Цветовые эффекты в химических опытах с гидроксидом натрия | Статья в журнале «Юный ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 8 февраля, печатный экземпляр отправим 12 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Рубрика: Химия

Опубликовано в Юный учёный №2 (16) апрель 2018 г.

Дата публикации: 23.03.2018

Статья просмотрена: 622 раза

Библиографическое описание:

Кириллов А. М., Кужель И. В. Цветовые эффекты в химических опытах с гидроксидом натрия // Юный ученый. — 2018. — №2. — С. 101-106. — URL https://moluch.ru/young/archive/16/1197/ (дата обращения: 28.01.2020).



 

В данной работе рассмотрены химические опыты с гидроксидом натрия (каустическая сода). Для проведения опыта использовался набор «Хамелеон» из серии «Основы естествознания» (производство ООО «Каррас», Россия [1]). Демонстрируются различные цветовые эффекты, вызванные химическими превращения гидроксида натрия. Даны алгоритмы проведения подобных опытов и объяснены их результаты. Подобного рода «домашние опыты» могут стимулировать интерес детей к науке и овладению новыми знаниями.

Ключевые слова: химия, каустическая сода, гидроксид натрия, едкий натр, фенолфталеин, индикатор щелочной среды, лимонная кислота, пищевая добавка Е524

 

Главным веществом в нижеописанных опытах является гидрооксид натрия (NaOH), поэтому рассмотрим его свойства и области применения. Гидроксид натрия (каустическая сода, едкий натр) — самая распространенная щелочь (в год в мире производится порядка 60 млн. тонн едкого натра). Гидроксид натрия — белое твёрдое вещество. Сильно гигроскопичен, на воздухе «расплывается», активно поглощая пары воды из воздуха. Имеет хорошую растворимость в воде, при этом выделяется большое количество теплоты. Раствор едкого натра мылок на ощупь.

Едкий натр применяется во множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:

–                    Целлюлозно-бумажная промышленность (производство бумаги, картона, искусственных волокон, древесно-волоконных плит) [2].

–                    Производство моющих и чистящих средств (мыло, шампунь и др.) [3].

–                    Химическая промышленность (как реагент или катализатор, производство алюминия и др. чистых металлов [4], в нефтепереработке для производства масел).

–                    Изготовление биодизельного топлива [5].

–                    Медицина [6] и гражданская оборона (дегазация и нейтрализация отравляющих веществ). Очистка выдыхаемого воздуха от углекислого газа. Очистка сточных вод от ртути и ртутьсодержащих веществ [7].

–                    Текстильная промышленность (при работах с хлопком, шерстью, льном) [8].

–                    Строительство (производство строительных материалов [9] и др.).

–                    Пищевая промышленность (мытье и очистка фруктов и овощей [10]; производство шоколада, какао, мороженого; окрашивание карамели; размягчение и окрашивание маслин; производство хлебобулочных изделий, консервирование мясной продукции [11]). Зарегистрирован как пищевая добавка Е524.

–                    Косметология (косметические средстваудаление ороговевших участков кожи, бородавок, папиллом) [12].

–                    В фотографии — как ускоряющее вещество в проявителях для высокоскоростной обработки фотографических материалов [13].

Вот далеко не полный перечень применения едкого натра в народном хозяйстве.

В данной работе был произведены опыты по взаимодействию

1)                 гидроксида натрия, индигокармина, глюкозы, кислорода;

2)                 гидроксида натрия, фенолфталеина, лимонной кислоты.

Процессы сопровождаются зрелищными цветовыми эффектами.

Условные названия опытов: 1) — «Хамелеон», 2) — «Магия цвета

МЕТОДЫ

Оборудование и материалы: бутылка; мерный стаканчик; набор стаканчиков; набор ложечек; пипетка Пастера; защитные перчатки; индигокармин (C16H8N2Na2O8S2, кислотно-основной индикатор); глюкоза (С6H12O6 — органическое соединение, моносахарид); лимонная кислота (С6Н8О7); фенолфталеин (C20H14O4), вода (набор «Хамелеон» от ООО «Каррас» [1]). Часть набора представлена на рисунке 1.

C:\Users\админ\Desktop\Юный физик\Хамелеон и магия цвета\Хамелеон\Рис.1.1.jpgC:\Users\админ\Desktop\Юный физик\Хамелеон и магия цвета\Хамелеон\Рис1.2.png

Рис. 1. Материалы для опытов

 

Правила техники безопасности:

–                    Набор для проведения опытов содержит вещества, которые при неправильном использовании могут причинить вред. Поэтому необходимо тщательно следовать инструкции (алгоритму). К опытам не допускаются дети младше 8 лет.

–                    Все работы проводятся в защитных перчатках, под наблюдением взрослых.

–                    Раствор гидроксида натрия — едкое вещество. При неправильном применении раздражает органы дыхания и кожу. Не вдыхать пары химических реактивов. Не принимать в пищу компоненты и химические вещества из набора.

–                    При попадании химических компонентов на кожу или в глаза промойте большим количеством холодной воды и немедленно обратитесь к врачу. Не употребляйте компоненты внутрь. При случайном проглатывании промойте желудок и обратитесь к врачу.

–                    Все химические вещества должны находиться в недоступном для детей и домашних животных месте. Не проводить опыты вблизи огня и нагревательных приборов.

Алгоритм проведения опыта «Хамелеон»:

  1.                Наденьте защитные перчатки.
  2.                Налейте половину бутылки (150–200 мл) теплой воды.
  3.                Добавьте 15–20 капель индигокармина (рис. 2) в бутылку. Наблюдайте за красивым процессом растворения индигокармина в воде (рис. 3). Потом перемешайте его до полной однородности.
  4.                Насыпьте 2 г (все содержимое) баночки глюкозы в мерный стаканчик, затем добавьте 30 мл теплой воды и перемешайте до полного растворения. Перелейте получившийся раствор в бутылку с индигокармином.
  5.                В мерный стаканчик налейте 10 мл раствора гидроксида натрия, затем добавьте 30 мл теплой воды и перемешайте до полного растворения, перелейте получившийся раствор в бутылку с индигокармином, закройте крышкой и наблюдайте за процессом!

C:\Users\админ\Desktop\Юный физик\Хамелеон и магия цвета\Хамелеон\IMG_1343.JPG

Рис. 2. Индигокармин — кислотно-основной индикатор

 

C:\Users\админ\Desktop\Юный физик\Хамелеон и магия цвета\Хамелеон\Рис3.jpg

Рис. 3. Растворение индигокармина в воде

 

Алгоритм проведения опыта «Магия цвета»:

  1.                Возьмите три пустых стаканчика, с помощью мерного стаканчика налейте в один 15 мл теплой воды, а в два других по 50 мл теплой воды.
  2.                Наденьте защитные перчатки.
  3.                Для каждого стаканчика должна быть своя ложка для размешивания.
  4.                В стаканчик № 1 с 50 мл воды с помощью пипетки Пастера (рис. 4) добавьте 2 мл раствора гидроксида натрия, аккуратно перемешайте. Добавьте половину мерной ложки фенолфталеина, хорошо перемешайте ложкой. Раствор станет малиновым (рис. 5).
  5.                В стаканчик № 2 с 15 мл воды добавьте 2 г (все содержимое баночки) лимонной кислоты и аккуратно размешайте до полного растворения.
  6.                В оставшийся стаканчик № 3 с 50 мл воды с помощью пипетки Пастера добавьте 4 мл раствора гидроксида натрия, так же аккуратно размешайте до полного растворения.
  7.                Возьмите стаканчик № 1 с малиновой жидкостью и перелейте в стаканчик № 2 с раствором лимонной кислоты. Полученная смесь обесцветится.
  8.                Перелейте полученную смесь в стаканчик № 3. Вода снова пиобретет малиновый цвет.

Рис. 4. Пипетка Пастера

 

C:\Users\админ\Desktop\Юный физик\Хамелеон и магия цвета\Магия цвета\IMG_1365.JPG

Рис. 5. Раствор гидроксида натрия с добавлением фенолфталеина

 

РЕЗУЛЬТАТЫ

Опыт «Хамелеон».

Что мы наблюдаем, проделав операции по вышеописанному алгоритму? Сначала раствор станет темно-зеленым, спустя некоторое время он покраснеет, а потом пожелтеет (рис. 6). Этот процесс можно повернуть вспять: если слегка потрясти бутылку, цвет станет красным, а если еще сильнее взболтать, то зеленым. После этого вода в бутылке снова начнет менять цвета с зеленого на красный, а потом на желтый.

Рис. 6. Динамика изменения цвета раствора гидроксида натрия (опыт «Хамелеон»)

 

Почему так происходит? При добавлении щелочи исходный синий раствор индигокармина (цвет в нейтральной среде) (рис. 3) окисляется кислородом воздуха и становится зеленым (так выглядит его окисленная форма). Со временем глюкоза в зеленом растворе восстанавливает индигокармин сначала до красного цвета, а потом — и до желтого. Если раствор встряхнуть, он смешается с воздухом, и кислород снова окислит его до зеленого цвета. До каких пор можно повторять это процесс? Несколько раз. Так как в реакции также расходуется глюкоза, окисляясь до глюконовой кислоты.

Проведенная и описанная реакция относится к так называемым качественным реакциям. Качественная реакция — это такая реакция, с помощью которой можно определить наличие в растворе определённых веществ. Результатом такой реакции является ощутимый эффект: появление или исчезновение окрашивания, выпадение или растворение осадка, выделение пузырьков газа и тому подобное.

Опыт «Магия цвета»

В данном опыте наблюдается вначале обесцвечивание раствора малинового цвета, а затем последующее восстановление цвета. Объясним происходящий процесс.

Цвет раствору придает фенолфталеин, вещество, представляющее из себя бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в щелочных растворах. Он используется как индикатор щелочной среды: приобретает в ней малиновый цвет.

Так как раствор гидроксида натрия обладает щелочной реакцией, в результате бесцветный фенолфталеин становится малиновым. Добавление раствора лимонной кислоты приводит к нейтрализации щелочной среды, и фенолфталеин снова обесцвечивается. При последующем добавлении гидроксида натрия раствор опять становится щелочным, и фенолфталеин вновь приобретает малиновый цвет.

ОБСУЖДЕНИЕ

Основным результатом данной работы авторы считают то, что проведенный опыт позволяет получить первичные навыки проведения химического эксперимента, познакомиться с записью химической формулы вещества. Достоинства опыта: зрелищность (что важно для создания интереса у детей), безопасность (при соблюдении требований техники безопасности), доступность материалов и простота оборудования.

Также были получены знания по так называемым качественным реакциям. На подобного рода реакциях базируется качественный анализ — совокупность химических, физико-химических и физических методов, применяемых для обнаружения элементов и соединений, входящих в состав анализируемого вещества или смеси веществ. В качественном анализе используют легко выполнимые, характерные химические реакции, при которых наблюдается появление или исчезновение окрашивания, выделение или растворение осадка, образование газа и др. Основоположником качественного анализа считается Роберт Бойль (британский химик, физик, 1627–1691).

Подобные по простоте, безопасности и доступности опыты можно проводить не только в домашних условиях, но и рекомендовать учителям для пропедевтических (факультативных) занятий по естествознанию (химии, физике и др.)

 

Литература:

 

  1.                ООО «КАРРАС» [Электронный ресурс]. Режим доступа. URL: http://www.karras.ru/ (дата обращения 16.03.2018).
  2.                Труберг А. А., Кабанов О. В., Кацерева О. В., Силос О. В., Терпугов Г. В., Терпугов Д. Г. Пути решения экологических проблем целлюлознобумажных предприятий // Успехи химической технологии. 2010. Т. 24, № 2 (107). с. 40–44.
  3.                Краснянский Г. Г., Краснянский К. Г. Чистящее средство // патент на изобретение RUS 2306330 08.12.2005.
  4.                Чекушин В. С., Олейникова Н. В., Шубакова М. А. Восстановление металлов в системе белый матт — едкий натр // Технология металлов. 2008. № 12. С. 2–7.
  5.                Мукатова М. Д., Чанг Ньюнг Тхи. Обоснование и разработка технологии производства биодизеля из жиросодержащих рыбных отходов // Вестник АГТУ. Серия: Рыбное хозяйство. 2012. № 2. с. 158–163.
  6.                Миненко Н. А., Попов В. А., Панов П. Б., Владимирова О. О., Щукина Н. А. Применение медицинских средств защиты кожи для снижения тяжести химических ожогов // Безопасность жизнедеятельности. 2013. № 6. С. 6–9.
  7.                Хицкий Я. В. Исследование и разработка технологии локальной очистки ртутьсодержащих сточных вод // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Иркутск. 2014.
  8.                Воронова М. И., Прусов А. Н., Матвеева И. Ю., Захаров А. Г. Способ подготовки льняной ровницы к мокрому прядения // патент на изобретение RUS 2188261 06.07.2001.
  9.                Кузнецов В. А. Сырьевая смесь для получения жаростойкого ячеистого бетона и способ получения жаростойкого ячеистого бетона // патент на изобретение RUS 217463 16.03.2001.
  10.            Кузьмина Т. Д. Математическое описание процесса химической очистки (едким натром) от кожицы клубней картофеля для переработки. (Аргентина) // Пищевая и перерабатывающая промышленность. Реферативный журнал. 2000. № 2. с. 573.
  11.            Опыты по химическому консервированию тушек цыплят-бройлеров с использованием растворов щелочей натрия, кальция, калия или магния. (США) // Пищевая и перерабатывающая промышленность. Реферативный журнал. 2002. № 3. с. 1201.
  12.            Чигарина К. М., Алавердиев И. М., Залевская С. И., Чайкова Е. И., Рыченкова Т. В. // патент на изобретение RUS 2212229 14.06.2002.
  13.            Ковешников А. И. Универсальный концентрированный проявитель для обработки фотоматериалов и способ изготовления из него рабочего раствора // патент на изобретение RUS 2132564.
Основные термины (генерируются автоматически): едкий натр, лимонная кислота, гидроксид натрия, теплая вода, опыт, малиновый цвет, полное растворение, мерный стаканчик, каустическая сода, качественный анализ.


Похожие статьи

Химические опыты с пищевой содой и лимонной кислотой...

В данной работе рассмотрен опыт по химическому взаимодействию лимонной кислоты и гидрокарбоната натрия (пищевой соды). Для проведения опыта использовался набор «Бурлящая лава» из серии «Основы естествознания» (производство ООО «Каррас», Россия).

Утилизация отхода производства каустической соды...

При производстве каустической соды имеет место образование отхода — сульфатного рассола, содержащего хлорид, сульфат и гидроксид натрия. Данный отход в настоящее время не находит квалифицированного применения и является источником загрязнения окружающей...

Конспект урока на тему «Многоатомные спирты» (11 класс)

Гидроксид натрия (каустическая сода, едкий натр) — самая распространенная щелочь (в год в мире.

Учитель уточняет: гидроксид меди не способен образовываться в кислой среде, т.е сначала должна быть нейтрализована вся кислота, и только после этого сульфат меди будет...

Разновидности соды | Статья в журнале «Юный ученый»

Каустическая сода, гидроксид натрия, каустик, едкий натр, едкая щёлочь (NaOH).

При пропускании избытка углекислого газа через раствор гидроксида натрия, а

В связи с этим «старый» раствор гидроксида натрия при взаимодействии с кислотой дает качественную...

Рафинация хлопкового масла непрерывного действия...

Ключевые слова: химия, каустическая сода, гидроксид натрия, едкий натр, фенолфталеин, индикатор щелочной среды, лимонная

На основании предварительных экспериментов избыток гидроксида натрия составлял 50 % от теоретически необходимого.Об окончании...

Сода в жизни человека | Статья в журнале «Юный ученый»

3) каустическая — самая распространённая щелочь, известная как едкий натр (гидроксид

Сода входит в число природных ископаемых. Добывается из содовых озер, в водах которых ее

Образовавшийся гидрокарбонат натрия плохо растворим в холодной воде и его можно...

Анализ основных направлений практического применения...

Ключевые слова: химия, каустическая сода, гидроксид натрия, едкий натр, фенолфталеин, индикатор щелочной среды, лимонная кислота, пищевая

Анализ опыта использования «активного хлора» в качестве окислителя при окислении переходных металлов показал, что...

Каустическая сода, гидроксид натрия, каустик, едкий натр...

2. Каустическая сода (едкий натр NaOH). Это твердое вещество белого цвета, легко растворимое в воде. Нейтрализует сероводород, обеспечивает растворение органических реагентов, повышает щелочность раствора, а в остальном по действию аналогичен...

Интенсификация технологии рафинации хлопкового масла...

Ключевые слова: химия, каустическая сода, гидроксид натрия, едкий натр, фенолфталеин, индикатор щелочной среды, лимонная кислота, пищевая. В мерный стаканчик налейте 10 мл раствора гидроксида натрия, затем. Рис. 2. Индигокармин — кислотно-основной индикатор.

Похожие статьи

Химические опыты с пищевой содой и лимонной кислотой...

В данной работе рассмотрен опыт по химическому взаимодействию лимонной кислоты и гидрокарбоната натрия (пищевой соды). Для проведения опыта использовался набор «Бурлящая лава» из серии «Основы естествознания» (производство ООО «Каррас», Россия).

Утилизация отхода производства каустической соды...

При производстве каустической соды имеет место образование отхода — сульфатного рассола, содержащего хлорид, сульфат и гидроксид натрия. Данный отход в настоящее время не находит квалифицированного применения и является источником загрязнения окружающей...

Конспект урока на тему «Многоатомные спирты» (11 класс)

Гидроксид натрия (каустическая сода, едкий натр) — самая распространенная щелочь (в год в мире.

Учитель уточняет: гидроксид меди не способен образовываться в кислой среде, т.е сначала должна быть нейтрализована вся кислота, и только после этого сульфат меди будет...

Разновидности соды | Статья в журнале «Юный ученый»

Каустическая сода, гидроксид натрия, каустик, едкий натр, едкая щёлочь (NaOH).

При пропускании избытка углекислого газа через раствор гидроксида натрия, а

В связи с этим «старый» раствор гидроксида натрия при взаимодействии с кислотой дает качественную...

Рафинация хлопкового масла непрерывного действия...

Ключевые слова: химия, каустическая сода, гидроксид натрия, едкий натр, фенолфталеин, индикатор щелочной среды, лимонная

На основании предварительных экспериментов избыток гидроксида натрия составлял 50 % от теоретически необходимого.Об окончании...

Сода в жизни человека | Статья в журнале «Юный ученый»

3) каустическая — самая распространённая щелочь, известная как едкий натр (гидроксид

Сода входит в число природных ископаемых. Добывается из содовых озер, в водах которых ее

Образовавшийся гидрокарбонат натрия плохо растворим в холодной воде и его можно...

Анализ основных направлений практического применения...

Ключевые слова: химия, каустическая сода, гидроксид натрия, едкий натр, фенолфталеин, индикатор щелочной среды, лимонная кислота, пищевая

Анализ опыта использования «активного хлора» в качестве окислителя при окислении переходных металлов показал, что...

Каустическая сода, гидроксид натрия, каустик, едкий натр...

2. Каустическая сода (едкий натр NaOH). Это твердое вещество белого цвета, легко растворимое в воде. Нейтрализует сероводород, обеспечивает растворение органических реагентов, повышает щелочность раствора, а в остальном по действию аналогичен...

Интенсификация технологии рафинации хлопкового масла...

Ключевые слова: химия, каустическая сода, гидроксид натрия, едкий натр, фенолфталеин, индикатор щелочной среды, лимонная кислота, пищевая. В мерный стаканчик налейте 10 мл раствора гидроксида натрия, затем. Рис. 2. Индигокармин — кислотно-основной индикатор.

Задать вопрос