Химический вечер
«Самое удивительное вещество»
Наиболее массовой формой внеклассной работы являются химические вечера. Мы стараемся планировать вечер так, чтобы он был полезен для учащихся любого возраста.
Вечер готовят учащиеся. Поэтому во время подготовки можно проводить индивидуальную работу с ними, так как каждый ученик получает индивидуальное задание. В тоже время сценарий вечера разрабатываем сообща, что позволяет воспитывать у учащихся чувство коллективизма.
Подготовка химического вечера занимает немало времени: 1-2 месяца. Поэтому мы не увлекаемся большим количеством вечеров. За год проводим два вечера. Заранее на заседании химического кружка распределяем обязанности, планируем работу по подготовке вечера. Ряд учащихся готовит теоретическую часть вечера, остальные- экспериментальную и оформительскую. Каждый ученик, получивший задание, впоследствии докладывает о его выполнении на заседании кружка, так что все члены кружка постоянно информированы об общем ходе подготовки вечера. На занятиях кружка находим наиболее подходящую форму проведения вечера, составляем сценарий. Это может быть занимательное сценическое представление, или выступления с докладами, или устный журнал.
Нами разработан сценарий вечера «Самое удивительное вещество», посвящённого воде.
Цель вечера: ознакомить учащихся с разнообразными, часто аномальными свойствами воды; показать, что в обычном веществе можно обнаружить свойства, не замечаемые в обыденной жизни; научить пристальнее вглядываться в окружающий мир, вызвать желание углублять знания.
Ученики, участвующие в подготовке вечера, получили задание: изучить свойства воды и использовать полученные сведения при составлении сценария вечера. Для подготовки теоретической части вечера была рекомендована следующая литература:
Петрянов И.В. «Самое обыкновенное вещество в мире» Педагогика, 1975.
Фиалков Ю.Я. «Необычные свойства обычных растворов» Педагогика, 1978.
Богданов Р.В. «От молекулы к кристаллу. Химия, 1972.
Крестов Г.А., Кобенин В.А. «От кристалла к раствору» Химия, 1977.
Изучение указанной литературы позволило учащимся повысить уровень знаний, приобрести навыки работы с ней, умения выражать знания в виде таблиц и схем и т.п. Используя литературу, ученики составили сообщения.
В соответствии с теоретической частью вечера были подобраны опыты. Учащиеся ознакомились со следующей литературой:
Алексинский В.Н. «Занимательные опыты по химии» Просвещение, 1980.
Некоторые вопросы методики преподавания химии в школе/Учёные записки Казанского пединститута. Казань, 1976.
Ответственные за опыты ученики докладывали на заседании кружка об их содержании, демонстрировали их, а также рассказывали о мерах предосторожности, которые необходимо соблюдать при проведении данного опыта. Наиболее сложные опыты учитель готовил сам.
Приводим сценарий вечера «Самое удивительное вещество».
Ведущий: Шла до войны на экранах кинотеатров весёлая кинокомедия «Волга-Волга», и был в ней кадр, когда неунывающий водовоз распевал, подстёгивая ленивых лошадей:
Удивительный вопрос:
Почему я водовоз?
Потому что без воды
И ни туды, и ни сюды!
Зрители улыбались, отдельные слова песенки даже стали поговоркой. В этой песенке скрыт глубочайший подтекст, ибо вода для жизни – вещество номер один. Попробуем себе представить, как бы выглядела наша Земля, исчезни с неё вода. Мрачные зияющие «глазницы» морских и океанских впадин, покрытые толстым слоем солей, некогда растворённых в воде. Пересохшие русла рек, навек замолкнувшие родники. Горные породы разрушились бы, ведь в их состав входит большое количество воды. Ни кустика, ни цветочка, ни единого живого существа на мёртвой Земле. И безоблачное небо необычного цвета. Давайте разберёмся: что же собой представляет вода?
(Открывается занавес. На сцене Волька читает учебник химии.)
Волька: Что здесь интересного? Вот целый кувшин воды. Но он какой-то странный! (Открывает кувшин, наливает в чашку воду; образуются клубы дыма, огонь, из-за которых появляется Хоттабыч.)
Волька: Это ты, Хоттабыч! (Обнимает старика.) У нас сегодня химический вечер, а мне нужно рассказать про воду. Ты поможешь мне?
Хоттабыч: О, Волька! Про воду я знаю всё. Иди смело на вечер и слушай меня.
(Уходит.)
(Занавес закрывается и снова закрывается.
Класс: На столе стоят приборы, необходимые для проведения опытов. За партами сидят ученики. На первой парте Волька. За столом учителя прячется Хоттабыч. Входит учитель.)
Учитель: Костыльков, расскажи всё, что ты знаешь о воде. (Хоттабыч начинает говорить, Волька слово в слово повторяет за ним).
Волька: Вода, о высокочтимый учитель, самое нужное вещество на земле. Арабская пословица говорит: где вода иссякла, там и страна приходит в упадок. Туркмены любят такую пословицу: «Вода дороже алмаза».
Учитель: Костыльков, ты как-то странно отвечаешь. Построй свой ответ, как я вас учила: состав вещества, как его доказать, физические и химические свойства, значение воды.
Хоттабыч: Да простит меня высокочтимый учитель, я постараюсь исправить свои ошибки. Вода – один из четырёх элементов, из которых состоит всё сущее. (Волька повторяет.)
Учитель: Как? Разве вода – элемент? Сколько известно тебе?
Волька: 108. (Хоттабыч включается в ответ, Волька повторяет.) О, высокочтимый учитель, мне известно четыре элемента: вода, огонь, воздух, земля.
Учитель: Что с тобой, Костыльков, уж не забыл ли ты?
Волька: Нет , я здоров.
Учитель: (Замечает Хоттабыча, но не падаёт вида, про себя.) Ага! (Вольке.) Откуда же берётся вода, по-твоему?
Волька: Ещё XVII в. монах Кирхер, тот, что изобрёл зажигательное стекло, объяснял, что вся вода проходит через всю Землю в большом канале. На Северном полюсе вода втекает в этот канал, а у Южного вытекает. По подземным потокам вода попадает в колодцы.
Учитель: Значит, мы каждый день умываемся морской водой, которая течёт по каналу Северного полюса? Откуда у тебя такие устаревшие сведения о воде?
Волька: А разве ты не видишь, что я самый старый! (В зале смех. Волька смущён.)
Учитель: А, Хоттабыч! Так вот кто рассказал нам о взглядах древних на воду! Приглашаем тебя, Хоттабыч, на наш вечер. Садись уважаемый, где тебе удобно.
Ведущий: (В руках держит лист с золотой печатью.) Вот тебе, великий волшебник, послание от членов кружка, здесь написано самое главное о воде.
(Хоттабыч развёртывает чистый лист, вертит его удивлённо и передаёт ведущему.)
Хоттабыч: Прочесть то, что здесь написано, выше моих сил. Быть может, ты смеёшся над старым Хоттабычем?
Ведущий: Нет, я не шучу. Здесь есть запись, но её нужно проявить.(Учащийся проявляет написанную на листе запись, в результате появляется формула воды – 1*.)
Ученики класса: читает стихи о воде.
Ведущий: Короткая запись Н2О, а сколько трудов положено учёными разных стран ради того, чтобы установить состав воды! Францкз А.Л. Лавуазье пропустил водяные пары через раскалённый ствол и разложил воду на составные элементы – водород и кислород. Тем самым он впервые доказал, что вода – сложное вещество.
Хоттабыч: Значит, неправ Аристотель, утверждавший, что вода – элемент?
Ведущий: Нет, уважаемый Хоттабыч, вода состоит из двух химических элементов и является сложным веществом. Англичане Кавендиш и Пристли синтезировали воду, сжигая водород в кислороде, тем самым они подтвердили состав воды.
(Демонстрируется опыт горения водорода в кислороде.)
Хоттабыч: Водород горит в кислороде. А почему вода не горит?
Ведущий: Вода является сама продуктом горения – оксидом водорода.
Хоттабыч: А куда же девался флогистон, который содержится в воде?
Ведущий: Никакого флогистона, Хоттабыч, не существует. Химики прошлого придумали флогистон – субстанцию с отрицательным весом – для объяснения процесса горения. Мы теперь знаем, что горение – это экзотермическая реакция, сопровождающаяся выделением большого количества теплоты. А сейчас, Хоттабыч, послушай, что расскажут наши юные химики о воде. Вода – привычное для нас вещество. И в то же время сколько в нём не обычного! Свойства воды не подчиняются общим закономерностям. В её свойствах много отклонений, аномалий.
(Ученики по очереди делают сообщения об аномалиях воды.)
Аномалия первая. Ближайшие родственники воды – сероводород, селеноводород, теллуроводород – представляют собой газы, которые имеют температуры кипения и плавления ниже 0 ºС. Вода плавится и кипит при значительно более высоких температурах. Известно, что на температуру кипения и плавления вещества оказывает влияние его относительная молекулярная масса: с увеличением её повышаются температуры кипения и плавления. Из четырёх веществ (Н2О, H2S, H2Se, H2Te) вода имеет наименьшую относительную молекулярную массу, но температуры плавления у неё наивысшие. (Ученик демонстрирует рисунок.) Эту аномалию можно объяснить тем, что молекулы воды способны сцепляться друг с другом. Атом кислорода одной молекулы воды притягивает атом водорода другой. Связь между молекулами воды называется водородной. За счет неё молекулы связываются друг с другом и образуют целые группы молекул. Это затрудняет испарение воды, а следовательно, повышает температуру плавления и кипения. (Демонстрируется рисунок.)
Аномалия вторая. Вода – единственное вещество, которое при затвердении расширяется. Поэтому плотность льда меньше плотности жидкой воды. Вот почему лёд плавает на поверхности воды. Один кубический дециметр воды при 4 ºС имеет массу 1000 г, а кубический дециметр льда – 916 г, т.е замёршая вода увеличивает свой объём на одну десятую часть. Эту аномалию воды можно объяснить тем, что с понижением температуры увеличивается число водородных связей между молекулами. Это приводит к такому расположению молекул воды относительно друг друга, при котором образуются пустоты между молекулами. Кристаллическая решётка льда имеет ажурное строение. (Учащийся демонстрирует модель кристаллической решётки льда.)
Попробуем вообразить, как выглядел бы мир, если бы вода обладала нормальными свойствами и лёд был бы, как полагается твёрдому веществу, плотнее жидкой воды. Зимой образовавшийся сверху лёд, как более плотный, тонул бы непрерывно опускаясь на дно водоёма. Летом же лёд, защищённый тощей воды, не мог бы растаять. Постепенно все озёра, пруды, реки, ручьи превращались бы в гигантские ледяные гроты. Промёрзли бы моря, океаны. Наш прекрасный цветущий мир был бы сплошной ледяной пустыней, кое-где покрытой тонким слоем талой воды. Чудесной аномалией обладает наше удивительное вещество! Благодаря ей наши водоёмы, которые в сильные морозы защищены ледяной крышей, полны жизни.
Аномалия третья. Самое привычное для нас состояние воды – жидкое. Однако из того, что температура кипения воды – её аномальное свойство, следует, что в условиях нашей Земли жидкое и твёрдое состояния её – также аномалия. Нормальным должно быть только газообразное состояние. Невозможным жителям невозможного мира, в котором все свойства воды были бы нормальными, пришлось бы строить специальные машин, чтобы сжижать такую воду, подобно тому как это делаем мы, получая жидкий кислород. Самое обычное свойство воды оказывается необычным и удивительным, если как следует с ним познакомиться и хорошо разобраться.
Аномалия четвёртая. Наличие водородных связей между молекулами затрудняет испарение воды, поэтому у неё очень высокая теплота испарения. (Учащийся демонстрирует опыт № 3.) Солнце – великий энергетик – нагревает воду, где она есть: в луже, в пруду, в море, в океане. Вода поглощает в своём тонком слое почти всю энергию падающих в неё солнечных лучей и испаряется. Необходимо очень много солнечной энергии, чтобы разъединить молекулы воды и превратить её в пар. Нет ни одного вещества, у которого бы удельная теплота испарения была бы больше, чем у воды. Метеорологи подсчитали, что солнце испаряет на Земле за 1 минуту миллиард т он воды. Энергия Солнца, поднятая с водяным паром вверх. Неминуемо должна выделиться обратно. Каждую минуту водяной пар отдаёт атмосфере Земли огромное количество энергии – 2,2·1018 Дж. Сколько энергии за то же время могли бы выработать 40 млн. электростанций, по миллиону киловатт каждая. Эта энергия переходит в тепловую, нагревая воздух. Это та энергия, которая переносит миллиардов тонн воды по воздуху в облаках и орошает дождями всю поверхность Земли, за счёт неё дуют ветры, возникают бури, рождаются штормы и ураганы.
Аномалия пятая. В кристаллах льда, как и в жидкой воде, каждая молекула воды связана водородными связями с четырьмя соседними. Поэтому при плавлении льда приходится затрачивать большую энергию. Вода имеет высокую теплоту плавления. Удельная теплота плавления льда 335 Дж на 1 г. Когда наступает зима, образуется лёд, вода отдаёт энергию, поглощённую при плавлении льда, обратно, подогревая землю и воздух. 1 л воды, превращаясь в лёд, подогревает на 1ºС 250 тыс. литров воздуха. Это смягчает переход к суровой зиме, сильным морозам. Именно благодаря этому замечательному свойству воды на нашей планете существуют осень и весна.
Аномалия шестая. У воды самое высокое поверхностное натяжение из всех жидкостей, кроме ртути. Поверхность воды всегда затянута тончайшей плёнкой из молекул, прочно связанных водородными связями. По этой плёнке, как по гамаку, бегают водомерки. Измерив площадь опоры лапок у этих насекомых и их вес, можно обнаружить, что водная плёнка выдерживает значительные давления. Силы поверхностного натяжения заставляют воду подниматься из глубины почвы и питать растения. Вода сама поднимается вверх по капиллярным сосудам стволов деревьев и стеблям трав, доставляя растворённые питательные вещества на большую высоту от корней к листьям и плодам.
Аномалия седьмая. Вода – самое распространённое вещество на Земле, и в тоже время мы вправе сказать, что на Земле нет чистой воды. Всё, что мы называем водой, - растворы тех или иных веществ в воде. Вода – один из лучших растворителей. В ней растворены газы атмосферного воздуха: азот, углекислый газ, аргон и др. В ней растворены сотни различных соединений почти всех элементов периодической системы. В ней взвешены мельчайшие частички пыли. Это мы называем чистой водой. Растворённые в воде соли придают ей приятный вкус. В воде некоторых источников содержится большое количество растворённых веществ, и она имеет целебные свойства. Это минеральная вода.
(Ведущий демонстрирует опыт № 4 и подчёркивает, что растворение веществ в воде – это физико-химический процесс.
После этого Ведущий (с помощью учащихся) показывает опыты 5-9.)
Ведущий: В заключение вечера поговорим о значении воды.
Хоттабыч: Вода – очень нужное вещество, без него нет жизни. Помню, в 523 году непобедимое 50-тысячное войско шаха Камбиза переходило через Ливийскую пустыню. Никакой противник не мог противостоять этому войску. Но в пустыне без воды погибли все 50 тыс. воинов.
Волька: Ещё бы! Человек не может прожить без воды и трёх дней. Удивительно то, что человек сам состоит на 65% из воды. Больше всего воды содержится в мозге – 81%.
Хоттабыч: (Шутливо гладит Вольку по голове.) Одна вода в твоём мозге, о, Волька!
Волька: В молоке содержится 85 - 90% воды. Да, вода – истинный друг человека. Но она может быть и врагом. Сколько бед приносят наводнения, когда бурные реки выходят из берегов!
Хоттабыч: На моей памяти река Ганг в 1781 г. обрушила на Калькутту штормовую волну и в нескольку мгновений уничтожила 300 тыс. человек. А в 1876 г. река Брахмапутра унесла в Индийский океан 200000 человек.
Волька: И всё-таки человек сильнее воды!
(Ведущий демонстрирует опыт № 10.)
Описание опытов.
Опыт № 1. Проявление надписи.
На листе фильтровальной бумаги сделать надпись спиртовым раствором фенолфталеина. Затем разбрызгиванием раствора щёлочи из пульверизатора проявить её. Надпись можно сделать раствором роданида аммония (или калия) и проявить раствором хлорида железа (III).
Опыт № 2. Горение водорода.
Поджигаем струю водорода из аппарата Кипа. До проведения опыта надо обязательно проверить водород на чистоту! Водород будет чистым, если к газоотводной трубке аппарата Кипа присоединить стеклянную трубку с медной сеткой. При возможности получить чистый водород опыт лучше не проводить.
Опыт № 3. Несгораемый платок.
Носовой платок полностью смачивают водой, отжимают и пропитывают спиртом или ацетоном. Взяв платочек железными щипцами, пытаются поджечь его от пламени горелки.
Опыт № 4. Растворение безводных сульфата меди и хлорида кобальта.
На дно стакана помещают безводную соль и приливают воду. Раствор перемешивают стеклянной палочкой.
Опыт № 5. Кристаллизация пересыщенного раствора.
В пересыщенный раствор бросают маленький кристаллик, и раствор мгновенно кристаллизуется. Для приготовления пересыщенного раствора растворяют 800 г уксуснокислого натрия в 1 л воды при нагревании. Затем раствору дают медленно остыть. Колбу необходимо закрыть и не встряхивать во избежание кристаллизации.
Опыт №6. Горение магния под водой.
Для проведения опыта используют коническую колбу ёмкостью 1-2 л. Колбу до половины наполняют водой. В ложечку для сжигания набирают порошок магния. Для безопасности на стержень ложечки надевают картонный кружок, который предохранит руку от ожогов. Магний нагревают на пламени спиртовки. Когда он загорится, его вносят в колбу с водой (погружать неглубоко).
Опыт № 7. «Горящий снег».
В консервную банку насыпают, слегка уплотняя, снег и делают в нём углубление, в которое помещают 3-4 небольших кусочка карбида кальция. Последний засыпают сверху снегом. Подносят к снегу зажжённую спичку – появляется пламя. Это горит ацетилен.
Опыт № 8. Горение под водой. (этот опыт готовят не ученики, а лаборант или учитель).
Широкогорлую колбу ёмкостью 3-5 л на ¾ заполняют водой. Зажигают шарик из горючей смеси трением о спичечный коробок. Следует выждать до выгорания 1/5 объёма шарика (4-5 с), и затем плавно опустить его в воду пламенем вниз. Тотчас прикрывают банку кружочком жести.
Изготовляют шарики за 3-4 дня до проведения вечера За 6-8 ч до приготовления смеси следует разработать столярный клей на мелкие кусочки (размером с мелкую горошину). Отвесить 6 г клея, положить в стаканчик и залить водой. Оставить набухать.
В фарфоровой ступке раздробляют и растирают до состояния пудры осколки оконного стекла. Отвешивают 3 г. Порознь растирают и отвешивают 25 г бертолетовой соли, 2 г бихромата калия, 1,5 г канифоли. Все компоненты ( кроме бертолетовой соли) растирают в ступке и увлажняют нагретой клеевой массой, затем насыпают в неё бертолетову соль. Хорошо размешивают, разделяют на 5-6 частей и скатывают шарики, которые просушивают на воздухе.
Опыт № 9. Вода – катализатор. На керамическую плитку насыпают порошок алюминия и йода ( один к шести). Осторожно пипеткой капают одну-две капли воды и накрывают колпаком. Протекает экзотермическая реакция, в результате йод испаряется. Его пары улавливаются колпаком.
Опыт № 10. Взрыв гремучей смеси.
Широкогорлый полиэтиленовый флакон ( из-под шампуня) ёмкостью 200 мл заполняют двумя объёмами Н2 и одним объёмом О2. Подносят горло флакона к зажжённой спиртовке. Смесь взрывается. Проведение этого опыта в полиэтиленовом флаконе совершенно безопасно.
