CO 2 to nie jeden. Doświadczalnik. (Imię i nazwisko właściciela) ( ) CO 2 to nie jeden.

Transkrypt

1 CO 2 to nie jeden Doświadczalnik (Imię i nazwisko właściciela) ( )

2 Spis treści Doświadczalnik 1. Wstęp 2. Informacje o tlenku węgla (IV) 3. Proces fotosyntezy 4. Efekt cieplarniany 5. Doświadczenia chemiczne 6. Magia kuchni

3 WSTĘP Jak doszło do przygotowania tej książeczki? Jesteśmy uczniami Gimnazjum w Zespole Szkół im. Jana Pawła II w Łowyniu, których wybrano do przygotowania projektu w ramach realizacji projektu e-szkoła Moja Wielkopolska III edycja- rok szkolny 2013/2014. Na początku grudnia 2013 roku stworzyliśmy super grupę nad którą czuwała pani Mirosława Adamska. Podczas pierwszego spotkania, zapoznaniu się z naszymi zainteresowaniami i pasjami, po gorącej burzy 12 mózgów mieliśmy w głowach zarys pomysłu na projekt. CÓŻ TO MA BYĆ? Coś ciekawego, angażującego wszystkich członków grupy, rozwijającego wiedzę, umiejętności i kreatywność. Przyjęliśmy następujące założenia: 1. Wszyscy jesteśmy od siebie zależni i sobie potrzebni, wspólnie łatwiej coś zdziałać; JEDEN ZA WSZYSTKICH, WSZYSCY ZA JEDNEGO, CO DWÓCH TO NIE JEDEN. 2. Ochrona środowiska negatywny i pozytywny wpływ CO 2 na środowisko. 3. Znaczenie CO 2 : szkoła wiedza teoretyczna i doświadczenia chemiczne, dom przepisy kulinarne, dobre rady. 4. Wczoraj i dziś Po takiej dyskusji i analizie MAMY TEMAT CO 2 to nie jeden.

4 Po wielu miesiącach realizacji różnych działań zapragnęliśmy aby coś fajnego i wartościowego po nas zostało. Dlatego zmobilizowaliśmy siły i rozpoczęliśmy zbierać materiały do napisania książki. Mieliśmy pomysł co ma zawierać i jak ma wyglądać. Książka ma być nasza wspólna KAŻDEGO, KTO BĘDZIE JĄ POSIADAŁ- będziecie mogli ją dokończyć samemu, a jak to zaraz zobaczycie. Nasze zdjęcie

5 INFORMACJE O TLENKU WĘGLA (IV) CO2, tlenek węgla (IV) - nazwa zwyczajowa tego gazu brzmi dwutlenek węgla. Jest bezbarwny, bezwonny oraz niepalny i około 1,5 razy cięższy od powietrza, ponieważ w temperaturze 0 0 C oraz pod ciśnieniem 1 atm, 1 dm 3 tego gazu waży 1,977g. Dwutlenek węgla rozpuszcza się w wodzie. Na codzień obcujemy z tym gazem, ponieważ wydychamy go z płuc gdzie następuje wymiana gazowa. W większych stężeniach dwutlenek węgla jest trujący (30-40%) powoduje porażenie ośrodka oddechowego. Rozpoznaje się go przez wprowadzenie do wody wapiennej (nasycony, klarowny roztwór wodorotlenku wapnia) - wskutek czego woda ta mętnieje. WSZYSTKA WIEDZA POCHODZI Z DOŚWIADCZENIA. DOŚWIADCZENIE JEST PRODUKTEM ROZUMU. IMMANUEL KANT

6 EFEKT CIEPLARNIANY Przyczyny powstania efektu cieplarnianego Wypisz skutki efektu cieplarnianego dla środowiska

7 Doświadczenie Efekt cieplarniany Doświadczenie to w prosty sposób przedstawia, na czy polega efekt cieplarniany i jakie pociąga on za sobą skutki. Odczynniki: powietrze tlenek węgla (IV) Sprzęt: dwie jednakowe kolby okrągło denne dwa korki gumowe dwa termometry źródło światła żarówka nie ledowe Przebieg doświadczenia: Jedną kolbę napełniamy CO 2, a drugą pozostawiamy wypełnioną powietrzem. Obie kolby ustawiamy tak, by stały po obu stronach żarówki i stykały się z nią ściankami. Obserwując termometry, notujemy zmiany, jakie zachodzą po włączeniu żarówki. Spostrzeżenia: Podczas ogrzewania zawartości obu kolb, temperatura wzrosła szybciej w kolbie zawierającej tlenek węgla (IV), co można było zaobserwować na termometrze. Wnioski: CO 2 szybciej się nagrzewa i trudniej wypromieniowuje energię cieplną.

8 PROCES FOTOSYNTEZY Sami spróbujcie wyjaśnić ten proces na podstawie rysunków wykonanych przez ucznia klasy II a Krzysztofa Wyruszyńskiego i uczennicę klasy III b Sandrę Frankowską Szkoły Podstawowej w Zespole Szkół im. Jana Pawła II. Może i ty pokolorujesz swój rysunek?

9 Doświadczenie Proces fotosyntezy Doświadczenie to ma nam uzmysłowić, jak ważną rolę w życiu człowieka i ochrony jego naturalnego środowiska odgrywają rośliny, a zwłaszcza ich zielone części, w tworzeniu nowych zasobów tlenu, oraz uświadomienie faktu NIEROZERWALNEJ WIĘZI CZŁOWIEKA Z NATURĄ. Odczynniki: woda mineralna gazowana wodorosty Sprzęt: krystalizator o pojemności 500 cm 2 szklany lejek probówka łuczywko Przebieg doświadczenia: Do krystalizatora ostrożnie nalewamy wody mineralnej, nasyconej CO 2. Do tej wody wkładamy roślinę wodną (wodorosty) i całość nakrywamy lejkiem odwróconym nóżką do góry. Zestawiony układ pozostawiamy na około 24 godziny. Równolegle zbieramy gaz powstały z ogrzania w probówce porcji wody mineralnej i sprawdzamy jego palność. Po upływie 24 godzin uchylamy lejek i wprowadzamy tlące się łuczywko. Z wody zbieramy gaz przez ogrzanie go i sprawdzamy jego palność. Spostrzeżenia: Gaz otrzymany z wody mineralnej nie podtrzymuje palenia. Tlące się łuczywko włożone pod lejek natychmiast rozbłyska płomieniem na kilka sekund. Natomiast w pozostałym roztworze nie stwierdza się już obecności CO 2, gdyż płonące łuczywko nie zgasło. Wnioski: Rośliny, a zwłaszcza ich zielone części takie jak liście, wchłaniają CO 2 i przetwarzają go w tlen, który następnie wydzielają do atmosfery. Dzięki temu w naszym otoczeniu zawartość tlenu nie maleje.

10 DOŚWIADCZENIA CHEMICZNE Doświadczenie 1 Temat: Wykrywanie obecności CO 2 do małej zlewki z przygotowaną wcześniej wodą wapienną (Ca(OH) 2 mieszamy z wodą i pozostawiamy na kilka minut, nad osadem powstanie klarowna ciecz, którą następnie ostrożnie i delikatnie zlewamy proces DEKANTACJI, otrzymana klarowna ciecz to WODA WAPIENNA), do wody wapienne można dodać wskaźnika fenoloftaleinę, woda zabarwi się na malinowo, następnie energicznie wdmuchujemy powietrze z płuc. Tu zapisz obserwacje i sformułuj wnioski

11 Doświadczenie 2 Temat: Otrzymywanie CO 2 do probówki wsyp węglan wapnia - CaCO 3, probówkę umocuj w łapie umieszczonej na statywie, wlej do niej rozcieńczony kwas chlorowodorowy kwas solny - /PAMIĘTAJ CHEMIKU MŁODY WLEWAJ ZAWSZE KWAS DO WODY/, zamknij ją korkiem z rurką odprowadzającą, Wydzielający się z probówki gaz wprowadzaj do zlewki z wodą wapienną (przygotowaną jak w doświadczeniu 1), UWAGA reakcja przebiega gwałtownie. Tu zapisz obserwacje i sformułuj wnioski

12 Doświadczenie 3 Temat: Badanie właściwości chemicznych CO 2 otrzymaj tlenek węgla (IV) tak jak w doświadczeniu 2, otrzymany ditlenek węgla zbieraj do dwóch probówek, w pierwszej umieść płonące łuczywko, w drugiej płonący magnez. Tu zapisz obserwacje i sformułuj wnioski

13 Doświadczenie 4 Temat: Zjawisko sublimacji do małej zlewki wlej niewielką ilość wody i wrzuć do niej suchy lód (sprawdź skąd pochodzi ta nazwa i ją uzasadnij). Tu zapisz obserwacje i sformułuj wnioski Doświadczenie 5 Temat: Badanie właściwości fizycznych tlenku węgla (IV) butelkę z wodą sodową zamykamy korkiem z rurką szklaną, umieszczamy ją w naczyniu z gorącą wodą, koniec rurki umieszczamy w połowie wysokości zlewki, następnie do zlewki wlewamy wodę wapienną i intensywnie zawartość mieszamy Tu zapisz obserwacje i sformułuj wnioski

14 Doświadczenie 6 Temat: Badanie gęstości tlenku węgla (IV) względem powietrza napełniamy zlewkę CO 2 i przykrywamy go tekturką. w drugiej zlewce umieszczamy świecę, którą zapalamy, następnie przelewamy tlenek węgla (IV) do zlewki ze świecą, w drugiej części doświadczenia wstawiamy do dużej zlewki schodki wykonane z wygiętej blaszki, do każdego schodka przyklejamy świeczki i je zapalamy, następnie na dno naczynia opuszczamy rurkę połączoną z probówką umieszczoną w łapie na statywie w której znajduje się węglan wapnia i rozcieńczony kwas solny. Tu zapisz obserwacje i sformułuj wnioski

15 Doświadczenie 7 Temat: Gaszenie płomienia (pożaru) za pomocą tlenku węgla (IV) miskę wypełniamy piaskiem i wstawiamy do niej (większą) zlewkę, do mniejszej zlewki wlewamy 10 cm 2 benzyny i umieszczamy ją w większej zlewce, benzynę zapalamy przez wrzucenie palącej się zapałki, następnie do zlewki z płonącą benzyną ostrożnie wlewamy wodę, na ogień wylewamy gazowy CO 2. Tu zapisz obserwacje i sformułuj wnioski Doświadczenie 8 Temat: Model gaśnicy pianowej przygotowujemy grubościenną kolbę stożkową z bocznym otworem, do kolby wlewamy stężony roztwór wodorowęglanu sodu oraz roztworu mydła lub płynu do mycia naczyń, kolbę szczelnie zamykamy korkiem gumowym w którym ostrożnie z zachowaniem wszystkich środków bezpieczeństwa, umocowujemy probówkę ze stężonym kwasem siarkowym (VI), probówkę szczelnie zamykamy korkiem w którym umieszczamy gwóźdź, wylot kolby kierujemy w stronę zaimprowizowanego pożaru gwoździem przebijamy dno probówki z kwasem, który łączy się z roztworem sody oczyszczonej połączonej z płynem do naczyń.

16 Tu zapisz obserwacje i sformułuj wnioski 2 NaHCO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2

17 MAGIA KUCHNII CHEMIA OD KUCHNI, CZYLI CIEKAWE DOŚWIADCZENIA CHEMICZNE W DOMOWYM LABORATORIUM Streszczenie: Na podstawie wiedzy chemicznej można wyjaśnić zjawiska zdumiewające zwykłego człowieka, które na pozór wydają się magicznymi sztuczkami. Kuchnia to doskonały warsztat pracy, w którym można odkrywać i wyjaśniać takie ciekawe doświadczenia, jak włożenie jajka do butelki, odczytanie niewidocznego pisma czy stworzenie gazowanej fontanny z mentosów i coca-coli. To dzięki chemicznym prawom przy kuchennym stole radzimy sobie z wieloma niedogodnościami życia codziennego, wiemy jak oczyścić srebro, jak pozbyć się kamienia z czajnika, co zrobić żeby świeca paliła się dłużej a ziemniaki nie czerniały. Celem artykułu jest naukowe wyjaśnienie zjawisk, które można obserwować w domowym laboratorium. Słowa kluczowe: chemia, kuchnia, laboratorium, doświadczenie, porady Czy chemia, kojarząca się większości osób z nauką, w której aż roi się od niezrozumiałych wzorów i regułek może mieć coś wspólnego z codziennym życiem? W niniejszej pracy postaram się udowodnić, że doświadczenia chemiczne niekoniecznie muszą być wykonywane w naukowym laboratorium a każdy z nas, często nieświadomie, jest ich wykonawcą. Spróbujemy razem przez kuchenne drzwi zajrzeć do królestwa chemii. Alchemię poprzedniczkę nowoczesnej chemii uważano za czarną magię, a wielu średniowiecznych alchemików występowało w roli magików, budząc ogromny podziw swymi umiejętnościami. Takie sztuczki chemiczne, które udadzą się na pewno bez tajemniczych zaklęć można wykonać stosując ogólnodostępne produkty spożywcze. Przedstawione doświadczenia naukowe wyjaśniają tajemnicę niektórych na pozór dziwnych i nienaturalnych zjawisk (Kowalska, 1974). Pokażą one, że kuchnia to doskonały warsztat pracy, w którym można odkryć tajniki nauki. CAŁE JAJKO W BUTELCE (1) Na kilka dni przed zademonstrowaniem sztuczki należy jajko włożyć do mocnego octu, w którym skorupka zupełnie zmięknie, po czym uciskając

18 delikatnie skorupkę należy wsunąć jajko przez szyjkę do karafki (butelki z szeroką szyjką). Pozostaje jeszcze dokonać ponownego utwardzenia skorupy. W tym celu należy wlać do butelki bardzo rozcieńczony roztwór sody w wodzie. Trzeba tak często zmieniać roztwór, dopóki skorupka nie stwardnieje. 2CH 3 COOH + CaCO 3 (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O CAŁE JAJKO W BUTELCE (2) Do eksperymentu należy przygotować butelkę z szeroką szyjką, oraz ugotowane na twardo jajka i zapałki. Trzeba upewnić się, że jajko jest szersze niż otwór butelki. Po czym podpalić zapałkę, wrzucić ją do butelki i postawić na niej jajko. Jajko zostanie wessane do środka. Ogień z zapałki podgrzewa powietrze w butelce, przez co cząsteczki gazów oddalają się od siebie. Kiedy płomień gaśnie, cząsteczki w powietrzu schładzają się i zbliżają do siebie. Powietrze z zewnątrz wdarłoby się teraz do butelki, jednak na jego drodze stoi jajko. Ciśnienie powietrza na zewnątrz jest, bowiem tak wysokie, że wepchnie jajko do środka butelki. NIEWIDOCZNY LIST (1) Niewidoczne pismo otrzymuje się pisząc na grubszym papierze stalówką maczaną w occie. Po wyschnięciu kartki pismo jest niewidoczne dla naszego oka. Można je wywołać trzymając kartkę nad płomykiem świecy. W miejscach zwilżanych octem celuloza zostaje przekształcona w acetylocelulozę o niższej temperaturze spalania. I tak ciepło dostarczane przez płomyk świecy powoduje tu najpierw zaczernienie liter. NIEWIDOCZNY LIST (2) Do eksperymentu potrzebna jest cytryna, kartka białego papieru oraz żelazko. Należy napisać swoją tajemniczą wiadomość na kartce używając soku z cytryny. Trzeba pozwolić, aby kartka wyschła, po czym przyłożyć do niej rozpalone żelazko. Kiedy kartka wyschnie pismo stanie się niewidoczne dla oka. Dopiero żelazko pozwoli odczytać ukryty tekst. Dzieje się tak, ponieważ kwaśny sok osłabia papier. Gdy podgrzewa się papier, jego kolor ciemnieje. W miejscu gdzie działa sok z cytryny, odbywa się to szybciej. LAMPA LAWA Przed eksperymentem należy przygotować przezroczystą plastikową butelkę ze szczelną nakrętką, pipetkę, olej kuchenny, barwnik

19 spożywczy (może być również atrament) oraz sól. Do butelki nalewa się wody (do dwóch trzecich objętości) i kilka kropel barwnika. Do tak przygotowanego roztworu dodaje się olej, tak by utworzyła się warstwa na powierzchni wody i posypuje się go kilkoma szczyptami soli. Dodanie większej ilości soli wydłuża trwanie eksperymentu. W trakcie doświadczenia woda i olej nie mieszają się. Cząsteczki wody zbudowane są z jeszcze mniejszych ciał, czyli atomów. Wszystkie atomy mają ładunek elektryczny, który może być dodatni, ujemny lub obojętny. Jedna część molekuły wody ma przeważający ładunek dodatni, a druga ujemny. Takie cząsteczki, zwane polarnymi, lubią trzymać się razem. Molekuły oleju są zupełnie inne. Ich ładunki elektryczne są rozłożone dość równo. To są cząsteczki niepolarne. Kiedy próbuje się zmieszać jeden typ molekuł z drugim, polarne cząsteczki wody tak mocno trzymają się razem, że wypychają olej na powierzchnię. Gdy dosypuje się soli, spada ona na dno, ciągnąc za sobą smugi oleju. Dzieje się tak, ponieważ sól ma większą gęstość od wody. W czasie, gdy sól zdąży rozpuścić się w wodzie, olej powróci na powierzchnię. SAMOPOMPUJĄCY SIĘ BALONIK Do wykonania doświadczenia należy przygotować przezroczystą butelkę, sodę oczyszczoną, ocet oraz kolorowy balonik. Sodę wsypuje się do butelki. Im więcej sody wsypie się do butelki, tym bardziej widoczny efekt eksperymentu. Następnie wlewa się ocet i nakłada na szyjkę butelki balonik. W trakcie doświadczenia między sodą oczyszczoną a octem zachodzi reakcja, podczas której wydziela się dwutlenek węgla, dzięki czemu balonik się pompuje: NaHCO 3 + CH 3 COOH CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 Jeżeli objętość balonika jest za mała, wówczas pod wpływem nadmiaru gazu pęka. GAZOWANA FONTANNA Do doświadczenia potrzebne jest opakowanie mentosów oraz butelka niesłodzonego (dietetycznego) gazowanego napoju. Należy też przygotować plastikowy pojemnik lub miskę, gdyż tworząca się fontanna z napoju może pozostawić wokół plamy. Otwartą butelkę z napojem stawia się w plastikowym pojemniku, po czym wkłada się mentosy w papierowy rulon i wrzuca wszystkie naraz do butelki. Obserwuje się intensywną fontannę. Do gazowanych napojów jest wtłaczany dwutlenek węgla pod wysokim ciśnieniem. Cząsteczki wody silnie się przyciągają i gromadzą się otaczając bąbelki gazu. Ponieważ napięcie powierzchniowe jest bardzo silne, większość gazu

20 pozostaje zawieszona w cieczy i nie może się rozprzestrzenić. Natomiast w skład mentosów wchodzi guma arabska (sok z afrykańskiego drzewa). Proteiny w gumie arabskiej przełamują napięcie powierzchniowe cząsteczek wody po czym uwalniają dwutlenek węgla. Ponieważ gaz jest uwalniany z dużą szybkością, zabiera on ze sobą dużą część zawartości butelki. WODA GAZOWANA (ORANŻADA) Przygotować należy szklankę wody, sodę oczyszczoną w proszku oraz 10% ocet. Do wody wsypuje się sodę. Następnie do powstałego w ten sposób roztworu dodaje się kilka kropel octu. Obserwuje się wydzielanie się pęcherzyków gazu z otrzymanego roztworu. W wyniku reakcji roztworu sody oczyszczonej z roztworem octu wydzielił się dwutlenek węgla, co przedstawia poniższa reakcja: NaHCO 3 + CH 3 COOH CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 BOMBA PIANOWA Do wykonania doświadczenia potrzebna jest soda oczyszczona, kwasek cytrynowy w proszku, woda, mydło w płynie oraz słoik z zakrętką. Wsypuje się torebkę sody oczyszczonej i 2 torebki kwasku cytrynowego do słoika, następnie wlewa się na to mydło w płynie, a potem ostrożnie wodę, tak aby nie miała kontaktu z sodą i kwaskiem. Kolejnym zadaniem jest wykonanie małego otworu w zakrętce, zakręcenie słoika i potrząsanie nim zatykając otwór palcem. Podczas potrząsania słoika, składniki mieszają się. Powstaje dwutlenek węgla, który powoduje eksplozję piany po zdjęciu palca z otworu. Na koniec przytoczę słowa Dymitra Mendelejewa: KIEDY WIESZ JAK SWOBODNIE, SZEROKO I RADOŚNIE ŻYJE SIĘ W DZIEDZINIE CHEMII, MUSISZ ZAPRAGNĄĆ, ABY INNI SKIEROWALI TU SWE KROKI.

21 Gdy sami poczujecie tę radość, będziecie chcieli z całego serca zbliżyć do spraw nauki innych kolegów, będziecie chcieli wprowadzić ich w świat nauki odwdzięczając się w ten sposób tym, którzy w ten świat wprowadzili was. Nigdy nie sądźcie, że w nauce wszystko zostało odkryte, że już nic nie można zdziałać. Starajcie się w swoim życiu osiągnąć to, co w waszej mocy bez względu na to, ile i co osiągniecie, BO CZŁOWIEKA NIC NIE CZYNI BARDZIEJ SZCZĘŚLIWYM POWIADA WIELKI UCZONY JUGOSŁOWIAŃSKI MICHAŁ PUPIN NIŻ JEGO WŁASNE UCZCIWE PRZEKONANIE, ŻE ZROBIŁ NAJLEPIEJ JAK MÓGŁ.