Mgr. Miloslav Straka KOUZELNICKE POKUSY Z CHEMIE Ute*«' 48 efektních pokusů pro chemii základní a střední školy Úvod Výuka chemie patří mezi nej obtížnější pedagogické činnosti. Proto se každý chemik - pedagog snaží zpestřit hodiny výuky motivačními pokusy. Při správném motivačním pokusu vznikají různé světelné, zvukové nebo mechanické efekty, které žáci a studenti přijímají s radostnými výkřiky nadšení a obdivu. Mezi nejzajímavěj ší pokusy pak patří pokusy, které zdánlivě vypadají tajuplně a záhadně. Některé tyto chemické pokusy proto využívají při svých představeních kouzelníci. Za své pedagogické praxe jsem ověřil využití řady „kouzelnických" pokusů při vlastní výuce chemie na ZS nebo přímo se žáky v rámci výuky chemicko biologického praktika. Ne všechny pokusy j sou vhodné pro zařazení do výuky, ne všechny jsou dostatečně bezpečné a ne všechny vhodné jako žákovské pokusy. Proto jsem všechny pokusy roztřídil do tří skupin. První skupina (A) obsahuje takové kouzelnické pokusy, které lze předvést na každé škole, k jejich provedení stačí nejjednodušší vybavení kabinetu chemickými pomůckami a chemikáliemi Mohou je rovněž bezpečně provádět i žáci. Do druhé skupiny (B) jsem zařadil pokusy, které jsou časově náročnější na provedení, méně vhodné pro žáky a vyžadují relativně méně dostupné chemikálie. Poslední skupina (C) obsahuje pokusy nebezpečné, náročné na provedení, jejichž výsledek je nejistý a k jejich provedení je potřeba chemikálie, které jsou jedy nebo běžně nedostupné. U každého pokusu je uvedena schematickou značkou další specifikace: vhodnost použití zařazení do tematického celku pozor nebezpečný pokus velmi nebezpečný pokus jedovatá látka autor ZS, ss Hydroxidy -2- POKUSY A Vaření vajec bez ohně ZŠ ! Hydroxidy, oxidy Pomůcky: kádinka, skleněná vana, třecí miska, teploměr Chemikálie: oxid vápenatý CaO Postup: Rozbijte kus páleného vápna na drobné kousky. Rozetřete je v třecí misce na krupici a nasypte do skleněné vany. Zahrabejte do ní syrová vajíčka a zalijte j e studenou vodou. Po chvíli začne voda vařit. Rovnice: CaO + H20 Ca(OH)2 + teplo Vysvětlení: Při reakci oxidu vápenatého s vodou se uvolňuje reakční teplo (exotermická reakce). Metodické poznámky: - pokud nalijete příliš vody, voda se pouze ohřeje a nedojde k varu - pokus vyhodnoťte změřením teploty teploměrem a rozbitím vajíčka - použijte ochranné brýle nebo ochranný obličejový štít - hrozí vystříknutí vápna do očí Kouzelný inkoust ZŠ Vlastnosti látek Pomůcky: štěteček, filtrační papír, svíčka nebo kahan, Petriho miska Chemikálie: chlorid kobaltnatý CoCl2 • 6 H20 Postup: Napište štětečkem namočeným do chloridu kobaltnatého na papír zprávu. Jakmile text zaschne, je písmo neviditelné. Jestliže však papír nahřejete nad plamenem svíčky, objeví se modré písmo. Navlhčíme-li opět papír, písmo opět zmizí. Objevování a mizeni písma můžeme opakovat několikrát. Rovnice: CoCl. • 6 H20 <~> CoCL+ 6 H20 Vysvětlení: Zahřátím se uvolňuje z bezbarvého hexahydrátu chloridu kobaltnatého krystalová voda a vzniká bezvodý chlorid kobaltnatý, který má modrou barvu. Po navlhčení dehydratovaný chlorid kobaltnatý přijímá zpět vodu a vzniká opět hexahydrát chloridu kobaltnatého. Metodické poznámky: -jednoduchý pokus vhodný pro žáky - méně dostupná chemikálie - zviditelňování písma lze opakovat několikrát za sebou -3- Duběnkový inkoust ZŠ Roztoky Pomůcky: kádinka, skleněná tyčinka, třecí miska, filtrační aparatura, kahan Chemikálie: síran železnatý FeS04 • 7 H20 (zelená skalice) Postup: Tříslový extrakt získáte rozdrcením a vyvařením duběnek (hálek z dubových listů) nebo smrkové kůry. Ke zfiltrovanému roztoku přidáme nasycený roztok zelené skalice v objemovém poměru 1:1. Vznikne tmavomodrý roztok, který lze použít jako inkoust. Vysvětlení: Reakcí tříslového extraktu se síranem železnatým vzniká modrý tříslan železitý. Metodické poznámky: - hálky jsou méně dostupné - extrakt musí být koncentrovaný - pokus dlouhodobý, vhodný spíše do chemického praktika Čarodějná kvetoucí zahrada ZŠ Rozpustnost Pomůcky: kádinka, skleněná tyčinka, pinzeta, lžička Chemikálie: vodní sklo (vodný roztok Na2Si03), síran měďnatý CuS04, síran železnatý FeS04, síran nikelnatý NiS04, síran kobaltnatý CoS04, síran horečnatý MgS04, síran železnatý Fe3(S04)3 nebo jiné rozpustné soli kovů Postup: Do kádinky nebo lépe do skleněné tvarované nádoby nalejeme roztok vodního skla a zředíme v poměru 1:1. Pak do nádoby vhodíme na různá místa několik krystalků výše uvedených solí. Krystalky představují semena, z nichž zakrátko začnou vyrůstat nádherné květy různých barev. Rovnice: Na2Si03 + CuS04 CuSi03+ Na2S04 Vysvětlení: Veškerá krása není nic jiného než výsledek podvojné reakce mezi vodním sklem a sírany kovů. Krystaly rozpustných solí se postupně rozpouští a podvojnou reakcí vznikají nerozpustné kremičitany. Metodické poznámky: - dlouhodobější pokus, nenáročný Horoskop z lahve ZŠ % Sulfidy, chem. reakce Pomůcky: tmavá láhev, kádinka, zátka, papírové kartičky, štěteček Chemikálie: sulfid železnatý FeS, kyselina chlorovodíková HC1, síran měďnatý CuS04, síran železnatý FeS04 -4- Postup: Do hnědé (tmavé láhve) nasypte sulfid železnatý, přilijte zředěnou kyselinou chlorovodíkovou a dobře zazátkujte. Na papírové kartičky napište koncentrovaným roztokem modré nebo zelené skalice krátké horoskopy. Písmo nechte zaschnout. Obecenstvu nechte vytáhnout svůj osud na kartičce. Kartičku srolujte a zasuňte do láhve a zazátkujte tak, aby zátka držela kartičku v hrdle. Po několika okamžicích kouzlení kartičku vyjměte a horoskop j e zviditelněný. Rovnice: FeS + 2HC1 H2S + FeCl2 CuS04+ H2S -> CuS + H2S04 Vysvětlení: V láhvi se vyvíjí plyn sulfan a jeho reakcí se solemi těžkých kovů vznikají tmavě zbarvené sulfidy kovů. Metodické poznámky: - láhev musí být neprodyšně uzavřena - pozor, sulfan jej edovatý plyn - k pokusu přineste láhev již naplněnou sulfanem Tajné písmo ZŠ Srážecí reakce Pomůcky: 2 kádinky 250 ml, štětec, balicí papír, molitanová hubka Chemikálie: chlorid železitý FeCI3, hexakyanoželeznatan draselný K4[Fe(CN)6] (žlutá krevní sůl) Postup: Připravíme si 5 % roztoky chloridu železitého a hexakyanoželeznatanu draselného. Na balicí papír napíšeme štětcem roztokem chloridu železitého zprávu. Po zaschnutí tajné písmo vyvoláme potřením molitanovou houbou namočenou v roztoku žluté krevní soli. Objeví se modrý nápis. Rovnice: 4Fe3++ 3[Fe(CN)6]4"^ Fe4[Fe(CN)6]3 Vysvětlení: Vzniklá modrá sraženina je známá „berlínská modř". Metodická poznámka: - koncentrace roztoku závisí na kvalitě použitého papíru Faraónovi hadi I ZŠ Chemické reakce Pomůcky: porcelánová miska, špejle, pipeta Chemikálie: popel, etanol C2H5OH, cukr, uhličitan sodnýNa2C03 Postup: Do misky nasypte popel z cigaret (zvlhčete lihem), uprostřed udělejte důlek a do něj nasypte směs tvořenou z 10 dílů práškového cukru a 1 dílu uhličitanu sodného. -5- Směs znovu zvlhčete lihem. Takto připravenou hmotu zapalte špejlí a pipetou dolévejte líh. Z misky začnou vylézat „faraónovi hadi". Vysvětlení: Popel slouží jako katalyzátor. Metodické poznámky - pozor při dolévání etanolu, hrozí nebezpečí popálení Jiné možnosti směsi: • 5 dílů cukru, 3 díly K2Cr207 a jeden díl KN03 • 3 díly NH4N03, 3 díly cukru a 1 díl Mg (prach) • 6 dílů NH4N03, 3 díly K2Cr207 a 5 dílů cukru (navršit na hromádku nebo vytvořit těsto s peruánským balsamem) Zkouška statečnosti ZŠ Chemické reakce Pomůcky: 2 ks misek, vata, příborový nůž Chemikálie: thiokyanatan draselný KSCN, chlorid železitý FeCl3 Postup: Připravte do dvou misek koncentrované roztoky thiokyanatanu draselného a chloridu železitého. Váš pomocník nyní může podstoupit indiánskou zkoušku statečnosti. Část jeho těla (např. zápěstí) potřete „dezinfekčním" roztokem (roztok chloridu železitého). Potom dezinfikujte i kuchyňský nůž, ale roztokem thiokyanatanu. Tahy tupou stranou nože vytváříte na těle oběti krvavé stopy. Rovnice: 3 KSCN + FeCI3 -> Fe(SCN)3 + 3KC1 Vysvětlení: Krev vytváří tmavočervená sloučenina thiokyanatanu železitého. Metodické poznámky: - efektní pokus - roztoky musí být koncentrované - pro thiokyanatan se dříve používal název rhodanid Zapálení kahanu bez zápalek ZŠ ! Kyseliny Pomůcky: lihový kahan, tyčinka, miska porcelánová, kádinka, lžička Chemikálie: manganistan draselný KMn04, koncentrovaná kyselina sírová H2S04 Postup: Asi čtvrt malé lžičky jemně rozetřeného manganistanu draselného přelijeme malým množstvím kyseliny sírové, aby vznikla hustá kaše. Tyčinkou naneseme částečky kaše na knot lihového kahanu, který se vznítí. Rovnice: 2KMn04 + H2S04 Mn207 + K2S04 + H20 2Mn,0, -> 4MnCX + 70, -6- Vysvětlení: Reakcí koncentrované kyseliny sírové s manganistanem draselným vzniká oxid manganistý, který se při styku s organickými látkami rozkládá za vzniku tepla, které způsobí vznícení. Metodické poznámky: - knot musí být provlhlý lihem a směs čerstvě připravená - pozor na bezpečnost Přeměna vody na víno ZŠ Kyseliny, hydroxidy, indikátory Pomůcky: 4 sklenky na víno, hnědá láhev 500 ml Chemikálie: 10% roztok amoniaku NH3, koncentrovaná kyselina octová CH3COOH, fenolftalein Postup: Čtyři sklenky na víno postavíme do řady. První a třetí vypláchneme silným roztokem fenolftaleinu, čtvrtou koncentrovanou kyselinou octovou. Do láhve nalejeme 3 - 5 ml roztoku amoniaku a před žáky dolejeme vodou z vodovodu. Směs z láhve naléváme např. pravou rukou do první a třetí skleničky, levou pak do druhé a čtvrté (podle původního pořadí). Roztok v první a třetí skleničce zčervená. Ve druhé a čtvrté zůstává bezbarvý. Různými kombinacemi měníme červené víno na bílé a naopak. Vysvětlení: Fenolftalein v zásaditém prostředí mění bezbarvou formu na formu červenou, v neutrálním nebo kyselém prostředí zůstává bezbarvý. Metodické poznámky: - koncentrace amoniaku a kyseliny octové je nutné předem vyzkoušet - nutný slovní doprovod Nehořlavý kapesník ZŠ Alkoholy Pomůcky: kapesník, kádinka 500 ml, chemické kleště Chemikálie: etanol C2H5OH Postup: Čistý kapesník namočíme do 50 % roztoku etanolu. Přebytečný roztok z kapesníku jemně vymačkáme, uchopíme kleštěmi za roh a zapálíme. Jakmile plamen uhasne, můžeme dát neporušený kapesník prohlédnout. Rovnice: C2H5OH + 302 2C02+ 3H20 Vysvětlení: Při hoření se páry těkavějšího etanolu ze směsi rychleji uvolňují a hoří na povrchu látky. -7- Voda zůstává v látce, látku ochlazuje a tak zabraňuje jejímu hoření. Metodické poznámky: - kapesník nesmí být mastný a okraje roztřepané. Princip výroby střelného prachu ZŠ ! Chemické reakce Pomůcky: stojan, zkumavka, azbestová síťka, železná miska s pískem, chemické kleště, kahan, ochranný štít Chemikálie: dusičnan sodnýNaN03, dřevné uhlí, síra Postup: Do zkumavky upevněné ve stojanu nasypeme dusičnan do výšky 2-3 cm. Zahříváme, až se dusičnan roztaví a začíná vřít. Vhodíme větší kousek dřevného uhlí a počkáme, až se rozžhaví. Pak vhodíme větší kousek síry a podstavíme misku s pískem. Směs prudce žhne, zkumavka se za světelných a tepelných efektů deformuje. Rovnice: 2KN03 2KN02 + 02 C + 02 -> co2 s + o2 -> so2 Vysvětlení: Dusičnan se rozkládá a uvolněný kyslík umožní hoření uhlíku a síry. Reakce je silně exotermní. Metodické poznámky: - černý prach se vyráběl z dusičnanu draselného, dřevného uhlí a síry v různých poměrech, např. 4:3:3 - při vhodném poměru látek se spodní část zkumavky utaví a odpadne Zlatý déšť ZŠ Srážecí reakce, krystalizace Pomůcky: 2 kádinky 250 ml, zkumavka, stojan, kahan Chemikálie: jodid draselný KI, dusičnan olovnatý Pb(N03)2 (10% roztoky) Postup: Stejná množství roztoků jodidu draselného a dusičnanu olovnatého smísíme ve zkumavce. Vzniklou žlutou sraženinu zahřejeme, čímž se rozpustí. Po intenzivním ochlazení vzniknou jemné žluté krystalky (zlatý déšť). Rovnice: 2KI + Pb(N03)2 Pbl2 + 2KN03 Vysvětlení: Jev je založen na rozdílné rozpustnosti jodidu olovnatého při nízké a vysoké teplotě. Metodické poznámky: Pokus má několik obměn, jak co do provedení, tak užitím rozpustné olovnaté soli -8 - Amoniaková fontána ZŠ Rozpustnost, indikátory Pomůcky: kádinka 1000 ml, suchá baňka 250 ml, zátka s tryskou, vyvíječ plynného amoniaku Chemikálie: fenolftalein, koncentrovaný roztok amoniaku NH3, pevný hydroxid sodný NaOH Postup: Suchou baňku naplníme suchým amoniakem (připraveným např. přikapáváním koncentrovaného roztoku amoniaku na pevný hydroxid sodný). Uzavřeme zátkou s tryskou a ponoříme do kádinky s vodou a fenolftaleinem podle nákresu tak, aby první kapka vnikla tlakem do baňky Čpavek se ihned rozpustí a vzniklým podtlakem tryská voda dovnitř a současně se barví do červena. Rovnice: NH3 + H20 NH4OH Vysvětlení: Obrovská schopnost rozpustnosti amoniaku ve vodě způsobí v baňce podtlak a nasávání vody do baňky. Metodické poznámky: - zátka musí dobře těsnit - v kádince musí být větší objem vody než je objem baňky Faraónovi hadi II Pomůcky: třecí miska, alobal, azbestová síťka, trojnožka, kahan, lžička Chemikálie : dichroman draselný K2Cr207, dusičnan draselný KN03, cukr Postup: Do třecí misky nasypeme 2g dichromanu draselného, lg dusičnanu ZŠ, SŠ Chemické reakce -9- draselného a 3g cukru. Vše dokonale rozetřeme a promísíme tak, aby směs měla celkově žlutou barvu. Takto připravenou směs zabalíme do alobalu. Konec válečku na jednom konci uzavřeme a otevřený konec zapálíme kahanem. Pokus provádíme na azbestové sífce. Při hoření z válečku vylézá dlouhý „faraónův had". Rovnice: 4K2Cr207 4K2Cr04 + 2Cr203 + 302 2KN03^2KN02 + 02 Vysvětlení: Vznikající kyslík umožňuje přeměnu cukru na karamel, který vytváří směs s oxidem chromitým a chromanem. Směs má větší objem než původní připravená směs a tlakem je formována v uzavřeném prostoru do bizarních tvarů. Metodické poznámky: - váleček musí být pevně uzavřen a zabalen - je vhodné váleček převázat provázkem nebo gumičkou Nebezpečné cáknutí ZŠ, SŠ ! Chemické reakce Pomůcky: třecí miska, azbestová síťka, pipeta Chemikálie: práškový zinek, dusičnan amonný NH4N03, chlorid amonnýNH4C1 Postup: Čtyři díly práškového zinku opatrně smícháme s dobře vysušenými a rozetřenými čtyřmi díly dusičnanu amonného a jedním dílem chloridu amonného. Vhodná množství jsou: 4g : 4g : lg. Kapkou vody uvedeme do pohybu reakci - pozor na prudké vzplanutí směsi. (Pracujeme na nehořlavé podložce.) Vysvětlení: Jedná se o katalyzovanou reakci, při které se rozkládá dusičnan amonný, uvolňuje se teplo a práškový zinek hoří. Metodické poznámky: - látky vysušte alespoň při teplotě 100°C - směs je třeba řádně promísit - větší množství vody reakci zastaví Modrý efekt ZŠ, SŠ Indikátory Pomůcky: baňka 250 ml, zátka Chemikálie: hydroxid sodnýNaOH, glukóza, metylenová modř Postup: Ve 100 ml vody se rozpustí 2 g hydroxidu sodného a 2 g glukózy. K roztoku přidáme 4 ml 0,1 % roztoku metylenové modři. Baňku uzavřeme gumovou zátkou. Modrý roztok se po několika minutách zcela odbarví. Při protřepání se znovu objeví modrá barva roztoku. - 10- Vysvětlení: Jev je způsoben oxidací metylenové modři (její ox-forma je bezbarvá, redox-forma modrá). Metodické poznámky: - pokud již není pokus přesvědčivý, stačí baňku na chvíli odzátkovat (do baňky se dostane kyslík), opět zazátkovat a jev se opakuje Duha z rajčatové šťávy ZŠ, SŠ Adice Pomůcky: odměrný válec 100 ml, 2 kádinky 150 ml, skleněná tyčinka Chemikálie: roztok brómové vody, rajčatová šťáva Postup: K efektivnímu pokusu je potřeba pouze bromovou vodu a rajčatovou šťávu. K pokusu si připravte běžnou nebo průmyslově vyráběnou rajčatovou šťávu (rozhodující je koncentrace karotenoidu lycopenu ve šťávě - neředit!) a nasycený roztok brómu ve vodě. Asi 75 cm3 rajčatové šťávy nalejte do válce o objemu 100 cm3 a přidejte takové množství brómové vody, které představuje zhruba 10 - 15% objemu užité šťávy (tj. asi 7,5 - 11,5 cm3 bromové vody). Směs ve válci mírně zamíchejte tyčinkou a běhemjedné minuty proběhne reakce, při níž se vytvoří duhový efekt, který trvá až několik hodin. Vysvětlení: Původně červená šťáva začne postupně od hladiny modrat, přechází do modrozelené, mění se v zelenou a nakonec ve žlutou. Výsledný efekt, vytvářející rozdílné barvy v tomto experimentu, je závislý nejen na vzrůstajícím množství brómové vody (případně na její koncentraci), ale i na způsobu míchání. Červená barva rajských jablíčekje způsobena barvivem lycopenem, které absorbuje maximum světelného záření v oblasti modrozelené části spektra. Jestliže jsou dvojné vazby v řetězci napadeny brómem, a ten se na řetězec aduje, změní se i délka vazeb, vlnová délka pohlcovaného záření se také změní a absorbce světla se posouvá do dalších částí spektra. To se projeví výslednou změnou zabarvení směsi, až se případně koloid může stát bezbarvým. Metodické poznámky: - pokus je atraktivní - důležitá je co největší koncentrace rajčatové šťávy, je vhodné ji zahustit odpařením - bromová voda musí být čerstvě připravená a koncentrovaná Sopka na stole ZŠ, SŠ Chemický rozklad Pomůcky: třecí miska, váhy, azbestová síťka, kahan Chemikálie: dichroman amonný (NH4)2Cr207, dusičnan draselný KN03, škrob Postup: Stejné váhové poměry dichromanu amonného a dusičnanu draselného se smísí v třecí misce a zvlhčí několika kapkami vody, až vznikne hustá kaše. - 11 - Do kaše se přimísí škrob a ze směsi se uhněte pomocí skleněné tyčinky tuhé těleso. Z připravené směsi se zhotoví válečky, postaví se na nehořlavou podložku a zapálí plamenem kahanu. Po zapálení válečků začnou sršet jiskry, hmota pomalu žhne a její objem se zvětšuje. V místech hoření vzniká zelený had. Rovnice: (NFQ2Cr207 -> Cr203 + N2 + 4H20 Vysvětlení: Zelenou hmotu tvoří směs oxidu chromitého, kterou stmeluje škrob. Metodické poznámky: - pokus je časově delší - pokus efektnější než při použití pouze samotného dichromanu amonného -válečky je nutné vysušit Jiná sopka na stole ZŠ, SŠ Chemický rozklad Pomůcky: azbestová síťka, trojnožka, kahan, třecí miska, lžička Chemikálie: dichroman amonný (NH4)2Cr207 Postup: Na azbestovou síťku navršíme 3-5 g jemně rozetřeného dichromanu amonného do tvaru kužele. Kahanem zahříváme látku na síťce tak dlouho, až se začne rozkládat, přičemž nabývá vzhledu soptící sopky. Rovnice: (NFQ2Cr207 -> Cr203 + N2 + 4H20 Vysvětlení: Dichromany se teplem rozkládají. Metodické poznámky: - velmi vděčný pokus -je vhodné podložit trojnožku rozevřenými novinami, vzhledem k velkému množství vznikajícího oxidu, který se snadno rozptyluje do okolí pro svou nízkou hmotnost - efektní při použití většího množství Malování ohněm ZŠ, SŠ ! Hoření Pomůcky: filtrační papír, štěteček, porcelánová miska, špejle, drát Chemikálie: dusičnan draselný KN03 Postup: Na filtrační papír nakreslíme obrázek nasyceným roztokem KN03, který musí být nakreslen jedním tahem. Obrázek necháme uschnout. Potom rozžhaveným drátem zapálíme okraj obrázku. Papír nesmí hořet, jen doutnat. Vysvětlení: Dusičnan při hoření uvolňuje kyslík, papír nasycený roztokem dusičnanu hoří lépe než nenasycený. - 12- Metodické noznámky: - efektní pokus - občas dojde ke vzplanutí celého papíru - osvědčuje se zapalovat rozžhaveným drátem zároveň na několika místech Jiskry bez ohně ZŠ, SŠ ! Chemický rozklad, Exotermická reakce Pomůcky: porcelánová miska, staniol, lžička Chemikálie: dusičnan měďnatý Cu(N03)2 Postup: Menší množství dusičnanu meďnatého smísíme s vodou a připravíme hustou hmotu. List staniolu poskládáme jak dopisní papír, doprostřed složeného staniolu vložíme trochu dusičnanu meďnatého, rychle a dobře zabalíme do kuličky tak, aby v kuličce zůstalo co nejméně vzduchu. Kuličku vložíme do porcelánové misky. Po chvíli se na povrchu kuličky objeví drobné pukliny a skrz ně unikají oxidy dusíku. Kulička se rychle zahřívá a začne vrhat na všechny strany jiskry hořícího staniolu. Rovnice: 2Cu(N03)2 2CuO + 4N02 + 02 Sn + 02^ Sn02 Vysvětlení: Dusičnan měďnatý se termicky rozkládá a vznikající teplo umožní hoření cínu. Metodické poznámky: - efektní pokus, bezpečný - nelze použít alobal! Voda zapaluje ZŠ, SŠ ! Katalyzátory Pomůcky: třecí miska, azbestová síťka, pipeta, kádinka Chemikálie: jód, práškový hliník Postup: Ve třecí misce rozetřeme 2g práškového hliníku předem vysušeného při 120°C se 3gjódu. Ke směsi na azbestové síťce kápneme několik kapek vody. Směs se za okamžik vznítí a prudce hoří. Vysvětlení: Vzniklým reakčním teplem část jódu ve formě par uniká do ovzduší. Rovnice: 3I2 + 2A1^2A1I3 Metodické poznámky: - tření jódu s hliníkem provádějte v úplně suché třecí misce - přikapáváme pouze 2 - 3 kapky vody! - práškový hliník lze nahradit „stříbřenkou" - 13- - jedná se o katalýzo vanou reakci - katalyzátorem je H20 - místo hliníku lze také použít hořčík nebo zinek Hoření cukru ZŠ, SŠ Katalyzátory Pomůcky: cigaretový popel, kahan, kleště, azbestová síťka Chemikálie: cukr Postup: Kostka cukru, kterou chceme zapálit, nehoří. Když však kostku posypeme cigaretovým popelem nebo mletou skořicí, kostka shoří. Kostka hoří modravožlutým prskajícím plamenem. Vysvětlení: Popel působí jako katalyzátor. Metodické poznámky: - vhodnější je použití mleté skořice vzhledem ke kouření - kostkuje třeba obalit celou - 14- POKUSY B Čištění stříbrných a zlatých předmětů ZS, SS Kovy Pomůcky: 2 kádinky, kahan, tyčinka, kleště nebo pinzeta Chemikálie: krystalický uhličitan sodný Na2C03, práškový hliník, hliníkový plech, kyselina chlorovodíková HC1 Postup: A) Stříbrný předmět ponoříme do horkého roztoku sody a přidáme v prášku nebo malých kouscích hliník. Ponecháme v roztoku do vyleštění. B) Zlatý předmět odmastíme povařením v roztoku sody a opláchneme. Zahříváme v silné kyselině chlorovodíkové do vyčištění. Vysvětlení: A) Hliník je reaktivnější než stříbro. B) Kyselina chlorovodíková reaguje s nečistotami na povrchu zlata. Metodické poznámky: - nepoužívat na předměty jen pozlacené - nepoužívat na předměty jen postříbřené - vyzkoušejte předem na zlomku Leštění mosazných předmětů ZŠ, SŠ Kyseliny Pomůcky: 3 kádinky 250 ml Chemikálie: kyselina fosforečná H3P04, kyselina octová CH3COOH, kyselina dusičná HN03, uhličitan sodný Na2C03, měděný drátek Postup: Mosazný předmět dobře odmastíme např. povařením v roztoku sody a opláchneme. Leštící směs připravenou z 9 dílů koncentrované kyseliny fosforečné, 8 dílů koncentrované kyseliny octové a 3 dílů koncentrované kyseliny dusičné zahřejeme na 60°C a předmět do ní vložíme na 15 - 30 s. Poté opláchneme a vysušíme. Vysvětlení: Směs uvedených kyselin rozpustí zoxidovaný povrch mosazi. Metodické poznámky: - dobu leštění je třeba vyzkoušet podle složení mosazi - mosaz s malým obsahem mědi účinkem směsi koroduje! Korálky v kádince ZŠ, SŠ Rozpustnost, Srážecí reakce Pomůcky: kádinka, kapátko Chemikálie: síran měďnatý CuS04 cukr C12H2201 p červená krevní sůl K3[Fe(CN)6] - 15- Postup: Do kádinky nalijeme velmi zředěný roztok síranu meďnatého. Do roztoku kápneme kapku cukerného roztoku, který obsahuje malé množství červené krevní soli. Kapka se obaluje hnědým povlakem, který se rozšiřuje do různých tvarů. Rovnice: 2K3[Fe(CN)6] + 3CuS04 Cu3[Fe(CN)6]2 + 3K2S04 Vysvětlení: Na povrchu se vytváří hexakyanoželeznatan měďnatý ve formě polopropustné membrány, přes níž voda proniká do kapky koncentrovaného roztoku cukru. Membrána se naplní až do prasknutí a sirup uniká do okolního prostředí, kde se kolem něj okamžitě vytváří nová membrána reakcí síranu meďnatého s červenou krevní solí. Metodické poznámky: - pokus trvá minimálně jeden den Mořské korálky ZŠ, SŠ Rozpustnost, Srážecí reakce Pomůcky: kádinka 250 ml Chemikálie: vodní sklo, síran manganatý MnS04, síran železnatý FeS04, síran nikelnatý NiS04, síran hlinitý A12(S04)3, síran kobaltnatý CoCl2, chlorid železitý FeCl3, dichroman draselný K2Cr207 Postup: Do kádinky vlijeme roztok vodního skla v poměru 1:3. Do roztoku vhodíme několik krystalků výše uvedených solí. Po 24 hodinách opatrně navrstvíme čistou vodu a vlákna se rozrůstají do květů. Rovnice: NaHSi03 + FeS04 FeSi03 + NaHS04 Vysvětlení: Kolem krystalů vzniká reakcí kremičitanu se solemi nerozpustný kremičitan. Pod jeho blankou je vysoká koncentrace soli, vně tato sůl není přítomna. Polopropustná blána umožňuje molekulám vody difundovat dovnitř a snižuje koncentraci soli. Zvětšením objemu uvnitř blány dochází k jejímu prasknutí, roztok soli se vylije a reaguje s vodním sklem na nerozpustný kremičitan. Metodické poznámky: - jednotlivé kremičitany jsou barevné - dlouhodobý pokus, lze jej dopředu připravit a pouze demonstrovat výsledek Vánoční prskavky ZŠ, SŠ % Kovy Pomůcky: třecí miska, laboratorní váhy, železný drát Chemikálie: železný prach, hliníkový prach, dextrin, dusičnan barnatý Ba(N03)2 a dusičnan strontnatý Sr(N03)2 - 16- Postup: Prskavky vyrobíte snadno ze směsi železného a hliníkového prachu a dextrinu. Podle toho, jaké zbarvení prskavky chcete, přidáte příslušný dusičnan. Všechny složky musí být co nejpečlivěji rozetřeny, aby byly co nejjemnější. K navážené a namíchané směsi přidejte tolik vody, aby vznikla kaše. Tuto kaši nanášejte na železný drát a nechte zaschnout. Po zaschnutí první vrstvy můžete nanést vrstvy další. Prskavky budou hořet a prskat až po dokonalém vyschnutí. barva železný hliníkový dextrin Ba(N03)2 Sr(N03)2 prach prach bílá 2,5 g 0,5 g 1,5 g 5,5 g — červená 2,5 g 0,5 g 1,5 g — 5,5 g Vysvětlení: Jak vlastně vznikají barevné efekty při hoření prskavek? Při hoření směsi se rozkládá dusičnan barnatý nebo strontnatý a vzniká kyslík, oxid barnatý či strontnatý. Železo a hliník se slučují s kyslíkem a vzniká oxid železitý a hlinitý. Zahřáté částice železa a hliníku nehoří jenom na drátě, ale také od drátu odlétají a s jiskřením se slučují se vzdušným kyslíkem - prskají. Dextrin slouží na prskavce především jako pojivo, i když je rovněž spalován na oxid uhličitý a vodu. Barium barví plamen zeleně, barva je však málo výrazná. Stroncium barví plamen červeně. Metodické poznámky: - pokud je přidáno příliš dextrinu, prskavka málo prská - dusičnany barya a stroncia jsou málo dostupné, lze je nahradit dusičnanem draselným ovšem plamen bude pouze žlutý - železný a hliníkový prach musí být řádně vysušen, nejlépe je jej vyžíhat Jiné složení směsi: 6,2g dusičnanu barnatého Ba(N03)2, 0,8g hliníku AI, l,3g dextrinu, 0,5g kaseinu. Směs rozetřeme, přidáme l,5ml vody a 2,7g jemného práškového železa a 0,5 g hrubého železného prachu. Do hmoty namáčíme železné dráty. Jak z mědi vyrobit stříbro a zlato? ZS, SS Kovy Pomůcky: kádinka 150 ml, 2 kádinky 400 ml, kahan, odpařovací porcelánová miska, stojan, kleště, zápalky, ručník Chemikálie: 5% roztok kyseliny octové CH3COOH, měděné plíšky nebo mince, kyselina chlorovodíková NaCl, 3M roztok hydroxidu sodného NaOH, granulovaný zinek Zn, destilovaná voda - 17- Postup: Navažte 3g chloridu sodného a nasýpejte je do čisté 100mi kádinky. Přidejte 15 ml roztoku kyseliny octové a zamíchejte. Čisté medené plíšky umístěte do směsi chloridu sodného a kyseliny octové. Míchejte tak dlouho, až se začnou lesknout. Plíšky pak vyjměte, dobře je opláchněte a usušte je ručníkem. Nedotýkejte se plíšků holýma rukama, protože mastnota z vaší pokožky by rušila reakci. Měď je nyní odmaštěna. Odvažte 0,5g zinku a nasypte ho na čistou odpařovací misku. Přidejte 25 ml roztoku hydroxidu sodného a odpařovací misku se směsí zahřívejte tak dlouho, dokud není roztok horký a nezačínají z něj stoupat bublinky. Roztok se nesmí zahřát do varu. Kleštěmi umístěte dva měděné plíšky do horkého roztoku a nepřetržitě mírně zahřívejte. Měděné plíšky mění barvu na stříbrnou, a z roztoku postupně prchají malé bublinky plynu. Kleštěmi občas plíšky společně se zinkem ve směsi zamíchejte. Když jsou plíšky úplně „postříbřeny", vytáhněte je z roztoku a ponořte je do kádinky s destilovanou vodou, dobře je omyjte od zbytků hydroxidu sodného a pak usušte. Kleštěmi uchopte jednu ze „stříbrných" mincí a zahřívejte ji ve vnější zóně plamene Bunsenova kahanu. V průběhu několika sekund plíšek změní barvu a pak jej ihned ochlaďte v kádince s destilovanou vodou. Vzniklou „zlatou" minci můžete usušit a vyleštit. Vysvětlení: Zinek reaguje s koncentrovaným roztokem hydroxidu sodného za vzniku zinečnatanu sodného Na2Zn02, případně se vytvoří trihydroxozinečnatan sodný Na[Zn(OH)3]. Iontovou rovnicí lze tento děj zaznamenat takto: Zn + 20H" -> Zn022" + H2. Jestliže umístíme do roztoku měď, začne se na jeho povrchu vylučovat elektrochemicky zinek, který se redukuje současně za vzniku volného vodíku. Tím plíšek z mědi získá „stříbrnou" barvu. Jestliže plíšek zahřejeme v plameni, zinek pronikne do vrstvy mědi a vytvoří se slitina mosaz, která se projeví navenek zlatavým zbarvením. Metodické poznámky: - nejlépe je použít starou měděnou minci nebo měděné plíšky ve tvaru mince -důležité je řádně mince odmastit - odmaštění proveďte těsně před pokusem - časově náročnější -18 - Fyzikální barvení kovů SŠ Kovy Pomůcky: chemické kleště, kahan Postup: Železný předmět zahříváme v plameni kahanu. Vysvětlení: Při barvení kovů vznikají na jejich povrchu oxidy, méně častěji pak sulfidy ve velmi tenké vrstvě s poměrně malou korozní odolností. Můžeme jimi dosáhnout dekorativního vzhledu nebo napodobení starého kovu. I. BARVENÍ OCELI A LITINY Vznik barev v závislosti na teplotě j e uveden v tabulce: teplota [°C] barva 220 světle žlutá 232 světle žlutá 243 slámově žlutá 255 hnědožlutá 265 hnědá 277 purpurová 288 světlemodrá 293 tmavomodrá 316 modročerná až černá II. BARVENI MEDI Zahříváním mědi lze získat nmoho různých odstínů. Ohřátím na teplotu 150° - 300°C vznikají náběhové barvy, které mají při postupném zvyšování teploty tyto odstíny: světle hnědý, hnědooranžový, červenooranžový, růžový, fialový, bílý, světle žlutý a tmavožlutý. Metodické poznámky: - zvláštním druhem barvení mědi je patinování, jímž se urychluje koroze povrchu a získává nestejnoměrné zelené zabarvení, kterým se napodobují staré předměty. Chemické barvení kovů SŠ Kovy Pomůcky: kádinka 250 ml, skleněná tyčinka, azbestová síťka, teploměr, kahan Chemikálie: hydroxid sodný NaOH, dusičnan sodný NaN03, uhličitan měďnatý CuC03, amoniak NH3 Postup: Do připravených lázní vložíme kousek kovu nebo kovový předmět. Zahříváme podle údajů v tabulce, kov barva složení lázně teplota [°C] čas [min] ocel tmavomodrá 85% NaOH, 10% NaN03 135 5 měď černá 50g/lNaOH 60- 100 1 -5 10 g /1 persíranu sodného mosaz černá nasycený roztok uhličitanu 20 1-5 meďnatého v amoniaku - 19- Metodické poznámky: - nejlepší je provádět zahřívání na vodní lázni Leméryho sopka ZŠ, SŠ Slučování, Exotermní reakce Pomůcky: baňka 1000 ml, zátka s odvodnou trubičkou, stojan, kahan, azbestová síťka Chemikálie: prášková síra, železný prach Postup: Na stechiometrickou směs práškové síry a železného prachu se do litrové baňky opatřené zátkou s odvodnou trubičkou vytaženou v kapiláru nalije vroucí voda. Je-li směsi dostatek (20g), dojde za několik minut k bouřlivé reakci. Rovnice: Fe + S -> FeS Vysvětlení: Uvolněným teplem při exotermní reakci se vyvolá var vody a její páry začnou unikat trubicí. V baňce se voda živě vaří a obsah je černošedě zbarven. Metodické poznámky: - síru a železný prach je nutné dobře promíchat - voda musí vřít Blesky pod vodou SŠ ! Oxidace Pomůcky: držák na zkumavky, zkumavka, kádinka 250 ml Chemikálie: koncentrovaná kyselina sírová H2S04, manganistan draselný KMn04, etanol C2H5OH Postup: Koncentrovanou kyselinu sírovou ve zkumavce opatrně převrstvíme etanolem a pak do zkumavky vhodíme pár zrnek manganistanu draselného. Na rozhraní obou kapalin se tvoří jiskry. Stěny zkumavky musí být suché, zkumavku je vhodné chladit (ponořením do vody nebo ledu). Rovnice: 2 KMn04 + H2S04 -> Mn207 + K2S04 + H20 Vysvětlení: Podobně jako v pokusu „Zapálení kahanu bez zápalek" vzniká oxid manganistý, který prudce reaguje s etanolem. Metodické poznámky: - blesky se objevují až po chvíli - pokus provádí pouze učitel - používat obličejový štít -20- Pyrofosforické olovo SŠ ! Organické kyseliny, Chemický rozklad Pomůcky: těžkotavitelná zkumavka, držák na zkumavky, kahan, azbestová síťka Chemikálie: vínan olovnatý Pb(C4H406) Postup: Suchý vínan olovnatý žíháme ve zkumavce z těžkotavitelného skla. Zkumavku držíme vodorovně. Sypeme-li vzniklou černou hmotu na nehořlavou podložku, pozoruj eme déšť jisker. Rovnice: — Vysvětlení: Vínan olovnatý se teplem rozkládá na olovo a jednodušší hydro xykyseliny. Jemně rozptýlené olovo se slučuje se vzdušným kyslíkem a hoří. Metodické poznámky: - vínan olovnatý je málo dostupný -21 - POKUSYC Faraónovi hadi III ZŠ, SŠ % Chemické reakce Pomůcky: hodinové sklo, trojnožka, azbestová síťka, kahan Chemikálie: thiokyanatan rtuťnatý Hg(SCN)2 Postup: Na hodinové sklíčko nasypeme asi 0,5g thiokyanatanu rtuťnatého a zahříváme. Tepelným rozkladem vznikají z původního bílého prášku žlutí „faraónovi hadi". Látka zvětšuje svůj objem, mění barvu a pohybuje se. Rovnice: 4Hg(SCN)2 + 02 -> HgS + HgO + Hg20 + 2C02 + 2NO Vysvětlení: Thiokyanatan rtuťnatý se rozkládá a vzniká směs sulfidu rtuťnatého, oxidu rtuťnatého a oxidu rtuťného. Metodické poznámky: - thiokyanatan rtuťnatý je možno připravit reakcí roztoků dusičnanu rtuťnatého (34,3 g ve 100 ml vody) s roztokem thiokyanatanu amonného (7,6g ve 100 ml vody); vznikne bílá sraženina thiokyanatanu rtuťnatého, kterou odfiltrujeme a vysušíme mezi filtračními papíry a dosoušíme volně na vzduchu Na hliníku rostou vlasy SŠ % Katalyzátory Pomůcky: kapátko nebo pipeta, hadr Chemikálie: hliník, dusičnan rtuťnatý Hg(N03)2 nebo jiná rozpustná rtuťnatá sůl Postup: Kápnete-li na hliníkovou destičku roztok rtuťnaté soli nebo necháte-li chvíli působit na hliníkový plech kovovou rtuť, začnou na plechu velmi rychle narůstat „bílé vlásky". Setřete-li je hadrem, objeví se za chvíli znovu. Rovnice: 4A1 + 302 2A1203 Vysvětlení: Rtuťnaté kationty jsou katalyzátorem, které urychlují oxidaci hliníku na oxid hlinitý vzdušným kyslíkem. Metodické poznámky: - sloučeniny rtuti jsou jedovaté, pokus může provádět pouze vyučující, ne žáci - pokus není vhodný pro demonstraci vzhledem k špatné viditelnosti na větší vzdálenost Vznik acetylidu stříbra SŠ 111 Alkiny Pomůcky: 2 kádinky 250ml, pipeta, filtrační souprava, azbestová síťka, stojan, kahan Chemikálie: dusičnan stříbrný AgN03, amoniakNH3, etin (acetylén C2H2) -22- Postup: K roztoku dusičnanu stříbrného přikapáváme roztok amoniaku tak dlouho, až se vzniklá sraženina právě rozpustí (Tollensovo činidlo). Do tohoto roztoku zavádíme etin. Vzniklou sraženinu přefiltrujeme, filtr i se sraženinou dáme na azbestovou síťku a shora kahanem zahříváme. Vzniklý acetylid stříbrný se vysušuje a suchý teplem nebo nárazem vybuchuje. Rovnice: HOCH + Ag+ AgC^CH + H+ HC^CH + [Ag(NH3)2]+ AgC^CH + 2NH3+ H+ Vysvětlení: Acetylidy jsou nestálé sloučeniny, které se vlivem tepla nebo nárazem prudce rozkládají. Metodické poznámky: - pokus lze uskutečnit i s roztokem chloridu měďného, výsledek však není tak zdařilý - nezreagovaný acetylid rozpustíme v kyselině chlorovodíkové - etin můžeme připravit tak, že na kousek acetylidu vápenatého (CaC2) přikapáváme nasycený roztok chloridu sodného (NaCl) - nedoporučuji jako školní pokus pro příliš velké nebezpečí výbuchu již při přípravě Bengálsky oheň SŠ % Kovy Pomůcky: třecí miska, železná miska, písek, pipeta Chemikálie: chlorečnan draselný KC103, škrob, dusičnan sodný NaN03, dusičnan barnatý Ba(N03)2, dusičnan strontnatý Sr(N03)2, koncentrovaná kyselina sírová H2S04 Postup: Každá látka se zvlášť utře a připraví se směsi: A) žlutý plamen: 25g KC103 25g škrobu, 12,5gNaN03 B) zelený plamen: 25g KC1Ó3, 25g škrobu, 12,5g Ba(N03)2 C) červený plamen: 25g KC103, 25g škrobu, 12,5g Sr(N03)2 Směsi se nasypou do železných misek, které se postaví na misky s pískem. Pokus provádíme v digestoři! Směs zapálíme koncentrovanou kyselinou sírovou z pipety. Rovnice: 2KC103 2KC1 + 302 Vysvětlení: Škrob slouží jako hořlavá látka, dusičnany barví plamen a chlorečnan draselný dodává svým rozkladem kyslík nutný k reakci. Metodická poznámka: - reakce je silně bouřlivá, doporučuje se poloviční množství - chlorečnan je ve školních sbírkách většinou nedostupný Jiné složení směsi: - žlutý plamen: 8g NaN03, 2,5g šelaku - purpurový plamen: 5,2g KC103, l,4g síry a 3,4g CaC03 -23- - červený plamen: 14,5g Sr(N03)2, 3g šelaku - nebo lg KC103,2g S a 7g Sr(N03)2 - modrý plamen: 2,8g KC103, l,5g S, l,5g Cu(N03)2, 2,7g KN03 a l,5g K2S04 Woodův kov SŠ Slitiny Pomůcky: váhy, železný kelímek, kahan, trojnožka, chemické kleště Chemikálie: cín Sn, vizmut Bi, olovo Pb, kadmium Cd Postup: Odvažte lg cínu, 3,5g vizmutu, 2g olova a 0,5g kadmia Vše vložte do železného kelímku, roztavte a nechte zchladnout. Připravili jste slitinu zvanou Woodův kov, která má teplotu tání 66°C. Tento kov měkne a taje ve sklenici např. horkého čaje. Vysvětlení: Woodův kov je tvořen 50% vizmutu, 28,5% olova, 14,3% kadmia a 7,2% cínu. Slitiny kovů mají jiné fyzikální vlastnosti než čisté kovy. Metodické poznámky: - pokus je obtížně proveditelný vzhledem k nedostupnosti vizmutu a kadmia Umělá mlha SŠ ! Hoření Pomůcky: porcelánová miska, alobal, železná miska, trojnožka, azbestová síťka, kahan Chemikálie: chlorid amonnýNH4C1, chlorečnan draselný KC103, dusičnan draselný KN03, škrob, dřevné uhlí Postup: A) V misce obalené alobalem smícháme 2 objemové díly chloridu amonného, 2 -24- díly chlorečnanu draselného a 1 díl škrobu. "Kahanem mírně zahříváme. Vzniká hustá bílá mlha. B) Směs 1 dílu práškového dřevného uhlí, 1 dílu dusičnanu draselného a 1 dílu chloridu amonného nasypeme do železné misky a zahříváme nad plamenem. Vzniká mlha, která je hustá a těžká tak, že se drží při zemi. Rovnice: 2KN03 2KN02 + 02 C + 02 -> co2 Vysvětlení: V obou případech se ze směsi uvolňuje plynný chlorid amonný. Dusičnan nebo chlorečnan jsou zdrojem kyslíku pro hoření uhlíku. Metodické poznámky: - provádějte v malém množství - směs lze zahřívat na elektrickém plotýnkovém vařiči Kovový chameleón SŠ Redukce, kovy Pomůcky: kónická baňka 100 ml, zátka s Bunsenovýrn ventilem Chemikálie: vanadičnan amonnýNH4V03, kyselina sírová H2S04, granule zinku Zn, práškový zinek Zn Postup: V kónické baňce o objemu 100 ml rozpustíme 0,2 g vanadičnanu amonného ve 40 ml 5% kyseliny sírové. K roztoku přidáme granulku zinku, baňkou mírně protřepeme a pozorujeme, zda v ní dojde k barevné změně. Jakmile dojde k první změně, přidáme do baňky lg práškového zinku a baňku uzavřeme zátkou s Bunsenovýrn ventilem. Baňkou protřepáváme a pozorujeme barevné změny. Vysvětlení: Postupnou redukcí vanadu zinkem vznikají barevné sírany vanadu. NH4V03 (V0)S04 -> V2(S04)3 -> VS04 - žlutá, modrá, zelená, fialová Metodické poznámky: -vanadičnan amonný j e běžně nedostupná chemikálie - (VO)S04je síran vanadylu - autor nevyzkoušel Příprava nitrocelulózy SŠ 11 Nitrace, kyseliny Pomůcky: kádinka 250 ml, skleněná tyčinka, vata, lakmusový papír, filtrační papír, špejle, azbestová síťka Chemikálie: koncentrovaná kyselina dusičná HN03, koncentrovaná kyselina sírová H2S04 Postup: Ve směsi 1 dílu kyseliny dusičné a 3 dílů koncentrované sírové provlhčíme skleněnou tyčinkou chomáček vaty (asi 20 minut) za stálého chlazení vodou. Vatu vyjmeme a propereme ve vodě, až voda nebarví lakmusový papírek. -25- Přebytečnou vodu odstraníme filtračním papírem a vzniklý nitrát umístíme na azbestovou síť a zapálíme rozžhaveným koncem špejle. Nitrát celulózy prudce vzplane, shoří beze zbytku a za slyšitelného zvukového efektu. Vysvětlení: Účinkem kyseliny dusičné vzniká nitrát celulózy. Kyselina sírová slouží k odnímání vody, která při nitraci vzniká. Metodické poznámky: - při práci používejte ochranný štít - nitrační směs je velmi agresivní - příprava není vhodná pro žáky Zapálení par benzínu ozónem SŠ lil Hoření Pomůcky: stojan, zkumavka, kádinka 250 ml, lžička, teploměr Chemikálie: koncentrovaná kyselina sírová H2S04, manganistan draselný KMn04, benzín Postup: Do svisle upevněné zkumavky nalijeme 2 ml koncentrované kyseliny sírové a převrstvíme opatrným přilitím benzínu (po stěnách). Směs zahřejeme ponořením zkumavky do teplé vody (80°C). Vhodíme-li pak do směsi krystalek manganistanu draselného, pozorujeme na stěnách světelné záblesky. Rovnice: 2KMn04 + H2S04 K2S04 + 2 HMn04 2HMn04^ H20 + Mn207 Mn207 2MnO + 50 o + o2->o3 Vysvětlení: Manganistan draselný reaguje s koncentrovanou kyselinou za vzniku ozónu, bublinka ozónu se nasytí parami benzínu a ozón směs samozapálí. Metodické poznámky: - nepřidávat mnoho KMn04 najednou! - reakci lze zopakovat přidáním nových krystalků KMn04 Sloze zapalující se koncentrovanou kyselinou sírovou SŠ !! Katalyzátory Pomůcky: třecí miska, špejle, pipeta Chemikálie: chlorečnan draselný KC103, cukr, koncentrovaná kyselina sírová H2S04 Postup: Směs 1 dílu práškového chlorečnanu draselného a 1 dílu cukru vzplane prudkým plamenem, přikápneme-li na ni koncentrovanou kyselinu sírovou. Provádí se v třecí misce. -26- Rovnice: 2KC103 -> 2KC1 + 302 Vysvětlení: Chlorečnan se rozkládá na chlorid a uvolňuje kyslík, který reaguje s uhlíkem v cukru. Metodické poznámky: - chlorečnan je opět těžko dostupný - pokus může provádět pouze učitel Jódodusík SŠ 111 Slučování Pomůcky: třecí miska, zkumavka, išika., filtrační souprava Chemikálie: jód I2, koncentrovaný amoniakNH3 Postup: Jemně rozetřený jód protřepeme ve zkumavce s koncentrovaným amoniakem a po čtvrthodině roztok zfiltrujeme. Filtrační papír sušíme na vzduchu. Když jsou krystalky jododusíku suché, explodují slabým nárazem, plamenem nebo ostrým světlem. Rovnice: — Vysvětlení: Vzniká sloučenina ne přesně známého složení, pravděpodobně NI3«NH3. Metodické poznámky: - látka je nebezpečná v suchém stavu, připravuje se proto v malém množství. - veškerá manipulace je možná jen s vlhkým preparátem. - suchá okamžitě při pohybu exploduje. - nelze uchovávat! - nepřipravovat ve skleněných nádobách! Zápalná šňůra SŠ !! Hoření Pomůcky: kádinka, bavlna Chemikálie: chlorečnan sodnýNaC103, hexakyanoželezitan draselný K3[Fe(CN)6] (červená krevní sůl) Postup: Do horkého roztoku 50ml vody, 18g chlorečnanu sodného a 2g červené krevní soli namáčíme silnější bavlněnou přízi. Přebytečnou kapalinu odstraníme protažením šňůry mezi prsty. Usušíme ji a chráníme před vlhkem. Rovnice: 2KC103 2KC1 + 302 Vysvětlení: Bavlna se nasytí chlorečnanem, který se při zapálení šňůry rozkládá na kyslík a chlorid. Metodické poznámky: - místo chlorečnanu sodného lze použít i chlorečnan draselný - vhodné použít při zapalování například bengálskych ohňů -27- Třaskavé válečky SŠ 111 Oxidace Pomůcky: lepící páska, tužka, třecí miska Chemikálie: chlorečnan sodnýNaClO.. hexakyanoželezitan draselný K3[Fe(CN)6] (červená krevní sůl) Postup: Z lepicí pásky připravíme několikerým navinutím na konec tužky dutinku velikosti lem. Výbušnou směs připravíme z 8g chlorečnanu sodného a 5g červené krevní soli. Každou látku rozetřeme zvlášť co nejjemněji, poté je promísíme a směs necháme 3 dny zrát. Pak ji plníme do dutinek a jejich obsah mírně stlačíme. Přehnutím okrajů dutinky ji uzavřeme nejprve na jedné straně, naplníme výbušnou směsí, opatříme zápalnou šňůrou a pevně uzavřeme i na druhé straně. Po zapálení dostatečně dlouhé zápalné šňůry váleček ihned odhodíme - exploduje. Vysvětlení: Oxidační působení chlorečnanu probíhá explozivně. Metodické poznámky: - válečky se zapalují zápalnou šňůrou - válečky vybuchují s hlasitým efektem,ale jsou celkem bezpečné -28 - VESELÁ CHEMIE NÁMĚTY NA VYUŽITÍ POKUSŮ PŘI ŠKOLNÍ BESÍDCE Dialog dvou žáků: Hledání... Třeba hledání pokladů je činnost velmi zajímavá a přitažlivá, mnohdy však namáhavá a často většinou i marná. My Vám nyní nabízíme hledání pokladů, v kterém budete úspěšní. Tím pokladem je soubor pokusů, které jsou pro Vás učitele cenným pomocníkem při výuce chemie, motivací pro žáky a pro všechny příjemným zpestřením hodin chemie na všech školách. A pro nás, žáky i pobídkou sami si zkusit připravit duhu z rajčatové šťávy, vyrobit inkoust nebo zapálit kahan bez pomoci zápalek. A někteří z nás se pak i ptají a hledají odpovědi na otázky: Proč tomu tak je? A co se stane když...? Když třeba tuto směs začnu zahřívat? Pokus - Bengálsky oheň Ahoj chemiku! Co tady provádíš? Pokusničiš? To se rádi přidáme a hned Tě také vyzkoušíme. Umíš kreslit? To víš že umím. Třeba tužkou pastelkou nebo i temperami. To nic není. To umí každý. Ale kreslit ohněm. To je něco! Ohněm? Vážně? Tak se dívej. - Pokus - Kreslení ohněm A já to zkusím také. Vždyť jsem chemik. - Pokus - Kouzelný inkoust Půjc mi kapesník! Ukáži Ti, že jej zapálím a on neshoří. - Pokus - Nehořlavý kapesník Co je v té skleničce? Není to manganistan draselný? Ten se používá v laboratoři k přípravě kyslíku a chloru. A proč jej zde máš ty? Abych mohl zapálit kahan bez pomoci sirek. Podívej. - Pokus - Zapálení kahanu bez sirek Nebo abych ti předvedl, co se stane, když knot pokapu glycerolem. - Pokus - Manganistan a glycerol Jste stateční? Chce se někdo z Vás podrobit indiánské zkoušce statečnosti? Vyhrň si tedy zatím rukávy a já si připravím dezinfekční roztoky. - Pokus - Zkouška statečnosti A k čemu j e ten cukr? / ten se někdy hodí k pokusům. Třeba jej změním v uhlí. - Pokus - Přeměna cukru v uhlí Vždyť se nic neděje. Vznikne to uhlí vůbec? Neboj se, to víš, přeměna chvíli trvá. A co myslíš? Může také cukr hořet? Určitě ne. Nebo snad ano? Ne určitě ne. -29- A já jej přesto zapálím! - Pokus - Hoření cukru Tak vidíš, hoří. A k čemu potřebujete rajčatovou šťávu? Abychom mohli vyrobit duhu. -Pokus-Duha z rajčatové šťávy Jirko, znáš pranostiku: Na sv. Jiří, vylézají hadi a štíři. Já mám hady schované v těchto válečcích. To bych chtěl vidět! - Pokus - Faraónovi hadi Nechte mne také něco zkusit. Dobře, stačí zahřát tuto hromádku a vznikne miniaturní sopka. - Pokus - Sopka Je mnoho zajímavých a poučných chemických pokusů, které na nás ještě čekají. Proto s námi pokračujte v jejich hledání. POHLED DO ŽIVOTA CHEMIKOVA A CHEMIKŮV POHLED NA ŽIVOT aneb STŘÍPKY ZE ŠKOLNÍHO PROSTŘEDÍ • Písemka z chemie jasně ukázala, že máte buď dobrou paměť' nebo dobrý tahák. • Nejvíce prvků v přírodě najdete v učebnici Chemie na straně 37. • Našel jsem v tvém sešitě tahák z chemie, svědčí to o tvé pilnosti. • Tebe může před katastrofou z chemie zachránit jenom nějaká jiná katastrofa. • Takjsem se mýlil. Myslel jsem, že nejtvrdší na světě je diamant. • Ten pokus za to stál, i když se nepovedl. Literatura: • RNDr. Marie Solárová: Chemické pokusy pro základní a střední školu, skriptum, 1994 • Jungman, Neiser: Výběr některých poutavých pokusů doprovázených světelnými a zvukovými efekty či vývojem plynů, Sborník prací PF Ostrava 1968 • J. Trtilek, V. Hofiman: J. Borovička: Školní chemické pokusy, SPN Praha, 1973 Recenzovali: RNDr. Dana Tomášková Mgr. Miroslav Suk -30- -31 - Obsah Úvod..........................................................................................2 POKUSY A....................................................................3 Vaření vajec bez ohně..............................................................3 Kouzelný inkoust......................................................................3 Duběnkový inkoust..................................................................4 Čarodějná kvetoucí zahrada....................................................4 Horoskop z lahve.....................................................................4 Tajné písmo..............................................................................5 Faraónovi hadi 1......................................................................5 Zkouška statečnosti..................................................................6 Zapálení kahanu bez zápalek..................................................6 Přeměna vody na víno..............................................................7 Nehořlavý kapesník..................................................................7 Princip výroby střelného prachu.............................................8 Zlatý déšť..................................................................................8 Amoniaková fontána................................................................9 Faraónovi hadi II.....................................................................9 Nebezpečné cáknutí................................................................10 Modrý efekt.............................................................................10 Duha z rajčatové šťávy.........................................................11 Sopka na stole........................................................................U Jiná sopka na stole.................................................................12 Malování ohněm....................................................................12 Jiskry bez ohně.......................................................................13 Voda zapaluje.........................................................................13 Hoření cukru..........................................................................14 POKUSY B..................................................................15 Čištění stříbrných a zlatých předmětů...................................15 Leštění mosazných předmětů................................................15 Korálky v kádince..................................................................15 Mořské korálky......................................................................16 Vánoční prskavky...................................................................16 -32- Jak z mědi vyrobit stříbro a zlato?........................................17 Fyzikální barvení kovů..........................................................19 Chemické barvení kovů..........................................................19 Leméryho sopka.....................................................................20 Blesky pod vodou....................................................................20 Pyrofosforické olovo..............................................................21 POKUSY C..................................................................22 Faraónovi hadi III.................................................................22 Na hliníku rostou vlasy..........................................................22 Vznik acetylidu stříbra...........................................................22 Bengálsky oheň......................................................................23 Woodův kov............................................................................24 Umělá mlha............................................................................24 Kovový chameleón..................................................................25 Příprava nitrocelulózy............................................................25 Zapálení par benzínu ozónem...............................................26 Sloze zapalující se koncentrovanou kyselinou sírovou........26 Jódodusík................................................................................27 Zápalná šňůra........................................................................27 Třaskavé válečky....................................................................28 Obsah...........................................................................32 -33- Informační a metodické centrum nabízí pro výuku chemie příručku MGR. M. STRAKA: CHEMICKÉ VYCHÁZKY Náhradou osnovami předepsaných exkurzí mohou být tématické vycházky Řízené rozhovory se žáky, pokusy v terénu, jednoduché testy. Vše podrobně popsané najdete v této příručce. 20 stran formátu A5, 21,- Kč a dále učebnice, metodické příručky, pracovní listy, testy, sborníky námětů pro mateřské, základní a střední školy Informujte se na podrobnější nabídku. Název: Autor: Ilustrace: Sazba: Vydal: Vydání: Tisk: Kouzelnické pokusy z chemie Mgr. Miloslav Straka Kamil Hiibner Jan Rosecký Informační a metodické centrum H Žižkova 16, 591 01 Žďár nad Sázavou S 0616/26500,28381, fax 0616/27414 první 1997 Služba škole Žďár nad Sázavou © Miloslav Straka, 1997 © Kamil Hubner, ilustrace © Informační a metodické centrum, 1997 -34-