Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.1.28/02.0055 Vlastnosti aktivního uhlí pomocí žákovské soupravy pro chemii (laboratorní práce) Označení: EU-Inovace-Ch-8-08 Předmět: Chemie Cílová skupina: 8. třída Autor: Mgr. Simona Kubešová Časová dotace: 1 vyučovací hodina Forma: skupinová práce Anotace: Laboratorní práci můžeme zařadit k učivu o uhlíku. Přidáním aktivního uhlí ke vzorku znečištěné vody, důkladným promícháním a následnou filtrací je možné pozorovat adsorpční účinek aktivního uhlí, který se projeví vizuálně odbarvením znečištěné vody. Cíl: Žáci si připomenou přípravu suspenze a zopakují si filtraci. Na příkladu aktivního uhlí se seznámí s principem adsorpce jako jedné z dělících metod. Postup (teorie, motivace, fáze):
Aktivní uhlí je uhlík připravený specifickým způsobem. K výrobě aktivního uhlí se používá dřevo, uhlí nebo skořápky kokosových ořechů. Aktivní uhlí má velký zvrásněný povrch, na který se mohou vázat větší molekuly. Je schopno na něm zachycovat plyny, páry nebo barviva. Tomuto procesu se říká adsorpce. Proto se aktivní uhlí používá např. při čištění odpadních vod k zachycení organických látek (barvy, olejových částeček apod.), do filtrů ochranných masek, v cukrovarech při čištění roztoku cukru nebo jako lék při střevních potížích. Úkol č. 1: Proveď adsorpci na aktivním uhlí Pomůcky: žákovská souprava pro chemii pro přípravu výluhu - 2 kádinky 1 000 ml, trojnožka, plynový kahan, skleněná tyčinka, červené zelí (červená řepa), nůž, krájecí prkénko, gáza Chemikálie: výluh z červené řepy a červeného zelí, Coca-Cola, Kofola, aktivní uhlí (léčivo) Postup: Žáci mohou pracovat s výluhem z červené řepy nebo červeného zelí, s nápojem Coca-Cola nebo Kofola. Je vhodné, aby každá skupina pracovala s jiným vzorkem a výsledky si žáci nakonec navzájem ukázali. Pokud budou pracovat s výluhem, celková doba experimentu se prodlouží o přípravu výluhu nebo si můžeme výluh připravit předem. Příprava výluhu z červené řepy nebo červeného zelí: Nakrájíme asi 200 g dané látky, zalijeme asi půllitrem vody a krátce povaříme za občasného míchání. Připravený výluh necháme zchladnout a poté zfiltrujeme do druhé kádinky přes gázu. 1. Do dvou kádinek nalijeme po 200 ml tekutiny - výluhu z červené řepy nebo červeného zelí, nápoje Coca-Cola, Kofola. 2. Ve třecí misce rozetřeme 1 tabletu aktivního uhlí a nasypeme do první kádinky s tekutinou. Směs nemícháme. 3. Ve třecí misce rozetřeme 1 tabletu aktivního uhlí a nasypeme do druhé kádinky s tekutinou. Směs mícháme přibližně 5 minut skleněnou tyčinkou. 4. Porovnáme barvu obou vzorků. Má míchání vliv na adsorpci? 5. Sestavíme filtrační aparaturu. Směs z druhé kádinky přefiltrujeme. 6. Filtrát rozdělíme na dvě poloviny. První polovinu si ponecháme v kádince jako vzorek pro porovnání barvy, do druhé poloviny přidáme druhou rozdrcenou tabletu aktivního uhlí. Mícháme asi 5 minut a znovu přefiltrujeme. Polovinu filtrátu si opět dáme stranou jako vzorek a do zbytku přidáme třetí rozdrcenou tabletu aktivního uhlí. Promícháme a naposledy přefiltrujeme. 7. Pozorujeme, jak se změnila barva po přidání 1, 2 a 3 tablet živočišného uhlí proti barvě původního vzorku. 8. Postupné odbarvování zachytíme fotografiemi jednotlivých vzorků.
Závěr: 1. Jak ovlivňuje průběh adsorpce míchání? Míchání průběh adsorpce urychluje. 2. Jak se mění barva filtrátu po přidání 1, 2 a 3 tablet aktivního uhlí? Čím vyšší je koncentrace aktivního uhlí (čím více tablet jsme použili), tím je barva tekutiny světlejší adsorpce je účinnější, zachytilo se více barviva. 3. Kde se využívá adsorpční schopnosti aktivního uhlí? Aktivní uhlí používá při čištění odpadních vod k zachycení organických látek (barvy, olejových částeček apod.), do filtrů ochranných masek, v cukrovarech při čištění roztoku cukru nebo jako lék při střevních potížích. Závěrečné zhodnocení:
Laboratorní práce č. Téma: Jméno a příjmení: Datum: Vlastnosti aktivního uhlí Hodnocení: Školní rok: Třída: Úkol č. 1: Proveď adsorpci na aktivním uhlí Pomůcky: žákovská souprava pro chemii pro přípravu výluhu - 2 kádinky 1 000 ml, trojnožka, plynový kahan, skleněná tyčinka, červené zelí (červená řepa), nůž, krájecí prkénko, gáza Chemikálie: výluh z červené řepy a červeného zelí, Coca-Cola, Kofola, aktivní uhlí (léčivo) Postup: Příprava výluhu z červené řepy nebo červeného zelí: Nakrájíme asi 200 g dané látky, zalijeme asi půllitrem vody a krátce povaříme za občasného míchání. Připravený výluh necháme zchladnout a poté zfiltrujeme do druhé kádinky přes gázu. 1. Do kádinky nalij 200 ml tekutiny - výluhu z červené řepy nebo červeného zelí, nápoje Coca-Cola, Kofola. 2. Ve třecí misce rozetři 1 tabletu aktivního uhlí a nasyp do první kádinky s tekutinou. Směs nemíchej. 3. Ve třecí misce rozetři 1 tabletu aktivního uhlí a nasyp do druhé kádinky s tekutinou. Směs míchej přibližně 5 minut skleněnou tyčinkou. 4. Porovnej barvu obou vzorků. Má míchání vliv na adsorpci? 5. Sestav filtrační aparaturu. Směs z druhé kádinky přefiltruj. 6. Filtrát rozděl na dvě poloviny. První polovinu si ponech v kádince jako vzorek pro porovnání barvy, do druhé poloviny přidej druhou rozdrcenou tabletu aktivního uhlí. Míchej asi 5 minut a znovu přefiltruj. Polovinu filtrátu si opět dej stranou jako vzorek a do zbytku přidej třetí rozdrcenou tabletu aktivního uhlí. Promíchej a naposledy přefiltruj. 7. Pozoruj, jak se změnila barva po přidání 1, 2 a 3 tablet živočišného uhlí proti barvě původního vzorku. 8. Postupné odbarvování zachyť pořízením fotografií jednotlivých vzorků.
Závěr: 1. Jak ovlivňuje průběh adsorpce míchání? 2. Jak se mění barva filtrátu po přidání 1, 2 a 3 tablet aktivního uhlí? 3. Kde se využívá adsorpční schopnosti aktivního uhlí?
Použitá literatura: PEČOVÁ, D. - KARPER, I. - PEČ, P. Chemie II pro 8. ročník základní školy a nižší ročníky víceletých gymnázií, Olomouc: Prodos, spol. s.r.o., 1999. 71 s. ISBN 80-7230-025-3