Качественное определение ионов тяжелых металлов в почве во внеурочных занятиях



В школьной программе и программах средних и высших учебных заведений обучение предмета химии занимает важное место, так как в повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с различными химическими процессами, происходящими в природе или быту. Но для того, чтобы понять природу и значение этих процессов, необходимо не просто хорошо выучить тему, а провести химический эксперимент, который определяется путем проведения всевозможных опытов, что и предполагает, собственно, предмет химия.

Химический эксперимент помогает вызвать интерес к предмету, научить наблюдать процессы, освоить приемы работы, сформировать практические навыки и умения. В сочетании с техническими средствами обучения он способствует более эффективному овладению знаниями, умениями и навыками. Систематическое использование на уроках химии эксперимента поможет развить умения наблюдать явления и объяснять их сущность в свете изученных теорий и законов, сформировать экспериментальные умения и навыки.

Я остановила свое внимание на данной теме, так как, наша почва богата химическими элементами. Одни из которых приносят пользу организму человека, а другие — вред.

Поэтому, я считаю, что каждый из нас должен знать какое влияние оказывает на нас, на окружающую среду тот или иной химический элемент.

Практическая работа.

Опыт 1. Качественное определение иона Pb²⁺ впочве.

Цель: научиться определять ионы Pb² в почве.

Реактивы иоборудование: пробы почвы, пробирки, спирт, дистиллированная вода, фильтры, раствор родизоната натрия (Na2C6O6).

Последовательность выполнения опыта.

1. Измельчить собранную почву.
2. Подготовить водную вытяжку; определить химические элементы в почве, в воде. (В данной водной вытяжке почвы содержатся катионы тяжелых металлов).
3. На лист фильтровальной бумаги нанести несколько капель исследуемого раствора.
4. Добавить 1 каплю свежеприготовленного 0,2 % раствора родизоната натрия.

Выводы по результатам практической работы:

В присутствии ионов свинца образуется синее пятно или кольцо. При добавлении 1 капли буферного раствора синий цвет превращается в красный. Реакция очень чувствительна: обнаруживаемый минимум 0,1 мкг.

Опыт 2.1 Качественное определение ионов общего Fe в почве.

Цель: научиться определять ионы общего Fe в почве.

Реактивы иоборудование: пробы почвы, пробирки, спирт, дистиллированная вода, фильтры, раствор пероксида водорода(H₂O₂), раствор роданида натрия(KSCN).

Последовательность выполнения опыта:

1. Измельчить собранную почву.
2. Подготовить водную вытяжку; определить химические элементы в почве, в воде.
3. В пробирку помещают 10 мл исследуемого раствора, прибавляют 1 каплю концентрированной азотной кислоты.
4. Далее добавляют несколько капель раствора пероксида водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия.

Вывод по результатам практической работы:

При содержании железа 0,1 мг/л появляется розовое окрашивание, а при более высоком — красное.

Опыт 2.2 Качественное определение ионов Fe²⁺ впочве.

Цель: научиться определять ионы Fe²⁺ в почве.

Реактивы иоборудование: пробы почвы, пробирки, спирт, дистиллированная вода, фильтры, раствор серной кислоты(H₂SO₄), раствор роданида натрия(KSCN).

Последовательность выполнения опыта:

1. Измельчить собранную почву.
2. Подготовить водную вытяжку; определить химические элементы в почве, в воде.
3. К 1 мл исследуемой воды добавить 2–3 капли раствора серной кислоты.
4. Следом добавить 2–3 капли раствора роданида натрия.

Вывод по результатам практической работы:

Гексацианоферрат (III) калия, в кислой среде (рН ~ 3) образует с катионом Fe осадок турнбулевой сини темно-синего цвета.

Опыт 2.3 Качественное определение ионов Fe³⁺ впочве.

Цель: научиться определять ионы Fe³⁺ в почве.

Реактивы иоборудование: пробы почвы, пробирки, спирт, дистиллированная вода, фильтры, раствор соляной кислоты(HCl), раствор роданида натрия(KSCN).

Последовательность выполнения опыта:

1. Измельчить собранную почву.
2. Подготовить водную вытяжку; определить химические элементы в почве, в воде.
3. К 1 мл исследуемой воды прибавить 1–2 капли раствора соляной кислоты.
4. Далее добавить 2 капли раствора роданида натрия.

Вывод по результатам практической работы:

Гексацианоферрат (II) калия в слабокислой среде с катионом

Fe образует темно-синий осадок берлинской лазури.

Опыт 3. Качественное определение ионов Mn²⁺ впочве.

Цель: научиться определять ионы Mn²⁺ в почве.

Реактивы иоборудование: пробы почвы, пробирки, спирт, дистиллированная вода, фильтры, 25 % раствор азотной кислоты, 2 % раствор нитрата серебра AgNO₃, 0,5 г персульфата аммония((NH₄)₂S₂O₈)), диоксид свинца(PbO₂).

Последовательность выполнения опыта:

1. Измельчить собранную почву.
2. Подготовить водную вытяжку; определить химические элементы в почве, в воде.
3. В колбу помещают 25 мл исследуемой воды, подкисляют несколькими каплями 25 %-ной азотной кислоты.
4. Далее прибавляют по каплям 2 %-ный раствор нитрата серебра до тех пор, пока продолжается помутнение.
5. Затем вводят 0,5 г персульфата аммония или несколько кристалликов диоксида свинца, нагревают до кипения.

Вывод по результатам практической работы:

В присутствии марганца при концентрации 0,1 мг/л и выше появляется бледно-розовая окраска.

Опыт 4. Качественное определение ионов Cu²⁺ впочве.

Цель: научиться определять ионы Cu²⁺ в почве.

Реактивы иоборудование: пробы почвы, пробирки, спирт, дистиллированная вода, фильтры, концентрированный раствор аммиака (NH4OH).

Последовательность выполнения опыта:

1. Измельчить собранную почву.
2. Подготовить водную вытяжку; определить химические элементы в почве, в воде.
3. В фарфоровую чашку поместить 3–5 мл исследуемой воды, осторожно выпарить досуха.
4. На периферийную часть пятна нанести каплю концентрированного раствора аммиака.

Вывод по результатам практической работы:

Появление интенсивно синей или фиолетовой окраски свидетельствуете присутствии Cu⁺

Выводы по результатам практической работы:

Использование химического эксперимента в процессе преподавания поможет учащимся более эффективно освоить учебный материал, улучшить уровень наглядности на уроке.

Литература:

1. Вайнштейн Б. М. Практические занятия по химии. М., 1939,- 454с.
2. Назарова Т. С., Грабецкий А. А., Лаврова В. Н. Химический эксперимент в школе (Библиотека учителя химии). М., 1987,-240с.
3. Кристиан, Г. Д. Аналитическая химия в 2-х томах т.1 и т.2 / Г. Д. Кристиан. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011,-1127с.
4. Иванова, М. А. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа: Учебное пособие / М. А. Иванова. — М.: ИЦ РИОР, 2013. — 289 c.