Использование количественного анализа на внеурочных занятиях по химии

Неотъемлемой частью образовательного процесса в современной школе является внеурочная деятельность. Под внеурочной деятельностью следует понимать особую форму взаимодействия учителя и ученика, когда ученик сам под руководством преподавателя добывает и усваивает новые знания, исследует факты и делает выводы. Интерес обучающегося к химии обуславливается ее практической значимостью. В рамках урока не всегда остается время для того, чтобы показать эту значимость. Восполнить данный недостаток можно на внеурочных занятиях. В каждом ученике живет страсть к открытиям и исследованиям. Даже плохо успевающий ученик обнаруживает интерес к предмету, когда ему удается что-нибудь «открыть». В рамках внеурочной деятельности успешно формируются практические умения и навыки обучающихся по количественному анализу химических веществ.

Количественный анализ выражается последовательностью экспериментальных методов, определяющих в образце исследуемого материала содержание (концентрации) отдельных составляющих и примесей. Его задача — определить количественное соотношение химических соединений, ионов, элементов, составляющих образцы исследуемых веществ. Он базируется на применении различных видов реакций, количественно происходящих в растворах и подразделяется на:

1) Гравиметрический (весовой) анализ. Заключается в точном определении массы анализируемого компонента в исследуемом веществе.

2) Титриметрический (объемный) анализ. Количественный состав исследуемой пробы определяют путем строгих измерений объема реагента известной концентрации, который взаимодействует в эквивалентных количествах с определяемым веществом.

3) Газовый анализ. Базируется на измерении объема газа, который образуется или поглощается в результате химической реакции.

Для работы на внеурочных занятиях по химии наиболее предпочтителен будет титриметрический анализ, так как он точен, прост, выполняется достаточно быстро и не требует специальной аппаратуры. Титриметрический анализ позволяет развить следующие навыки:

1) Осуществлять сравнение полученных результатов в соответствии с поставленной задачей.

2) Учиться объективно относиться к своим результатам и искать наиболее быстрые и практичные пути их достижения.

3) Умение критично относиться к своему мнению, признавать возможность его ошибочности своего мнения

4) Проводить простейшие химические опыты и эксперименты и объяснять их результаты.

Для осуществления в школьной лаборатории наиболее оптимальны два стандартных титрования:

1) Комплексонометрическое титрование. Определение общей жесткости воды. Реактивы и оборудование: колбы для титрования, пипетка, бюретка, аммонийная буферная смесь, индикаторы- хромаген черный и сухая смесь хлорида натрия, раствор комплексона III.

Ход работы:

1. В колбу для титрования мерной пипеткой отмеряется 100,0 мл. исследуемой воды;
2. Приливается 5 мл. аммонийной буферной смеси;
3. Затем по каплям добавляется раствор индикатора (хромогена черного) до появления хорошо заметной, но не очень темной вино- красной окраски;
4. В бюретку заливается 0,05 н. раствор комплексона III полученный в колбе раствор титруется до перехода вино-красной окраски в синюю. В конце титрования раствор комплексона прибавляется по одной капле, необходимо добиться, чтобы красноватый оттенок совершенно исчез.

Объем, пошедший на титрование, фиксируется, и опыт проделывается ещё раз (рекомендуется проводить одно титрование минимум три раза, чтобы избежать большой погрешности в результатах), в том случае, если оба полученных результата совпали (или различаются не более чем на 0,1) можно приступать к расчетам. Общую жесткость воды (содержание ионов Са2+ и Mg2+) вычисляется по формуле в ммоль/л: Ж=Nk*Vk *1000 /Vв, где: Nк — нормальная концентрация раствора комплексона III (данная по условию);Vк– объем рабочего раствора комплексона III; Vв — объем воды (мл), взятый для определения.

2) Стандартизация раствора хлороводородной кислоты по тетраборату натрия. Реактивы и оборудование:метиловый оранжевый, соляная кислота, бюретка, тетраборат натрия, мерная пипетка, колбы.

Ход работы:

1. Титрование ведется с метиловым оранжевым, приливается кислота из бюретки к раствору тетрабората натрия;
2. Чистая пипетка вместимостью 10 мл ополаскивается раствором тетрабората натрия и отмеряется 10,00 мл его в коническую колбу для титрования;
3. К отмеренному раствору тетрабората натрия приливается одна капля метилового оранжевого;
4. Колба с исходным раствором тетрабората натрия ставится под бюретку. В процессе титрования нужно добиться того, чтобы желтая окраска метилового оранжевого переходила в бледно-розовую от одной избыточной капли кислоты;
5. Титрование повторяется до получения трех сходящихся результатов (V), т. е. пока отсчеты будут отличаться друг от друга не более чем на 0,1 мл, данные фиксируются и производится расчет.

Нормальная концентрация кислоты определяется по формуле:

где: N(буры) — нормальность раствора тетрабората натрия; V(буры) — объем раствора буры, взятый на титрование; Vср — средний объем кислоты, пошедший на титрование.

В процессе выполнения данных лабораторных работ обучающиеся научится практически производить стандартные химические операции, расчеты и работать с простейшим химическим оборудованием, что является, несомненно, важным опытом для любого ученика.

1. Байкова В. М. Химия после уроков. В помощь школе. — М.: Просвещение
2. Вайнштейн Б. М. Практические занятия по химии. М., 1939;
3. Парменов К. Я. Химический эксперимент в средней школе. М., 1959;
4. Назарова Т. С., Грабецкий А. А., Лаврова В. Н. Химический эксперимент в школе (Библиотека учителя химии). М., 1987;