момент его едят чрезвычайно много в любых возрастных группах и при любом достатке», — говорит Виктория Тейлор, главный диетолог британского благотворительного фонда British Heart Foundation, занимающегося проблемами сердца.

Налогообложение

В последние несколько лет власти более 20 стран пошли дальше обычных медицинских советов населению, они также обложили продукцию с высоким содержанием сахара, главным образом сладкие напитки, дополнительным налогом.

А в начале ноября Сингапур стал первой страной в мире, решившей запретить рекламу таких напитков. Запрет вступит в силу в следующем году.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Власти Сингапура всерьез взялись за борьбу с ожирением населения

«Наше быстро стареющее население и возрастающая склонность к хроническим заболеваниям приведут к тому, что система здравоохранения перестанет справляться со своими задачами, станет нестабильной и дорогостоящей, если мы сейчас не вмешаемся», — сказал министр здравоохранения Сингапура Эдвин Тонг, выступая на международном конгрессе 10 октября.

То, что ужесточения коснулись в первую очередь сладких напитков, легко объяснимо: в них много сахара, минимум питательной ценности, и они крайне популярны во всем мире.

По данным Гарвардской школы общественного здоровья, в 355 миллилитрах апельсиновой газировки содержится 11 чайных ложек сахара.

Исследования установили прямую связь между потреблением сладких напитков и набором веса, а также повышением рисков диабета 2-го типа, заболеваниями сердца и даже опасностью преждевременной смерти.

Плохой имидж

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Сладкие напитки очень вредны, но они широко потребляются во всем мире

Однако есть и те, кто считает, что сахар критикуют незаслуженно.

Президент Международной организации по сахару Хосе Орива в интервью Би-би-си сказал, что сахар почему-то особенно выделяют как вредный продукт, хотя не он один виноват в неправильном питании человека.

«Сахар подвергается мощной антирекламе, но нельзя забывать, что этот продукт исторически является для человека основным источником энергии. Он есть даже в грудном молоке», — говорит Орива.

«Нельзя объявлять врагом один только сахар в рамках борьбы с ожирением. Есть и другие факторы, например, снижение физической активности и неправильное питание в целом, — считает специалист. — Мы все знаем, что общее переедание никому не идет на пользу».

«Нарушения в системе питания»

Диетолог организации Action Sugar Холли Габриэль согласна с тем, что сахар — лишь часть проблемы. Action Sugar — это ассоциация исследователей и ученых, которые призывают правительство Британии ужесточить меры в отношении производителей и распространителей продукции с высоким содержанием сахара.

«Увеличение числа страдающих ожирением — следствие нарушений в окружающей среде и сбоя в системе питания человека, — говорит Габриэль. — Поэтому необходимо ввести сразу ряд мер — от дополнительного налогообложения до обязательных изменений рецептуры».

Глава ISO Хосе Орива сомневается в долгосрочной эффективности денежных штрафов, но в целом критикует индустрию производства продуктов питания за чрезмерное использование сахара.

«Сбор дополнительного налога пока принес пользу лишь государственной казне тех стран, где он введен. Пищевая промышленность должна сама искать способы решить проблему, надо вытащить голову из песка», — считает эксперт.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Популярность полуфабрикатов очень выросла в последние 50 лет

В некоторых странах пищевые компании уже приняли меры.

В декабре прошлого года целый ряд производителей-гигантов в Германии взяли обязательство к 2025 году существенно снизить содержание сахара и соли в своих обработанных продуктах, а также сократить на 15% долю сахара в соках и напитках.

А что с тортиками?

Крупное исследование, проведенное группой из Университета Отаго в Новой Зеландии, показало, что дополнительные 10% налога на сладкие напитки привели к тому, что их стали меньше покупать тоже примерно на 10%.

В некоторых странах эта мера привела также к тому, что производители начали менять рецептуру своих продуктов, чтобы выйти из категории, попадающей под налог.

Согласно Action on Sugar, с апреля 2018 года в Британии содержание сахара в некоторых напитках снизилось на 28,8%.

Однако дополнительное налогообложение — мера настолько новая в большинстве стран, что пока рано судить, насколько она эффективна для поддержания общественного здоровья.

Хотя ученые из Лондонской школы гигиены и тропической медицины считают, что эффект есть. Вместе со специалистами из Оксфордского и Кембриджского университетов они смоделировали дополнительное налогообложение таких продуктов, как печенье, торты и конфеты, и пришли к выводу, что эта мера благоприятно отражается на здоровье британцев.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Ученые доказали, что рост цен на определенные продукты снижает объемы их потребления, но считать это универсальным методом борьбы с ожирением нельзя

Суть эксперимента заключалась в том, чтобы, применив экономическую модель, оценить последствия роста цен на определенные товары на 20%.

Результат такой: средний британец, независимо от дохода, гипотетически должен худеть на 1,3 килограмма в год. Если же поднять цены только на сладкие напитки, то потеря в весе составит лишь 203 грамма в год.

Налог на перекусы

«Британия — пример того, насколько важно, чтобы любые новые практики вводились, исходя из реалий той или иной страны. Британцы потребляют больше сахара с перекусами, чем в виде сладких напитков», — говорит одна из руководителей исследовательской группы Паулин Шелбик.

Под перекусами имеются в виду бутерброды, крекеры, традиционная британская сосиска в тесте и многое другое.

По мнению Шелбик и ее коллег, повышение налогов на подобные продукты уже через год поможет снизить индекс ожирения среди британцев на 2,7%.

«Абсолютно очевидно, что мера с налогообложением действенна, — говорит ученая. — И хотя универсального способа помочь людям правильно питаться и сбросить вес не существует, несомненно одно: потреблять меньше сахара — важное условие».

Разделение смеси соли и речного песка. Химия. 8 класс. Разработка урока

УМК по химии для 8 класса О. С. Габриеляна.

Тип урока: Комбинированный (теория, практическая часть)

Цели урока:

  • Образовательные – ознакомиться с методами получения чистых веществ и способами разделения смесей. Продолжить формирование умений и навыков учащихся по использованию лабораторного оборудования для проведения химического эксперимента.
  • Развивающие – формировать умение наблюдать за явлениями, описывать их и делать умозаключения-выводы. Научить простейшим способам разделения смесей – отстаиванию, фильтрованию, выпариванию.
  • Воспитательные – развивать умения работать индивидуально и в группах, делать практические выводы из произведенного опыта и знаний.

Задачи урока:

  • Обобщить знания по теме «Виды смесей», полученные на предыдущем уроке, путем проведения фронтального опроса в виде беседы.
  • Рассказать о способах разделения смесей, используя ЭОРы.
  • Актуализировать полученную информацию.
  • Объяснить методику выполнения практической части работы.

Оборудование урока: Мультимедийная установка, химические стаканы, воронка, бумажный фильтр, стеклянная палочка, спиртовка, спички, держатель, предметное стекло, смесь соли и речного песка.

Используемые источники: Габриелян О.С. Химия. 8 класс :учеб. Для общеобразоват. учреждений / О.С.Габриелян. – М.: Дрофа, 2012.- 286 с.: ил. Электронное приложение к данному учебнику.

Ход урока

1. Организация класса — 2 минуты.

2. Теоретическая часть урока – 5 минут (беседа)

Учитель: На прошлом уроке мы познакомились с понятием «смеси». Выяснили, что они бывают

  1. Природными.
  2. Искусственными.

Дети:

  1. Морская вода, воздух, гранит.
  2. Бронза, стекло, пластик, различные растворы.

Учитель: На какие две группы смеси делятся по составу?

Дети:

  1. Однородные – визуально не наблюдается граница раздела компонентов (истинные растворы).
  2. Неоднородные – визуально наблюдается граница раздела компонентов смеси (масло и вода).

Учитель: На какие группы делятся смеси по агрегатному состоянию?

Дети:

  1. Газообразные (воздух, пропан-бутановая смесь).
  2. Жидкие (молоко, речная вода, нефть).
  3. Твердые (гранит, бронза, стекло).

Учитель: Для чего человеку нужны чистые вещества?

Дети: Чтобы создавать необходимые смеси нужного состава.

Учитель: Подводя итог моим вопросам и вашим ответам, предположите тему сегодняшнего урока.

Дети сами формулируют тему урока и записывают в тетрадь.

3. Новый материал: «Способы разделения смесей». — 10 минут.

Дистилляция, перегонка, кристаллизация – методы, основанные на разных температурах кипения компонентов смеси. Применяется для однородных смесей (вода, нефть, воздух, растворы) ЭОР №1 (приложение).

Фильтрование – основано на разной пропускной способности фильтров.

Отстаивание – основано на разной плотности веществ.

Фильтрование и отстаивание предназначены для разделения неоднородных смесей (соль и песок, масло и вода) ЭОР №2 (приложение)

.

Возгонка – это переход твердого вещества в газообразное минуя жидкое. Применяется для получения чистого йода. Встречается в быту, когда мокрое белье высыхает на морозе.

Постановка проблемы.

Учитель: Вы пошли в лес на пикник, запас соли рассыпался на землю. Что вы будете делать?

Дети: Звучат разные варианты ответов.

4. Практическая часть урока «Разделение смеси соли и речного песка». — 20 минут.

Дети получают методички, оборудование. Перед началом выполнения работы изучают алгоритм своих практических действий. ЭОР №3 (приложение).

Цель работы: практически провести разделение смеси.

Оборудование: химический стакан (2 шт.), воронка, фильтр, спиртовка, спички, держатель, стекло для выпаривания, смесь речного песка с солью.

Ход работы

Задание №1: выделить поваренную соль из смеси с песком.

  1. Растворить смесь песка и соли в воде.
  2. Приготовьте фильтр и вложите его в воронку.
  3. Отфильтруйте смесь.
  4. Поместите несколько капель фильтрата на стекло для выпаривания, закрепите стекло в держателе и нагрейте над пламенем спиртовки до появления кристаллов поваренной соли.

Задание №2

Сделайте рисунки ваших действий.

Задание №3: Ответить на вопросы.

  1. Каков характер разделяемой смеси (однородная или неоднородная)
  2. На чем основаны методы разделения смеси.
  3. Учебник стр.155. Вопросы № 3, 4, 5, 6.

5. Заключительная часть урока — 8 минут.

Отвечают устно на вопросы (учебник стр.155. №3,5,6).

Смотрят ЭОР №4 (приложение) «Как профильтровать воду в походных условиях»

Ноябрьская химическая образовательная программа: О программе

Образовательная программа была направлена на формирование у школьников представлений о современной методологии и технике лабораторного химического синтеза и анализа.

В рамках программы были освещены аппаратные возможности и инструменты современных синтетических лабораторий. Учащиеся познакомились с теорией механохимических, фотохимических, электрохимических и микроволновых методов синтеза органических и неорганических соединений. Особое внимание было уделено свойствам (в т.ч. органолептическим) синтезируемых веществ и их связи со структурой соединений, а также сфере их применения.

В программу вошли научные и научно-популярные лекции профессора кафедры органической химии Института химии СПбГУ, доктора химических наук Карцовой Анны Алексеевна «Удивительный углерод» и «Аллотропные модификации углерода» и лекция «Алмазоподобные углеводороды: путь длиною в век» доцента Самарского государственного технического университета, доктора химических наук Яшкина Сергея Николаевича, семинары, олимпиадные тренинги, отборочный этап городской олимпиады СПбГУ по химии (1-й уровень) и научно-практическая конференция по итогам выполнения исследовательских проектов.

Лекции ведущих преподавателей

Яшкин Сергей Николаевич «Алмазоподобные углеводороды: путь длиною в век»: Одним из основных и интереснейших представителей алмазоподобных углеводородов является адамантан (буквальный перевод этого слова «алмазоподобный») – уникальная каркасная органическая молекула, обладающая кристаллической решеткой алмаза. В лекции пойдет речь об обнаружении адамантана в нефти и различных попытках синтеза этого соединения, его строении и свойствах, о диамандоидах и применении их в электронике, о наноалмазах и алмазоподобных покрытиях. На основе адамантана создаются оптические стекла, лекарственные препараты. Рассматриваются пути молекулярного дизайна в фармакологии адамантана, а также комплексы типа «гость-хозяин» с его участием.

Адамантильный фрагмент, обладая высокой липофильностью, может выполнить роль «пули», свободно проникающей сквозь биологические мембраны. Адамантан является важнейшим синтоном для получения многих органических соединений для нефтехимии, полимерной химии.


Олимпиадные тренинги

9 класс
Общая химия
Термохимия

10 класс
Органическая химия 1
Органическая химия 2
Общая и неорганическая химия
Неорганическая химия

11 класс
Общая и органическая химия
Органическая химия
Физическая химия

Олимпиада (районный этап ВсОШ)

В ходе программы школьники приняли участие в исследовательских проектах:

1. Синтез и изучение свойств азокрасителей

2. Хроматографический профиль антиоксидантов растений субтропического культур
3. Кристаллизация комплексных соединений из многокомпонентных растворов электролитов
4. Пара жемчужин из богатого мира наночастиц: магнитная жидкость и коллоидное золото
5. Определение содержания тяжелых металлов в почвах различных регионов России
6. Простые синтезы для аналитической электрохимии: сенсорные покрытия на основе галогенидов серебра
7. Применение современных ионно-обменных материалов для разделения ионов редкоземельных элементов
8. Синтез люминесцентных металл-органических каркасных структур лантаноидов для создания флуоресцентных красок
9. Влияние растворителя на синтез и свойства металл-органических структур
10. Ядерный магнитный резонанс в земном поле
11. Разработка и анализ перспектив нестандартных путей использования супергидрофобных покрытий

Описание проектов

1. Синтез и изучение свойств азокрасителей

Руководитель проекта: Коронатов А.Н.

Аннотация: Проект направлен на формирование у школьников представлений о взаимосвязи свойств органических веществ с их строением на примере некоторых азосоединений. Ароматические азосоединения были открыты в середине XIX века и получили разнообразное промышленное и лабораторно-практическое применение. В промышленности главной областью применения ароматических азосоединений является использование их в качестве красителей, которыми окрашивают ткани самого различного вида, кожу, мех, дерево, бумагу, различные виды пластмасс, резину, пищевые продукты, лекарственные средства и т.д. Также азокрасители получили широкое применение в качества кислотно-основных индикаторов. Помимо этого, некоторые азосоединения применяются в органическом синтезе в качестве исходных веществ для получения ряда гетероциклических структур.

В теоретической части проекта рассматриваются методы синтеза и свойства азосоединений и связанных с ними классов органических веществ — аминов, солей диазония. Учащиеся познакомятся с теорией цветности, электронными эффектами заместителей, основами ультрафиолетовой спектроскопии и спектроскопии ядерного магнитного резонанса, овладеют основами органического синтеза, а также основными методами очистки и идентификации органических веществ. Ключевыми практическими задачами являются получение ряда азосоединений и изучение их спектральных и кислотно-основных свойств. Полученные данные позволяют выявить на практике основные закономерности в изменении свойств соединений в зависимости от их строения. В завершение проекта с помощью синтезированных азосоединений будет проведена окраска образцов одежды.

Главные результаты

– Синтез азосоединений и исследование кислотно-основных свойств,
– синтез триазена,
– синтез изоксазолона,
– выяснение механизма в реакции получения изоксазолона,
– подтверждение структуры с использованием спектров поглощения  поглощения и протонно-магнитного резонанса.

Презентация проекта

Методические материалы
 

2. Хроматографический профиль антиоксидантов растений субтропического культур

Руководитель проекта: Бессонова Е.А.

Волонтер проекта: Кравченко А.В.

Аннотация: Хотя кислород необходим для жизни человека, он также может и повредить клетки, когда в определенных химических процессах образуются свободные радикалы кислорода. Эти радикалы способствуют старению и участвуют в возникновении многих заболеваний, включая атеросклероз и рак. Многочисленные вещества, называемые антиоксидантами, встречающиеся в природе и в организме, функционируют в качестве защитных агентов против свободных радикалов кислорода. Известны фармакологические препараты, являющиеся синтетическими аналогами природных антиоксидантов, однако их перечень весьма ограничен. В связи с проблемами безопасности применения синтетических антиоксидантов, актуальным является поиск их природных источников. 

Известно, что чайные и цитрусовые культуры, обладают широким спектром биологической активности. В работе в качестве объектов исследования будут выступать растения субтропического происхождения (чай и сорта цитрусовых культур), произрастающие в Краснодарском крае, плоды и листья которых имеют в питании человека большое профилактическое, лечебное и диетическое значение. В них содержатся такие биологически активные компоненты, как полифенолы, аминокислоты, витамины, сахара и органические кислоты, которые являются хорошо известными маркерами спелости, вкуса, запаха и качества продуктов растительного происхождения. Определение этих веществ в различных сортах хурмы, чая, цитрусовых позволяет предсказать и обосновать антиоксидантную и антибактериальную активность данных плодов, а также их листьев, что может быть использовано при селекционировании, разработке природных лекарственных препаратов, выборе наиболее перспективных сортов. Эта задача может быть решена с использованием современных физико-химических методов анализа смесей веществ: жидкостной хроматографии и капиллярного электрофореза, позволяющих одновременно определить несколько компонентов различной природы в одной пробе и получить характеристические профили образцов. 

В ходе проекта участники изучат теоретические и практические основы хроматографии и капиллярного электрофореза, проведут сравнительный анализ результатов, полученных этими методами. Особое внимание в проекте будет уделено разработке способа подготовки образца к анализу, включающую очистку и концентрирование определяемых веществ. Участники проекта познакомятся с актуальными методами хемометрической обработки многомерных данных, которые позволят связать качество исследуемых объектов и их полезные свойства с содержанием конкретных компонентов и, тем самым, оптимизировать технологию его производства и сделать выбор наиболее перспективных сортов.

Главные результаты

В результате проведенных исследований предложен экспрессный вариант определения кофеина и катехинов, и аминокислот в чае и мандаринах методом ВЭТСХ с видеоденситометрическим детектированием.

Изучена МГК-модель по профилям полифенолов и аминокислот  селекционных  и ферментированных сортов чая. Выявлены доминирующие аналиты (аминокилослоты – серин, глутаиноквая кислота, аспарагиновая кислота и катехины – эпигаллокатехин галлат, эпикатехин галлат и галлокатехин), определяющие различие между сортами чая.

Презентация проекта

Методические материалы
 

3. Кристаллизация комплексных соединений из многокомпонентных растворов электролитов

Руководитель проекта: Богачев Н.А.

Волонтер проекта: Толмачев М.В.

Аннотация: Настоящая работа является продолжением проектов двух прошлых смен. Проект находится на стыке двух наук — физической и неорганической химии — и направлен на экспериментальный поиск закономерностей, управляющих формированием сольватов определенного состава и структуры в многокомпонентных растворах, содержащих органические растворители и соли элементов-комплексообразователей. В рамках работы по проекту участникам будет предложено совместить исследования первых двух лет, и, опираясь на полученные на прошлых сменах результатах, исследовать новые объекты для подтверждения ранее обнаруженных закономерностей в связях свойств компонентов многокомпонентных растворов и строением кристаллизующихся из них соединений. Принципиальным отличием настоящего проекта от предыдущих в части объектов исследования станет изучение сольватов не только солей переходных элементов, но и солей p-элементов, а также трехкомпонентных систем, содержащих две соли и один растворитель. 

Участие в проекте с образовательной точки зрения позволит ребятам изучить (или глубже узнать) такие темы и области химии, как: сольватация, теория растворов, координационная химия, теория кристаллического поля, теории кислот и оснований (включая теорию ЖМКО), неорганический синтез.

С научно-практической точки зрения участники получат возможность ознакомиться с методами рентгеноструктурного анализа, порошковой рентгеновской дифракции, колебательной спектроскопии, комплексонометрического и окислительно-восстановительного титрования, а также с базовыми принципами работы с лабораторным оборудованием для проведения неорганического синтеза. Для обработки полученных экспериментальных данных участники будут обучены приемам расшифровки результатов рентгеноструктурного анализа и поиска необходимых кристаллографических данных в Кембриджской базе CCDC.

Главные результаты

Впервые определена растворимость солей в четырех тройных системах: ZnCl2-DMSO-DMA, ZnCl2-DMSO-DX, ZnCl2-CdCl2-DMSO, CoCl2-DMSO-DMA.
– Получено и структурно охарактеризовано новое соединение [Zn(DMSO)6][ZnCl3(DMSO)]2(DX),
– показано подобие систем-аналогов MeCl2-DMSO-DX (Me = Co, Cd, Zn): в обеих кристаллизуются изоструктурные сольваты смешанного состава в  бинарном растворителе,
– обнаружено формирование двойных солей в тройной системе CdCl2-ZnCl2-DMSO,
– обнаружена связь растворимости и диэлектрической проницаемости растворителей — растворимость в тройных системах уменьшается при переходе от более полярного к менее полярному растворителю.

Презентация проекта

Методические материалы
 

4. Пара жемчужин из богатого мира наночастиц: магнитная жидкость и коллоидное золото

Руководитель проекта: Ванин А.А.

Волонтер проекта: Смирнов А.Н.

Аннотация: В ходе выполнения проекта участники познакомятся с подходом «снизу вверх» при создании наноматериалов, суть которого в направленном химическом синтезе из ионов и молекул частиц нанометрового размера и последующем приготовлении коллоидных систем. В теоретической части будут рассмотрены темы: синтез наночастиц, приготовление и устойчивость коллоидных систем, взаимодействие электромагнитного поля с веществом.

В практической части проекта предлагается:

– получить наночастицы магнетита и золота, стабилизировать дисперсии наночастиц,
– приготовить магнитные жидкости на гексановой основе и исследовать их магнитные и коллоидно-химические свойства,
– варьировать размер и форму наночастиц, управляя условиями синтеза,
– подтвердить размеры наночастиц золота спектрометрически.

Главные результаты

– Получен магнитный абсорбент для поглощения ионов тяжелых металлов,
– разработан быстрый и специфичный качественный тест на антибиотики (Ампициллин),
– разработана методика определения содержания АФС в ГЛФ (АФС – активная фармацевтическая субстанция – фолиевая кислота; ГЛФ – готовая лекарственная форма – таблетки фолиевой кислоты (1 мг).

Презентация проекта

Методические материалы
 

5. Определение содержания тяжелых металлов в почвах различных регионов России

Руководители проекта: Савинов С.С.

Волонтер поекта: Кудряшов Д.В.

Аннотация: Проект направлен на получение практических навыков в области аналитической химии (количественного химического анализа). Учащиеся получат опыт планирования аналитического эксперимента, познакомятся на практике с методиками пробоподготовки реальных природных объектов и последующего определения микроэлементного состава современными методами анализа, которые используются в практической деятельности химика-аналитика. Кроме того, учащиеся получат представления о способах обработки экспериментальных данных, приобретут опыт интерпретации результатов и их публичного представления.

Тяжелые металлы — группа элементов, оказывающих токсичное влияние даже при малых концентрациях. Тяжелые металлы попадают в почву обычно из техногенных источников и впоследствии накапливаются в поверхностном слое почвы. Их присутствие отрицательно сказывается на свойствах почвы и ее плодородии. Кроме того, металлы (как и другие элементы) из почвы попадают в растения и накапливаются в их тканях. Затем по трофическим цепям они попадают в другие живые организмы, в том числе и в организм человека.

Целью работы является определение концентраций веществ (в т.ч. тяжелых металлов) в почвах г. Сочи и Санкт-Петербурга и сопоставление получаемых результатов. Схема реализации проекта включает следующие пункты:

– литературный обзор: знакомство с составом и свойствами почв, нормативными документами, регламентирующими содержание металлов в почвах, научными публикациями, посвященными анализу почв,
– отбор образцов почв на территории г. Сочи (пробы почв из г. Санкт-Петербурга будут предоставлены),
– предварительная подготовка (усреднение и измельчение) анализируемых образцов,
– экспериментальное сравнением способов пробоподготовки (экстракции) анализируемых образцов для последующего определения металлов (на примере Mn),
– определение содержания подвижных форм тяжелых металлов в почвах методом молекулярной фотометрии,
– определение содержания углерода органических соединений в почвах титриметрическим методом,
– определение содержания фторидов в почвах и кислотности потенциометрическим методом,
– сравнительный качественный анализ образцов почв методом дуговой атомно-эмиссионной спектрометрии,
– метрологическая обработка получаемых данных, определение средних значений и доверительных интервалов, сравнение результатов с ПДК,
– статистическая обработка получаемых данных, сравнение состава различных образцов,
– подготовка научного доклада по результатам работы с его последующей презентацией на отчетной конференции.

Главные результаты

Установлено:
– разные методики пробоподготовки дают различные результаты определения подвижных форм металлов для разных проб,
– содержание углерода в почве Санкт-Петербурга — 4,4%, в Сочи — 1,6%,
– актуальная кислотность в pH составляет 7,2 для Санкт-Петербурга, 7,9 — для Сочи, обменная кислотность в pH 5,5 для Санкт-Петербурга, 6,7 — для Сочи,
– содержание тяжелых металлов (Mn, Zn, Pb, Co) в Санкт-Петербурге и в Сочи не превышает ПДК,
– содержание фторидов в почве г. Сочи превышает ПДК менее, чем в два раза.

Презентация проекта

Методические материалы
 

6. Простые синтезы для аналитической электрохимии: сенсорные покрытия на основе галогенидов серебра

Руководитель проекта: Калиничев А.В.

Волонтер проекта: Тюфтяков Н.Ю.

Аннотация: Суть проекта заключается в исследовании условий получения галогенид-серебряных электродов второго рода и апробация их в качестве электродов сравнения в прямой потенциометрии.

Целью проекта является обучение школьников теоретическим основам функционирования гальванических ячеек и электродов, химическим и электрохимическим методам получения нерастворимых покрытий для создания электродов второго рода и принципам их применения в качестве электродов сравнения.

Задачами и результатами проекта будут являться:

– теоретическая подготовка: понимание школьниками основных физико-химических процессов, лежащих в основе электроаналитической химии (электрохимическое равновесие, понятие гальванического элемента, принцип действия электродов первого и второго рода, понятие об электродах сравнения, равновесные электрохимические измерения и метод прямой потенциометрии, основы функционирования гальваностатов и высокоомных вольтметров),
– экспериментальная подготовка (освоение химической и электрохимической методик получения покрытий на основе галогенидов серебра для создания электродов второго рода; получение навыков измерений э.д.с. в простых гальванических ячейках, интерпретации электрического сигнала),
– формирование универсальных исследовательских навыков: установление связи между условиями получения нерастворимых покрытий (природой и концентрацией электролитов, используемых для осаждения, временем синтеза, плотностью тока) и их свойствами на микро- и макроуровне (морфологией поверхности, однородностью, толщиной, а также стабильностью и воспроизводимостью электродного потенциала),
– создание работоспособных электродов сравнения на основе галогенидов серебра и количественная проверка их работоспособности в ходе прямой потенциометрии.

Главные результаты

– Синтезированы галогенидсеребряные покрытия: хлоридные, бромидные, иодидные,
– созданы работоспособные электроды сравнения,
– установлены оптимальные значения концентрации и силы тока для успешного проведения синтеза,
– исследована методами микроскопии морфология полученных образцов.

Презентация проекта

Методические материалы
 

7. Применение современных ионно-обменных материалов для разделения ионов редкоземельных элементов

Руководитель проекта: Курапова О.Ю.

Аннотация: Проект знакомит обучающихся с теоретическими и практическими аспектами протекания ионно-обменных процессов, строением и свойствами органических и неорганических ионнообменных материалов, а также основами физической химии. Особое внимание в проекте будет уделено изучению химического равновесия. В настоящее время ионный обмен играет значительную роль для обеспечения безопасности на производствах, очистки сточных вод, очистки растворов от определенного типа ионов (катионов тяжелых металлов, радионуклидов, умягчения воды), получения веществ, прямой синтез которых невозможен, разделения аминокислот и витаминов. Участникам проекта предлагается ознакомиться с основами синтеза  и анализа структуры ионно-обменных материалов методами РФА и гранулометрии, экспериментального определения основных физико-химических характеристик ионообменных материалов (констант обмена, обменной емкости), а также самостоятельного подбора оптимальных условий для разделения смесей Zn2+ и Cu2+ , а также «дидима» на Pr3+ и Nd3+.

Главные результаты

– Освоен синтез и анализ структуры ионообменных материалов методами РФА и гранулометрии, 
– проведено экспериментального определения основных физико-химических характеристик ионообменных материалов (констант обмена, обменной емкости),
– найдены  оптимальные условия для разделения смесей Zn2+ и Cu2+,
– достигнуто селективное разделение  «дидима» на Pr3+ и Nd3+.

Презентация проекта

Методические материалы


8. Синтез люминесцентных металл-органических каркасных структур лантаноидов для создания флуоресцентных красок

Руководитель проекта: Мерещенко А.С.

Волонтер проекта: Видякина А.А.

Аннотация: Металл-органические каркасные структуры, обладающие люминесцентными свойствами, являются перспективными материалами для создания новых фотокатализаторов, фотогальванических элементов, фотоактивных наноматериалов, люминесцентных биомаркеров, сенсоров, препаратов для фотодинамической противораковой терапии и разработки новых методов органического синтеза. С целью рационального дизайна металл-органических каркасных структур, обладающих заданными люминесцентными характеристиками, необходимо глубокое понимание связи фотофизических свойств с их составом и строением. Многие соединения лантаноидов обладают выраженными люминесцентными свойствами за счет f-f переходов ионов лантаноидов. Однако, в связи с тем, что f-f переходы запрещены по симметрии, неорганические соединения лантаноидов слабо поглощают свет и, как следствие, слабо люминесцируют. Решением данной проблемы может быть перевод ионов лантаноидов в возбужденные электронные состояния не напрямую, а в результате передачи энергии, сенсибилизации. В качестве сенсибилизатора для соединений лантаноидов часто выступают органические молекулы, например, анионы бензолдикарбоновых и бензолтрикарбоновых кислот. 

В данной работе будет проведён синтез металл-органических каркасных структур на основе смешанных терефталатов европия(III),  тербия(III), празеодима(III), диспрозия(III), гадолиния(III), лютеция(III) и иттрия в водных и водно-органических растворителях. Синтез будет проводиться как при комнатной температуры при реакции солей терефталата с солями редкоземельных элементов, так и сольватермическим методом в автоклаве при температурах до 180 градусов Цельсия. Для полученных соединений будут изучены люминесцентные свойства, качественный и фазовый состав. По итогам работы из полученных материалов будут созданы люминесцентные краски, светящиеся различными цветами под действием ультрафиолетового света. Также будут проведены пробные эксперименты по созданию люминесцентных сенсоров на различные аналиты, такие как ионы тяжелых металлов и органические растворители.

Главные результаты

– Синтезированы смешанные терефталаты Tb-Gd, Eu-Gd, Tb-Lu изоструктурны терефталату тербия Tb2(1,4-bdc)3*4h3O. Установлено, что смешанные терефталаты Eu-Lu при низких концентрациях (< 10 ат.%) европия изоструктурны терефталату лютеция Lu2(1,4-bdc)3*10h3O, а при высоких концентрациях европия – терефталату тербия Tb2(1,4-bdc)3*4h3O.
–  При возбуждении смешанных терефталатов, содержащих тербий и европий, в полосу поглощения терефталат иона на 254 нм наблюдается интенсивная люминесценция ионов тербия (488, 543, 586, 622 нм) и европия (577, 590, 615, 651, 700 нм).  
–  Показано, что с увеличением концентрации европия/тербия в смешанных терефталатах до 10% интенсивность люминесценции резко увеличивается, а затем плавно спадает.
– Установлено, что ионы Pb2+, Cu2+, Cr3+ и Fe3+ тушат люминесценцию терефталатов тербия и европия, что позволяет использовать данные терефталаты в качестве люминесцентных сенсоров. Тушение более выражено для смешанных терефталатов Tb-Lu, Eu-Lu и Tb-Eu-Lu.
– Разработаны люминесцентные краски на основе терефталатов тербия и европия. С помощью данных красок подготовлена иллюстрация к работе.

Презентация проекта

Методические материалы
 

9. Влияние растворителя на синтез и свойства металл-органических структур

Руководитель проекта: Скрипкин М.Ю.

Волонтер проекта: Булдаков А.В.

Аннотация: Синтез и изучение свойств металлорганических каркасных структур является одной из наиболее быстро развивающихся областей современной координационной химии. Этот класс координационных полимеров находит все большее практическое применение благодаря своим каталитическим, люминесцентным, газопоглотительным свойствам. Большое внимание уделяется не только синтезу новых металлорганических каркасных структур, но и оптимизации уже существующих методов синтеза, таких как метод медленного испарения, сольвотермальный, микроволновый, механохимический и так далее. Одним из возможных путей достижения оптимальных характеристик этих материалов (степени кристалличности, пористости, газопоглотительной способности) является подбор соответствующего растворителя. Целью настоящего проекта и станет выявление эффекта состава смешанного водно-органического растворителя на состав и структуру металлорганических каркасных структур (metal-organic frameworks, MOFs).

В ходе работы предполагается осуществить синтез ряда MOF, содержащих в качестве металлоцентров ионы переходных металлов, а в качестве линкеров — бензол ди- и трикарбоксилат-анионы и 4,4’-бипиридин. В качестве растворителя будут рассмотрены смеси воды с органическими растворителями с разной донорной способностью: этанолом, N,N-диметилформамидом, диметилсульфоксидом. В ходе выполнения проекта участники приобретут навыки химика-синтетика, познакомятся (теоретически и частично — на практике) с такими методами синтеза, как взаимная диффузия растворов, медленное испарение, сольвотермальный, сонохимический, электрохимический синтез, освоят базовые методы химического анализа, получат навыки расшифровки колебательных спектров и дифрактограмм вещества, данных ТГ, ДТА и ДСК. Предлагаемый проект является частью проекта, поддержанного грантом РФФИ.

Главные результаты

– Синтезировано более 50 синтезов металл-органических каркасных структур,
– получено 15 уникальных МОФов,
– структура МОФов подтверждена методами  РФА и рамановской спектроскопии,
– выявлены зависимости влияния состава растворителя на структуру исследованных МОФов.

Презентация проекта

Методические материалы


10. Ядерный магнитный резонанс в земном поле

Руководители проекта: Иевлев А.В., Куприянов П.А.

Аннотация: Курс экспериментальных работ в рамках проекта по ядерному магнитному резонансу (ЯМР) в земном поле позволит школьникам полностью ознакомиться со всеми основными методами ЯМР, а также с его особенностями в слабых магнитных полях. Проект нацелен, в основном, на изучение возможностей ядерного магнитного резонанса, поскольку методы ЯМР являются одним из самых мощных инструментов для неразрушающего изучения как физико-химических свойств различных веществ, так и исследования самой структуры вещества. Кроме того, магнитный резонанс имеет достаточно широкие применения, такие как ЯМР-томография и магнитометрия, огромным плюсом к этому могут послужить возможности близких явлений электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР), с которыми также познакомятся участники проекта. 

Порядок работ выстроен так, что школьники сначала получат необходимую начальную информацию о явлении и научатся работать с приборами: ЯМР-магнитометром и ЯМР-спектрометром, работающих в слабых магнитных полях. В этом проекте школьникам придется научиться настраивать экспериментальную установку, находить сигнал ЯМР, добиваться оптимальных режимов работы, регистрировать спектры ЯМР в земном магнитном поле, вычислять некоторые характеристики веществ, а также получать карты магнитного поля Земли.

Главные результаты

– Проведены измерения  магнитного поля Земли с помощью низкополевого спектрометра,
– установлена временная вариация магнитного поля Земли, измеренная на внутреннем дворе школы,
– установлена вариация магнитного поля Земли с вариометрических станций, расположенных на примерно одной долготе(+/- 1,376°), а в углу зависимость наклонения вектора магнитного поля от широты, на которой расположена станция,
– обнаружен градиент МПЗ на участке около школы,
– измерено магнитное поле на участке около школы и градиент МПЗ на участке около школы.

Презентация проекта

Методические материалы


11. Разработка и анализ перспектив нестандартных путей использования супергидрофобных покрытий

Руководиитель проекта: Рогожин В.Б.

Волонтер проекта: Лезова А.А.

Аннотация: В последнее десятилетие появилось большое количество исследований, раскрывающих возможности использования супергидрофобных покрытий не только для защиты от влаги, но и для решения других  задач: в микрофлюидике, в концепции «лаборатория-на-чипе», в медицине для уменьшения тромбообразования и т.д. Однако спектр возможных применений этих покрытий далеко не исчерпан. Известно, что режим Касси-Бакстера характеризуется наличием газа в полостях поверхности, непосредственно контактирующей с жидкостью. Совокупность свойств подобного контакта, а именно, свободный обмен частицами через границу раздела газ-жидкость, малые коэффициенты трения жидкости о подобную поверхность, возможность резкого увеличения ее площади при фиксированном объеме за счет размещения в нем тонких пленок или волокон с супергидрофобным покрытием могут иметь прямое практическое применение.

В ходе выполнения проекта участники проанализируют перспективы практического применения супергидрофобных поверхностей в медицине для создания искусственного легкого, в биотопливной энергетике для решения задачи высокоэффективного отделения высоколетучих топливных компонент из водного раствора, а также для опреснения морской воды при сравнительно низких температурах и малых энергетических затратах. В рамках проекта будут рассмотрены особенности гидрофобных и супергидрофобных покрытий, пути стабилизации режима Касси-Бакстера. Участники создадут и исследуют свои конструкции, связанные с проблематикой проекта.

Главные результаты

– Созданы две модели искусственного легкого и продемонстрирована их эффективность; предложены пути дальнейшего усовершенствования,
– собраны и испытаны две установки, позволяющие опреснять морскую воду за счет энергии окружающей среды,
– собрана установка по непрерывному отделению высоколетучих компонентов на примере C2H5OH, которую можно применять непосредственно в биореакторе в процессе жизнедеятельности микроорганизмов,
– исследовано поведение ферромагнитных жидкостей на супергидрофобной поверхности и проанализированы возможности применения супергидрофобной поверхности в контакте с ферромагнитной жидкостью.

Презентация проекта

Методические материалы

Про сахара с точки зрения химика. Химия на кухне 2 / Хабр


Старинная форма фасовки сахара — «сахарная голова»
Выкладываю продолжение, как обещал. Первый пост был про соль.
Про сахар. Какие бывают сахара. Про кленовый сахар и сахар ли он? Сосульки из кленового сока — ценный дар природы. Моно- и много- сахариды. Что общего у омара, тарантула, ёлки, гриба, мёда и ракеты «Кассам». Ставим химический опыт по превращению крахмала… Как блеснуть эрудицией. Фруктоза — польза и вред, две стороны вопроса. Кто виноват в том, что от молока болит живот. Как получается, что кислое варенье меньше засахаривается. Из чего делают мёд. Из чего делают сахар. Про тростниковый сахар — едим ради его вкуса.

Всем привет! Что-то после рассказов про «белую смерть», захотелось поговорить про «сладкую». Это такой каламбур, шутка юмора. Вопрос вреда, и в данном случае, как Вы уже догадываетесь, заключается в основном, в неумеренном потреблении. Ну вот, значит, встречаются на полке много разных сортов сахара, и из местных и приезжие, и начинают выяснять, кто из них лучше… Стоп! Не допустим мордобоя, и разберемся сами.



Сироп из кленового сока

Вот и начнем разбор полётов с него, потому что, его мало и штука это интересная. Это традиционный продукт, который получали в США и Канаде, в то время, когда сахара свекловичного еще не было, а тростниковый был дорог. Получают его упариванием весеннего кленового сока. Кстати, наверное Вы знаете, что так же как из берёзы, весной, можно добывать сок и из клёна, и не обязательно в Америке. Во время моего проживания в подмосковном Троицке, случилась такая весна, что морозец еще держался, а в деревьях сок уже двинулся. В результате из всех трещинок и поломов на веточках начали расти сосульки.


Реально вкусные сосульки

Вычислив природу образования этих странно высоко висящих сосулек — попробовал их на вкус… в общем первый сок с любого дерева сладенький, отдает древесиной, некоторые породы деревьев давали совсем вкусный, некоторые — с неприятным привкусом, но сладкий. Так что в кленовом сахаре нет ничего удивительного, зато есть довольно много минеральных веществ, и сладость его определяется… Оп!

Да ведь получается, что это и не сахар вовсе, а лишь его близкий химический родственник — глюкоза. Она получается в дереве при расщеплении накопленного осенью крахмала. Вот так, легко и естественно, мы пришли к теме моно-, ди-, и полисахаридов. Постараюсь внести ясность. Сахара — это целый класс соединений, их еще зовут — углеводы. На самом деле какая-то смысловая разница между ними есть, расплывчатая, но нас сильно стыдить за её незнание вряд ли будут. Вообще, растительное царство, оказывается, в основном, состоит из разнообразнейших углеводов или по-другому поли-, олиго-, три-, ди- и моносахаридов. При этом некоторые из них бывают сладкими… Удивил?

Итак: что вообще, в химии, значит сахара или углеводы? Ну их так назвали потому что, в начале развития химии, их анализ показывал, что они как бы состоят из смеси молекул воды и углерода. Тогда еще не вникали в тонкости структуры молекулы — то есть, как атомы соединены между собой. А это важно. Анализ, чаще всего, выполнялся самым простым способом — сжиганием и взвешиванием. После сжигания становилось известно количество углерода, водорода и кислорода, содержавшегося в навеске вещества. А сахарами — понятно — под рукой был сахар, и вещи химически похожие на него, стали называть (моно, ди… поли-) — сахаридами или углеводами. Самые простые молекулы сахаров, которые уже не удавалось расщепить кипячением в воде с кислотой, назвали моносахаридами, — сахара, одна молекула которых расщеплялась на две молекулы моносахаридов — назвали дисахаридами. Олигосахариды, это сахара состоящие из небольшого количества моносахаридов. В этом месте каждый сам придумывает ему приятную шутку про олигархов и олигосахариды. Напрашивается. Полисахариды — это разнообразнейшие природные полимеры из моносахаридов.

Вы удивитесь, но панцирь краба, шкурка тарантула и основное вещество грибов, состоят из полисахарида — хитина. Ах, какой соблазн — начать производство — «крабового сахара». Или «скорпионового», да хоть «грибного». Или даже водки. Нет! Не получается. Моносахарид из хитина хоть и не сладкий, а очень интересный. Это глюкозамин — популярное средство при болях в суставах. Хотя официальная медицина и эксперименты показывают, что плацебо почти так же хорошо действует. Только вот, если уж очень болит, тогда был замечен положительный эффект. Хотя, многие люди клянутся, что им реально помогает. Это вещество можно делать из шкурок от креветок. А вот если из этого хитина сделать трисахарид — хитозан, получится средство для похудения и перспективное средство для заживления ран. Мощный полисахарид — целлюлоза (она состоит из глюкозы, кстати), из неё гм… делают деревья, бумагу, хлопок и бездымный порох. Первый искусственный пластик был из нитроцеллюлозы и делали из него шары для бильярда и клавиши для роялей. До этого приходилось использовать слоновую кость.

Пектин — тоже полисахарид, природный, его много в яблоках и цитрусовых( и не только). Моносахарид, из которого он состоит, штука нам не слишком знакомая и сказать про неё что-либо интересное не могу, а грузить Вас ненужным не буду. Прелесть пектина, в том, что его легко и приятно извлекать из жмыха от выжимок сока. В общем, сырья навалом. Причем это не какая-то синтетика, вполне себе натуральный продукт. Старинный мармелад и зефир — обязаны были своему происхождению именно яблокам, вернее их пектину. В старинный зефир, видимо, добавляли просто разваренный яблочный жмых — ну или не сильно очищенный, даже вроде опилки от яблочных семянок попадались, поэтому он был сероватый и имел интересный такой, натуральный вкус. Там, в составе, яблоки фигурируют или яблочный пектин. Не помню.


Похоже на яблочный мармелад времён моей юности

А яблочный мармелад обходился естественным пектином, получавшимся из яблок при варке. Пектин — почти не усваивается организмом, зато хорошо соединяется с ионами тяжёлых металлов и радионуклидов(что то же самое, он радиацию не чувствует, он чувствует тяжелый металл. Химия) — это используют в медицине. Неплохое свойство для пищевой добавки, блокировать ядовитые тяжёлые металлы(многие из тяжелых металлов — ядовиты).


Поперечное сечение гликогена. В середине — белок. Вокруг — шуба из глюкозных частиц.

А вот еще полисахарид — гликоген, — основной запасной углевод человека и животных. Он откладывается в мускулах и печени. В отличие от запаса энергии накопленного в жирах, гликоген расщепляется быстро, но и запасы его невелики. Это запас энергии для относительно коротких по времени нагрузок.

Ну и распространённый углевод — крахмал. Из углеводов, до сих пор, именно его, мы съедаем больше всего. Моносахарид из которого построен крахмал — глюкоза. Потому и едим.


Вот так химики рисуют молекулы гликогена и крахмала

Внимание, опыт! Предлагаю химический опыт для домашней работы. Делать натощак. Чем голоднее будете, тем выше активность фермента амилаза в Вашей слюне. Берёте кусочек хлеба, чёрного, несладкого и жуёте. Долго. По мере жевания, Вы увидите, что хлеб становится слаще и слаще. Крахмал в хлебе, под действием фермента амилаза, превращается в сладкую мальтозу(глюкозу). Вот так лаборатория!

А ещё, если нагреть крахмал(до соответствующей температуры), то он станет «модифицированным» или по-старинному «декстрином». Просто станет лучше растворяться, даже в холодной воде. Не путать с ГМ! Потому повара часто прожаривают муку для приготовления соуса — она разойдётся в тёплой воде, и не будет комочков при приготовлении соуса. Можете сделать соус бешамель, и считать это домашней работой — рецепт взять из Интернета.


Мука, превращается, превращается в элегантный соус

В заголовке обещал упомянуть арабскую народную ракету «Кассам», к сахару она имеет то отношение, что её топливо состоит из смеси сахара и удобрения — селитры. Очень бюджетный вариант. Любители домашнего малобюджетного ракетостроения тоже очень уважают смесь из расплавленного сахара с селитрой, по причине сравнительной безопасности, удобства работы с ней и доступности.

Так что родственников у нашего сахара много — как у китайца с фамилией Ванг. Мы пробежались по всему этому богатству. Просто чтоб было интересно.

А сейчас, внимание! Штука, которую надо знать, чтобы прослыть тонким знатоком химии: — углеводы, это всё состоящее из сахаров и крахмала (обычно так говорят о том что едят, но как мы видели, это не совсем так — панцирь омара сожрать трудно, а усвоить ещё труднее). Углеводороды — это всё воняющее бензином и горючее, даже газ. Это едят в единственном случае — детский вазелин при запорах. Да и то, потому что, он как вошел, так и вышел, ну никак не усваивается. Запомнить просто — (угле-)водород — газ, его не съешь, (угле-)вод — вода, её можно выпить, а значит, съедобно. Теперь Вы можете блеснуть эрудицией на любой тусовке. И при переводах.

Так. Мы выяснили, что сахаров этих и моно и других, очень много. Не драматизируем. В реальной жизни нас волнует совсем немногие из них. О них поговорим. Моносахариды глюкоза и фруктоза употребляются нами в чистом виде и даже легко усваиваются.

Глюкоза усваивается моментально. Собственно она разносится кровью по нашему организму, для получения энергии, как топливо.

Фруктоза — в чистом виде этот моносахарид начали производить относительно недавно, лет 30-50 назад. До этого, его добывали в чистом виде, кажется, из клубней гладиолуса. Отделять фруктозу от глюкозы, например из мёда — не умели. А потому была она лекарством. Фруктоза считалась хорошим заменителем сахара — она в полтора раза слаще его, значит принесёт меньше калорий, она не повышает уровень сахара в крови, она не так быстро всасывается, как глюкоза, значит не будет сразу откладываться в жир. Она меньше вредит зубам, чем сахар, потому что хуже усваивается микробами. Теперь, когда фруктозу научились делать дёшево и много из сахара, стали выясняться и другие факторы. Выяснилось, что хоть она и слаще, люди используют не меньше фруктозы, а пьют более сладкое. Ещё — глюкоза моментально попадает в кровь и в нас начинает работать один из механизмов насыщения — уровень глюкозы растёт и есть перестаёт хотеться. Второй механизм — по срабатыванию датчика набитости желудка 8)). Ещё — фруктоза усваивается только печенью, так что при избытке калорий, там же в жир и откладывается. И какой вывод можно сделать? Если есть сколько надо, и регулировать калорийность своей пищи и количество движения, продукты с фруктозой вреда не принесут. А вот с реальными людьми так получается не всегда. Так кто виноват фруктоза или переедание? «Девушка была виновата в том, что мужчина к ней приставал — она была слишком красивой».

Так что, однозначно — если Вы голодны и выпьете немного фруктозосодержащего напитка, это будет полезно. Избыток — нет. Немного добавлю фактов, что бы Вы могли более философски глянуть на публикации по фруктозе. Наш любимый сахар (химики его зовут- сахароза), это дисахарид, его молекула слеплена из одной молекулы глюкозы и одной фруктозы. В организме он обязательно расщепляется на фруктозу и глюкозу. И было это испокон веков. Пчелиный мед — как было где-то красиво определено — «отрыжка насекомых, из полупереваренных выделений половых органов растений». Хе-хе. Так вот, в мёде, фруктоза и глюкоза пополам. Фруктоза во фруктах — вообще, однозначно, полезна — яблоки, груши, инжир — содержат довольно много фруктозы. Так что, мне видится причина вреда — переедание, вызванное неестественно вкусными продуктами. И вот еще штрих. Мы об этом забыли, но это было, и было хорошо. Инвертный сахар. А что это такое? Раствор сахара кипятили с небольшим количеством серной кислоты. Да, при этом молекула сахарозы разваливалась на исходную фруктозу и глюкозу. Кислоту осаждали мелом. Избыток мела и получившийся гипс отфильтровывали. Как видите, ничего криминального. Гипс, мел — источники кальция. А в чём же смысл реакции? Получавшийся раствор был в полтора раза слаще исходного сахара. За счет сладости фруктозы и глюкозы.

Так же происходит и у пчёл, только они используют специальный фермент. Такой раствор имеет ещё один неочевидный плюс. Он засахаривается гораздо медленнее, чем исходный сахарный сироп. Пчёлы это тоже знают, им работать с засахарившимся мёдом трудно — ложек и зубов нету. Почему засахаривается труднее? Вы только не обижайтесь( голосом Мкртчана — из Мимино), я Вам сейчас скажу одну очевидную для химика вещь: — Когда растёт кристалл -любого вещества — на его поверхность нарастают только молекулы того типа, из которых сложен этот кристалл. Во всяком случае они к этому стремятся. И сильно. Поэтому перекристаллизация, издревле, любимый способ очистки множества веществ. Растворили грязное, вырастили кристаллы, остатки отделили, кристаллы будут сильно чище. Так вот, когда у нас в растворе два разных сахара, возможные центры роста кристалла видят только свои молекулы и получается, что возможностей для роста кристаллов (засахаривания) в два раза меньше.

Немного про мёд. Мёд продукт исторически популярный и освящённый традицией. Ещё древние римляне лакомились напитком из мёда пополам с виноградным соком. И ничего у них не склеивалось. Нам трудно проникнуться теми ощущениями. Да, не было в те времена ничего столь же концентрированно сладкого и питательного, как мёд. Пища была достаточно грубой, с малым содержанием жиров и с очень малым количеством сладостей, поэтому съедение мёда вызывало необычно быстрый прилив сил и сытости. Даже от малого количества. В фильме «Легенда о Нараяме», люди чрезвычайно бедны, питаются почти одними трудноусвояемыми бобами. Одна из старушек собралась помирать. Плохо ей стало. Перед смертью ей сварили риса — гораздо более легко усвояемый продукт. Старушка поела и — ей стало хорошо, она выздоровела. Благодаря чудодейственной силе риса.

Процесс сбора и приготовления мёда пчелами тоже впечатляющ. Ручная работа, да какая мелкая! Сначала пчела облетает тысячу цветков и собирает 70 миллиграмм нектара, отвозит его в улей, где специальные работники долго его жуют для ферментирования, потом раскладывают по сотам и упаривают до нужных кондиций, обмахивая крыльями. Запечатывают воском. И только тогда мёд готов. С химической же точки зрения мёд состоит в основном, из смеси фруктозы, глюкозы и совсем чуть других сахаров. Остальные вещества составляют около 3%. Боюсь навлечь гнев читателей, но не забудьте — я ведь химик: рекламные публикации о составе мёда невнятны и нелогичны, так же как и про гималайскую соль. Там есть немного ферментов, в основном, амилазы — мёд с горячим чаем, приводит к разрушению ферментов, которые там были (амилаза и другие, если дожили — их разрушить не трудно, даже небольшим нагревом). Опять же, фермент — это природный катализатор, ускоритель какой-то химической реакции. Ну есть в мёде фермент, расщепляющий крахмал до мальтозы и сахарозу на глюкозу и фруктозу, а нам от этого какая польза? Чуть лучше булка усвоится. Не за то любим. Бывает у людей и детей аллергия на мёд, бывает что им мёд не нравится. Не надо переживать, на свете есть много других полезных продуктов. Но! Давайте вспомним метафору о том, что человек есть сумма «харда» и «софта». Софт — это наши эмоции, чувства, убеждения и вера. Если Вам приятно и хорошо попить чаю с мёдом — пейте на здоровье, будет полезно. Как выбрать хороший мёд — не скажу, не знаю. Я его вообще не покупаю, у жены дядька — пасечник. Дарит.

Немного скажу о других сахаридах, различных ди- и трисахаридах. Например в горохе есть некий трисахарид, который, нами в большинстве, не усваивается. А вот микробы кишечника начинают его жадно лопать. Результат — бурчание в животе, и не побоюсь этого выражения: — «испускание ветров». В молоке другой сахар — лактоза, который усваивается далеко не всеми людьми. То есть, маленькие дети имеют фермент для его расщепления, а у взрослых его активность может падать совсем. Вообще, мутация, позволяющая усваивать молочный сахар появилось в Европе 5000 лет назад, и связана с одомашниванием молочного скота. Так что, если у вас от молока болит живот — Вы не европеец. А если Вы можете пить молоко литрами — то Вы мутант-европеец. Это шутка такая.

Уйдём теперь от этих ужасных проблем к нашей простой, доброй милой сахарозе. Итак добывают её двумя способами: — первый нам наиболее привычный и известный — из сахарной свёклы(она -белая). Кстати, Вы её пробовали?


Сахарная свёкла — на вкус не очень

Но сладкая. Так вот, из свекольной стружки вымывают сахар. Получившийся коричневый раствор, очищают от примесей известью, углекислым и сернистым газом — сернистый газ, это вонючий газ получающийся при сгорании серы, им чистят подвалы и теплицы от всяких грибков и вредителей, придают дивный светлый цвет кураге и изюму. Вреда от него особого нет, он благополучно нейтрализуется и переходит в безвредные сульфаты. Так вот, раствор упаривают, и для получения рафинированного сахара, обрабатывают активированным углем. Он связывает на своей поверхности все красящие и вонючие вещества и получается совсем прозрачный раствор. Кстати, свекловичный сахар, традиционно очищают углём из твёрдых пород дерева, а вот рафинированный тростниковый(который становится совсем белым), по- традиции очищают костным углем. Углем, полученным при пережигании костей животных(по большей части коров, вероятно- не бойтесь, там ничего органического не остается, уголь, фосфаты кальция, всё нерастворимое). Так что свекловичный сахар можно считать вполне себе постным(вегетарианским?). Ну и нерафинированный тростниковый, потому что в процессе их приготовления животные не были задействованы. На самом деле вопрос постности сахара решается сугубо директивно, я думаю. Вернёмся к очищенному сахарному сиропу — его упаривают, вносят затравку кристаллов сахара, выпадающие кристаллы отделяют и сушат. Вот и получился рафинированный сахар-песок. Раньше из него делали твёрдый сахар-рафинад. Смешивали сахар-песок с сахарным сиропом. Вещь получалась по твёрдости — ядрёная и экономичная. Пока растворишь или сгрызёшь кусок, выпьешь три стакана чая. Теперь кусковой, быстрорастворимый сахар делают обработкой сахара -песка паром и прессованием. Получается гораздо более удобосъедаемый продукт.


Сахарный тростник

С тростниковым сахаром всё похоже и всё по-другому. Это был первый вид сахара, который люди начали делать. Получают его из сока сахарного тростника. Получается, густой коричневый сироп. Но вкус у него приятный, хотя цвет очень тёмный. Такой сироп бывает в магазине, но перед покупкой приглядитесь — должно быть написано, что он сделан конкретно из сахарного тростника. Ещё продают нерафинированный тростниковый сахар. А так же продается тёмный кусковой тростниковый сахар, его кажется делают из смеси рафинированного и тростникового сиропа, приятный на вкус.


Тёмный тростниковый кусковой сахар

С ценой интересная зависимость получается — чем продукт ближе к высушенному тростниковому соку, тем он дороже… Хотя не логично до крайности. Чем больше мы возимся на заводе с тростниковым сахаром, тем дешевле он становится… Парадоксы маркетинга. А вот ещё более тёмный продукт — фариновый сахар. Мягкая сахарная паста тёмного цвета. Тоже из тростника.


Фариновый сахар

Бывает ещё — Крупный карамельный сахар. Крупные, красивые кристаллы золотисто-тёмного цвета. Увы цвет в этом случае получается из-за добавки карамелизованного (нагреванием) сахара и не связан с веществами из тростниковой травки, а значит и вкус у него — сахарный.


Крупный карамельный сахар

На этом тему закончим — хотя есть ведь ещё и несахарные подсластители… может когда-нибудь поговорим и об этом. А вывод у нас будет такой: все сахара, вещь в некотором роде, искусственная, яблоко всяко полезнее, а уж если хотите съесть сахара выбирайте тот, который нравится. Вкус или цвет — тоже могут нести положительные эмоции, а это, согласитесь — хорошо.

Cпасибо за внимание. Теперь буду думать о следующем посте. Больше готовых у меня нет, так что когда будет — не знаю, это как Музы распорядятся. Предыдущий пост смотрите

5.1: Сахар и соль — Chemistry LibreTexts

Хлорид натрия, также известный как поваренная соль, представляет собой ионное соединение с химической формулой \ (\ ce {NaCl} \), представляющей соотношение 1: 1 ионов натрия и хлорида. Он обычно используется в качестве приправы и пищевого консерванта. Соль можно создать, сложив вместе два очень реактивных элемента: металлический натрий (\ (\ ce {Na (s)} \) и газообразный хлор (\ (\ ce {Cl2 (g)} \).

)

\ [\ ce {2Na (s) + Cl2 (g) \ rightarrow 2NaCl (s)} \ label {eq1} \]

Элемент натрий (рисунок \ (\ PageIndex {1a} \)) является очень химически активным металлом; при возможности он вступит в реакцию с потом на ваших руках и образует гидроксид натрия, который является очень едким веществом.Элемент хлор (рис. \ (\ PageIndex {1b} \)) — это бледно-желтый едкий газ, который нельзя вдыхать из-за его ядовитости. Однако объедините эти два опасных вещества вместе, и они вступят в реакцию с образованием ионного соединения хлорида натрия (рис. \ (\ PageIndex {1c} \)), известного просто как соль.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Натрий + Хлор = Хлорид натрия (a) Натрий — очень реактивный металл. (b) Хлор — это бледно-желтый ядовитый газ. (c) Вместе натрий и хлор образуют хлорид натрия — соль, которая необходима для нашего выживания.{-}} \) ионы необходимы для нормальной работы нервов и дыхания. Оба эти иона поставляются солью. Вкус соли — один из основных вкусов; соль, вероятно, самый древний из известных ароматизаторов и один из немногих камней, которые мы едим. Ясно, что когда элементарный натрий и хлор объединяются (уравнение \ ref {eq1}), образующийся солевой продукт имеет радикально разные свойства (как физические, так и химические). Наблюдать за этой реакцией очень интересно (Видео \ (\ PageIndex {1} \)).

Видео \ (\ PageIndex {1} \): Приготовление столовой соли с использованием металлического натрия и газообразного хлора

Еще одно соединение — сахар, общее название сладких растворимых углеводов, многие из которых используются в пище.Сахар имеет химическую формулу \ (\ ce {C12h32O11} \) и состоит из элементов, отличных от соли: углерода, водорода и кислорода. Хотя сахар качественно напоминает поваренную соль (которую часто путают на кухне), они имеют совершенно разные физические и химические свойства. Существуют разные типы сахара, полученные из разных источников. Хотя сахар состоит из углерода, водорода и кислорода, его значительно сложнее синтезировать из составляющих его элементов, чем поваренную соль (уравнение \ ref {eq1}).Однако термическое разложение значительно проще и может быть представлено как дегидратация сахарозы до чистого углерода и водяного пара в уравнении \ ref {eq2} и продемонстрировано в видео \ (\ PageIndex {2} \).

\ [\ ce {C12h32O11 (s) + тепло → 12C (s) + 11h3O (g)} \ label {eq2} \]

Видео \ (\ PageIndex {2} \): Научный эксперимент на кухне показывает, что происходит с молекулами сахара при их нагревании. Эксперимент не разочаровал!

Как и соль, сахар имеет радикально другие свойства (как физические, так и химические), чем составляющие его элементы.Это различие в свойствах составляющих элементов и соединений является главной особенностью химических реакций.

Материалы и авторство

Эта страница была создана на основе содержимого следующими участниками и отредактирована (тематически или всесторонне) командой разработчиков LibreTexts в соответствии со стилем, представлением и качеством платформы:

Использование растворения для идентификации неизвестного | Глава 5: Молекула воды и растворение

  • Проведите демонстрацию, чтобы показать, что разные вещества имеют разную растворимость.

    Скажите студентам, что в этой демонстрации вы будете наливать в воду соль и сахар, чтобы узнать, что растворяется лучше. Чтобы сделать этот тест справедливым, вы будете использовать такое же количество (массу) соли и сахара, такое же количество воды при той же температуре и будете перемешивать их одинаковым образом в течение одного и того же периода времени.

    Вопрос для расследования

    Что лучше растворяется в воде, соль или сахар?

    Материалы для демонстрации

    • Весы с граммами
    • Градуированный цилиндр
    • Вода
    • 2 прозрачных пластиковых стакана
    • 2 маленьких пластиковых стаканчика
    • Соль
    • Сахар

    Подготовка учителя

    • Этикетка 1 прозрачная пластиковая чашка и 1 маленькая чашка соли.
    • Пометьте другой прозрачный пластиковый стаканчик и еще один небольшой стакан сахаром.
    • Отмерьте 5 граммов соли и 5 граммов сахара и поместите их в пару небольших чашек с этикетками.
    • Налейте 5 мл воды комнатной температуры в две большие пустые чашки.

    Процедура

    1. Одновременно насыпьте в воду соль и сахар в соответствующие чашки. Помешивайте каждую чашку одновременно и одинаково примерно 20 секунд.
    2. Обойдите комнату, чтобы показать студентам, сколько соли и сахара осталось на дне каждой чашки. Если у вас есть диапроектор, поместите чашки на проектор, чтобы весь класс мог сравнить то, что осталось нерастворенным в каждой чашке. Спросите студентов, кажется ли, что одно вещество растворяется лучше, чем другое.
    3. Снова покрутите 20 секунд и наблюдайте. Затем покрутите еще 20 секунд и попросите учеников сделать свои последние наблюдения.
    4. Медленно и осторожно перелейте раствор из каждой чашки обратно в пустую чашку с этикеткой.Старайтесь не допускать попадания нерастворенных кристаллов в эти чашки. Покажите студентам чашки, чтобы они могли сравнить количество оставшихся нерастворенных кристаллов.

    Ожидаемые результаты

    Растворится гораздо больше сахара, чем соли. Нерастворенной соли в чашках будет больше, чем сахара.

    Примечание. Растворимость обычно измеряется количеством граммов вещества, растворяющегося в определенном объеме воды при данной температуре.В предыдущей демонстрации использовался этот традиционный способ измерения растворимости. Другой подход может заключаться в сравнении количества молекул или ионов каждого вещества, растворяющегося в воде. Для этого потребуется способ «подсчитать» молекулы или ионы в каждом веществе.

  • Обсудите результаты демонстрации и представьте идею о том, что каждое вещество имеет свою характерную растворимость.

    Спросите студентов:

    На дне чашки осталось больше соли или сахара?
    На дне чашки осталось больше нерастворенной соли.
    Что лучше растворяется, соль или сахар?
    Поскольку на дне чашки сахара почти не было, значит, его больше растворилось в воде.
    Как вы думаете, мы бы получили аналогичные результаты, если бы попробовали снова растворить соль и сахар?
    Вероятно, мы получим аналогичные результаты, потому что количество растворенной соли или сахара имеет какое-то отношение к тому, как каждое вещество взаимодействует с водой.
    Насколько хорошо вещество растворяется в воде, называется его растворимостью. Ожидаете ли вы, что разные вещества будут иметь одинаковую или разную растворимость?
    Каждое вещество состоит из молекул определенного типа, которые по-разному взаимодействуют с водой. Разные вещества должны иметь разную растворимость.

    Скажите студентам, что они будут сравнивать растворимость четырех различных бытовых кристаллов — соли (хлорид натрия), английской соли (сульфат магния), глутамата натрия (глутамата натрия) и сахара (сахарозы).Объясните, что они также будут проверять неизвестный кристалл, который по химическому составу совпадает с одним из других кристаллов. Поскольку он химически такой же, он должен иметь такую ​​же растворимость, что и один из кристаллов, которые они будут тестировать. К концу упражнения учащиеся должны уметь идентифицировать неизвестное.

    Раздайте каждому учащемуся лист с упражнениями.

    Учащиеся запишут свои наблюдения и ответят на вопросы о задании в листе действий. «Объясни это с помощью атомов и молекул» и «Возьми это». Дальнейшие разделы рабочего листа будут заполнены либо в классе, либо в группах, либо индивидуально, в зависимости от ваших инструкций.Посмотрите на версию листа с заданиями для учителя, чтобы найти вопросы и ответы.

  • Попросите учащихся попытаться определить неизвестное по внешнему виду.

    Сообщите учащимся, что перед проведением теста на растворимость они внимательно изучат кристаллы, чтобы увидеть, смогут ли они получить некоторые подсказки о личности неизвестного только по внешнему виду. Попросите учащихся выполнить приведенную ниже процедуру и записать свои наблюдения о кристаллах в листе занятий.Сообщите учащимся, что они могут смотреть на кристаллы и дотрагиваться до них, но не пробовать их на вкус.

    Вопрос для расследования

    Можете ли вы идентифицировать неизвестный кристалл по внешнему виду?

    материалов для каждой группы

    • Черная плотная бумага
    • Малярная лента
    • Ручка или перманентный маркер
    • 5 маленьких пластиковых стаканчиков
    • Соль
    • Соль Эпсома
    • MSG
    • Сахар
    • Неизвестно (Грубая кошерная соль)
    • Лупа

    Подготовка учителя

    • Пометьте 5 маленьких пластиковых стаканчиков солью, английской солью, глутаматом натрия, сахаром и неизвестным.
    • Добавьте не менее двух чайных ложек каждого кристалла в чашку с этикеткой.

    Процедура

    1. Используйте малярную ленту и ручку, чтобы пометить четыре угла куска черной плотной бумаги «Сахар», «Соль», «Английская соль» и «глутамат натрия». Назовите центр Неизвестным.
    2. Поместите небольшие образцы английской соли, поваренной соли, сахара, глутамата натрия и других веществ на помеченные участки плотной бумаги.
    3. Используйте лупу, чтобы внимательно рассмотреть каждый тип кристалла.

    Ожидаемые результаты

    Все кристаллы белые, но некоторые из них более прозрачны или непрозрачны, чем другие. Каждый тип кристалла также имеет разный размер и форму.

  • Обсудите наблюдения студентов и попросите группы спланировать, как они могут провести тест на растворимость, чтобы идентифицировать неизвестное.

    Спросите студентов:

    Что вы замечаете в каждом кристалле? Включите любые сходства или различия, которые вы заметили между ними.
    Студенты должны описать физические свойства, такие как размер, форма, цвет и текстура. Они также должны указать, являются ли кристаллы блестящими, тусклыми, прозрачными или непрозрачными.
    Можете ли вы определить неизвестное?
    Студенты не должны иметь достаточно доказательств, чтобы правильно идентифицировать неизвестное на данном этапе. Пока не говорите студентам, что неизвестное — это грубая кошерная соль. Они обнаружат это к концу урока.

    Объясните: одного взгляда на кристаллы недостаточно, чтобы определить неизвестное.Но тест на растворимость предоставит полезную информацию, если он хорошо контролирует переменные. Попросите студентов подумать о том, как они могли бы провести тест на растворимость соли, английской соли, глутамата натрия, сахара и других неизвестных веществ. Попросите учащихся поработать в группах, чтобы обсудить свои идеи и записать простой план в свой рабочий лист.

  • Предложите студенческим группам поделиться своими идеями относительно теста на растворимость и подумать, как каждый план управляет переменными.

    По мере того, как каждая группа представляет свои планы, попросите класс определить, как каждый тест на растворимость контролирует переменные.Все группы, вероятно, предложат использовать один и тот же объем воды при одинаковой температуре в контейнерах одного типа и одинаковое количество каждого кристалла. Но могут быть некоторые разногласия в том, как измерить одинаковое количество каждого кристалла. Некоторые студенты могут предложить им использовать одинаковый объем каждого кристалла, в то время как другие могут предложить одинаковую массу каждого кристалла. Если никто не предлагает использовать массу, объясните, что в демонстрации вы использовали равную массу соли и сахара — по 5 г каждого.

    Спросите студентов:

    Что лучше: использовать один и тот же объем (например, чайную ложку или 5 мл) или одинаковую массу (например, 5 г) каждого кристалла? Почему?
    Скажите студентам, что вы проведете демонстрацию, которая поможет им понять, следует ли им использовать измеритель объема или массы, чтобы они могли растворить одинаковое количество каждого кристалла в воде.
  • Проведите демонстрацию, чтобы показать, что при измерении равных количеств для теста на растворимость масса лучше, чем объем.

    Вопрос для расследования

    Что лучше — измерять одинаковый объем или одинаковую массу каждого кристалла при проведении теста на растворимость для определения неизвестного?

    Материалы для демонстрации

    • 2 прозрачных пластиковых стакана
    • Зерновые шарики (Kix работают хорошо)
    • Пластиковый пакет с застежкой-молнией (для хранения кварт)
    • Весы

    Подготовка учителя

    Полностью наполните две прозрачные пластиковые чашки шариками из хлопьев.Обе чашки должны быть идентичными и содержать одинаковое количество шариков из хлопьев. Проверьте эти чашки на весах, чтобы убедиться, что они имеют одинаковую массу.

    Процедура

      1. Поднимите чашки, наполненные хлопьями, так, чтобы учащиеся могли видеть, что в них обоих примерно одинаковое количество хлопьев.
      2. Поместите чашки в центр каждого конца простых весов, чтобы доказать своим ученикам, что оба содержат одинаковое количество хлопьев.

    Попросите учащихся сделать прогноз:

    Я собираюсь раздавить хлопья в одной чашке. Ожидаете ли вы, что высота хлопьев в этой чашке будет выше, ниже или такой же, как в другой чашке?
    Студенты, вероятно, скажут, что измельченная крупа не займет столько места в чашке.
      1. Перелейте хлопья из одной из чашек в пригодный для хранения пластиковый пакет с застежкой-молнией.Выпустите как можно больше воздуха и закройте пакет.
      2. Поставьте пакет на землю и тщательно раздавите хлопья ногой. После того, как крупа будет измельчена, откройте пакет и вылейте измельченную крупу обратно в чашку.

    Спросите студентов:

    В какой чашке больше хлопьев?
    Студенты поймут, что обе чашки содержат одинаковое количество хлопьев, но у некоторых может возникнуть желание сказать, что чашка с шариками из хлопьев содержит больше хлопьев.
    Были ли добавлены или удалены какие-либо злаки из любой чашки?
    Укажите, что даже несмотря на то, что измельченные злаки занимают меньше места, они все равно содержат то же количество вещества (злаков), которое было в чашке до того, как они были раздавлены.
    Как вы могли доказать, что эти две чашки содержат одинаковое количество вещества?
    Студенты должны предложить поставить чашки на весы, как вы это делали раньше.
      1. Поставьте чашки на противоположные концы весов, чтобы убедиться, что масса хлопьев в каждой чашке одинакова.

    Ожидаемые результаты

    Даже если объем зерновых шариков больше, чем объем измельченных зерновых шариков, чашки будут уравновешиваться на весах.

  • Свяжите наблюдения студентов во время демонстрации с пятью кристаллами, которые они растворят в воде.

    Предложите студентам представить, что большие шарики злаков представляют собой большие кристаллы, а измельченные злаки — маленькие кристаллы.Объясните, что размер и форма кристаллов могут быть разными, но весы показывают, что их масса одинакова. Напомните учащимся, что масса — это мера количества вещества. Поскольку большие и маленькие кристаллы (крупы) имеют одинаковую массу, обе чашки содержат одинаковое количество вещества. Сделайте вывод, что для измерения равных количеств лучше измерять массу веществ, чем объем.

    Спросите студентов:

    В тесте на растворимость, который вы будете проводить, вам нужно будет отмерить равные количества пяти кристаллов.Как вы будете измерять равные суммы?
    После этой демонстрации учащиеся должны понять, что измерение массы для теста на растворимость лучше, чем измерение по объему.

    Основываясь на том, что студенты наблюдали, когда они внимательно смотрели на различные кристаллы, а также на доказательствах из демонстрации, они должны понять, что разные кристаллы имеют немного разные размер или форму. Это приведет к тому, что они будут упаковываться в ложку по-разному, так что в одной ложке будет больше гранул, чем в другой.

    Примечание. Следующее объяснение может быть слишком трудным для учащихся, но оно включено здесь, чтобы вы могли подумать и обсудить с учащимися, если вы считаете, что это уместно. Даже если бы гранулы соли и сахара были одинакового размера и формы и точно так же были упакованы в ложку, все равно было бы не лучшим решением использовать чайную ложку для измерения равных количеств для теста растворимости. Вот почему: соль примерно на 25% плотнее сахара. Поэтому чайная ложка соли весит больше чайной ложки сахара почти на 25%.Ваш тест на растворение не будет точным, потому что вы начнете с большей массы соли, чем сахара.

  • Попросите учащихся взвесить пять граммов каждого кристалла для теста на растворимость.

    материалов для каждой группы

    • Остаток в граммах
    • 5 маленьких пластиковых стаканчиков
    • 5 прозрачных пластиковых стаканчиков
    • Малярная лента и ручка или перманентный маркер
    • Соль
    • Соль Эпсома
    • MSG
    • Сахар
    • Неизвестно (грубая кошерная соль)
    • Вода

    Процедура

    1. Используйте малярную ленту и ручку, чтобы пометить 5 маленьких пластиковых стаканчиков «Соль», «Английская соль», «глутамат натрия», «Сахар» и «Неизвестно».
    2. Обозначьте 5 прозрачных пластиковых стаканчиков большего размера таким же образом.
    3. Взвесьте 5 г каждого кристалла и поместите каждый в свою маленькую чашку с этикеткой.

    Если у вас не хватает времени, вы можете остановиться здесь и попросить учеников сохранить кристаллы и провести тест в другой день. Если у вас все же есть время провести тест, выполните следующие действия.

  • Попросите студентов растворить четыре известных кристалла и неизвестное в воде комнатной температуры.

    Количество воды, используемой в процедуре, является определенным, и его следует использовать, потому что это дает четкие результаты. Помешайте кристаллы в воде, чтобы они растворились. Ведите класс так, чтобы все группы одновременно выливали свои образцы кристаллов в воду. Также скажите студентам, когда нужно покрутить воду и кристаллы, а когда остановиться и понаблюдать. Будет три 20-секундных интервала.

    Вопрос для расследования

    Можно ли определить неизвестное с помощью теста на растворимость?

    материалов для каждой группы

    • Градуированный цилиндр
    • По 5 г соли, английской соли, глутамата натрия, сахара и неизвестного вещества (грубая кошерная соль)
    • 5 прозрачных пластиковых стаканчиков
    • Вода

    Процедура

    1. Используйте мерный цилиндр для добавления 5 мл воды комнатной температуры в каждую пустую прозрачную пластиковую чашку.
    2. Совместите каждую пару чашек с этикетками так, чтобы каждая чашка кристалла находилась рядом с соответствующей чашкой с водой.
    3. Когда ваш учитель скажет вам, поработайте со своими партнерами по лаборатории, чтобы одновременно вылить взвешенное количество каждого кристалла в чашку с водой.

    4. С помощью ваших партнеров по лаборатории взбалтывайте каждую чашку одновременно и одним и тем же способом в течение примерно 20 секунд и наблюдайте. Снова покрутите еще 20 секунд и наблюдайте.Снова покрутите в течение последних 20 секунд и сделайте последние наблюдения.
    5. Медленно и осторожно перелейте раствор из каждой чашки обратно в небольшую пустую чашку. Старайтесь не допускать попадания нерастворенных кристаллов в маленькую чашку. Сравните количество кристаллов, оставшихся в каждой прозрачной пластиковой чашке.

    Ожидаемые результаты

    Результаты могут отличаться. Однако больше всего должен раствориться сахар, а за ним — английская соль. Кажется, что глутамат натрия растворяет немного больше, чем соль и неизвестное.Соль и неизвестное должны растворяться в одинаковой степени.

  • Обсудите наблюдения студентов и возможную идентичность неизвестного.

    Спросите студентов:

    Есть ли какие-нибудь кристаллы, которые можно исключить как неизвестные?
    Основываясь на своих наблюдениях, студенты, скорее всего, исключат сахар и английскую соль как неизвестные.
    В какой чашке или чашках осталось примерно такое же количество нерастворенных кристаллов, как и в неизвестном?
    Неизвестно, соль и глутамат натрия, похоже, содержат одинаковое количество кристаллов, которые не растворяются.
    Как вы думаете, что такое неизвестное?
    Студенты могут прийти к выводу, что неизвестное — это соль, но в некоторых случаях могут подумать, что это также может быть глутамат натрия.
    Какие доказательства у вас есть в поддержку вашего вывода?
    Студенты должны указать количество кристаллов, оставшихся в каждой чашке, как доказательство того, что неизвестным является соль или глутамат натрия.
    Если кто-то в классе пришел к совершенно другому выводу и имел совсем другие наблюдения, что, по вашему мнению, могло привести к этим различиям?
    Студенты должны указать возможные ошибки при взвешивании кристаллов, при измерении количества использованной воды, при перемешивании другим способом или случайном переливании кристаллов в неправильные чашки.

    Сообщите учащимся, что их тест показал, что разные вещества имеют разную растворимость. На самом деле растворимость — это характерное свойство вещества. Объясните учащимся, что этот тип теста на растворимость может помочь удалить некоторые кристаллы, но может быть недостаточно точным, чтобы идентифицировать неизвестное. Поскольку у них могут быть некоторые сомнения в идентичности неизвестного, учащиеся проведут тест на перекристаллизацию с кристаллическими растворами, приготовленными во время теста на растворимость.

  • Попросите учащихся провести еще один тест, чтобы подтвердить личность неизвестного.

    Объясните студентам, что они могли бы получить больше подсказок о личности неизвестного, если они позволят растворам растворенных кристаллов перекристаллизоваться. Если позволить веществам перекристаллизоваться из их растворов, могут обнаружиться сходства и различия, которые не так легко увидеть в исходных кристаллах.

    Примечания по материалам: Тест на перекристаллизацию следует проводить сразу после теста на растворимость с растворами, приготовленными во время теста на растворимость.Студенты будут повторно использовать большие прозрачные пластиковые стаканчики и растворы из растворяющей части упражнения в соответствии с процедурой.

    Вопрос для расследования

    Помогут ли кристаллы, образующиеся при испарении растворов, идентифицировать неизвестное?

    материалов для каждой группы

    • Пять решений, каждое в небольшом пластиковом стаканчике
    • 5 прозрачных пластиковых стаканчиков из активности
    • Лупа
    • Вода
    • Бумажное полотенце

    Процедура

    1. Промойте каждую большую прозрачную пластиковую чашку водой, чтобы удалить оставшиеся кристаллы.Просушите каждый бумажным полотенцем.
    2. Осторожно перелейте раствор из каждой маленькой чашки в соответствующую большую прозрачную пластиковую чашку.
    3. Позвольте растворам оставаться на ночь.
    4. На следующий день с помощью лупы внимательно осмотрите кристаллы как сверху, так и снизу чашки.

    Ожидаемые результаты

    Соль и неизвестное выглядят очень похоже. Английская соль, глутамат натрия и сахар отличаются друг от друга и отличаются от соли и неизвестного.Сахар, возможно, еще не перекристаллизовался, но по прошествии большего времени он сформирует кристаллы.

    Спросите студентов:

    Опишите кристаллы в каждой чашке. Как вы думаете, в чем сущность неизвестного?
    Студенты должны обсудить форму и размер различных кристаллов и заметить, что соль и неизвестное выглядят очень похоже.

    Скажите студентам, что неизвестное — это грубая кошерная соль. По химическому составу она такая же, как обычная соль, но процесс приготовления обычной поваренной соли и кошерной соли отличается, и поэтому они выглядят по-разному.

  • Покажите молекулярные модели соли, английской соли, сахара и глутамата натрия.

    Спроецируйте изображение «Все четыре кристалла».

    Объясните: поскольку эти вещества состоят из разных атомов и ионов, связанных между собой по-разному, они по-разному взаимодействуют с водой, придавая каждому из них собственную характерную растворимость.

    Соль
    Напомните студентам, что хлорид натрия — это ионное соединение.Есть положительный ион натрия (Na + ) и отрицательный ион хлорида (Cl ). Полярная вода взаимодействует с этими противоположно заряженными ионами, растворяя соль.
    Соль Эпсома
    Скажите студентам, что соль Эпсома — это ионное соединение. Существует положительный ион магния (Mg 2+ ) и отрицательный сульфат-ион (SO 4 2-). Полярная вода взаимодействует с этими противоположно заряженными ионами, растворяя английскую соль.
    MSG
    MSG состоит из положительного иона натрия (Na + ) и отрицательного глутамат-иона, который имеет молекулярную формулу (C 5 H 8 NO 4 ).Полярная вода взаимодействует с этими противоположно заряженными ионами, растворяя глутамат натрия.
    Сахар
    Сахароза не является ионным соединением. Сахароза имеет много связей O – H, которые придают ей положительные и отрицательные полярные области. Эти области притягивают другие молекулы сахарозы и удерживают их вместе в кристалле. Эти полярные области взаимодействуют с водой и заставляют целые молекулы сахарозы отделяться друг от друга и растворяться.
  • Помогите студентам рассмотреть сходства и различия в способах растворения соли и сахара в воде.

    Сообщите студентам, что в зависимости от растворяемого вещества ионы отделяются друг от друга или молекулы отделяются друг от друга. Соль и сахар — типичные примеры растворения обоих типов твердых веществ.

    Спроецируйте изображение «Вода растворяет соль».

    Спросите студентов:

    Когда соль растворяется, почему молекулы воды притягиваются к ионам натрия и хлора?
    Хлорид натрия — это ионное соединение с положительным ионом натрия (Na + ) и отрицательным ионом хлорида (Cl ).Полярная вода взаимодействует с этими противоположно заряженными ионами, заставляя ее растворяться.

    Спроецируйте изображение «Вода растворяет сахар».

    Спросите студентов:

    Когда сахар растворяется, почему молекулы воды притягиваются к молекулам сахарозы?
    Сахароза имеет много связей O – H, которые придают ей положительные и отрицательные полярные области. Эти области притягивают другие молекулы сахарозы и удерживают их вместе в кристалле. Эти полярные области взаимодействуют с водой и заставляют целые молекулы сахарозы отделяться друг от друга и растворяться.
    Каковы сходства и различия между водорастворимой солью и водорастворяющим сахаром?
    Ионы натрия и хлора отделяются друг от друга и по мере растворения окружаются молекулами воды. Целые молекулы сахарозы отделены от других молекул сахарозы. Ковалентные связи, удерживающие атомы в молекуле сахарозы, не распадаются.
  • Соль или сахар: что быстрее растворяется в разных жидкостях?

    Растворы — это не что иное, как смеси различных соединений или элементов.Вы сталкиваетесь с решениями каждый день, даже не осознавая этого.

    Даже воздух, которым вы дышите и который содержит воду, представляет собой раствор жидкости и газа. Если вы сегодня выпили газировку, вы на самом деле выпили раствор газа, растворенного в ароматизированной воде. Если вы носите браслет из стерлингового серебра, вы носите раствор двух металлов.

    В этом эксперименте вы будете работать с жидким раствором, который является одним из трех типов растворов. Остальные типы — это газообразные растворы и твердые растворы.

    Итак, в чем, похоже, проблема?

    При смешивании жидкости с газом образуется другой тип раствора, называемый газообразным раствором. Примером такого типа раствора является влажность. Влажность — это вода (жидкость), растворенная в воздухе (газ).

    В твердом растворе , таком как стерлинговое серебро, медь, нагретая до высоких температур, смешивается с серебром, которое также нагревается до плавления. Медь — это растворенное вещество , которое будет растворяться в растворителе .Серебро — растворитель.

    Тип раствора определяется состоянием вещества растворителя. Если растворяющееся вещество является жидкостью, раствор называется жидким раствором. Если растворителем является газ, раствор называется газообразным раствором. И вы правильно угадали: твердый растворитель образует твердый раствор.

    Есть несколько факторов, которые обычно увеличивают количество растворенного вещества. Например, если вы хотите растворить больше сахара в том же количестве воды, вы можете нагреть воду.Вы также можете измельчить сахар на более мелкие частицы, чтобы увеличить его площадь поверхности, или вы можете перемешать смесь.

    За те годы, что вы использовали соль и сахар в своих продуктах, вы, вероятно, заметили, что каждый кусочек соли, который на самом деле представляет собой кристалл, немного меньше, чем каждый кусок сахара, который также является кристаллом. .

    Проблема, которую вы попытаетесь решить в этом эксперименте, заключается в том, растворяется ли сахар или соль быстрее при смешивании с различными жидкостями. Влияет ли размер кусочков на то, как быстро они смешиваются с жидкостью?

    Когда вы растворяете сахар или соль в жидкости, скажем, в воде, происходит то, что молекулы сахара перемещаются, чтобы поместиться между молекулами воды внутри стакана или химического стакана.На рисунке ниже показано, как различные молекулы расположены в контейнере.

    Растворенное вещество, такое как сахар, растворенное в растворителе, таком как вода, дает жидкий раствор.

    В ходе эксперимента вы увидите, как молекулы соли и сахара перемещаются в разных жидкостях и растворяются с разной скоростью.

    Название этого раздела: «Соль или сахар: что быстрее растворяется в разных жидкостях?» может служить названием вашего проекта, если хотите. Вы также можете рассмотреть одно из следующих названий для своего проекта:

    • The Great Salt vs.Конкурс на растворение сахара
    • Использование соли и сахара для изучения того, как растворяются вещества

    Какое бы название вы ни выбрали, это нормально. Давайте теперь посмотрим, почему этот проект позволяет вам с пользой использовать ваше время.

    В чем смысл?

    И когда излишки растворенного вещества растворяются при нагревании раствора, говорят, что это перенасыщенный .

    Суть этого эксперимента, помимо изучения того, растворяется ли соль или сахар быстрее в различных жидкостях, состоит в том, чтобы узнать, как молекулы взаимодействуют в растворе.

    Как вы видели на предыдущем рисунке, молекулы воды занимают большую часть места в контейнере. Но все же есть свободное пространство, в котором могут поместиться молекулы сахара или соли. В ходе эксперимента вы узнаете, насколько быстро молекулы сахара помещаются в эти пространства по сравнению с частицами соли.

    Знание этого поможет вам лучше понять процесс растворения вещества.

    Контрольным элементом в вашем эксперименте будет вода. Другие жидкости, в которых вы растворяете соль и сахар, будут переменными.

    Контроли: Растворитель-вода
    Растворимые вещества-сахар, соль
    Переменные: Пять разных прозрачных жидкостей (могут быть окрашены)
    Поэкспериментируйте: очень важно, чтобы все жидкости, которые вы используете, были одной температуры. Вы уже узнали, что сахар растворяется быстрее в теплой жидкости, чем в холодной, поэтому вы знаете, что это не будет точным экспериментом, если некоторые из используемых вами жидкостей будут теплыми, а некоторые — холодными.Температура жидкости станет переменной.

    Следовательно, все жидкости, которые вы используете, включая воду, должны иметь комнатную температуру. Если вы обычно храните их в холодильнике, не забудьте оставить их на столе на ночь, пока они не достигнут одинаковой температуры.

    Чтобы дать вам немного больше гибкости при проведении эксперимента, вы можете выбрать жидкости, в которых вы будете растворять сахар и соль. Нет смысла идти и покупать дополнительные жидкости, если у вас уже есть то, что вам нужно.

    Просто убедитесь, что вы выбираете жидкости, которые отличаются друг от друга по вкусу, цвету, запаху и назначению. Вам также нужно будет выбрать те, которые позволят вам наблюдать за растворением соли и сахара. Например, если вы используете молоко или апельсиновый сок, вы не сможете увидеть, как соль и сахар растворяются. Вот несколько предложений по жидкостям:

    • Белый уксус
    • Клубная газировка
    • Имбирный эль
    • Очиститель для стекол (например, Windex)
    • Лимонад
    • Чай или чай со льдом (каждый при комнатной температуре)
    • Яблочный сок
    • Медицинский спирт

    Все это обычно можно найти дома, что, возможно, избавит вас от поездки в магазин.

    Как вы думаете, что произойдет?

    Теперь, когда вы знаете, как образуются растворы, и некоторые факторы, которые будут влиять на скорость растворения сахара и соли, которые вы будете использовать, вы сможете точно предположить, какой из них будет растворяться быстрее. .

    Хотя вы не узнаете до окончания эксперимента, повлияют ли свойства различных жидкостей, которые вы выбираете, на скорость растворения соли и сахара, вы знаете, что кристаллы соли обычно меньше кристаллов сахара.И вы знаете, что температура жидкостей не будет иметь значения в вашем эксперименте.

    Просто попробуйте использовать свой прошлый опыт, информацию, которую вы читали ранее в этом разделе, и свой здравый смысл, чтобы придумать обоснованную гипотезу.

    Помните, что ваша гипотеза должна быть сформулирована как объективное предложение, а не как вопрос. Так что давайте — сделайте предположение, будет ли соль или сахар растворяться быстрее, и давайте приступим к эксперименту.

    Материалы, которые вам понадобятся для этого проекта

    Некоторые жидкости, предлагаемые для использования в этом эксперименте, — это белый уксус, содовая, имбирный эль, очиститель для стекол, медицинский спирт, яблочный сок, лимонад и чай.Если вы хотите заменить одну или несколько предложенных жидкостей другой, ничего страшного. Только убедитесь, что все жидкости прозрачные и комнатной температуры.

    Указанного ниже количества материалов достаточно, чтобы вы могли провести эксперимент трижды с каждой жидкостью. Вам понадобится:

    • 12 прозрачных пластиковых стаканчиков (10 унций [300 мл])
    • Один перманентный маркер
    • Одна мерная ложка (1 чайная ложка) (5,0 мл)
    • Одна ( 1 2 чайная ложка ) (2.5 мл) мерная ложка
    • Одна (1 чашка) (240 мл) мерный стакан
    • 8 чайных ложек (40 мл) соли, разделенных на 16 ( 1 2 чайных ложки) порций
    • 8 чайных ложек (40 мл) сахара , разделенных на 16 порций ( 1 2 чайных ложек)
    • 48 унций (1440 мл) воды комнатной температуры
    • 24 унции (720 мл) каждой из пяти различных прозрачных жидкостей, все при комнатной температуре
    • Одни часы или часы с секундной стрелкой
    • Одна прозрачная пластиковая чашка, содержащая восемь унций (240 мл) воды комнатной температуры

    Не забудьте убедиться, что все жидкости имеют комнатную температуру.

    Проведение эксперимента

    Когда вы соберете все свои материалы, вы будете готовы начать свой эксперимент. Просто выполните следующие действия:

    1. С помощью перманентного маркера напишите «соль» на шести пластиковых стаканчиках и «сахар» на шести других.
    2. Положите 1 / 2 чайную ложку (2,5 мл) соли в каждую из шести чашек с надписью «соль».
    3. Положите 1 / 2 чайную ложку (2,5 мл) сахара в каждую из шести чашек с надписью «сахар».»
    4. Добавьте 8 унций (240 мл) воды в одну чашку, содержащую соль, и одну чашку, содержащую сахар. Немедленно запишите время, когда была добавлена ​​вода, на диаграмме данных, аналогичной той, которая показана в следующем разделе« Отслеживание вашего эксперимента. »
    5. Наблюдайте за растворенными веществами (солью и сахаром), растворяющимися в растворителе (воде). Запишите на диаграмме данных время, когда вам кажется, что каждое растворенное вещество полностью растворилось. Это время, вероятно, не будет то же
    6. Рассчитайте время, в течение которого произошло растворение.Возьмите время, когда вода была добавлена ​​в чашки и началось растворение, и вычтите время, когда растворение закончилось. Это дает вам общее количество минут, необходимое для полного растворения соли и сахара в жидкости.
    7. Повторите шаги с 4 по 6, используя разные жидкости вместо воды.
    8. Вымойте, ополосните и тщательно высушите каждую из 12 чашек.
    9. Повторите шаги 2–8 еще два раза, всего три попытки для каждой из шести жидкостей.
    10. Рассчитайте среднее время растворения соли и сахара в каждой из шести жидкостей.

    Помните, что для определения среднего времени, необходимого для растворения соли и сахара в каждой жидкости, вы складываете три значения, записанные для каждой из них, а затем делите их на три. Число, которое вы получите, когда разделите время, — это среднее время.

    Отслеживание своего эксперимента

    Используйте эту таблицу, чтобы записать время, необходимое для растворения сахара и соли.

    Таблицы, подобные приведенной ниже, можно использовать для записи информации по каждому растворителю. Просто измените названия растворителей в заголовке.

    Обязательно записывайте время по мере продвижения. Не полагайтесь на свою память, чтобы записать их позже. К тому времени, как вы закончите эксперимент, у вас будет много цифр.

    Собираем все вместе

    Что вы заметили о скорости растворения соли и сахара? Вы доказали, что ваша гипотеза верна? Или неверно? Можете ли вы обнаружить какой-либо узор при добавлении соли и сахара в различные жидкости? Было ли очевидно, что в некоторых жидкостях соль растворяется лучше и быстрее, чем сахар? Можете ли вы вспомнить причины, по которым это могло произойти?

    Считаете ли вы, что химическая природа растворенного вещества и растворителя повлияла на скорость растворения? Используйте информацию, которую вы собрали при изучении своей темы, чтобы ответить на эти вопросы.

    Чем больше вы знаете о своем проекте, тем лучше вы сможете правильно проанализировать свои данные и прийти к обоснованному заключению.

    Дальнейшие исследования

    Как упоминалось ранее, на растворимость твердых растворенных веществ влияют следующие факторы:

    • Повышение или понижение температуры растворителя
    • Увеличение площади поверхности растворенного вещества
    • Перемешивание

    Если вы хотите Сделав еще один-два шага в этом проекте, вы могли бы разработать эксперимент, который проверил бы одну или, возможно, все эти переменные.

    Вы можете легко сравнить скорость растворения кубиков сахара в жидкости со скоростью растворения сахарного песка.

    Или вы можете использовать то же растворенное вещество, скажем, сахар, и проверить, вызывает ли перемешивание раствор его более быстрое растворение. Нагревание и охлаждение растворителя при добавлении того же растворенного вещества также было бы возможностью для дальнейших экспериментов.

    Если вам любопытно и вы готовы поэкспериментировать, вы, вероятно, сможете придумать множество вариантов этого проекта. А поскольку для эксперимента требуются только обычные и недорогие материалы, вы должны иметь возможность экспериментировать, сколько душе угодно.

    Различия между солью и сахаром

    Хотя сахар и соль могут выглядеть одинаково, они совершенно разные. В природе встречаются различные сахара, но термин «сахар» обычно относится к сахарозе, которая представляет собой дисахарид, состоящий из глюкозы и фруктозы. Точно так же существует много различных видов соли, но слово «соль» обычно относится к поваренной соли, которая представляет собой решетчатую структуру из ионов натрия и хлорида, удерживаемых вместе водородными связями.

    Химический состав

    Химическая формула сахарозы — C12h32O11, что означает, что каждая молекула сахарозы имеет 12 атомов углерода, 22 атома водорода и 11 атомов кислорода.Атомы происходят от одного мономера глюкозы и одного мономера фруктозы. Эти два моносахарида связаны гликозидной связью. Химическая формула поваренной соли, также известной как хлорид натрия, — NaCl. Зная, что хлорид натрия представляет собой соль, а не молекулу, подобную сахарозе, эта химическая формула говорит нам, что поваренная соль представляет собой решетчатую структуру, состоящую из катионов натрия и анионов хлорида, расположенных в соотношении 1: 1. Хлорид натрия удерживается водородными связями, а не молекулярными связями.

    Источники

    Основными источниками сахарозы являются сахарный тростник и сахарная свекла. Другие источники включают сахарный клен и сорго. Основными источниками поваренной соли являются рассол и природная каменная соль, также известная как галит. США — крупнейший производитель хлорида натрия.

    Использует

    И сахароза, и соль используются в пищу человеком. Мы запрограммированы на то, чтобы любить вкус сладкой и соленой пищи, потому что нашему организму для выживания необходимы сахар и соль.Как и большинство углеводов, сахароза содержит много энергии, хранящейся в ее молекулярных связях. Наши тела способны расщеплять сахарозу и высвобождать эту энергию. Когда мы едим соль, она естественным образом растворяется в натрии и хлориде. Хлорид натрия также может быть полезен в промышленности, поскольку для многих промышленных продуктов требуется хлор.

    Воздействие на здоровье

    Хотя наш организм, безусловно, нуждается в сахаре и соли, слишком много хорошего может быть вредным для здоровья. Потребление слишком большого количества сахара может привести к кариесу, потому что бактерии, которые живут на поверхности наших зубов, метаболизируют сахар таким образом, чтобы производить кислотный побочный продукт.Эта кислота разрушает эмаль в наших зубах. Поскольку сахароза содержит так много энергии, ее чрезмерное потребление может привести к увеличению веса. Чрезмерное потребление соли может привести к высокому кровяному давлению, задержке жидкости и определенным метаболическим нарушениям.

    Как разделить соль и сахар

    Разделите смесь соли и сахара, используя различия между двумя соединениями, такие как растворимость при кипении и температура кипения. (фото: C Drying)

    Если вы рассыпаете на кухне вместе сахар и соль, не стоит тратить силы на их разделение.Но вы можете разделить смеси соли и сахара в качестве научного проекта, чтобы узнать о химических и физических свойствах и химии разделения. Вот три способа разделить соль и сахар, плюс один, который кажется, что он должен работать, но на самом деле не работает.

    Разделение соли и сахара по растворимости

    И соль, и сахар растворяются в воде. Однако сахар (сахароза) намного лучше растворяется в спирте, чем соль (хлорид натрия). Практически соль не растворяется в спирте.Растворимость соли составляет 14 г / кг в метаноле (25 ° C или 77 ° F) и 0,65 г / кг в этаноле (25 ° C или 77 ° F). Если вы когда-нибудь планируете есть соль или сахар, используйте этанол для разделения компонентов смеси, потому что метанол токсичен. Если ваша цель — эффективность, используйте метанол, потому что вам понадобится меньше его, чтобы растворить соль, оставив сахар. Выпарить или вскипятить спирт, чтобы восстановить соль.

    Имейте в виду, что этот метод не сработает, если вы не употребляете абсолютный алкоголь.Если вы попытаетесь разделить сахар и соль с помощью 50% спирта, скорее всего, в жидкости будет достаточно воды, чтобы растворить оба компонента смеси!

    Разделить соль и сахар по плотности

    Плотность чистой поваренной соли (NaCl) составляет 2,17 г / см 3 , а плотность чистого столового сахара (сахароза) составляет 1,587 г / см 3 . Итак, чтобы отделить чистые твердые частицы, вы можете встряхнуть смесь. Более тяжелая соль опустится на дно емкости. Хотя материал наверху контейнера будет почти чистым сахаром, а внизу — почти чистой солью, может быть трудно сказать, где заканчивается одно соединение и начинается другое.Добиться 100% разделения только этим методом не получится.

    Разделение соли и сахара с помощью формы кристаллов

    Если у вас есть бесконечное время и терпение, вы можете разделить сахар и соль в смеси с помощью лупы и пинцета. Кристаллы соли имеют кубическую форму, а кристаллы сахара — моноклинные шестиугольники.

    Как насчет использования точки плавления?

    Сахар — ковалентное соединение, а соль — ионное соединение. Итак, вы можете предсказать, что сможете разделить сахар и соль, используя температуру плавления.Температура плавления соли очень высока (800,7 ° C или 1473,3 ° F). Проблема в том, что сахар разлагается при 186 ° C (367 ° F), а не тает. Если вы попытаетесь разделить компоненты смеси с помощью тепла, все, что вы получите, — это сожженный сахар (углерод) и соль. Сохраните этот метод отделения соли от песка (хотя есть варианты получше).

    Ссылки

    • Берджесс, Дж. (1978). Ионы металлов в растворе . Нью-Йорк: Эллис Хорвуд. ISBN 978-0-85312-027-8.
    • Рамбл, Джон (изд.) (2019). CRC Справочник по химии и физике (100-е изд.). CRC Press. ISBN: 978-1138367296.
    • Westphal, Gisbert et al. (2002) «Хлорид натрия» в энциклопедии промышленной химии Ульманна . Wiley-VCH, Weinheim. DOI: 10.1002 / 14356007.a24_317.pub4
    • Wilson, Ian D .; Адлард, Эдвард Р .; Кук, Майкл; и др., ред. (2000). Энциклопедия науки о разделении . Сан-Диего: Academic Press. ISBN 978-0-12-226770-3.

    Связанные сообщения

    Выявление физических и химических изменений

    Эта идея фокусировки исследуется через:

    Противоречие студенческих и научных взглядов

    Ежедневный опыт студентов

    Учащимся трудно различать физические и химические изменения, несмотря на формальное обучение, и это различие в некоторой степени условно.Однако понимание различий между чисто физическими процессами, такими как плавление, испарение и кипение, и изменениями, происходящими в химических реакциях, особенно идея образования новых веществ, важно для понимания химии, и студенты очень часто путают эти два понятия. . Типичны следующие разговоры:

    Пэт (записывает записи группы о тренировке): Что случилось?
    Ким: Оно пошло газом.
    Pat: Вы видели какие-нибудь новые вещества?
    Ким: Нет.

    Сэм: Что записать образовалось?
    Крис: Синий цвет.

    Исследование: Лофран, Малхолл и Берри (2002)

    Исследования показывают, что студенты часто используют термин «химическое изменение» для описания изменений в физическом состоянии. Замораживание и кипение считаются примерами химических реакций. Это зависит от их представления о сущности. Если ученики рассматривают лед как вещество, отличное от жидкой воды, они, вероятно, классифицируют таяние льда как химическое изменение.Одно исследование показало, что 80% студентов считают разницу в цвете между реагентом и продуктом свидетельством химического изменения. Учащиеся могут рассматривать растворение перманганата калия (кристаллы Конди) в воде как химическое изменение из-за сильной разницы в цвете. Некоторые студенты также считали, что плавление и расширение при нагревании свидетельствует о химических изменениях.

    Исследования: Драйвер, Рашворт и Вуд-Робинсон (1994)

    Многие студенты не понимали, что химическое изменение характеризуется образованием вещества, обладающего свойствами, отличными от исходного вещества, и значительная часть студентов, которые понимали, не смогли предложить подходящие причины для различения «нового» вещества.

    Исследования: Драйвер, Рашворт и Вуд-Робинсон (1994)

    Студенты могут подумать, что вспенивание пива — это пример химического изменения, а созревание яблока — физическое изменение.

    Исследование: Цапарлис (2003)

    Студенты обычно считают, что физические изменения обратимы, а химические — нет. Студенты также часто считают, что исходное вещество в химической реакции исчезает полностью и навсегда. Обычным повседневным применением обратимой химической реакции является зарядка и разрядка аккумуляторных батарей, включая автомобильные; однако студенты могут полагать, что батареи — это контейнер накопленной электроэнергии, а не химикатов, которые реагируют таким образом, что превращают химическую энергию в электрическую.

    Другие широко распространенные мнения состоят в том, что химические изменения вызываются смешиванием веществ / реагентов или что необходимо добавить тепло (которое считается некоторой формой материала).

    Научная точка зрения

    При физическом изменении внешний вид или форма вещества меняются, а вид вещества в веществе — нет. Однако в результате химического изменения вид материи меняется, и образуется по крайней мере одно новое вещество с новыми свойствами.

    Различие между физическими и химическими изменениями нечеткое.Часто студентов убеждают в том, что изменение носит физический или химический характер. Фактически, это следует рассматривать скорее как континуум. Например, растворение соли в воде обычно считается физическим изменением, однако химические вещества в солевом растворе (гидратированные ионы натрия и хлора) отличаются от веществ в твердой соли. Растворение растворимого кофе в воде кажется физическим изменением, но в большинстве случаев растворение сопровождается изменением энергии и, вероятно, лучше рассматривать как химический процесс, хотя можно восстановить исходные компоненты физическими средствами.Многие примеры растворения материалов (например, Alka Seltzer в воде, металл в кислоте и воздействие кислотных дождей на мрамор и бетон) связаны как с химическими, так и с физическими процессами.

    — Исследование: Fensham (1994)

    Все химические реакции обратимы, хотя на практике это может быть сложно. Во многих научных текстах младших классов говорится, что химические изменения необратимы, в то время как физические изменения могут быть обращены вспять. Разрезание бумаги на крошечные кусочки или раздавливание камня — очевидные физические изменения, но восстановить исходный лист бумаги или камень сложно.Перезаряжаемые батареи используют одну химическую реакцию при разрядке, а перезарядка включает в себя движение этой реакции в обратном направлении, превращая продукты обратно в исходные реагенты. Электрический генератор (генератор) в автомобиле постоянно заряжает аккумулятор автомобиля, пока двигатель автомобиля работает.

    Критические педагогические идеи

    • При физическом изменении природа вещества, частицы, из которых оно состоит, и количество частиц остаются неизменными.
    • При химическом изменении свойства новых веществ отличаются от исходных, частицы другие, и количество частиц может измениться.
    • Хотя различие между физическими и химическими изменениями является полезным, его следует рассматривать скорее как континуум.
    • Химические реакции можно обратить, но на практике это может быть сложно.

    Изучите взаимосвязь между идеями о физических и химических изменениях в картах развития концепции — (состояния вещества, химические реакции)

    При обучении физическим и химическим изменениям важно позволить учащимся рассматривать классификацию как континуум.Они должны быть в состоянии наблюдать за некоторыми изменениями и формулировать свои взгляды на изменения и проблемы, связанные с процессом классификации. Студенты должны увидеть, что химические реакции производят новые химические вещества, отличные от исходных материалов, но что химические процессы можно обратить. Очень полезно изучить примеры обратимых химических реакций и понять, почему многие химические изменения трудно обратить вспять.

    Педагогическая деятельность

    Содействовать осмыслению и разъяснению существующих идей
    Следующие упражнения предназначены для того, чтобы учащиеся выявили, а затем уточнили свои представления о физических и химических изменениях.Студентам важно наблюдать за рядом изменений и записывать свое мнение о происходящем. Они могут записать это в буклет, где будут писать о результатах и ​​наблюдениях. Их следует поощрять формулировать и записывать гипотезы о том, что происходит, зная, что их мнения не будут оцениваться на данном этапе.

    Для примера этой техники см .: Использование журналов учета электроэнергии за 10 год.

    Это может помочь выявить их существующие идеи и помочь им оспорить и расширить существующие убеждения.

    Студенты могут исследовать:

    • Нагрев стальной ваты на воздухе и сбор образующегося черного порошка, затем взвешивание реагента и продукта (должно быть увеличение). Это можно сделать в виде POE (прогнозировать-наблюдать-объяснять): учащихся просят предсказать, что произойдет с весом стальной ваты, когда она сгорит. Что было добавлено в стальную вату во время горения?
    • Растворение сахара и соли в воде и сравнение того, что происходит с электропроводностью двух растворов при растворении.Восстановление соли путем испарения показывает, что соль все еще там, но проводимость указывает на образование чего-то нового.
    • Сравнивая кипящую воду со смешиванием уксуса и пищевой соды — оба образуют пузыри, но в чем разница? Пищевую соду и уксус можно смешать в пакете для сэндвичей Ziploc, чтобы продемонстрировать образование нового вещества, которое взрывает пакет.
    • Реакции осаждения, особенно те, которые вызывают явное изменение цвета, например, соли Эпсома и раствор аммиака.Это можно сравнить с добавлением перманганата калия в воду. Какие отличия?
    • Кислотно-основные реакции можно проиллюстрировать с помощью индикаторов как натуральных (капустный сок), так и синтетических. Изменение цвета помогает проиллюстрировать, что могут формироваться новые материалы.

    Попрактикуйтесь в использовании и построении воспринимаемой полезности научной модели или идеи
    Важно, чтобы примеры изменений не ограничивались только материалами и химическими веществами, с которыми студенты сталкиваются в классе.В качестве домашнего задания учеников можно попросить собрать примеры изменений, которые они видят вокруг себя, и классифицировать их по своей шкале физических и химических изменений. Некоторые примеры, которые они могут собрать, — это сжигание топлива, приготовление пищи и такие процессы, как пищеварение, дыхание и фотосинтез.

    Прояснить и объединить идеи для / посредством общения с другими и с другими
    Для консолидации своих взглядов учеников в группах можно попросить выбрать два изменения, одно на физическом конце континуума, а другое на химическом, и объяснить класс в чем отличия.Передача своих идей другим может помочь учащимся прояснить и объединить новые и существующие идеи об изменениях.

    Практика использования и создание воспринимаемой полезности научной модели или идеи
    Наука — это область, в которой более глубокий смысл ряда ключевых идей создается постепенно, используя их в различных ситуациях и подчеркивая, как одна и та же идея помогает обрести смысл многих ситуаций. Это особенно верно в отношении ключевых идей в химических науках, которые нельзя «открыть», «доказать» или даже продемонстрировать с помощью классных экспериментов.Как элементы, так и соединения (ключевая идея на макроуровне), а также атомы и молекулы (которые предполагают одно и то же мышление на микроуровне) являются примерами этого, но их полезность может быть увеличена путем демонстрации (среди прочего) того, как они могут помочь разобраться в физических и химических изменениях. Эти идеи могут быть представлены здесь или возвращены, если они были представлены ранее. Написание химических уравнений в словесной и символической форме может быть использовано как полезный способ описания некоторых изменений, которые видели ученики, а также для демонстрации преимуществ химических символов в отслеживании элементов (или атомов) так, как это не делают слова.Если точные химические формулы не могут быть записаны (как в случае с большинством биохимических веществ), радикальное упрощение все же может быть полезно. Например, древесина состоит в основном из целлюлозы, полимера глюкозы, и такое представление, как (C 6 H 10 O 5 ) n , можно использовать для отслеживания изменений в процессах, таких как горение.

    Здесь могут помочь модели и схемы. Например, в большинстве школ есть наборы для молекулярного моделирования, которые можно адаптировать, чтобы показать, как молекулы изменились, а атомы перестроились в результате изменений.Схемы размеров плакатов также могут быть нарисованы учащимися, чтобы помочь им в объяснениях.

    Испытайте некоторые существующие идеи
    Хотя трудно продемонстрировать обратимость химических изменений, учащиеся хорошо знакомы с необходимостью подзарядки своих мобильных телефонов, фотоаппаратов и других перезаряжаемых устройств. Это можно было бы просто обсудить, хотя изучение химических реакций, приводящих в действие эти устройства, могло бы быть полезным исследовательским проектом. Предостережение здесь в том, что большая часть доступной информации может быть очень технической.

    Содействовать размышлениям о том, как изменились идеи студентов.
    Повторное изучение их исходных журнальных записей может способствовать размышлениям о том, как изменились взгляды студентов. Затем студенты могут применить свои новые идеи к большему количеству примеров изменений. Для содействия обсуждению видов происходящих изменений и трудностей классификации некоторых изменений как физических или химических можно использовать следующие действия:

    • Растворение металлов в кислоте (магний и цинк) и проверка полученного газа.
    • Исследование известняковых и кислотных реакций (образование известняковых пещер — что это за изменение?)
    • Добавление цинка в раствор сульфата меди и наблюдение за происходящими изменениями цвета.
    • Сравнение схватывания клеев на водной основе, таких как Clag и Aquadhere , с двухкомпонентными клеями, такими как Araldite . Первый работает за счет испарения растворителя (воды) и является обратимым; последний включает химическую реакцию (реакция термореактивной полимеризации) между двумя компонентами и не является обратимой.

    Смеси | Разделительные смеси | Siyavula

    Вещества в растворе смешиваются на уровне отдельных частиц. В растворе сахара и воды частицы сахара и воды смешаны так хорошо, что мы не можем различить их невооруженным глазом. Вы можете подумать, что такие «хорошо перемешанные» смеси невозможно разделить! Но, как мы вскоре увидим, это неправда.

    Разделение выпариванием

    Продемонстрируйте это на уроке, растворив немного соли в воде перед классом в начале урока.Убедитесь, что они приняли к сведению прозрачное решение. Затем вылейте немного в неглубокую алюминиевую сковороду, похожую на те, что используются для запекания. Поместите это в солнечное место на время урока и дайте воде испариться. Скорость испарения будет зависеть от того, насколько жарко и влажно в тот день, когда вы это делаете. В конце урока соберите кастрюлю и покажите оставшуюся засохшую соль, как в кастрюле для соли. Возможно, вам придется оставить его до конца дня, в зависимости от того, насколько он горячий.

    Знаете ли вы, откуда берется большая часть соли, которую мы используем в Южной Африке? Южная Африка получает соль из внутренних, прибрежных соляных бассейнов и морской воды. Соляной поддон — это неглубокая плотина в земле, где соленая вода испаряется , оставляя слой сухой соли.

    Вид с воздуха на солончаки. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Salt_pans.jpg Соль в Индии. Мужчина занимается сбором сушеной соли для упаковки и продажи.

    Когда морская вода остается в неглубоких поддонах, вода нагревается солнечным светом и медленно превращается в водяной пар за счет испарения. Как только вода полностью испарится, остается твердая соль.

    Как вы думаете, это хороший метод отделения соли от воды? Как вы думаете, подойдет ли раствор сахара и воды?


    Если у вас есть время сделать это в классе, вы можете продемонстрировать это практически.Предложите учащимся попробовать соленую воду перед кипячением, а затем предложите им попробовать конденсат. Так они поймут, что испарилась только вода, а в чайнике осталась соль. Вы можете положить лед в небольшой пластиковый пакет, чтобы лед не соскользнул с пластины, но пластина все еще достаточно холодная для конденсации водяного пара. Хранение льда в пластиковом пакете также гарантирует, что тающий лед не капает в стакан, в котором собирается конденсированная вода.Вы также можете использовать химический стакан или стакан с солевым раствором над горелкой Бунзена и использовать холодный кусок стекла или зеркало, чтобы конденсировать воду и собирать ее в другой стакан.

    ВОПРОСЫ:

    Считаете ли вы, что разделение путем испарения будет хорошим методом разделения водно-солевого раствора, если вы хотите сохранить и соль, и воду? Почему ты так говоришь?



    Испарение само по себе не является хорошим методом разделения, если вы хотите сохранить и соль, и воду.Как только вода испаряется, она теряется.

    Можете ли вы придумать способ изменить метод, чтобы испаряющаяся вода не терялась? Возможно, следующая диаграмма поможет вам составить план. Напишите объяснение ниже.



    На рисунке раствор соленой воды нагревается в чайнике, а металлическая пластина (с небольшим количеством льда внутри, чтобы держать ее внешнюю поверхность холодной) удерживается в водяном паре, выходящем из носика чайника.Водяной пар охлаждается при соприкосновении с холодной металлической пластиной и конденсируется. Затем он стекает с чашки в стакан для сбора. Когда вся вода испарится, соль остается в чайнике. Но в стакане еще есть вода.

    Что происходит в чайнике?


    Можете ли вы сказать, какое изменение состояния происходит внутри чайника? Как называется процесс?



    Жидкая вода превращается в водяной пар.Процесс испарения.

    Какое изменение состояния происходит на холодной поверхности металлической пластины? Как называется процесс? (Подсказка: изменение состояния с газа на жидкость было рассмотрено в предыдущей главе, в разделе Физические свойства материалов .)



    Водяной пар превращается в жидкую воду.Процесс называется конденсацией.

    Соль испаряется вместе с водой? Как бы вы узнали?




    Нет. Вы можете почувствовать, что вода соленая до испарения, а не соленая после конденсации. Если кипятить воду до полного испарения, можно увидеть, как образуются кристаллы соли.

    Что вы можете сказать о чистоте воды после испарения и конденсации?



    Он не имеет соленого вкуса после испарения / конденсации, поэтому мы предполагаем, что он чистый, но в нем могут быть другие вещи, которые мы не можем попробовать.

    Некоторые вещи, которые мы не можем обнаружить или попробовать, например, если бы мы использовали морскую воду.

    Вода, теряемая при испарении, может конденсироваться на холодной поверхности. Холодная металлическая пластина справится с этой задачей, но будет трудно восстановить всю конденсированную воду, потому что она будет стекать с поверхности пластины во многих разных местах. У ученых есть решение этой проблемы: они используют особую технику для разделения подобных смесей без потери каких-либо компонентов.Методика перегонки называется .

    Дистилляция

    Если у вас есть оборудование для настройки процесса дистилляции, вы можете продемонстрировать его в классе. В противном случае вы можете использовать альтернативные материалы и оборудование. Например, если у вас нет конденсатора Либиха, вы можете использовать кусок медной трубы. Вот две ссылки, которые объясняют, как собрать собственное оборудование для дистилляции: http: // www.Instructables.com/id/Build-a-Lab-Quality-Distillation-Apparatus/ и http://nukegingrich.files.wordpress.com/2009/06/diy-still.pdf. Еще одно предложение — попросить учащихся также провести исследование, чтобы увидеть, как сделать свой собственный дистилляционный аппарат, в особенности обращая внимание на материалы, которые легче и дешевле найти. Вам не обязательно иметь лабораторное оборудование, чтобы продемонстрировать множество научных экспериментов — многие из них можно просто это делается путем обдумывания материалов, которые вы используете в повседневной жизни, и составления плана! Это также делает науку более доступной для всех.

    Дистилляция — это отделение одного вещества от другого путем испарения с последующей конденсацией. Аппарат, используемый в этой методике, называется Still .

    Экспериментальная установка для перегонки

    Предположим, мы хотим разделить воду и соль в морской воде. Мы бы поместили морскую воду в круглую колбу слева на картинке (в колбу для перегонки).Затем мы кипятили морскую воду для получения водяного пара или пара. Соль не испаряется с водой, потому что испаряется только вода. Водяной пар поднимается через верхнюю часть колбы и попадает в конденсатор Либиха.

    Два конденсатора Либиха, которые используются в процессе дистилляции http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Liebig_condensers-two_2.jpg

    Конденсатор Либиха состоит из стеклянной трубки внутри большой стеклянной трубки. Конденсатор устроен таким образом, что холодная вода может течь через пространство между трубками.Это охлаждает поверхность внутренней трубки. Водяной пар конденсируется на этой холодной поверхности и течет в приемную колбу. Поскольку соль не испарилась, она остается в перегонной колбе.

    Видео, описывающее, как солнечная энергия еще может опреснять (убирать соль) воду.

    Видео о солнечном кадре короткое, но предлагает интересную тему для обсуждения: применение методов разделения; изобретения; преимущества и недостатки; вы даже можете обсуждать проекты с открытым исходным кодом и делиться информацией.Итальянский изобретатель солнечной батареи Eliodomestico по-прежнему разрабатывал ее для развивающихся стран. Он относительно дешев, прост в сборке и не требует электричества. Он описывается как экодистиллятор, работающий от солнечной энергии. Все, что вам нужно сделать, это налить 5 литров соленой или нечистой воды, закрутить крышку и оставить на солнце. К концу дня из него может быть получена очищенная от бактерий и соленая вода, пригодная для питья. Это также проект с открытым исходным кодом, что означает, что любой может использовать дизайн и воспроизводить, изменять или обновлять его, но не продавать его с целью получения прибыли.

    Дистилляция — также лучший способ разделить две жидкости с разными точками кипения, например воду и этанол. Давайте посмотрим.

    Это дополнительное задание, или оно может быть выполнено как домашнее задание. Это продолжение того, что учащиеся узнали бы об использовании дистилляции.

    ВОПРОСЫ:

    Вы можете вспомнить температуру, при которой закипает вода? Запишите это ниже.


    Как называется эта температура?


    Температура кипения воды.

    Этанол кипит при температуре ниже точки кипения воды, а именно 78 ° C.Предположим, вы смешали немного воды и этанола. Смесь для начала находится при комнатной температуре. Теперь предположим, что вы начали нагревать смесь. Какая температура будет достигнута первой: 78 ° C или 100 ° C?


    Как вы думаете, что произойдет, когда смесь достигнет температуры 78 ° C? Как вы думаете, этанол закипит?


    Учащимся можно напомнить, что этанол по-прежнему остается этанолом, его не меняли в процессе смешивания, поэтому он наверняка закипит при 78 ° C.

    Будет ли при этом закипать вода?


    Нет. Вода закипает только при 100 ° C. Пока температура ниже 100 ° C, вода не закипает.

    Эти вопросы идентичны вопросам, заданным в исходном задании.Они были включены в первоначальную деятельность, чтобы служить введением в концепцию дистилляции.

    Мы можем использовать тот же метод дистилляции, который мы использовали для разделения морской воды, чтобы разделить две жидкости. Принцип точно такой же, за исключением того, что мы будем перегонять смесь более одного раза. Вот как это работает:

    Смесь двух жидкостей помещают в перегонную колбу и нагревают до самой низкой точки кипения.В случае смеси этанол / вода эта температура будет точкой кипения этанола, а именно 78 ° C. Вся жидкость с этой точкой кипения испарится, конденсируется в конденсаторе Либиха и перейдет в приемную колбу. Жидкость с более высокой температурой кипения останется в перегонной колбе. Предположим, он содержит третье вещество, которое мы хотим отделить. Как бы ты это сделал?



    Заменяем приемную колбу на чистую и снова нагреваем перегонную колбу, но на этот раз до точки кипения второй жидкости.Вторая жидкость испарится, конденсируется в холодильнике и перетекает в чистую приемную колбу, оставляя последний компонент смеси в перегонной колбе.

    Сырая нефть разделяется на различные компоненты с помощью дистилляции. Компоненты испаряются, начиная с более легкого топлива (которое имеет самую низкую точку кипения), затем реактивного топлива, затем нефти, затем автомобильного масла, пока не останется только смола. Мы называем разделенные компоненты фракциями, а процесс фракционной перегонкой.

    Узнайте больше о перегонке сырой нефти в этом видео

    Видео о перегонке сырой нефти может быть слишком продвинутым, но в нем достаточно хорошо резюмируется процесс фракционной перегонки и упоминаются актуальные, реальные примеры производимых продуктов. Обратите внимание, что в видео неоднократно упоминаются «углеводороды».Вы можете успокоить учащихся и сказать им, что им пока не важно знать, что это означает. Таблица Менделеева рассматривается только в главе 4, но вы могли бы помочь учащимся «расшифровать», что сырая нефть содержит много частиц углерода gen и частиц углерода , взятых вместе в различных комбинациях (соотношениях). Каждая из фракций, которые в конечном итоге собираются, содержит одну комбинацию углеводородов.

    Нам предстоит изучить еще одну технику разделения.Вы замечали, как чернила на бумаге иногда «растекаются» при намокании?

    Вы видите, как чернила на этом знаке потекли после намокания, вероятно, из-за дождя? http://www.flickr.com/photos/daquellamanera/4304246279/

    Большинство красок представляют собой смесь различных пигментов, смешанных для придания им нужного цвета. Пигмент — это химическое вещество, придающее цвет материалам. Когда смесь содержит цветные соединения, часто можно разделить различные компоненты с помощью метода разделения, называемого хроматографией.Давайте посмотрим на это дальше.

    Хроматография

    «Хроматография» происходит от греческих слов chroma (что означает «цвет») и graph (что означает «писать»).

    Хроматография — это метод разделения окрашенных веществ на отдельные пигменты. Мы собираемся изучить это в следующем расследовании.

    Ручка для науки о цвете.

    AIM: Для разделения пигментных компонентов в чернилах с использованием различных жидкостей.

    Это веселое занятие, которое можно выполнить быстро. Если класс разделен на небольшие группы и каждая группа получает свой черный маркер для экспериментов, хроматограммы могут быть впоследствии повешены на стену, чтобы все могли увидеть и сравнить.Путем поиска совпадающих хроматограмм учащиеся могут сказать, в какой группе использовался маркер одинаковой марки или какие маркеры были заполнены одинаковыми чернилами. Если чернила от определенного маркера не разделяются в одной жидкости, попробуйте использовать другую жидкость в стакане.

    Вы можете даже построить историю вокруг расследования: инсценировать тайну убийства, в которой убийца может быть идентифицирован его (или ее) черной ручкой. Используйте три или четыре черных или синих ручки разных марок и создавайте уникальные хроматограммы, связанные с каждой маркой.Чернила могут выглядеть одинаково при использовании для письма, но они будут вести себя по-другому, когда они будут проанализированы с помощью хроматографии.

    ГИПОТЕЗА:

    Какой вы предлагаете ответ на наш следственный вопрос? Это ваша гипотеза.


    Ответ, зависящий от учащегося. Гипотеза может быть такой: «Черные чернила состоят из пигментов разного цвета.’

    МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

    • Впитывающая бумага, нарезанная на полоски шириной примерно 3 см и длиной 12 см

    Лабораторная фильтровальная бумага Whatman No. 1 идеально подходит для хроматографии. Как вариант, вы можете использовать кофейные фильтры, акварельную бумагу или полоски бумажного полотенца. Даже обычная копировальная бумага работает, но медленнее, и часто из-за этого цвета лучше разделяются.Для более мягкой бумаги вам могут понадобиться более длинные полоски бумаги и более высокие емкости, поскольку жидкость поднимается по бумаге намного быстрее.

    • прозрачный стакан для питья или химический стакан
    • разные черные ручки и фломастеры
    • водопроводная вода
    • карандаш
    • скрепка или прищепка
    • фильтровальная бумага
    • капельница
    • различных жидких растворителей (аммиак, хирургический спирт, метилированный спирт и жидкость для снятия лака)

    Растворитель — это вещество, которое растворяет растворенное вещество с образованием раствора.Растворитель обычно представляет собой жидкость, но также может быть твердым или газообразным.

    Возможные опасности:

    • Аммиак — это растворенный газ и слабое основание. Маловероятно, что это вызовет ожоги, но пары аммиака могут раздражать слизистые оболочки носа.
    • Хирургический спирт и метанол содержат спирт. Жидкость для снятия лака содержит ацетон. Спирт и ацетон легко воспламеняются, и их следует хранить вдали от источников тепла и огня.Не вдыхайте пары этих растворителей.

    Безопасная лабораторная практика чрезвычайно важна. Найдите минутку, чтобы обсудить с учащимися риски, меры предосторожности и безопасность. Обсудите тот факт, что ученым часто приходится иметь дело с опасными веществами и / или оборудованием, чтобы иметь возможность проводить наблюдения.

    При работе с аммиаком старайтесь работать в вытяжном шкафу или в хорошо вентилируемом помещении.Оставьте дверь и окна открытыми, чтобы дым не задерживался. Точно так же спиртосодержащие вещества следует использовать в хорошо проветриваемом помещении, но они также легковоспламеняемы, поэтому не используйте их в присутствии открытого огня.

    Всегда рекомендуется носить латексные / нитриловые перчатки (можно приобрести в аптеке), чтобы предотвратить всасывание опасных веществ через кожу. Надевайте защитные очки, чтобы защитить глаза от вредных химикатов.Всегда держите под рукой чистую воду, чтобы промыть глаза или мыть руки, если химические вещества разбрызгиваются или проливаются.

    Тщательная лабораторная практика не только обеспечит вашу безопасность, но и станет хорошим примером для учащихся.

    МЕТОД:

    Для изготовления стрип-хроматограммы

    1. С помощью черной ручки или маркера нарисуйте линию на одном конце бумажной полоски на расстоянии 2 см от конца.
    2. Налейте в стакан водопроводную воду на глубину примерно 1 см.
    3. Оберните немаркированный конец бумажной полоски вокруг карандаша и закрепите его скрепкой.
    4. Перед тем, как положить его в стакан, отрегулируйте полоску бумаги так, чтобы линия с чернилами была примерно на 1 см над поверхностью жидкости, прижимая ее к внешней стороне стакана.
    5. Опустите полоску в стакан и положите карандаш на верхнюю часть стекла, как показано на схеме.Конец полоски должен быть в воде, но нарисованная линия должна быть над поверхностью воды.
    6. Дайте жидкости впитаться в бумагу, поднимаясь по линии с чернилами.

    7. Когда мигрирующие пигменты приблизятся к верху полоски, рядом со скрепкой, удалите полоску бумаги и дайте ей высохнуть на плоской непористой поверхности.
    8. Сделайте аналогичную стрип-хроматограмму для каждой из собранных черных ручек.
    9. Сравните хроматограммы. Они такие же или разные?
    10. Когда вы закончите сравнивать свою хроматограмму с хроматограммой остального класса, вы можете либо прикрепить свою хроматограмму в поле ниже, либо нарисовать ее изображение в этой области.

    Вы также можете использовать прищепку, чтобы удерживать полоску на месте во время сушки.

    Для получения круговой хроматограммы

    1. Положите большой круглый кусок фильтровальной бумаги на гладкую неабсорбирующую поверхность, например, на поверхность стола.
    2. С помощью одного из цветных перьев нарисуйте чернильное пятно от 0,5 до 1 см в центре диска.
    3. Положите бумажный диск на верхнюю часть стакана.
    4. Поместите каплю воды в центр чернильного пятна.
    5. Добавляйте по капле воды примерно каждую минуту, чтобы хроматограмма растекалась по краям бумажного диска.

    6. Повторите эксперимент с одним из других растворителей (нашатырный спирт, спирт или жидкость для снятия лака).

    НАБЛЮДЕНИЯ:

    Две хроматограммы выглядят одинаково или по-разному? Если они выглядят по-разному, и вы использовали одну и ту же ручку, как вы думаете, почему?



    Какие цветные пигменты вы наблюдали?



    Нарисуйте изображения ваших хроматограмм в поле ниже.

    ВЫВОД:

    Что вы можете сделать о пигментах, входящих в состав черных чернил?



    Учащимся следует учесть, что черные чернила на самом деле состоят из ряда пигментов разного цвета.

    Более подробно, как это работает:

    В бумажной хроматографии жидкость проходит через бумажные волокна. Но почему пигменты в чернилах разделяются на полосы разного цвета?

    Пигменты чернил уносятся жидкостью, но, поскольку это разные соединения, они уносятся вверх с разной скоростью.Это приводит к тому, что они появляются на хроматограмме в виде полос разного цвета.

    Посмотрите на изображение хроматограммы ниже.

    Пример стрип-хроматограммы http://commons.wikimedia.org/wiki/File:TLC_black_ink.jpg

    Какой цветной пигмент движется вверх по бумаге с максимальной скоростью? Почему ты так говоришь?



    Желтый пигмент движется быстрее всего, потому что он прошел самое большое расстояние.

    Какой цветной пигмент движется вверх по бумаге с наименьшей скоростью?



    Зеленый пигмент движется медленнее всего, потому что он прошел кратчайшее расстояние.

    Почему разные пигменты переносятся с разной скоростью?

    Пигменты перемещаются с разной скоростью из-за различий в их свойствах: большие частицы пигмента имеют тенденцию двигаться медленнее.Кроме того, частицы, которые хорошо растворяются в жидкости, будут стремиться оставаться в жидкости и быстро уноситься наверх, в то время как частицы, которые хорошо связываются с бумагой, будут двигаться медленнее.

    Черный действительно черный? (видео)

    Теперь, когда мы узнали о некоторых различных способах разделения смесей, мы собираемся применить то, что мы знаем, для разделения смеси, состоящей из многих компонентов.

    Некоторые школы также используют комбо-тарелки для различных практических заданий по Материи и Материалам. Это приветствуется, и задания в этих рабочих тетрадях можно немного скорректировать для работы с любым оборудованием и приборами, которые есть у вас в школе.

    Кроме того, если учащиеся сочтут блок-схему слишком сложной на этом этапе, вы можете в качестве альтернативы попросить их записать шаги, которые они будут выполнять, чтобы разделить все материалы в смеси, и почему они выбрали каждый метод разделения.

    Представьте, что вы член группы ученых, работающих вместе в лаборатории. Ваша команда получила важную работу. Вам дали стакан со смесью веществ для разделения.

    Смесь содержит следующие компоненты:

    • песок
    • железные опилки
    • соль
    • этанол
    • вода

    Ваша задача — разработать процедуру разделения смеси на отдельные компоненты.Как бы Вы это сделали? Ваша процедура должна быть представлена ​​в виде блок-схемы.

    Перед тем, как начать, представьте, как будет выглядеть смесь. Нарисуйте изображение прозрачного контейнера и различного содержимого смеси в пространстве.

    Это может быть трудной задачей для учащихся, но для учащихся очень важно иметь возможность визуализировать смесь, прежде чем они начнут планировать эксперимент.В противном случае идеи останутся абстрактными, и у учащихся могут возникнуть трудности с правильной последовательностью различных этапов разделения. Вы можете направить их, задав следующие вопросы. В качестве альтернативы вы можете приготовить смесь, чтобы они посмотрели на нее, прежде чем рисовать:

    • Как выглядит контейнер? Нарисуйте это на своей странице.
    • Какие жидкости находятся в емкости? (Этанол и вода). Теперь нарисуйте емкость со смесью этанола и воды.Сможете ли вы увидеть этанол И воду, когда они будут смешаны? (Нет, в контейнере они будут выглядеть как жидкость.)
    • Теперь добавляем песок. Смешается ли он с водой или опустится на дно? (Большая часть опустится на дно.)
    • Теперь добавьте железные опилки. Смешается ли он с водой или опустится на дно? (Он опустится на дно.)
    • Теперь добавьте соль. Соль опустится на дно или растворится в воде? (Он растворился бы в воде.) Сможем ли мы увидеть его, если бы он растворился в воде? (№)

    Чтобы помочь вам разработать процедуру, вот несколько наводящих вопросов и шаблон для вашей блок-схемы:

    Каково физическое состояние (твердое, жидкое или газообразное) каждого из компонентов смеси? Заполните их в таблице.

    Компонент (вещество)

    Состояние (твердое, жидкое или газообразное)

    Растворенный или нерастворенный?

    Компонент (вещество)

    Состояние (твердое, жидкость или газ)

    Растворенный или нерастворенный?

    Утюг

    твердый

    нерастворенный

    Песок

    твердый

    нерастворенный

    Соль

    твердый

    растворено

    Этанол

    жидкость

    растворяется (в растворе с водой и солью)

    Вода

    жидкость

    растворенный (в растворе этанола и соли)

    Назовите твердые вещества, которые не растворяются в смеси.Это нерастворенные твердые вещества.


    Песок и железная стружка не растворяются.

    Назовите растворенные твердые вещества в смеси.

    Соль — единственное растворенное твердое вещество.

    Какой метод является наилучшим для отделения нерастворенных твердых частиц от жидкостей в смеси? Напишите название этого метода в блоке под номером 1 на блок-схеме ниже.

    Учащиеся должны записать ФИЛЬТРАЦИЮ в блоке 1.

    Напишите названия нерастворенных твердых веществ в блоке 2 блок-схемы.

    Учащиеся должны записать ПЕСКУ и ЖЕЛЕЗА в блоке 2.

    Что остается после удаления нерастворенных твердых частиц из смеси? Напишите названия этих соединений в блоке 3.

    Учащиеся должны написать СОЛЬ, ЭТАНОЛ и ВОДА в блоке 3.

    Как мы могли отделить нерастворенные твердые частицы? (Подсказка: посмотрите на блок-схему для некоторых идей.) Напишите название этого процесса в блоке 4.

    Учащиеся должны написать МАГНИТНОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ в блоке 4.

    Напишите названия двух нерастворенных твердых веществ в блоках 6 и 7.

    Учащиеся должны записать ЖЕЛЕЗНЫЕ ПЕЧАТИ в блоке 6 и ПЕСОК в блоке 7.

    Как мы могли отделить жидкости от растворенного твердого вещества? Мы могли бы испарить их, но тогда они были бы потеряны.Какой еще вариант доступен, если мы хотим разделить компоненты в решении? Напишите название этого процесса в блоке 5.

    Учащиеся должны написать ДИСТИЛЛЯЦИЯ в блоке 5.

    Какую жидкость следует перегонять в первую очередь? (Подсказка: какая жидкость имеет самую низкую точку кипения?) Напишите название этой жидкости в блоке 8.

    Учащиеся должны написать ЭТАНОЛ в блоке 8.

    Что остается в растворе после удаления первой жидкости? Напишите названия этих компонентов в блоке 9.

    Учащиеся должны написать ВОДА и СОЛЬ в блоке 9.

    Как отделить жидкость от растворенного твердого вещества? (Подсказка: этот процесс такой же, как и в блоке 7.) Напишите название процесса в блоке 10.

    Учащиеся должны написать ДИСТИЛЛЯЦИЯ в блоке 10.

    Запишите названия двух последних компонентов в блоках 11 и 12.

    Учащиеся должны написать ВОДА в блоке 11 и СОЛЬ в блоке 12.

    Заполненная блок-схема должна выглядеть следующим образом:

    До сих пор мы обсуждали материалы, их свойства, способы их смешивания и способы их разделения, если они смешаны. Последний раздел этой главы посвящен отходам и тому, что мы можем сделать, чтобы уменьшить их воздействие на окружающую среду.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *