Молодежный космический форум - 2016 (Третьи Семихатовские чтения) Конкурс исследовательских работ Секция 1. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ: физика, химия и материаловедение (умные и композиционные материалы), биология, астрономия Автор: Мартьянов Андрей Эдуардович, ученик 7 «В» класса МАОУ «СОШ №54» Новоуральского городского округа. Руководитель: учитель химии и биологии Донцова Лариса Николаевна. Аннотация Выбор темы продиктован заинтересованностью естественными науками, а именно химией. Тема работы расширяет кругозор и обогащает содержание учебного материала за счет использования различных источников информации. Сегодня почти все школьники с большим удовольствием читают книги, смотрят фильмы о волшебниках, магах и чародеев, но вряд ли они задумываются о том, что современные волшебники основываются на законах физики и химии. В своей работе на примере химических опытов автор разоблачает чудеса магов и волшебников. Данная исследовательская работа актуальна так как позволяет по-новому взглянуть на скучную школьную программу, и собственными глазами увидеть много удивительного и необычного, посмотреть на маленькое чудо, происходящее при помощи обычных людей. Химические опыты, описанные и показанные автором, дадут возможность школьникам сделать научные открытия своими руками, почувствовать себя настоящими учеными.

Содержание


  • 1.Введение………………………………………………………………………… 3
  • 2.Теоретическая част………………………………………………………………5
  • 3.Практическая часть………………………………………………………………7
  • 4.Заключение……………………………………………………………………….12
  • 5.Источники информации…………………………………………………………13

Введение

Сегодня почти все мои одноклассники с большим удовольствием читают книги, смотрят фильмы о волшебниках, магах и чародеев. Современные волшебники основываются на законы физики и химии. Я пока учусь в 7 классе, но в следующем учебном году химия станет моим обязательным учебным предметов, и я думаю - любимым!

Магов и чародеев в волшебных историях сопровождают различные животные: совы, кошки, жабы, различные насекомые. Казалось бы, как всякая химия связанна с ними? Образы животных часто воспринимались как посредники между миром людей и потусторонним миром. Многим культурным традициям, в том числе и русской, известны представления о душе человека в облике птицы. Существует распределение в соответствии с архаическими представлениями о трехчленной вертикальной структуре мирового пространства. С его верхней зоной — небесным миром — связываются образы птиц; со средней — земным пространством — копытные животные, пчелы; а с нижней зоной — подземным миром — гады, рыбы, мыши и некоторые другие животные. Меня заинтересовали образы змей. В традиционной культуре за змеями закрепился определенный комплекс значений и характеристик. Сложившаяся в народном сознании символика змей находит отражение в самых разнообразных сферах обрядовой и бытовой жизни человека: в ряженье, приметах, толковании сновидений. Своё место они занимают и в химии.

Актуальность работы.

Считаю, что моя исследовательская деятельность позволит по новому взглянуть на скучную школьную программу, и собственными глазами увидеть много удивительного и необычного, посмотреть на маленькое чудо, происходящее при помощи обычных людей.

Химические опыты, показанные мною, дадут возможность моим одноклассникам сделать научные открытия своими руками, почувствовать себя настоящими учеными, узнать много нового и от души повеселиться!

Опыты, которые я планирую показать подходят для разных возрастных категорий зрителей, даже малыши с удовольствием примут участие. Все проводимые опыты будут проверены и безопасны.

  • Гипотеза. Изучив различные источники, я предположил, что жрецы и "маги" древности вполне могли уметь проводить химические реакции, создавая образы змей, дурача зрителей и убеждая их в своём могуществе. Я дурачить никого не собираюсь, и волшебное возникновение "змей" будет раскрыто.

Цель. Выявить связь между образом змеи и химическими опытами.

Задачи.

  • 1.Используя литературу и интернет источники изучить интересные факты связывающие образы змей и химические опыты.
  • 2.Подобрать необходимые химические реактивы и оборудование для проведения эксперимента.
  • 3.Изучить правила безопасности проведения эксперимента.
  • 4.Провести химические эксперименты.
  • 5.Презентовать проект учащимся школы.

Предмет. Химический эксперимент.

Объект. «Змеи» в химических экспериментах.

Методы: изучение источников, наблюдение, анализ, сравнение, эксперимент.

  • 1.Теоретическая часть
  • 1.1.Змея в разных религиях. Её связь с мудростью, знанием, перевоплощением, огнём.

В христианстве змея - амбивалентный символ: это и Христос, как мудрость, вознесенный на Древе Жизни в качестве искупительной жертвы, и дьявол в его хтонической ипостаси. Крылатый змей олицетворяет Мировой Свет, знание и просветление, если его окружает нимб.

В Греции змея олицетворяет мудрость, обновление жизни, воскресение, исцеление.

Змея - одна из ипостасей Эскулапа как спасителя и целителя.

Змея посвящена Афине как богине мудрости и Аполлону Дельфийскому как богу света, поражающего питона (Пифона). Аполлон не только избавляет солнце от сил тьмы, но и освобождает человеческую душу воодушевлением и светом знания.

В мистериях змея ассоциируется с божествами-спасителями и, кроме того, связана с мертвыми, в частности, с умершими героями. Жизненное начало или душа покидала тело в облике змеи, и души умерших могут перевоплощаться в змей.

Женщина со змеями вместо волос, как у Эриний, Медузы или Грайи, олицетворяет силы магии и ворожбы, мудрость и коварство змеи.

В индуизме змея - шакти, природа, космическая сила, хаос, бесформенное, неявное, проявление ведического огня Агни, "свирепого змея". Черная змея символизирует потенциальность огня. В качестве Калии, побежденного Кришной, танцующим на его голове, змея означает зло. Кобра символизирует гору Вишну и в этом качестве означает знание, мудрость и вечность.

В Япония змея является атрибутом бога грома и грозы.

У маори змея - земная мудрость.

В Риме змеи связаны с богами-спасителями и божествами плодородия и целительства, вроде Салус. Атрибут Минервы как символ мудрости.

1.2.Фараоновы змеи.

В химии есть очень интересный эксперимент "Фараонова змея». Змея в таких реакциях возникает будто бы из ниоткуда, покачивается, иногда шипит, иногда сверкает и всегда производит впечатление

В литературе встречается достаточно много различных объяснений, откуда пошло название "Фараонова змея". Наиболее часто упоминаются три из них:

  • 1)После победы войска фараона Южного царства Нармера над войском Северного царства будто бы горстка жрецов с Севера не желала признавать Нармера победителем, требуя божественных доказательств. И тогда скипетр фараона превратился в огромную дымную змею и поглотил их.
  • 2)У мага, жреца и пророка Заратуштры было два старших сына: Урвататнара и Хварачитра. Они поспорили меж собой, кому быть воином, а кому - земледельцем. Тогда Заратуштра превратил свой жезл в огненно-дымную змею, повернувшуюся головой к Хвара-читре, а хвостом - Урвататнаре. Мудрый и хитрый Заратуштра изрёк, что хвост указывает на земледельца, а голова - на воина.

3)Из Библии: "И сказал Господь Моисею и Аарону, говоря: если фараон скажет вам: сделайте чудо, то ты скажи Аарону: возьми жезл твой и брось пред фараоном — он сделается змеем. Моисей и Аарон пришли к фараону, и сделали так, как повелел Господь. И бросил Аарон жезл свой пред фараоном и пред рабами его, и он сделался змеем. И призвал фараон мудрецов и чародеев; и эти волхвы Египетские сделали то же своими чарами: каждый из них бросил свой жезл, и они сделались змеями, но жезл Ааронов поглотил их жезлы. Сердце фараоново ожесточилось, и он не послушал их, как и говорил Господь.

  • 2.Практическая часть

Предлагаю самые простые в плане доступности химикатов и безопасности для человека, но не всегда самых простых в плане подготовки химические реакции, сопровождающиеся образованием "фараоновых змей". Все реакции были осуществлены в школьной химической лаборатории с помощью учителя химии и выполнению всех требований безопасности. Школьная химическая лаборатория обладает полным набором химических реактивов и необходимым для проведения экспериментов оборудованием.

  • 2.1. Дихроматная змея
  • Название опыта
  • Приборы и реактивы
  • Ход опыта
  • Правила безопасности
    • Дихроматная змея
  • Фарфоровая ступка, весы ложка для сыпучих веществ, спички, предметный столик, асбестовая сетка, вода, сахарная пудра, дихромат аммония, нитрат аммония.
  • Смешать 1 г дихромата аммония (NH4)2Cr2O7 2 г нитрата аммония NH4NO3 и 1 г сахарной пудры. Смочить смесь водой, вылепить из нее палочку и высушить на воздухе. Если палочку поджечь, из нее в разные стороны поползут черно-зеленые «змеи». При поджигании смеси происходят следующие реакции:

    (NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + 4H2O

    NH4NO3 = N2O ­ + 2H2O

    C12H22O11 + 6O2 = 6CO2 + 11H2O + 6C

    При разложении дихромата аммония образуются азот N2, водяной пар и зеленый оксид хрома (III) Cr2O3. Реакция протекает с выделением теплоты. В реакции термического разложения нитрата аммония выделяется бесцветный газ –N2O, который уже при слабом нагревании разлагается на кислород O2 и азот N2. Горение сахара дает еще один газ – диоксид углерода CO2, вдобавок происходит обугливание – выделение углерода. Большой объем газов плюс твердые продукты окисления – вот секрет «змеиного» поведения смеси.

  • Эксперимент проводится в школьной лаборатории в вытяжном шкафу под наблюдением учителя. Учащийся использует индивидуальные средства защиты: халат, перчатки, очки.
  • 2.2. Гадюка из соды и сахара

    Название опыта

    Приборы и реактивы

    Ход опыта

    Правила безопасности

    Гадюка из соды и сахара

    Фарфоровая тарелка, ложка для сыпучих веществ, спички, предметный столик, асбестовая сетка, вода, гидрокарбонат натрия, 96–98% раствор этанола, сахарная пудра, речной песок.

    В фарфоровую тарелку насыпают 3–4 ложки сухого просеянного речного песка и делают из него горку с углублением в вершине. Затем готовят смесь, состоящую из 1 чайной ложки сахарной пудры и 1/4 чайной ложки гидрокарбоната натрия NaHCO3 (питьевая сода). Песок пропитывают 96–98%-м раствором этанола C2H5OH и насыпают в углубление горки приготовленную реакционную смесь. Затем поджигают горку. Спирт загорается. Через 3–4 минуты на поверхности смеси появляются черные шарики, а у основания горки – черная жидкость. Когда почти весь спирт сгорит, смесь чернеет, и из песка медленно выползает извивающаяся толстая черная «гадюка». У основания она окружена «воротником» догорающего спирта.

    В этой массе происходят следующие реакции:

    2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O ­ + CO2

    C2H5OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O

    Диоксид углерода CO2, выделяющийся при разложении гидрокарбоната натрия и горении этилового спирта, а также водяные пары вспучивают горящую массу, заставляя ее ползти, как змея. Чем дольше горит спирт, тем длиннее получается «змея». Она состоит из карбоната натрия Na2CO3, смешанного с мельчайшими частичками угля, образованного при горении сахара.

    Эксперимент проводится в школьной лаборатории в вытяжном шкафу под наблюдением учителя. Учащийся использует индивидуальные средства защиты: халат, перчатки, очки.

    • 2.3. Нитратный червяк
    • Название опыта
    • Приборы и реактивы
    • Ход опыта
    • Правила безопасности
      • Нитратный червяк
    • Фарфоровая ступка, фарфоровая тарелка, пестик, весы ложка для сыпучих веществ, спички, предметный столик, асбестовая сетка, нитрат аммония, речной песок, сахарная пудра, этиловый спирт.
    • В фарфоровую тарелку насыпают 3-4 ложки просеянного речного песка, делают из него горку с углублением в вершине и готовят реакционную смесь, состоящую из 1/2 чайной ложки нитрата аммония и 1/2 чайной ложки сахарной пудры, тщательно перетертых в ступке. Затем в углубление горки наливают 1/2 столовой ложки этилового спирта и насыпают 1 чайную ложку приготовленной нитратно-сахарной смеси. Теперь, если поджечь спирт, на поверхности смеси сразу же появляются черные шарики обугленного сахарного песка, и вслед за ними вырастает черный блестящий и толстый "червяк". Если нитратно-сахарной смеси было взято не более 1 чайной ложки, то длина червяка не превысит 3-4 см. А его толщина зависит от диаметра углубления горки. Появление червяка вызвано взаимодействием нитрата аммония с сахаром, которое выражается следующим уравнением:

      2NH4NO3 + C12H22O11 = 11C + 2N2 + +CO2 + 15H2O

      "Червя" приводят в движение газы: азот N2, диоксид углерода CO2 и пары воды.

      • Эксперимент проводится в школьной лаборатории в вытяжном шкафу под наблюдением учителя. Учащийся использует индивидуальные средства защиты: халат, перчатки, очки.
      • 2.4.«Черный удав» из стакана
      • Название опыта
      • Приборы и реактивы
      • Ход опыта
      • Правила безопасности
        • Черный удав
      • Стеклянный стакан, весы мерный цилиндр, ложка для сыпучих веществ, спички, предметный столик, асбестовая сетка, сахарная пудра, вода, концентрированная серная кислота.
      • Сахарную пудру в количестве 75 г помещают в высокий стеклянный стакан, смачивают ее 5–7 мл воды и перемешивают длинной стеклянной палочкой. Потом к влажному сахару приливают по этой палочке 30–40 мл концентрированной серной кислоты H2SO4. Затем смесь быстро перемешивают стеклянной палочкой и оставляют в стакане. Через 1–2 минуты содержимое стакана начинает чернеть, вспучиваться и в виде объемистой, рыхлой и ноздреватой массы подниматься, увлекая вверх стеклянную палочку. Смесь в стакане сильно разогревается, даже немного дымится, - и медленно выползает из стакана.

        Серная кислота отнимает от сахара (сахароза C12H22O11) воду, разрушая его молекулярную структуру, и окисляет его, превращаясь при этом в диоксид серы SO2. При окислении сахара получается диоксид углерода CO2. Эти газы вспучивают образующийся уголь и выталкивают его из стакана вместе с палочкой.

        Уравнение, передающее эти химические превращения, выглядит так:

        C12H22O11 + 2H2SO4 = 11C + 2SO2 + CO2 + 13H2O

        Диоксиды углерода и серы вместе с парами воды увеличивают объем реакционной массы и заставляют ее подниматься вверх в узком стакане.

        • Эксперимент проводится в школьной лаборатории в вытяжном шкафу под наблюдением учителя. Учащийся использует индивидуальные средства защиты: халат, перчатки, очки.
        • 2.5.Уротропиновая змея
        • Название опыта
        • Приборы и реактивы
        • Ход опыта
        • Правила безопасности
          • Уротропиновая змея
        • Фарфоровая тарелка, спички, асбестовая сетка, предметный столик, пипетка, мерный цилиндр, концентрированный водный раствор нитрата аммония, таблетки уротропина.
        • Для опыта понадобится уротропин. Таблетки уротропина можно купить в аптеке - это антисептический препарат. Одну таблетку аптечного уротропина положите на фарфоровую тарелку и 3-4 раза пропитайте концентрированным водным раствором нитрата аммония NH4NO3, капая его из пипетки, а потом высушивая. Каждый раз надо наносить по 5-10 капель (0,5 мл раствора).

          Высушивание таблеток - самая утомительная часть опыта: при комнатной температуре на воздухе оно продолжается слишком долго. Но повышать температуру для ускорения процесса нельзя - уротропин разлагается при высокой температуре. Тем более нельзя сушить таблетки на открытом огне: они могут загореться.

          Пропитанную и высушенную таблетку на блюдце следует поджечь с одной стороны. И тут начнутся чудеса: появятся черные шарики кипящей жидкости, которые сливаются вместе и образуют подобие вырастающего “хвоста”. Он изгибается, а за ним из огня вырастает толстое тело “змеи”. “Змея” растет, упирается хвостом в блюдце, начинает изгибаться.

          Разложение уротропина в смеси с нитратом аммония NH4NO3 приводит к образованию пористой массы, состоящей из углерода, и большого количества газов - диоксида углерода СО2, азота N2 и воды:

          (CH2)6N4 + 2NH4NO3 + 7О2 = 10C + 6N2 ­ + 2CO2 + 16H2O

          Интересно, что если смешать химически чистый уротропин и нитрат аммония, то разлагаются, не образуя твердых продуктов. Но в таблетки на стадии их формования добавляют связующие вещества - парафин и тальк. Вот почему появляется “тело змеи”. А выделяющиеся газы вспучивают и двигают его.

          • Эксперимент проводится в школьной лаборатории в вытяжном шкафу под наблюдением учителя. Учащийся использует индивидуальные средства защиты: халат, перчатки, очки.
          2.6. Глюконатная змея – это мой самый любимый опыт!
          • Название опыта
        • Приборы и реактивы
        • Ход опыта
        • Правила безопасности
          • Глюконатная змея
        • Стеклянный стакан, спички, предметный столик, асбестовая сетка, три таблетки глюконата кальция, сухое горючее.
        • Таблетку глюканата кальция положить на таблетку сухого спирта (сухое горючее) и поджечь его. Из таблетки выползет светло-серая "змея" с белыми пятнами, объем которой намного превышает объем исходного вещества - она может достигнуть длины 10-15 см. Разложение глюконата кальция, имеющего состав Са[CH2OH(CHOH)4COO]2 H2O приводит к образованию оксида кальция, углерода, углекислого газа и воды.

          Светлый оттенок «змее» придает оксид кальция.

          • Эксперимент проводится в школьной лаборатории в вытяжном шкафу под наблюдением учителя. Учащийся использует индивидуальные средства защиты: халат, перчатки, очки.
          • 3.Заключение
          • Используя различные источники информации я узнал интересные факты связывающие образы змей и химические опыты. Изучил правила безопасности проведения химических экспериментов с образованием «фараоновых» змей. Исследовал и провел самые простые в плане доступности химикатов и безопасности для человека, но не всегда самых простых в плане подготовки химические реакции, сопровождающиеся образованием "фараоновых змей", с помощью учителя составил уравнения этих реакций, презентовал свой проект на заседании Школьного научного общества, продемонстрировал участникам ШНОУ впечатляющие реакции. Проведенные мною химические реакции можно воспроизвести в условиях школьной лаборатории. Все химические опыты проводились под руководством учителя химии Донцовой Ларисы Николаевны, при соблюдении правил безопасности.
          • Считаю, что полученные знания помогут мне в дальнейшем изучении химии.
          • Вывод «Фараоновы змеи» - не чудо, а химические знания, опыт проведения интересных химических реакций, умело используемые магами и чародеями!
          • 4.Источники информации
          • 1)Б.Д. Степин, Л.Ю. Аликберова Занимательные задания и эффектные опыты по химии.
          • 2)В.Н. Верховский. Техника и методика химического эксперимента в школе.
          • 3)О. Ольгин. Опыты без взрывов.
          • 4)А.А. Грабецкий, К.Я. Парменов Учебное оборудование по химии.
          • 5)http://www.sev-chem.narod.ru/opyt.htm
          • 6)http://www.lmagic.info/chemistry.html
0
Подписка на новости
Контакты

Адрес: г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка 145, к. 1119 (на карте)

Тел.: +7 (343) 355-93-88

info@cosmoport.club