Статья на тему «Химическая лаборатория и её значение в развитии детей школьного возраста»

Шаронова Селена Михайловна

Педагог дополнительного образования

МБОУ ДОД ДУМ «Икар»

Статья на тему

«Химическая лаборатория и её значение в развитии детей школьного возраста»

В настоящее время современное образование переживает кризис. Педагоги оказались перед лицом совершенно новой ситуации – опыт предшествующего поколения передаётся последующему, а тот ему не нужен.

Дополнительное образование - это мотивированная образовательная деятельность, за рамками основного образования, осуществляемая по образовательным программам, имеющим конкретные образовательные цели и объективные, оцениваемые результаты, позволяющие учащемуся максимально реализовать свои интересы в познании и творчестве.

Лаборатория — это специальное помещение, в котором проводят какие-либо исследования. Например, в биологической лаборатории выращивают растения и микроорганизмы, содержат животных. В физической лаборатории изучают электрический ток, свет, явления в жидкостях и газах; процессы, происходящие с твердыми телами. А химическая лаборатория — это большая комната, где находится химическое оборудование: специальная мебель, приборы, посуда для работы с веществами. Здесь изучают свойства и превращения веществ.

Химическая лаборатория позволяет сформировать у учащихся глубокий и устойчивый интерес к миру веществ и химических превращений, приобрести необходимые практические умения. Химическая лаборатория дает ребенку выйти за рамки предмета и познакомиться с тем, о чем он никогда не узнает на уроках. Экспериментально дети узнают, осваивают новый материал, учатся делать анализ и оценку своим действиям.

При выполнении определенной работы в лаборатории формируются практические знания и умения по химии, которые способны помочь ребенку в его повседневной жизни. Так же формируется познавательная активность, стремление к исследовательской работе в рамках естественно научного цикла и дает предварительную подготовку к продолжению образования и сознательному выбору профессии.

Проводимые эксперименты в химической лаборатории воспитывают и развивают не только творческую активность, но и инициативность и самостоятельность учащихся, формируя при этом позитивные, здоровые, экологически безопасные бытовые привычки. Осуществляется трудовое воспитание посредством работы с реактивами, оборудованием, в процессе работы над постановкой опытов и обработкой их результатов. Изучая оборудование, различные простейшие опыты, учащиеся попадают в поток успешности, где повышают собственную самооценку и статус учащихся в глазах сверстников, педагогов и родителей.

Выполняя лабораторные работы, опыты, исследования, дети усовершенствуют навыки по химическому эксперименту и приобретают определенные навыки исследовательской и проектной деятельности, овладевают методами поиска необходимой информации. При этом развиваются не только познавательный интерес к предмету химия, развиваются творческие способности, положительное отношение к обучению путем создания ситуации удивления, занимательности, парадоксальности, формируется научное мировоззрение.

Перед выполнением какой-либо экспериментальной работы в химической лаборатории, необходимо ребенка познакомить со всем инструментом, желательно в игровом варианте.

Знакомимся с первыми помощниками — химическими приборами и посудой. У каждого предмета своя обязанность, а изображения этих приборов можно найти в любом учебнике по химии.

Пробирка – длинный стеклянный сосуд, похожий на трубку, запаянную с одного конца. Она делается из бесцветного тугоплавкого стекла, и в ней можно довольно сильно
нагреть жидкость или твердое вещество, в нее можно собрать газ. А длинной она делается для того, чтобы ее удобно было держать в руке, закреплять в штативе или держалке.  Можно проводить в пробирке опыты и без нагревания, осторожно наливая или насыпая вещества. Необходимо сделать предупреждение, что ронять пробирку не следует: стекло хрупкое.

Зажим, или держалка для пробирки или сосуда  небольшого размера. В нее можно зажать их при долгом нагревании вещества, чтобы не обжечь пальцы.

Штатив для пробирок, или подставка для них. Может быть металлическим или пластмассовым, и ты, конечно же, видел его, если случалось в поликлинике сдавать на анализ кровь из пальца. Если штатив сделан из пластмассы, никогда не ставь в него горячую пробирку: испортишь дно штатива и пробирку.

Спиртовка — специальный прибор для сжигания спирта. Теплом, которое дает горящий спирт, мы нагревает вещества тогда, когда нам это нужно. Зажигаем спиртовку только спичкой, а гасим, накрывая колпачком. Нельзя дуть на горящую спиртовку и переносить ее – это опасно. А еще при нагревании пробирки на спиртовке нельзя касаться дном пробирки фитиля – пробирка может лопнуть. Сосуд, в который наливается спирт, широкий и устойчивый и у него толстые стенки. Это важно для того, чтобы работа со спиртовкой была безопасной.

В некоторых лабораториях для нагревания веществ используются газовые горелки. Они дают более горячее пламя, но требуют осторожного обращения – газ все-таки.
Колбы – стеклянные сосуды, по форме несколько напоминающие бутыли. В них можно временно хранить вещества, проводить химические опыты, готовить растворы.  Колбы,
в  зависимости от формы, могут быть коническими, круглыми, плоскодонными, и круглодонными. В колбах с круглым дном можно нагревать вещества очень долго, и колба при этом не трескается.

Колбы бывают самых разных размеров: большие, средние, маленькие. Их отверстия можно закрыть пробкой из резины или корки. Иногда на колбе бывают метки: такая
колба называется мерной, и с ее помощью отмеряют жидкости. А у некоторых колб бывают отростки для отвода получающихся газов. На такой отросток можно надеть
резиновую трубку и направить газ в нужное место. Химические стаканы похожи на обычные, и в них обычно готовят растворы или проводят опыты. У стакана сверху есть носик, чтобы было удобнее наливать жидкость. Стаканы бывают стеклянные и фарфоровые, разной величины. Воронки знакомы всем, на кухне они тоже встречаются. Воронка пригодится, когда нужно будет налить жидкость в сосуд с узким горлышком. Если в воронку положить сложенный бумажный кружок-фильтр, то можно будет отделить жидкость от твердых частиц.

Газоотводные трубки делаются из стекла и вставляются в пробку. Если такой пробкой закрыть колбу или пробирку, где идет реакция и выделяется газ, то газ не улетит в воздух, а пойдет по трубке в тот сосуд, куда мы эту трубку направим. У таких трубок бывает разная форма. Иногда на ней не один, а несколько изгибов. Трубку можно согнуть самому. Для этого нужно некоторое время нагревать прямую трубку в пламени спиртовки или лабораторной газовой горелки (не на кухне!) в нужном месте. Когда стекло станет от тепла мягким, то очень медленным и осторожным движением можно согнуть трубку. Но чуть поспешишь — она  сломается. И будь осторожен: не коснись пальцами горячей части трубки, иначе обожжешься. Чтобы отрезать от стеклянной трубки кусочек, нужно треугольным напильником сделать в нужном месте небольшую царапину, а затем осторожно переломить в этом месте.
Фарфоровая выпарительная чашка похожа на блюдце с носиком. Если налить в нее раствор вещества, например, поваренной соли, и долго нагревать, то скоро вся
вода испарится, а в чашке останутся кристаллы соли. Так можно выделить вещество из раствора.

Необходимы химику ступка и пестик. С их помощью можно растереть твердое вещество в тонкий порошок, похожий на муку. С таким порошком опыт проходит быстрее, чем с крупными частицами вещества. И еще нам потребуется лабораторный штатив, в котором можно закрепить приборы так, как это нужно для опыта. У штатива есть устойчивая чугунная подставка, в нее  ввинчивается стойка. На стойке можно укрепить зажим, в который вставляются и привинчиваются стальные лапка или кольцо. В лапку можно зажать пробирку или другой прибор, а на кольцо — поставить спиртовку или колбу на специальной сетке. Такие штативы есть в школе в кабинетах и химии, и физике, поэтому ты с ними наверняка знаком. Это еще не все, что можно встретить в химической лаборатории: различных приборов и посуды так много, что трудно перечислить. Остается самое интересное — научиться работать о этими приборами.

Химическая лаборатория может быть не только составлена чисто из специальных наборов по химии, но и в домашней обстановке используя бытовые приборы, можно сделать мини лабораторию. В такой лаборатории можно выполнить некоторые опыты и эксперименты, применяя меры предосторожности: перчатки, халат, фартук, косынка или чепчик, защитные очки.

Приведу небольшой перечень опытов, которые может выполнить любой ребенок возраста 13-18 лет, но под руководством взрослого, родителей, педагога.

Лакмусовые бумажки из сока краснокочанной капусты.. Для этого вам понадобится краснокочанная капуста. Сок краснокочанной капусты при смешивании с различными веществами изменяет свой цвет от красного (в сильной кислоте), к розовому, фиолетовому (это его естественный цвет в нейтральной среде), синему, и, наконец, зеленому (в сильной щелочи). На картинке слева направо результаты смешения сока краснокочанной капусты с: 1. лимонным соком (красная жидкость); 2. во второй пробирке чистый сок краснокочанной капусты, он имеет фиолетовый цвет; 3. в третьей пробирке сок капусты смешан с аммиаком (нашатырным спиртом) - получилась жидкость синего цвета; 4. в четвертой пробирке результат смешения сока со стиральным порошком - жидкость зеленого цвета.

Ниже приводятся значения PH для некоторых жидкостей:

1. Желудочный сок - 1.0-2.0 ph 
2. Лимонный сок - 2.0 ph
3. Пищевой уксус - 2.4 ph
4. Кока-кола - 3.0 ph
5. Яблочный сок - 3.0 ph
6. Пиво - 4.5 ph
7. Кофе - 5.0 ph
8. Шампунь - 5.5 ph
9. Чай - 5.5 ph
10. Слюна - 6.35-6.85 ph
11. Молоко - 6.6-6.9 ph 
12. Чистая вода - 7.0 ph
13. Кровь - 7.36-7.44 ph
14. Морская вода - 8.0 ph
15. Раствор пищевой соды - 8.5 ph
16. Мыло (жировое) для рук - 9.0-10.00 ph
17. Нашатырнай спирт - 11.5 ph
18. Отбеливатель (хлорная известь) - 12.5 ph
19. Каустическая сода или натриевая щелочь > 13 ph

Из сока краснокочанной капусты можно сделать лакмусовые бумажки. Для этого вам понадобится фильтровальная бумага. Ее надо пропитать капустным соком и дать ей высохнуть. После этого разрезать на тонкие полоски. Лакмусовые бумажки готовы! 

Для того, чтобы запомнить цвет лакмуса в различных средах, существует стихотворение:

Индикатор лакмус - красный
Кислоту укажет ясно.
Индикатор лакмус - синий,
Щёлочь здесь - не будь разиней,
Когда ж нейтральная среда,
Он фиолетовый всегда.

Примечание: не только краснокочанная капуста, но и многие другие растения содержат PH чувствительный растительный пигмент (антоцианин). Например, свекла, ежевика, черная смородина, черника, голубика, вишня, темный виноград и др. Антоцианин придает растениям темно-синию окраску. Продукты такого цвета считаются очень полезными для здоровья.

Синий йод

П роделав этот эксперимент, вы увидите, как прозрачная жидкость в одно мгновение становится темно-синей. Чтобы провести опыт, вам, возможно, потребуется сходить в аптеку за необходимыми ингридиентами, но чудо-превращение того стоит.

Вам потребуются:

- 3 емкости для жидкости
- 1 таблетка (1000 мг) витамина С (продается в аптеке)
- раствор йода спиртовой 5% (продается в аптеке)
- перекись водорода 3% (продается в аптеке)
- крахмал
- мерные ложки
- мерные чашки
План работы:
1. Хорошенько разомните 1000 мг витамина С ложкой или ступкой в чашке, превратив таблетку в порошок. Добавьте 60 мл теплой воды, тщательно перемешайте как минимум в течение 30 секунд. Полученную жидкость мы условно назовем Раствор А.
2. Теперь налейте 1 чайную ложку (5 мл) Раствора А в другую емкость, а также добавьте в нее: 60 мл теплой воды и 5 мл спиртового раствора йода. Обратите внимание, что коричневый йод, втупив в реакцию с витамином С станет бесцветным. Полученную жидкость назовем Раствор В. Кстати, Раствор А нам больше не понадобится, вы можете отложить его в сторону.
3. В третьей чашке смешайте 60 мл теплой воды, пол чайных ложки (2.5 мл) крахмала и одну столовую ложку (15 мл) перекиси водорода. Это будет Раствор С.
4. Теперь все приготовления завершены. Можно звать зрителей и устраивать представление! Перелейте весь Раствор В в чашку с Раствором С. Несколько раз попереливайте полученную жидкость из одной чашку в другую и обратно. Немного терпения и... через какое-то время жидкость из бесцветной превратится в темно-синюю.
Объяснение опыта:
Объяснить дошкольнику суть опыта на доступном ему языке можно следующим образом: йод, вступая в реакцию с крахмалом, окрашивает его в синий цвет. Витамин С, наоборот, старается сохранить йод бесцветным. В борьбе между крахмалом и витамином С, в конце концов, побеждает крахмал, и жидкость через какое-то время окрашивается в темно-синий цвет.
Фараоновы змеи

Подготовительная часть.
На подставку положить таблетку сухого горючего (уротропина). На таблетку сухого горючего положить три таблетки норсульфазола. (Фото 1)
Основная часть.
Поджечь сухое горючее. Металлическим стержнем поправлять выползающих блестяще-черных легких объемистых «змей». После окончания опыта огонь погасить, закрыв сухое горючее пластмассовой крышкой. (Фото 2) 
Из-за специфического запаха этот опыт лучше проводить в просторных хорошо проветриваемых помещениях или на открытом воздухе.
Объяснение опыта.
Выделяющиеся при разложении норсульфазола газы "вспенивают" продукты реакции, в результате растет длинная черная угольная "змея". Наиболее вероятными продуктами разложения органического вещества норсульфазола являются - C, CO₂, H₂O, SO₂ (возможно S), и N₂.
Самовозгорание костра

Подготовительная часть.
В фарфоровую чашку поместить немного кристаллического перманганата калия KMnO₄. Аккуратно с помощью длинной пипетки или стеклянной трубки смочить кристаллы 1 мл концентрированной серной кислоты H₂SO₄. Фарфоровую чашку поставить на металлический поддон и замаскировать ее,

уложив сверху и вокруг древесные стружки, внимательно следя, чтобы стружки не попали внутрь фарфоровой чашки. (Фото 1)
Основная часть.
Незаметно для зрителей обильно смочить кусочек ваты спиртом и быстро выжать несколько капель спирта над фарфоровой чашкой. (Фото 2) 
Руку сразу убрать, чтобы не загорелась вата со спиртом в руке. 
Костер ярко вспыхивает и быстро сгорает. (Фото 3)
Объяснение опыта.
При взаимодействии концентрированной серной кислоты с перманганатом калия происходит образование оксида марганца (VII) – сильнейшего окислителя. При соприкосновении спирта с оксидом марганца (VII), он воспламеняется, затем загораются древесные стружки.

Горение натрия в воде

Подготовительная часть.
Аккуратно отрежем кусочек натрия величиной с горошину и поместим его в центр бумажного фильтра. 
В большую фарфоровую чашку нальем воды. (Фото 1)


Основная часть.

Ос торожно опустим фильтр с натрием в воду. Отходим на безопасное расстояние (2 метра). Натрий при соприкосновении с водой начинает плавиться, выделяющийся водород быстро загорается, затем загорается натрий и горит красивым желтым пламенем. (Фото 2) 
В конце опыта обычно происходит растрескивание и разбрызгивание, поэтому опасно находиться вблизи фарфоровой чашки. 
Если в полученный раствор добавить каплю индикатора фенолфталеина (Фото 3), то раствор окрашивается в ярко-малиновый цвет, доказывающий образование щелочной среды. (Фото 4)
Объяснение опыта
Натрий взаимодействует с водой по уравнению
2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂
Бумажный фильтр не дает натрию «бегать» по поверхности воды, из-за выделяющегося тепла водород загорается, а затем загорается и сам натрий, образуя перекись натрия.
2H₂ + O₂ = 2H₂O
2Na + O₂ = Na₂O₂
Фокус с платком

Подготовительная часть.
В центр носового платка белого цвета насыпать немного кристаллического фенолфталеина. 
В стакан налить раствор стиральной соды (карбоната натрия Na₂CO₃). (Фото 1)
Основная часть.

Осторожно накрыть стакан платком,чтобы фенолфталеин незаметно высыпался в стакан. (Фото 2) .Не снимая платка, взять стакан в руку и сделать несколько круговых движений для перемешивания. (Фото 3)С нять платок. 
Ж идкость в стакане окрасилась в малиновый цвет. (Фото 4) 

Объяснение опыта.
Карбонат натрия при растворении в воде подвергается гидролизу, образуя щелочную среду.
Na₂CO₃ + H₂O = NaHCO₃ + NaOH
Фенолфталеин в щелочной среде окрашивается в малиновый цвет.

Реакция серебряного зеркала

Подготовительная часть.
В первой пробирке готовим раствор глюкозы, для чего растворяем четверть чайной ложки глюкозы в 5мл дистиллированной воды. 
Во второй пробирке готовим аммиачный раствор оксида серебра: к 2 мл раствора нитрата серебра осторожно приливаем раствор аммиака, наблюдая, чтобы выпадающий осадок полностью растворился в избытке раствора аммиака. (Фото 1) 
Основная часть
Сливаем оба раствора в чистую пробирку. Чем чище пробирка, тем лучше результат!
Пробирку опускаем в стакан с горячей водой. Стараемся пробирку держать вертикально, не трясти ее. (Фото 2). 
Через 2 минуты на стенках пробирки образуется красивое «серебряное зеркало». (Фото 3)
Серебряная пробирка – замечательный подарок юным любителям химии.

(Фото 4) 
Объяснение опыта.
Глюкоза является альдегидоспиртом. По альдегидной группе она может окисляться аммиачным раствором оксида серебра, образуя глюконовую кислоту. Серебро восстанавливается и оседает на стенках пробирки, образуя «серебряное зеркало».
2AgNO₃ + 2NH₃ + H₂O = Аg₂O? + 2NH₄NO₃
Аg₂O + 4NH₃ + H₂O = 2[Ag(NH₃)₂]OH
Реакцию получения «серебряного зеркала» описывает уравнение:
2[Ag(NH₃)₂]OH + С₆Н₁₂O₆ = 2Ag? + C₆H₁₂O₇ + 4NH₃ + H₂O

Получение кислорода из перекиси водорода

Подготовительная часть.
В коническую колбу наливаем 3% раствор перекиси водорода. (Фото 1)
Основная часть.
Вносим в колбу немного катализатора – оксида марганца (IV). (Фото 2) В колбе сразу начинает выделяться кислород. 
Зажигаем длинную лучинку и тушим ее, чтобы лучинка не горела, а только тлела. (Фото 3)
Вносим тлеющую лучинку в колбу, она вспыхивает и горит ярким пламенем.

(Фото 4) 
Объяснение опыта.
Перекись водорода при внесении катализатора (ускорителя реакции) разлагается по уравнению: 
2H₂O₂ = 2H₂O + O₂
При внесении тлеющей лучины уголь сгорает в кислороде по уравнению:

С + О₂ = СО₂

Литература:

1.Батышев С.Я. “Профессиональная педагогика” М. 2003 г.

2. Воскресенский П.И. “Техника лабораторных работ” изд. “Химия” 1970 г.

3. Гурвич Я.А. “Химический анализ” М. “Высшая школа” 1989 г.

4. Коновалов В.Н. “Техника безопасности при работах по химии” М. “Просвещение” 1987 г.

5.Читаева О.Б. “Организация работы образовательного учреждения по обновлению содержания профессиональной подготовки” М. “Полиграф-С” 2003 г.

6. Якуба Ю.А. “Взаимосвязь теории и практики в учебном процессе” М. “Высшая школа” 1998 г.

http://simplescience.ru/video/soap_bubbles_on_the_verge_of/

http://festival.1september.ru/articles/604205/

http://pedsovet.su/load/169-1-0-25403

http://interneturok.ru/ru/school/chemistr

http://www.himlabo.ru/laboratornoe-oborudovanie/mikrolaboratoriya-dlya-chimicheskogo-eksperimenta

http://www.chem.msu.su/

http://fs.nashaucheba.ru/docs/270/index-1472781.html

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/73083-statja-na-temu-himicheskaja-laboratorija-i-ej