UNIVERZITA JANA EVANGELISTY PURKYNĚ V ÚSTÍ NAD LABEM PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA KATEDRA CHEMIE Opora pro kombinované navazující magisterské studium Učitelství chemie pro ZŠ a SŠ RNDr. Milan Šmídl, Ph.D. Doc. PaedDr. Markéta Pečivová, CSc. Ústí nad Labem 2014-1/105-
ÚVOD Tato publikace má sloužit studentům kombinovaného navazujícího magisterského studia v programu Chemie studijního oboru Učitelství chemie pro ZŠ a rovněž pro studijní obor učitelství chemie pro SŠ. Publikace je koncipována jako doplňující učební text pro kurz Školní pokusy. Cílem kurzu je nácvik pokusů, které by budoucí učitelé mohli provádět v průběhu výuky na školách. Text obsahuje návody pro základní chemické pokusy, z nichž některé se budou konat v rámci dvou šestihodinových bloků společných laboratorních cvičení. Vzhledem k tomu, že se všechny uvedené úlohy nebudou moci z časových důvodů realizovat, je tento kurz koncipován takto: V prvním bloku posluchači prakticky realizují pět předepsaných experimentů z oblasti chemie anorganické a pět experimentů vztahující se k chemii organické a biochemii. 1. Vliv plošného obsahu na rychlost reakce 2. Příprava kyslíku, jeho důkaz a příprava některých oxidů 3. Slučování sodíku s chlorem 4. Příprava dusíku a důkazy některých jeho vlastností 5. Elektrolýza roztoku chloridu sodného s oddělením elektrod 6. Důkaz vodíku, kyslíku, uhlíku a halogenů 7. Příprava a vlastnosti a důkaz ethylenu 8. Příprava a vlastnosti acetylenu 9. Příprava různě vonících esterů 10. Rozlišení redukujících a neredukujících sacharidů Ve druhém bloku si každý posluchač vybere z určeného seznamu tři až pět experimentů (podle počtu posluchačů), které předvede demonstračně ostatním přítomným s didaktickým rozborem. Přiložené návody jsou vodítkem pro správné a bezpečné provedení příslušných chemických experimentů. Uvedené návody pro jednotlivé experimenty je možné konfrontovat s jinými zdroji. Z provedených experimentů je třeba písemně vypracovat protokoly a v určeném termínu je dodat vedoucímu kurzu. Součástí protokolů budou rovněž také vypracované otázky, které budou posluchačům zadány až při výběru konkrétního pokusu. Zápočet bude udělen za splnění: 1. realizaci předepsaného počtu úloh, 2. za vypracování protokolů z jednotlivých úloh, 3. za napsání zápočtové písemné práce na předepsaný počet bodů. -2/105-
LITERATURA: Povinná literatura: PEČIVOVÁ, M., MACHAČNÝ, J. Školní chemické pokusy. Ústí nad Labem: PF UJEP, 1994. PEČIVOVÁ, M., BRŮHA, T. Školní pokusy z organické chemie. Ústí nad Labem: PF UJEP, 1994. MOKREJŠOVÁ, O. Praktická a laboratorní výuka chemie. 1. vyd., Praha: Triton, 2005. ISBN 80-7254-726-7 ČTRNÁCTOVÁ, H., HALBYCH, J., HUDEČEK, J., ŠÍMOVÁ, J. Chemické pokusy pro školu a zájmovou činnost. Praha: Prospektum, 2000. ČTRNÁCTOVÁ, H., HALBYCH, J. Didaktika a technika chemických pokusů. Praha: UK, 1997. Jakékoliv vhodné chemické tabulky Doporučená literatura: VACÍK, J., ET AL. Přehled středoškolské chemie. Praha: SPN, 1995. BANÝR, J., BENEŠ, P., ET AL. Chemie pro střední školy. Praha: SPN, 1995 Platné učebnice chemie pro školy střední, zejména gymnaziální -3/105-
SEZNAM POKUSŮ ANORGANICKÁCHEMIE 1. Rychlost rozpouštění 2. Filtrace přes různý materiál 3. Oddělení modré skalice od síry 4. Dělení barviv na křídě 5. Kruhová chromatografie 6. Extrakce karotenoidů z mrkve 7. Rozlišení destilované, pitné a minerální vody 8. Důkaz kyslíku jako složky vzduchu 9. Složení vzduchu 10. Zkoumání plamene 11. Co vzniká při hoření svíčky 12. Hoření hořčíku ve vodě 13. Model hasicího přístroje 14. Hašení plamene oxidem uhličitým 15. Reakce koncentrované a zředěné HCl se zinkem 16. Reakce HCl s práškovým železem při různé teplotě 17. Reakce HCl s kusovým a práškovým vápencem 18. Reakce HCl s kusovým a práškovým železem 19. Hoření cukru 20. Rozklad peroxidu vodíku 21. Příklad katalyzované reakce 22. Reakce uhličitanu sodného s chloridem amonným 23. Reakce síranu měďnatého s práškovým zinkem 24. Barvy indikátorů 25. Přeměna vody na víno 26. Neutralizace 27. Tajné písmo 28. Řada napětí kovů 29. Elektrolýza CuCl 2 30. Elektrolýza NaCl 31. Reakce neušlechtilého kovu s kyselinou 32. Demonstrace třaskavého plynu 33. Rozhoření žhnoucí třísky 34. Příprava a vlastnosti chloru 35. Rozpustnost jodu 36. Reakce jodu se sulfanem 37. Jodové hodiny 38. Důkazy halogenidů 39. Reakce chloru s mědí a železem 40. Příprava sirného květu a plastické síry 41. Rozpustnost síry v různých rozpouštědlech 42. Barevné sulfidy 43. Horoskop z lahve 44. Vlastnosti kyseliny sírové 45. Rozpustnost amoniaku ve vodě 46. Reakce kovů a oxidů kovů s kyselinou dusičnou 47. Ohnivé písmo 48. Vlastnosti aktivního uhlí 49. Důkaz vydechovaného oxidu uhličitého 50. Plamenové zkoušky 51. Pokusy se sodíkem, hoření sodíku 52. Příprava některých sloučenin mědi řadou na sebe navazujících reakcí 53. Amfoterní vlastnosti hliníku 54. Příprava hydroxidu hlinitého 55. Na hliníku rostou vlasy 56. Zkouška statečnosti 57. Demonstrace difúze 58. Kouzelný inkoust 59. Změny barev látek při tření 60. Elektrografická analýza vzorku kovů -4/105-
ORGANICKÁCHEMIE, MAKROMOLEKULÁRNÍ LÁTKY A BIOCHEMIE 1. Důkaz uhlíku a vodíku v organických sloučeninách 2. Důkaz polarity některých organických sloučenin 3. Rozpustnost tuhých alkanů 4. Příprava a vlastnosti ethenu (ethylenu) 5. Příprava a vlastnosti ethynu (acetylenu) 6. Beilsteinova zkouška 7. Příprava chlorethanu 8. Rozlišení methanolu od ethanolu 9. Důkaz ethanolu v alkoholickém nápoji 10. Důkaz zplodin vznikajících hořením ethanolu 11. Důkaz vody v ethanolu 12. Příprava ethanolátu sodného 13. Reakce glycerolu 14. Porovnávání různé viskozity u alkoholů 15. Důkaz a vlastnosti fenolu 16. Reakce formaldehydu 17. Příprava a reakce acetaldehydu 18. Redukční účinky kyseliny mravenčí 19. Oxidace kyseliny vinné 20. Příprava různě vonících esterů 21. Důkaz železa v použitém motorovém oleji 22. Rozlišení stolního a motorového oleje 23. Měření teploty vzplanutí použitého a nepoužitého oleje a petroleje 24. Působení tenzidů na povrchové napětí olejů ve vodě 25. Vlastnosti polyethylenu 26. Depolymerace polyethylenu 27. Příprava syntetické pryskyřice 28. Důkaz glukosy v přírodním materiálu 29. Důkaz škrobu v bramborové hlíze 30. Příprava a vlastnosti mýdla 31. Oddělení tuku z přírodního materiálu 32. Důkaz dusíku a síry vázaných v bílkovině 33. Důkazy bílkovin 34. Štěpení škrobu v ústech 35. Rozklad celulosy 36. Důkaz vitaminu C 37. Karbonizace dřeva 38. Příprava pergamenu -5/105-
I. Anorganická chemie -6/105-
Tematický celek: SMĚSI Název úlohy: Rychlost rozpouštění síran měďnatý (CuSO 4.5H 2 O), voda Petriho misky (6 kusů), skleněná tyčinka, igelitová folie, meotar Připravíme 6 Petriho misek (min. stačí 4), do každé nalijeme následující látky: 1. vodu o teplotě 15 C a CuSO 4.5H 2 O (jemně rozetřená) (15 minut) 2. vodu rovněž o teplotě 15 C a CuSO 4.5H 2 O (jemně rozetřené) a tuto směs mícháme skleněnou tyčinkou (1,5 minuty) 3. teplou vodu (cca 40 až 50 C) a CuSO 4.5H 2 O (jemně rozetřená) (5 minut) 4. teplou vodu (cca 40 až 50 C) a CuSO 4.5H 2 O (jemně rozetřená) tuto směs mícháme skleněnou tyčinkou (0,5 minuty) 5. vodu a vložíme větší krystal CuSO 4.5H 2 O 6. hrubě rozemletý CuSO 4.5H 2 O a vodu Pozorujeme změny u 1,2 a 3,4 a 5,6 misky a srovnáváme. Bez míchání ve studené vodě trvá pokus dlouho, ponechat stranou a nečekat na výsledek. -7/105-
Tematický celek: SMĚSI Název úlohy: Filtrace přes různý materiál 1. voda (25 ml) 2. písek (lžička na každou kádinku) Laboratorní stojan, držák, kádinka, nálevka, různé filtrační materiály (filtrační papír, gáza, vata, látka) Sestavíme filtrační aparaturu a filtrujeme směs vody a písku, na několika uvedených filtračních materiálech. Určíme účinnost filtračního materiálu, dle zbarvení filtrátu a rychlosti filtrace. Přes filtrační papír probíhá filtrace nejpomaleji, ale filtrát je čirý. Přes vatu probíhala filtrace o něco déle a filtrát byl mírně zakalen, přes gázu pak proběhla ihned s mnoha nečistotami ve filtrátu. -8/105-
Tematický celek: SMĚSI Název úlohy: Oddělení modré skalice od síry 1. Voda (25 ml) 2. síran měďnatý (CuSO 4.5H 2 O, lžička) 3. síra (S, lžička) Laboratorní stojan, kádinka (2krát 250 cm 3 ), nálevka, filtrační papír, krystalizační miska. Připravíme si směs síranu měďnatého se sírou v poměru 1:1. K takto připravené směsi přilijeme vodu a tím rozpustíme síran měďnatý, síra se ve vodě nerozpustí. Tuto směs filtrujeme přes filtrační papír, na němž se zachytí síra. Pro lepší výtěžek je vhodné vymýt kádinku, kde byla směs síry a síranu měďnatého. Roztok modré skalice necháme volně krystalizovat do druhého dne. Takto máme oddělené obě složky, které ukážeme žákům (krystal skalice a síru na filtračním papíře). Dbáme na správné provedení: Filtrační papír přesahuje nálevku, stonek nálevky se dotýká stěny kádinky. Upozornění, poznámky, otázky: Používat malé objemy, filtrace trvá moc dlouho. -9/105-
Tematický celek: SMĚSI Název úlohy: Dělení barviv na křídě Ethanol, technický Lihový fix (černý, hnědý), křída, kádinka (150 cm 3 ), Petriho miska Vezmeme jednu celou křídu. Vybereme jeden fix (nejlépe hnědý, fialový či černý) a po obvodu křídy nakreslíme proužek (tak 2 cm od konce křídy). Do malé kádinky nalijeme ethanol. Do této kádinky postavíme křídu, tak aby barevný proužek byl více dole. Pozor, ať není hladina ethanolu v kádince výše než nakreslený proužek fixu. Kádinku přiklopíme hodinovým sklíčkem a pozorujeme. Je nutné zastavit chromatografii 1 cm od konce křídy. Tento pokus lze úspěšně aplikovat i s vodou (pokud je barvivo fixu rozpustné ve vodě). Hnědý fix by se měl skládat z červené, modré a zelené (dohromady azurová) a žluté. Po vyschnutí křídy je možné ji nadále použít. používat vždy odpovídající typ fixu a činidla (ethanol - lihový fix apod.) -10/105-
Tematický celek: SMĚSI Název úlohy: Kruhová chromatografie Ethanol (10-20 ml) Lihový fix (černý, hnědý), filtrační papír, kádinka (150 cm 3 ) Z filtračního papíru vystřihneme pokud možno kruh o průměru 5 cm a v jeho prostředku vytvoříme otvor, do kterého vložíme napevno srolovaný filtrační papír, který vytvoří knot. Na kruhový filtrační papír vyneseme přibližnou kružnici o poloměru 1,5 cm. Takto připravený papír vložíme do kádinky s ethanolem tak, aby knot zasahoval asi z 1/3 do ethanolu. Po knotu vzlíná ethanol a přechází na kruh z filtračního papíru a jako v předchozím případě po papíru ethanol unáší jednotlivé složky barviva fixu. Tento proces přerušíme ve chvíli, kdy ethanol dosáhne hranice asi 1 cm od okraje, na kruhovém papíře vzniká typický příklad chromatogramu. -11/105-
Tematický celek: SMĚSI Název úlohy: Extrakce karotenoidů z mrkve Voda, ethanol, aceton, mrkev Zkumavky (3x), stojan na zkumavky, gumové zátky, struhadlo, kádinka (250 cm 3 ) Do kádinky nastrouháme připravenou mrkev. Nastrouhanou mrkev rozdělíme do tří zkumavek (stačí je naplnit do čtvrtiny). Do jedné zkumavky nalijeme vodu a do druhé ethanol a do třetí aceton. Zkumavky uzavřeme přilnavou zátkou. Zkumavky řádně protřepeme, alespoň po dobu tří minut. Ve vzorku číslo jedna nedojde k extrakci karotenoidů (nebo jen nepatrně), vzorek číslo dvě se začíná barvit karotenoidem a dochází k extrakci, nejvíc se vyextrahuje v acetonu. Ve vodě se extrahuje málo karotenoidů, v ethanolu více a nejvíce v acetonu (oranžová barva roztoku). mrkve je lepší nastrouhat, aby se extrahovalo něco i ve vodě lepší extrakční činidlo je aceton -12/105-
Tematický celek: SMĚSI Název úlohy: Rozlišení destilované, pitné a minerální vody Voda (destilovaná, pitná, minerální - 50 ml), klasické mýdlo Zkumavky (3 kusy), stojan na zkumavky, struhadlo, kádinka (250 cm 3 ) Do kádinky nastrouháme mýdlo a rozpustíme jej v ethanolu, nastrouhané mýdlo vpravíme do zkumavek v přibližně stejném množství. Poté do každé zkumavky přilijeme stejné množství jednotlivých vzorků vody. pozor na to, aby minerální voda nebyla stolní (pod 1000 mg/l rozpuštěných látek) a voda z vodovodu nebyla příliš tvrdá (nelišila by se od stolní) -13/105-
Tematický celek: SMĚSI Název úlohy: Důkaz kyslíku jako složky vzduchu Kádinky (250 a 500 cm 3 ), 2 svíčky, zapalovač, azbestová síťka. Na azbestové síťky umístíme dvě přibližně stejně velké svíčky a zapálíme je, poté je přiklopíme kádinkami o různém objemu a pozorujeme, která svíčka zhasne rychleji. -14/105-
Tematický celek: SMĚSI Název úlohy: Složení vzduchu Vápenná voda, ethanol. Širší skleněná nádoba, skleněný zvon se zábrusovou zátkou, korková zátka, vata, špendlík. Do širší skleněné nádoby nalijeme vápennou vodu (příprava rozpuštěním Ca(OH) 2 ve vodě a následnou filtrací na Büchnerově nálevce). Na její hladinu položíme větší korkovou zátku, na které byl špendlíkem připevněn chomáč vaty namočený v ethanolu. Vatu zapálíme a zátku s hořící vatou přiklopíme skleněným zvonem s otevřeným hrdlem, zvon zazátkujeme. Skleněný zvon si předem viditelně rozdělte na pět objemových dílů lihovým fixem. Hladina vystoupá přibližně do jedné pětiny.. Zvon je potřeba přiklápět velmi opatrně, dochází k utopení korkové zátky, zahašení plamene. -15/105-
Tematický celek: HOŘENÍ Název úlohy: Zkoumání plamene Laboratorní kahan, sirky, špejle, laboratorní kleště, kovové pletivo jemné Zapálíme kahan a do nesvítivé části vložíme sirku na kleštích a sledujeme její vzplanutí. Jako další sledujeme vzplanutí špejle v nesvítivé části plamene. Poté do kleští umístíme pletivo a nasuneme jej nad kahan, ten poté zapálíme a pozorujeme rozložení plamene a to tak že sledujeme rozžhavení pletiva ve spodní části plamene, poté ochladíme a sledujeme rozžhavení ve střední části plamene. Do středu vnitřního viditelného kužele plamene plynového kahanu zasuneme skleněnou trubičku, ke druhému konci přiložte zapálenou špejli, která na krátkou dobu zapálí malý plamínek. Vzhledem k delší práci s otevřeným ohněm je dobré si připravit a pracovat v termoizolačních nehořlavých rukavicích. -16/105-
Tematický celek: HOŘENÍ Název úlohy: Co vzniká při hoření svíčky Svíčky různých velikostí a tvarů a materiálů, zapalovač, azbestové sítky (2 kusy). Svíčky rozestavíme na azbestové síťky a zapálíme. Poté žáky necháme posoudit, zda má vliv tvar a velikost svíčky na velikost a intenzitu plamene. Poté je vhodné vysvětlit, že plamen jsou hořící páry parafinu (přírodní nebo umělý) který se taví a vzlíná po knotu. Spalováním parafínu vznikají horké těkavé plyny, které jsou lehčí než vzduch a proto stoupají vzhůru a určují směr plamene (proto plamen vždy hoří vzhůru). Oxid uhličitý dokážeme zaváděním plynů hořící svíčky přes nálevku do promývačky s vápennou vodou, která e napojena na vývěvu. Voda je dokázána orosením nálevky. Je třeba dát pozor na potřísnění odkapávajícím zbytkem parafínu. -17/105-
Tematický celek: HOŘENÍ LÁTEK Název úlohy: Hoření hořčíku ve vodě Hořčík (Mg, větší kousek, zhruba 1x1 cm), voda, FFT indikátor Erlenmayerova baňka, laboratorní kleště, kahan, zapalovač, skleněná vana Do skleněné vany (Erlenmayerovy baňky) nalijeme vroucí vodu a přikápneme pár kapek FFT. Nad kahanem zapálíme hořčíkový plíšek a vhodíme jej do baňky s vroucí vodou. Je nutné dbát zvýšené opatrnosti při vhazování hořčíku do baňky a vyvarovat se toho, aby hořčíkový plíšek upadl mimo nádobu. Je vhodné použít ochranné brýle. Voda musí vřít (zhruba 5 minut) -18/105-
Tematický celek: HAŠENÍ Název úlohy: Model hasícího přístroje Hydrogenuhličitan sodný (jedlá soda), koncentrovaná kyselina chlorovodíková (HCl), saponát, voda Odsávací baňka (1 dm 3 ), zkumavka, nálevka, gumová zátka Odsávací baňku asi do poloviny naplníme nasyceným (lépe přesycený) roztokem hydrogenuhličitanu sodného a přidáme 10 cm 3 kapalného saponátu. Do odsávací baňky pak postavíme zkumavku s 15 cm 3 koncentrované kyseliny chlorovodíkové. Baňku uzavřeme zátkou. Potom ji obrátíme dnem vzhůru, aby se oba roztoky smíchaly. Vzniká pěna, která stříká bočním vývodem z odsávací baňky. Je nezbytné nasměrovat boční vývod tak, aby směřoval do bezpečné zóny (nedošlo k potřísnění žáků). Přesycený roztok NaHCO 3 a půl zkumavky HCl a více saponátu (1:1 s kyselinou). Používat pryžové zátky. Vyzkoušet předem bez chemikálií, jestli tam zkumavka sedí. -19/105-
Tematický celek: HAŠENÍ Název úlohy: Hašení plamene oxidem uhličitým Hydrogenuhličitan sodný, kyselina chlorovodíková Kádinka (500 cm 3 ), petriho miska, skleněná vana, svíčky různé délky, zapalovač Do kádinky nalijeme nasycený roztok hydrogenuličitanu sodného a přidáme kyselinu chlorovodíkovou. Vzniká oxid uhličitý. Ve skleněné vaně zapálíme svíčky různé velikosti a pomalu přilíváme oxid uhličitý. Lze udělat tak, že na NaHCO 3 v kádince naliji HCl, přiklopím Petriho miskou a vzniklý oxid uhličitý pak naliji na plamen svíčky. Je nutné dbát zvýšené opatrnosti při manipulaci s kyselinou. Na podobném principu pracuje detekce oxidu uhličitého ve vinných sklepích. Kyselinu chlorovodíkovou lze nahradit octem nebo kyselinou citronovou. -20/105-
Tematický celek: VLIV KONCENTRACE Název úlohy: Reakce koncentrované a zředěné HCl se zinkem Kyselina chlorovodíková (koncentrace 1%, 20 30%, zhruba půl zkumavky), zinek (půlka malé lžičky) Zkumavky (2 kusy), držák na zkumavky, plastová lžička, kádinky (150 cm 3 ) Do kádinek si připravíme roztoky kyselin. Do dvou zkumavek vpravíme 1 pecičku zinku a přidáme roztoky kyselin, sledujeme průběh a rychlost reakce. Je třeba dbát bezpečnostních pravidel při ředění kyseliny a při manipulaci s roztoky kyseliny. Také je vhodné dbát zvýšené opatrnosti při reakci ve druhé zkumavce, aby nedošlo k potřísnění. -21/105-
Tematický celek: VLIV KONCENTRACE Název úlohy: Reakce HCl s práškovým železem při různé teplotě práškové železo, kyselina chlorovodíková (10%) Zkumavky (2 kusy), laboratorní stojan s příslušenstvím, kádinky (2 * 250 cm 3, 150 cm 3 ), plastová lžička. Do kádinky si připravíme roztok kyseliny chlorovodíkové. Do stojanu upevníme dvě zkumavky, pod které umístíme kádinky s horkou vodou a s vodou obsahující ledovou tříšť. Do zkumavek přidáme roztok kyseliny chlorovodíkové a práškové železo. Je třeba dbát bezpečnostních pravidel při ředění kyseliny a při manipulaci s roztoky kyseliny. Také je vhodné dbát zvýšené opatrnosti při reakci ve druhé zkumavce, aby nedošlo k potřísnění. Železo by mělo být hrubší, voda vroucí. -22/105-
Tematický celek: VLIV PLOŠNÉHO OBSAHU Název úlohy: Reakce HCl s kusovým a práškovým vápencem Kyselina chlorovodíková (c = 3 mol/dm 3 ), práškový uhličitan vápenatý a kusový vápenec (přírodní znečištěný uhličitan vápenatý) Aparatura pro vyvíjení plynů, odměrný válec (250cm 3 ), vana, stopky (hodinky se sekundovou ručičkou), trubička k jímání plynů nad vodou. Sestavíme aparaturu pro vyvíjení plynů nad vodou. Do odsávací zkumavky (1) vpravíme 2 g práškového uhličitanu vápenatého a do dělící nálevky (2) odměříme 5 cm 3 zředěné kyseliny chlorovodíkové. Do odměrného válce naplněného vodou jímáme nad vodou vznikající plyn. Okamžitě začneme měřit čas a zaznamenáme dobu, kdy vznikne 100 cm 3 plynu. Pokus opakujeme s kusovým vápencem a zjištěné časové údaje porovnám. V případě žákovského provedení v hodině, lze pokus uskutečnit v jednodušším uspořádání, pouze ve zkumavkách. Žáci odměří do jedné zkumavky 1,0 g kusového vápence a do druhé 1,0 g práškového uhličitanu vápenatého. Do obou zkumavek potom najednou přiliji 5 cm 3 kyseliny chlorovodíkové. Měří čas, za který zreaguje všechen uhličitan. Provedení s jímáním plynu nad vodou spíše jako laboratorní cvičení. -23/105-
Tematický celek: VLIV TEPLOTY Název úlohy: Reakce HCl s kusovým a práškovým železem Kusové a práškové železo, kyselina chlorovodíková (10 %) Zkumavky (2 kusy), držák na zkumavky, plastová lžička, kádinky (150 cm 3 ) Do kádinky si připravíme roztok 10 % kyseliny chlorovodíkové. Do zkumavek umístěných v držáku nejdřív lijeme kyselinu chlorovodíkovou a poté vložíme práškové a kusové železo. Sledujeme, v jakém rozsahu probíhá rekce. Je třeba dbát bezpečnostních pravidel při ředění kyseliny a při manipulaci s roztoky kyseliny. Také je vhodné dbát zvýšené opatrnosti při reakci ve druhé zkumavce, aby nedošlo k potřísnění. Práškové železo nesmí být moc jemné, pak je vše černé a není nic vidět. Kyselinu moc neředit, lepší koncentrovanější. -24/105-
Tematický celek: VLIV KATALYZÁTORU Název úlohy: Hoření cukru Kostkový cukr, popel (krbový, cigaretový - lepší). Kahan, laboratorní kleště, zapalovač Chemickými kleštěmi vložíme do plamene kahanu kostku řepného cukru (sacharosy). Tak ověříme jeho hořlavost. Potom jinou kostku cukru posypeme popelem z cigaret, vložíme ji do plamene kahanu a sledujeme, zda hoří i po vyjmutí z plamene (obr). Je třeba dbát opatrnosti při manipulaci s roztaveným cukrem. Dobré je upozornit žáky na vznikající karamel (poznají podle vůně). Cukr obalit v popelu (lžička popelu na 1 kostku). -25/105-
Tematický celek: VLIV KATALYZÁTORU Název úlohy: Rozklad peroxidu vodíku Peroxid vodíku, oxid manganičitý (MnO 2 ), prášková měď Zkumavky (2 kusy), držák na zkumavky, plastová lžička Do dvou zkumavek nalijeme peroxid vodíku, do první přidáme práškovou měď, do druhé pak oxid manganičitý. Pozorujeme průběh reakce. Peroxid nesmí být prošlý!!! -26/105-
Tematický celek: CHEMICKÉ REAKCE Název úlohy: Příklad katalyzované reakce Peroxid vodíku (w = 0,1), pentahydrát síranu měďnatého (w = 0,1), koncentrovaný roztok amoniaku. 3 kádinky, 2 odměrné zkumavky, pipeta, stopky. Příprava katalyzátoru: K 10 ml roztoku síranu měďnatého přidáme po kapkách roztok amoniaku, až vznikne tmavě modrý roztok síranu tetraamminměďnatého. Do jedné kádinky nalijeme 10 ml roztoku připraveného katalyzátoru a do druhé 10 ml roztoku síranu měďnatého. Do obou přidáme najednou 10 ml peroxidu vodíku. Pozorujeme průběh reakce. Pokus demonstruje vliv katalyzátoru na chemickou reakci velmi průkazně a je ho tedy možné zařadit do tematického celku kvalitativní a kvantitativní stránka chemických reakcí. -27/105-
Tematický celek: CHEMICKÉ REAKCE - endo Název úlohy: Reakce uhličitanu sodného s chloridem amonným Uhličitan sodný (Na 2 CO 3 ), chlorid amonný (NH 4 Cl) Kádinky (3 x 250 cm 3 ), teploměr, skleněná tyčinka, plastová lžička. Do dvou kádinek si připravíme roztoky 20g uhličitanu sodného a 2g chloridu amonného v přibližném objemu 100 cm 3. V obou kádinkách změříme teplotu. Poté vlijeme obsah obou kádinek do třetí a za stálého míchání odečítáme teplotu v této kádince. -28/105-
Tematický celek: CHEMICKÉ REAKCE - exo Název úlohy: Reakce síranu měďnatého s práškovým zinkem Síran měďnatý (CuSO 4. 5H 2 O, 10%), práškový zinek (3g) Kádinka (150 cm 3 ), plastová lžička, skleněná lodička, skleněná tyčinka, teploměr Do kádinky si připravíme asi 50 cm 3 10 % roztoku síranu měďnatého. Na lodičce si odvážíme přibližně 1 až 3 g práškového zinku. Tento pak po malých dávkách za stálého míchání přisypáváme do kádinky s roztokem síranu měďnatého a při tom sledujeme, jak stoupá teplota. Pokud dojde k nasypání celého množství práškového zinku do roztoku síranu měďnatého, hrozí akumulace tepla v jednom místě kádinky a její následné roztržení. -29/105-
Tematický celek: CHEMICKÉ REAKCE acidobazické Název úlohy: Barvy indikátorů Kyselina (sírová, ocet), zásada (hydroxid sodný, mýdlo) Zkumavky (10 kusů), držák na zkumavky, bílý papír. Zkumavky rozdělíme v držáku do dvou sérií. V jedné bude roztok kyseliny ve druhé roztok zásady. Poté do každé série přikapáváme jednotlivé indikátory a sledujeme barevnou změnu proti bílému podkladu v obou prostředích. Roztoky indikátorů v ethanolu!!! -30/105-
Tematický celek: CHEMICKÉ REAKCE acidobazické Název úlohy: Přeměna vody na víno Kyselina (chlorovodíková, sírová), hydroxid sodný nebo 10% roztok NH 3, FFT silný roztok Kádinky (4 x 250 cm 3 ) pro lepší efekt lze použít skleničky na víno, lahev od vína bez etikety Do řady si připravíme 4 skleničky na víno a láhev na víno bez etikety, první a třetí skleničku vypláchneme silným roztokem FFT a čtvrtou koncentrovanou kyselinou. Na dno lahve přidáme trochu koncentrovaného roztoku NaOH nebo roztok NH 3, před žáky lahev od vína naplníme vodou z kohoutku. Pravou rukou naléváme vodu do 1. a 3. skleničky a levou rukou do 2. a 4. skleničky, poté 1. skleničku nalijeme do 4. skleničky. lahev na dně NH 3 1 FFT 2 3 FFT 4 kys. -31/105-
Tematický celek: CHEMICKÉ REAKCE acidobazické Název úlohy: Neutralizace Zředěné roztoky - hydroxid sodný (NaOH), kyselina chlorovodíková (HCl), FFT Kádinky (2 krát 250cm 3 ) nebo zkumavky, nálevka, plastová lžička, skleněná tyčinka Do kádinek (zkumavek) si připravíme koncentrované roztoky hydroxidu sodného a kyseliny chlorovodíkové. Oba roztoky pomalu za stálého míchání přiléváme k sobě, a sledujeme, jak se kádinka zahřívá. Je možné kádinku přiklopit nálevkou a sledovat, jak kondenzuje voda na jejích stěnách. Je možné provádět jako titraci FFT od zbarvení do odbarvení Používat zředěné roztoky, jinak je reakce moc bouřlivá. -32/105-
Tematický celek: CHEMICKÉ REAKCE srážení Název úlohy: Tajné písmo Roztoky chemikálií o w=0,1 nebo roztoky látek uvedených v tabulce Filtrační papír, plochý štětec (6-7 cm), malířský kulatý štětec Inkoustem napíšeme na filtrační papír za použití slabého štětce příslušný nápis. Po jeho zaschnutí lze písmo vyvolat pomocí odpovídající vývojky. Je-li vývojkou roztok, lze jej nanášet buď plochým štětcem, nebo jemným rozprašovačem. Jsou-li vývojkou páry, lze písmo vyvolat jeho vsunutím do nádoby s parami vývojky. Lze použít i sulfanovou vodu jako vývojku a roztoky kationtů tvořící barevné sulfidy. -33/105-
Tematický celek: ELEKTROCHEMIE Název úlohy: Řada napětí kovů Roztoky (c = 0,5 mol.dm -3 ) soli: dusičnan měďnatý, dusičnan stříbrný, dusičnan olovnatý, kousek (zrnko, hoblinka, drátek) hořčíku, zinku, železa, mědi Tečkovací destička nebo podložní sklíčko, bílý podklad, 3 kapátka Na tečkovací desku, či podložní sklíčko dáme kousek kovu (ve formě drátku, či hobliny, zrnka nebo granule. Ke každému kovu postupně přidáme roztoky soli (hořčík, zinek, železo a měď a roztoky dusičnanu měďnatého, dusičnanu olovnatého a dusičnanu stříbrného). Proti bílému podkladu pozorujeme změny zbarvení užitého roztoku případně i vylučování jiného kovu. Nejlepší je používat práškové formy kovů. -34/105-
Tematický celek: ELEKTROCHEMIE Název úlohy: Elektrolýza CuCl 2 10 minut Nasycený roztok chloridu sodného, roztok jodidu draselného (w=0,05), roztok fenolftaleinu, roztok škrobu Kádinka (500 cm 3 ), menši květináč, uhlíková a železná elektroda, zdroj stejnosměrného napětí (12-24 V), dělená pipeta na 10 cm 3, zkumavky Roztok chloridu měďnatého (w = 0,1) nalijeme do U trubice ve stojanu, do jejíchž ramen zasuneme čisté uhlíkové elektrody. Ty připojíme ke zdroji stejnosměrného napětí a necháme elektrolýzu 10 minut probíhat. Po skončení elektrolýzy opatrně vyjměte katodu z roztoku a měď vyloučenou na jejím povrchu seškrábejte na krystalizační misku. Na měď přikápneme kyselinu dusičnou a pozorujeme. Chlor v prostoru anody dokážeme jodidoškrobovým papírkem. -35/105-
Tematický celek: ELEKTROCHEMIE Název úlohy: Elektrolýza NaCl Roztok chloridu sodného (w=0,20), roztok fenolftaleinu, roztok jodidu draselného (w=0,05), roztok škrobu (w=0,01) Petriho miska (kádinka), železný hřebík, tyčinka z uhlíku, zdroj stejnosměrného napětí (plochá baterie), banánky, elektrické vodiče Elektrolýza bez oddělení katodického a anodického prostoru: Do krystalizační misky nalijeme asi 50 ml nasyceného roztoku NaCl. Do roztoku ponoříme očištěný železný hřebík a zapojíme jej jako katodu a tyčinku z uhlíku jako anodu. Elektrody připojíme na zdroj stejnosměrného napětí, asi po 2 minutách proud přerušíme a do katodického prostoru přidáme asi 2 kapky fenolftaleinu a k anodě stejné množství roztoku KI a škrobu. Pozorujeme. Elektrolýza chloridu sodného za oddělení prostoru katody a anody: Postupujeme stejně jako v první části pokusu, pouze oddělíme před začátkem elektrolýzy katodický a anodický prostor tvrdou lepenkou. Pozorujeme a porovnáme oba pokusy. -36/105-
Tematický celek: VODÍK Název úlohy: Reakce neušlechtilého kovu s kyselinou Kyselina chlorovodíková (15 ml), práškový zinek (2 malé lžičky) Dělící nálevka, odsávací baňka, kádinka (250 cm 3 ), skleněná vana, plastová lžička, gumová hadice Sestavíme aparaturu pro vývoj plynu. Z dělicí nálevky pozvolna přikapáváme kyselinu chlorovodíkovou na zinek. Pozorujeme, že se při styku těchto dvou látek vyvíjí bezbarvý plyn vodík. Vodík zavádíme do baňky vyvážené na váhách a zavěšené dnem vzhůru. Lze do odsávací baňky nalít kyselinu a umístit zinek, vodík se jímá bočním vývodem přímo do zkumavky. Hustota vodíku je 14,5krát menší než hustota vzduchu, a proto ho jímáme do nádob otočených dnem vzhůru. -37/105-
Tematický celek: VODÍK Název úlohy: Demonstrace třaskavého plynu Zkumavka, kahan, kádinka, aparatura na vývoj vodíku, zapalovač Vodík jímáme nad vodou do zkumavky, která je zpoloviny naplněna vodou a zpoloviny vzduchem. Zkumavku se směsí vodíku a vzduchu pod vodou uzavřeme palcem a přisuneme ji k plameni kahanu. Palec oddálíme a hrdlo zkumavky přisuneme k plameni. Výbuch směsi ve zkumavce s typickým štěknutím" dokazuje vodík, který se vzduchem tvoří výbušnou směs. Vodík jímáme nad vodou do zkumavky, která je zpočátku zcela naplněna vodou. Provedeme opět zkoušku na výbušnost jako v předchozím pokusu. Pokud plyn nevybuchuje, zkouška dokazuje, že v aparatuře již není vzduch. Nyní můžeme vodík na konci aparatury zapálit. Nad plamenem vodíku přidržíme suchou kádinku. Lze do odsávací baňky nalít kyselinu a umístit zinek, vodík se jímá bočním vývodem přímo do zkumavky. -38/105-
Tematický celek: KYSLÍK Název úlohy: Rozhoření žhnoucí třísky Kyslík, měď, zinek, oxid manganičitý (MnO 2 ) Varná baňka s plochým dnem, špejle, kahan, zapalovač Do baňky zasuneme třísku se žhnoucím koncem. Do baňky nalijeme roztok peroxidu vodíku (5 cm 3 ) a zkoušku žhnoucí třískou opakujeme. Do baňky s peroxidem vodíku přidáme oxid manganičitý (0,05 g) a směs promícháme krouživým pohybem baňky, kterou zazátkujeme. Po 2 až 5 minutách opět zasuneme do baňky žhnoucí třísku. Lze vyzkoušet i jiné látky, naoř. Cu nebo Zn. -39/105-
Tematický celek: HALOGENY Název úlohy: Příprava a vlastnosti chloru Manganistan draselný, kyselina chlorovodíková, hydrogenuhličitan sodný Odměrný válec, dělící nálevka, kádinka, vata, gumová zátka, plastová lžička, list rostliny Na dno laboratorního válce vložíme chemickými kleštěmi malou kádinku nebo kelímek s pevným manganistanem draselným (asi 1 lžičkou). Válec uzavřeme zátkou, kterou prochází stopka dělicí nálevky naplněné koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou, a do trubice vložíme smotek vaty navlhčený nasyceným roztokem sody. Kyselinu pozvolna přikapáváme do kádinky. Proti bílému pozadí (např. listu papíru) pozorujeme. Do válce s chlorem zasuneme pruh filtračního papíru s vodným roztokem barviva (např. inkoustem). Pozor! Chlor je velmi jedovatý, leptá sliznice. Pokusy s chlorem provádíme v digestoři nebo zajistíme řádné větrání učebny. Přebytečný chlor odstraňujeme, např. jeho reakcí s roztokem sody. Používat malá množství, jinak vyběhne reakce z válce. Lze udělat také přímo ve válci /na dno manganistan a zalít HCl, vše v malých množstvích). -40/105-
Tematický celek: HALOGENY Název úlohy: Rozpustnost jodu Pevný jod, asi 10%-ní roztok jodidu draselného, destilovaná voda, benzen, ethanol, chloroform Zkumavky, kapátko Do pěti zkumavek umístíme krystalek jodu a přilijeme k němu asi 2cm 3 rozpouštědla (voda, ethanol, benzen, chloroform, roztok jodidu draselného). Pozorujeme rozpustnost a zbarvení roztoků. -41/105-
Tematický celek: HALOGENY Název úlohy: Reakce jodu se sulfanem Roztok jodu (w=0,01), jodid draselný, pevný sulfid železnatý, kyselina chlorovodíková (w=0,20). Reagenční válec, zařízení na vývin sulfanu. Do roztoku jodu (připravený přidáním několika krystalů jodidu ke směsi jodu ve vodě) v reagenčním válci zavádíme sulfan (připravený reakcí kyseliny chlorovodíkové se sulfidem železnatým). Pozorujeme proběh reakce a povahu produktů. Sulfan je toxický plyn, proto je nutné pracovat v digestoři se zapnutým odtahem. Má redukční účinky. -42/105-
Tematický celek: HALOGENY Název úlohy: Jodové hodiny Roztok jodičnanu draselného (w=0,0017), roztok siřičitanu sodného (w=0,0008), koncentrovaná kyselina sírová, škrobový maz (w=0,0005), nasycený roztok thiosíranu sodného, fenolftalein, roztok hydroxidu sodného (c=1 mol/dm 3 ), roztok kyseliny sírové (w=0,80). 6 kádinek (přibližně stejné velikosti), skleněná tyčinka. Nejprve nalijeme do kádinek roztoky podle obrázku. Do kádinek A až D nalijeme pouze asi 5 ml roztoků. Pak postupujeme podle obrázku, pozorujeme průběh a povahu reaktantů a produktů.. -43/105-
Tematický celek: HALOGENY Název úlohy: Důkazy halogenidů Vzorky s chloridovými, bromidovými nebo jodidovými anionty, dusičnan stříbrný, Kapátko, tečkovací destička K připraveným roztokům chloridu, bromidu a jodidu přidáme roztok dusičnanu stříbrného. Pozorujeme barvu sraženin a jejich chování na světle. Suspenze jednotlivých halogenidů stříbra rozdělíme do dvou sad zkumavek. Do jedné sady přilijeme roztok thiosíranu sodného. Sledujeme rozpustnost sraženin. Do druhé sady přilijeme roztok amoniaku. Sledujeme rozpustnost sraženin. -44/105-
Tematický celek: HALOGENY Název úlohy: Reakce chloru s mědí a železem Železný prášek, voda, měděná spirála, manganistan draselný, kyselina chlorovodíková (w=0,2). Spalovací lžička, dva reagenční válce se zabroušenými okraji a přibroušenými skleněnými deskami, vyvíjecí aparatura na chlor, kahan, praný písek. Rozžhavený měděný drát stočený do spirály vsuneme do nádoby s najímaným chlorem (připraveným reakcí manganistanu s kyselinou chlorovodíkovou), na jehož dno dáme asi centimetrovou vrstvičku písku. Spirála začne žhnout a odkapávat žhavý chlorid měďnatý, proto je nutno dát předem na dno válce písek. Po skončení reakce spirálu vytáhneme a nalijeme do válce asi 10 ml vody. Pozorujeme výslednou reakci a zbarvení. Totéž provedeme s práškovým železem na spalovací lžičce. Po skončení reakce lžičku vyjmeme a do válce nalijeme asi 10 ml vody. Pozorujeme vzniklé zbarvení. Pokus demonstruje reaktivitu chloru vůči kovům, je také vhodný pro názornou ukázku vzniku komplexních sloučenin. Vyplývá z něj také, že komplexní sloučeniny kationů kovů mohou, ale také nemusejí mít stejnou barvu jako analogické nekomplexní sloučeniny. -45/105-
Tematický celek: SÍRA Název úlohy: Příprava sirného květu a plastické síry Pevná síra Zkumavka, kádinka (250 cm 3 ), držák na zkumavky, kahan, zapalovač, porcelánový kelímek Ve zkumavce pozvolna zahříváme krystalickou síru (zhruba do třetiny). Pozorujeme, jak krystalická síra kapalní a při tavení tmavne. Z kapaliny se uvolňují páry, které u ústí zkumavky kondenzují, a vzniká žlutá, prášková síra (sirný květ). V porcelánovém kelímku (zkumavce) zahřívejte síru zbylou z první části pokusu, až vznikla hnědá viskózní kapalina. Tu nalijte tenkým proudem do vany s vodou. Ztuhlou hmotu vyndejte z vody a vyzkoušejte její plastičnost. Pokus je nutno provádět v digestoři (při zahoření vzniká oxid siřičitý). Je názorný, pro sledování krystalů z nasyceného roztoku síry v toluenu je však potřebný mikroskop. Lepší nechat déle tát a nechat chvilku ustát, bude to tekutější. Správně by se pokus měl provádět v tavícím kelímku, ale jelikož ho značně znečistí, zkumavka je lepší. -46/105-
Tematický celek: SÍRA Název úlohy: Rozpustnost síry v různých rozpouštědlech Pevná síra, voda, toluen, sirouhlík Zkumavky (3 kusy), držák na zkumavky, plastová lžička Do tří zkumavek umístěných v držáku nalijeme jednotlivá rozpouštědla. Poté vsypáváme jemně nadrcenou síru a pozorujeme, zda se rozpouští. Tento pokus je nutné provádět v digestoři!!! Toluen a sirouhlík jsou toxické a nevábně vonící látky proto je nutné pracovat v digestoři a s ochrannými pomůckami. -47/105-
Tematický celek: SÍRA Název úlohy: Barevné sulfidy Pevná síra (prášek, 4g), práškové železo (7 g), voda Zkumavka, držák na zkumavku, kahan, zapalovač, plastová lžička Do zkumavky vsypeme jemně drcenou síru a poté přidáme práškové železo a přelijeme malým množstvím vody. Porovnáme hustotu. Směs síry a železa zahříváme ve zkumavce, dokud nedojde k reakci veškerého množství všech složek. -48/105-
Tematický celek: SÍRA Název úlohy: Horoskop z lahve Sulfid železnatý (FeS), kyselina chlorovodíková (HCl), síran měďnatý (CuSO 4 ), síran železnatý (FeSO 4 ) Tmavá láhev, kádinka, zátka, papírové kartičky, štěteček Do hnědé (tmavé láhve) nasypeme sulfid železnatý, přilijeme zředěnou kyselinou chlorovodíkovou a dobře zazátkujeme. Na papírové kartičky napíšeme koncentrovaným roztokem modré nebo zelené skalice krátké horoskopy. Písmo necháme zaschnout. Obecenstvu necháme vytáhnout svůj osud na kartičce. Kartičku srolujeme a vsuneme do láhve a zazátkujeme tak, aby zátka držela kartičku v hrdle. Po několika okamžicích kouzlení kartičku vyjmeme a horoskop je zviditelněný. Láhev musí být neprodyšně uzavřena (pozor, sulfan je jedovatý plyn), k pokusu je vhodné přinést láhev již naplněnou sulfanem. -49/105-
Tematický celek: SÍRA Název úlohy: Vlastnosti kyseliny sírové Kyselina sírová, cukr, voda Hodinové sklo (3 kusy), kádinky (3krát 250 cm 3 ), skleněná tyčinka, teploměr, analytické váhy Na hodinová skla (lépe v Petriho misce) s kostkou cukru, bavlněnou tkaninou a filtračním papírem přidáme několik kapek koncentrované kyseliny sírové. Pozorujeme. Do vody v kádince pozvolna přiléváme po tyčince koncentrovanou kyselinu sírovou a měříme teplotu vznikajícího roztoku. Vždy přiléváme kyselinu do vody opatrně a za stálého míchání. Dlouhodobým pokusem sledujeme, jak se mění hmotnost otevřené nádoby s koncentrovanou kyselinou sírovou. Pokus trvá nejméně 24 hodin. Dehydratační účinky lze demonstrovat reakcí kyseliny sírové s CuSO 4.5H 2 O, který bělá. -50/105-
Tematický celek: DUSÍK PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA UJEP, KATEDRA CHEMIE Název úlohy: Rozpustnost amoniaku ve vodě (amoniková fontána) Koncentrovaný roztok amoniaku, lihový roztok fenolftaleinu. Vana, baňka, destilační baňka, vata, skleněné trubičky, zátka, indikátorový papírek, kahan, stojan s příslušenstvím. Do kulaté varné baňky nalijeme 10 ml amoniaku, utěsníme zátkou s procházející trubičkou (zhruba 20 cm) a amoniak odpaříme nad kahanem. Po krátké době baňku otočte trubičkou dolů a ponořte ji do vany s roztokem FFT nebo methylenové modři. -51/105-
Tematický celek: DUSÍK Název úlohy: Reakce kovů a oxidů kovů s kyselinou dusičnou Kyselina dusičná, práškový zinek, prášková měď, oxid měďnatý, oxid zinečnatý Zkumavky (4 kusy), držák na zkumavky, plastová lžička, Ve zkumavkách provedeme reakci 20% roztoku kyseliny dusičné se zinkem a s mědí. Pozorujeme, že kyselina dusičná reaguje se zinkem i s mědí. Vzniká bezbarvý oxid dusnatý, který se vzdušným kyslíkem ihned vytváří hnědý oxid dusičitý. Jestliže po ukončení reakcí odpaříme roztoky, získáme jako druhé produkty bílý dusičnan zinečnatý a modrý dusičnan měďnatý. Ve zkumavkách provedeme reakci oxidu zinečnatého a oxidu měďnatého s kyselinou dusičnou. Kyselina reaguje s oběma oxidy. Pozorujeme průběh a charakter vzniklých produktů. Děje vyjádříme chemickými rovnicemi. S kyselinou dusičnou je nutné pracovat s nejvyšší obezřetností. Způsobuje žluté skvrny na kůži!!! HNO 3 má oxidační vlastnosti, při reakci s kovy vznikají NO X Při reakci s mědí dává zředěná NO, koncentrovaná NO 2 (hnědý) -52/105-
Tematický celek: DUSÍK Název úlohy: Ohnivé písmo Dusičnan draselný Skleněná deska, tenký štětec na malovaní, kelímkové kleště, ohnivzdorná podložka, železný drát, hořák, filtrační kleště, ohnivzdorná podložka, železný drát, hořák, filtrační papír Nasyceným roztokem dusičnanu draselného (320 g na litr při 20 C) jedním tahem napíšeme na papír položený na skleněné desce nápis nebo kresbu. Takto připravený a usušený papír uchopíme do kleští a v místě kresby se ho dotkneme rozžhaveným drátem (špejlí). Hořící papír nutno držet nad ohnivzdornou podložkou. Zapaluje-li se přímým plamenem, je nutné, aby kresba končila na okraji papíru. V tomto místě ji lze potom zapálit. Nedělat duté tvary (vypadne to) -53/105-
Tematický celek: UHLÍK Název úlohy: Vlastnosti aktivního uhlí Aktivní uhlí (spódium), brom Varná baňka se zábrusovým uzávěrem, zábrusový uzávěr, mazací tuk, plastová lžička Do baňky s parami bromu nasypeme lžičku aktivního uhlí. Baňku zazátkujeme a její obsah mírně protřepeme. Proti bílému pozadí pozorujeme. Brom je vysoce toxická látka absorbující se i pokožkou proto je nutné dodržovat obzvláště pečlivě bezpečnostní předpisy. -54/105-
Tematický celek: UHLÍK Název úlohy: Důkaz vydechovaného oxidu uhličitého Hydroxid vápenatý (Ca(OH) 2 ), voda, oxid uhličitý (CO 2 ) Kádinka (250 cm 3 ), skleněná trubička nebo brčko V kádince si připravíme roztok vápenného mléka (nasyceny roztok hydroxidu vápenatého) a zfiltrujeme na vápennou vodu. Roztok poté probubláváme vydechovaným vzduchem z plic. Umístím-li suchý led do vody, vyvalí se páry oxidu uhličitého (kouzla v TV). Oxid uhličitý lze připravit tepelným rozkladem CaCO 3 nebo jeho reakcí se zředěnou HCl. -55/105-
Tematický celek: KOVY Název úlohy: Plamenové zkoušky Vzorky kovů (lithium, sodík, draslík, vápník, stroncium, baryum, rubidium, cesium, tantal, měď), kyselina chlorovodíková Kahan, platinový drátek, zapalovač, kádinka (150 cm 3 ), kobaltové sklo Platinový drátek vyčistíme opakovaným ponořením do HCl a vyžíháním v plameni kahanu. Drátek je čistý, jestliže nijak nezabarvuje plamen, do kterého je vsunut. Několik krystalků pevného vzorku (nebo roztoku) nabereme na očko na konci drátku a vložíme do vnějšího okraje nesvítivé části plamene. -56/105-
Tematický celek: KOVY Název úlohy: Pokusy se sodíkem Sodík, voda, n-hexan, FFT, prášková síra Odměrný válec, skleněné vana, filtrační papír, nůžky, skleněná tyčinka, nůž, pinzeta, porcelánová miska, kahan, trojnožka, azbestová síťka, lžička, zápalky Hoření sodíku Kousek sodíku umístíme do porcelánové misky a misku zahříváme kahanem. Sodík se taví a poté hoří svítivě žlutým plamenem. Na produkt vzniklý spálením sodíku opatrně přisypáváme práškovou síru. Chemické jojo Do odměrného válce nalijeme asi 5-8 cm vrstvu vody s přídavkem fenolftaleinu. Poté přelijeme stejnou vrstvou látky s menší hustotou, která nereaguje se sodíkem (n-hexan). Nakonec vhodíme do válce kousek sodíku (nebrat do ruky!) asi o velikosti hrachu. Zkáza Titaniku Do jedné třetiny skleněné vany naplněné vodou nalijeme 1ml roztoku fenolftaleinu. Na hladinu vody umístíme parníček z filtračního papíru. Do každého komínu parníčku dáme malý očištěný kousek sodíku. Pozorujeme probíhající děje. Pro lepší efekt je dobré do vody přidat FFT. Sodík je uchováván pod vrstvou petroleje, je nutné, aby tato vrstva vždy překrývala celý povrch sodíku. Manipulaci se sodíkem provádíme vždy v co nejmenším množství. Sodík je nutné před reakcí osušit od petroleje otřením o filtrační papír. Při reakci produktu hoření sodíku s práškovou sírou je výsledná látky nejprve sytě žlutá, později bledne. Se sírou reaguje jen čerstvě připravený produkt. -57/105-
Tematický celek: KOVY Název úlohy: Příprava některých sloučenin mědi řadou reakcí Síran měďnatý (w = 0,05), hydroxid sodný (w = 0,05), kyselina dusičná (w = 0,15), kyselina chlorovodíková (w = 0,15), kyselina octová (w = 0,15) Zkumavky, odměrný válec, lžička, filtrační nálevka, stativ s příslušenstvím, filtrační papír, kádinka, skleněná tyčinka, hodinová skla. Do zkumavky nalijeme 10 cm 3 roztoku síranu měďnatého a k němu po kapkách přidáme 6 cm 3 hydroxidu sodného až do úplného vysrážení produktu. Zkumavku se vzniklou sraženinou opatrně zahříváme (obličej si chraňte štítem). Pevný produkt oddělíme od kapaliny filtrací a rozdělíme jej do tří zkumavek. Do každé ze tří zkumavek přidáme asi 6 cm 3 kyseliny chlorovodíkové, dusičné, octové. Třetí zkumavku mírně zahřejeme. Jednotlivé roztoky ze zkumavek částečně odpaříme v sušárně a pak necháme volně krystalizovat na odpařovacích miskách. Suché produkty zvážíme. Popište barvy a chemické složení jednotlivých produktů. Pokus demonstruje rozdíly mezi jednotlivými měďnatými solemi a k jeho zvládnutí jsou potřebné některé znalosti o vlastnostech mědi, základní laboratorní dovednosti a také znalost bezpečnosti práce. -58/105-
Tematický celek: KOVY Název úlohy: Amfotermní vlastnosti hliníku Síran hlinitý (síran hlinitodraselný), hydroxid draselný, kyselina chlorovodíková, amoniak, jíl kádinky (4 x 250 cm 3 ), odměrné válce, hliníková folie K roztoku síranu hlinitého nebo síranu hlinitodraselného přilijeme jen málo zředěného roztoku hydroxidu draselného (asi 8%), vzniká sraženina. K jedné části suspenze přilijeme zředěnou kyselinu chlorovodíkovou, ke druhé části suspenze přilijeme do zkumavky navíc roztok hydroxidu draselného, až se sraženina rozpustí". Trochu tohoto roztoku zahřejeme na hodinkovém sklíčku, aby se voda vypařila. Je možné zkusit dodatečně reakci původního roztoku síranu hlinitého v destilované vodě univerzálním indikátorovým papírkem. Do dvou skleněných válců nalijeme obyčejnou vodu mírně zakalenou jílem. Do jednoho z válců nalijte roztok chloridu hlinitého a zamícháme. Odlijeme polovinu obsahu tohoto válce a přilijte trochu koncentrovaného roztoku amoniaku, obsah ve válci dobře promícháme. Porovnáme vzorky ve válcích. Do zkumavek s kyselinou a hydroxidem vhodíme malý kousek hliníku (folie), pozorujeme reakci v obou roztocích. Vznik hydroxidu hlinitého hydrolýzou síranu hlinitého a adsorpce koloidních částeček ve vodě na jemné vločky hydroxidu hlinitého je princip čiření vody v úpravě vody říční ve vodu pitnou. POZOR, s koncentrovanou kyselinou prudká reakce. -59/105-
Tematický celek: KOVY Název úlohy: Příprava hydroxidu hlinitého Síran hlinitý (Al 2 (SO 4 ) 3 ), hydroxid sodný, voda Kádinky (600 cm 3 a 150cm 3 ), skleněná tyčinka, univerzální indikátor K 50 cm 3 0,1 M roztoku síranu hlinitého vlijeme asi 5 cm 3 koncentrovaného roztoku hydroxidu sodného a řádně promícháme. Nejprve změříme ph u roztoku síranu hlinitého a poté u roztoku hydroxidu hlinitého který jsme vyredukovali. -60/105-
Tematický celek: KOVY Název úlohy: Na hliníku rostou vlasy Hliník (alobal), dusičnan rtuťnatý Hg(NO 3 ) 2 nebo jiná rozpustná rtuťnatá sůl Kapátko nebo pipeta, hadr, hliníková folie 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. Setřeteli je hadrem, objeví se za chvíli znovu. Sloučeniny rtuti jsou jedovaté, pokus může provádět pouze vyučující, pokus není vhodný pro demonstraci vzhledem k špatné viditelnosti na větší vzdálenost. -61/105-
Tematický celek: KOVY Název úlohy: Zkouška statečnosti - železo Thiokyanatan draselný (KSCN), chlorid železitý (FeCl 3 ) 2 ks misek, vata, příborový nůž Připravíme do dvou kádinek koncentrované roztoky thiokyanatanu draselného a chloridu železitého. Pomocník nyní může podstoupit indiánskou zkoušku statečnosti. Část jeho těla (např. zápěstí) potřeme dezinfekčním roztokem (roztok chloridu železitého). Potom dezinfikujeme i kuchyňský nůž, ale roztokem thiokyanatanu. Tahy tupou stranou nože vytváříme na těle oběti krvavé stopy. Efektní pokus, roztoky musí být hodně koncentrované, pro thiokyanatan se dříve používal název rhodanid. -62/105-
Tematický celek: KOVY Název úlohy: Demonstrace difúze Manganistan draselný, voda Odměrný válec, kulatý filtrační papír, plastová lžička Odměrný válec naplníme až po okraj vodou a na hladinu položíme filtrační papír, který necháme nasát vodu. Na papír nasypeme menší množství manganistanu draselného a pozorujeme průběh děje. Lze provádět ve válci se studenou a teplou vodou, přičemž rychlejší bude difuze v teplé vodě. -63/105-
Tematický celek: KOVY Název úlohy: Kouzelný inkoust Chlorid kobaltnatý (CoCl 2.6H 2 O), lze hodně zředěný Štětec, filtrační papír, svíčka nebo kahan, Petriho miska Napišeme štětcem namočeným do roztoku chloridu kobaltnatého na papír zprávu. Jakmile text zaschne, je písmo neviditelné. Při zahřátí nad plamenem se objeví modré písmo. Jakmile se papír navlhčí, písmo opět zmizí. Objevování a mizení písma lze opakovat. -64/105-
Tematický celek: KOVY Název úlohy: Změna barev látek při tření Thiokyanatan draselný, heptahydrát síranu kobaltnatého, ethanol, voda. Dvě třecí misky s tloučkem, ptačí pero, váhy se závažím, filtrační nálevka s filtračním papírem, dvě kádinky 100 cm 3, krystalizační miska. V jedné třecí misce tloučkem jemně rozetřeme 7 g thiokyanatanu draselného a ve druhé 5 g heptahydrátu síranu kobaltnatého. Obě rozetřené látky smícháme. Potom třeme vzniklou růžovou směs tloučkem v porcelánové misce. Vzniklý produkt rozpustíme v 10 ml ethanolu a poté ještě 3 ml ethanolu třecí misku vypláchneme. Vzniklé roztoky slijeme a po 10 minutách zfiltrujeme, filtrát necháme volně krystalizovat. Vzniklé jehlicovité, dlouhé, tmavě modré krystaly rozpustíme ve vodě. -65/105-
Tematický celek: KOVY Název úlohy: Elektrografická analýza vzorků kovů Jodid draselný (w = 0,05), hexakyanoželeznatan draselný (w = 0,02), thiokyanatan draselný (w = 0,05), vodný roztok amoniaku (w = 0,15), kyselina octová (w = 0,1), dimethylglyoxim (nasycený roztok v ethanolu), dusičnan draselný (w = 0,05), dichroman draselný (w = 0,1), železný hřebík, měděný drát, zinek, olovo, nikl, stříbrný předmět. Elektrograf, baterie, filtrační papír, kapátka. Jednou z metod, kterou lze prokázat přítomnost vybraných kovů ve vzorcích je anodické rozpouštění kovů a přechod jejich kationů do roztoku. Pracuje se s elektrografem. Hliníková destička položená na izolantu (sklo, dřevo) je pól záporný (katoda), na kladný pól zdroje je připojen větší železný hřebík (anoda). Zdrojem stejnosměrného napětí je plochá baterie. Na destičku elektrografu položíme dvojitě složený kousek filtračního papíru a kapátkem přikápneme elektrolyt, který je zároveň roztokem důkazového činidla. Na filtrační papír s činidlem položíme vyčištěný a ethanolem odmaštěný vzorek kovu. Pomocí hrotové elektrody (hřebíku) uzavřeme elektrický obvod a elektrolyticky rozpouštíme kov nebo slitinu 10 20 minut. Pro důkazy jednotlivých kovů slouží roztoky následujících činidel přidané na filtrační papír. Na základě zjištěných barevným změn na filtračním papíře určete, jaké kovy jsou obsažené v mincích: Železo: KSCN. Měď: K 4 [Fe(CN) 6 ]. Olovo: KNO 3 + KI. Nikl: dimethylglyoxim v ethanolu + NH 3, Stříbro: K 2 Cr 2 O 7. -66/105-
II. Organická chemie makromolekulární látky a biochemie -67/105-