Содовая гадюка
Это очень простой и изящный опыт. Чтобы его осуществить, в столовую тарелку насыпают 3 - 4 чайные ложки сухого просеянного речного песка и делают из него горку с углублением в вершине. Затем готовят реакционную смесь, состоящую из 1 чайной ложки сахарной пудры и 1/4 чайной ложки гидрокарбоната натрия (пищевой соды). Пропитывают песок 96-98%-ным этанолом и засыпают в углубление горки приготовленную реакционную смесь, а после этого поджигают спирт. 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.
Диоксид углерода СО 2 , выделяющийся при разложении гидрокарбоната натрия и горении этилового спирта в соответствии с реакцией:
2NaHCO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2
Вспучивает горящую массу, заставляя ее ползти, как змея. Чем дольше горит спирт, тем длиннее получается змея, состоящая из карбоната натрия, смешанного с мельчайшими частичками угля, который образуется при окислении сахара.
Селитряная "змея"
Такую змею можно наблюдать, если для опыта с поджиганием сахара и спирта использовать нитрат аммония. В этом случае реакционная смесь должна состоять из 1/2 чайной ложки нитрата аммония и 1/2 чайной ложки сахарного песка, тщательно перетертых в ступке. Эту смесь засыпают в углубление пропитанной этиловым спиртом песочной горки, а потом зажигают спирт. После того как он почти весь выгорит, с вершины горки начинает сползать "гадюка".
Ее появление на свет вызвано реакцией нитрата аммония с сахаром:
2NH 4 NO 3 + C 12 H 22 O 11 = 11C + 2N 2 + CO 2 + 15H 2 O
Приводят в движение "гадюку" опять-таки образующиеся газы: азот N 2 , диоксид углерода CO 2 и пары воды.
Черный "удав" из стакана
Этот опыт представляет собой захватывающее зрелище. 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 Н 2 SO 4 . (Осторожно!)
Затем быстро перемешивают содержимое стеклянной палочкой, которую оставляют в стакане, заполненном смесью. Через одну-две минуты содержимое стакана начинает чернеть, вспучиваться и в виде объемистой, рыхлой и ноздреватой массы подниматься, увлекая вверх стеклянную палочку. Смесь в стакане сильно разогревается и даже немного дымится. Она медленно выползает из стакана.
Серная кислота окисляет сахарозу C 12 H 22 O 11 и превращается в диоксид серы SO 2 . Одновременно получается диоксид углерода СО 2 . Эти газы вспучивают образующийся уголь и выталкивают его из стакана вместе с палочкой. Уравнение, передающее эти химические превращения, таково:
C 12 H 22 O 11 + 2H 2 SO 4 = 11C + 2SO 2 + CO 2 + 13H 2 O
Диоксиды углерода и серы вместе с парами воды увеличивают объем реакционной массы и заставляют ее перемещаться. Можно также добавить серную кислоту в стакан с сухим сахаром. Вещества перемешивают стеклянной палочкой, после чего стакан ставят в банку с горячей водой. Менее чем через минуту начнется бурная реакция. Из стакана "выстрелит" столбик черной массы.
В другом варианте опыта горячую кислоту осторожно приливают в стакан с сахаром. Данный опыт уже был описан в прошлом номере журнала .
Для многих уроки химии являются настоящим мучением. А ведь если хоть немного разбираться в этом предмете, то можно проводить занимательные опыты и получать от этого удовольствие. Да и учителям не помешает заинтересовать своих учеников. Для этого отлично подойдут так называемые фараоновы змеи.
Происхождение названия
Достоверно происхождение названия "фараоновы змеи" не знает никто, но приурочивают его к библейским событиям. Для того чтобы произвести впечатление на фараона, пророк Моисей по совету Господа бросил свой посох о землю, и он превратился в змею. Оказавшись в руках у избранного, пресмыкающееся стало вновь посохом. Хотя на самом деле между тем, как получаются эти опыты, и библейскими событиями нет ничего общего.
Из чего можно получить "фараоновых змей"
Наиболее распространенным веществом для получения змей является роданид ртути. Однако опыты с ним можно проводить только в хорошо оборудованной химической лаборатории. Вещество токсично и имеет неприятный стойкий запах. А "фараонова змея" в домашних условиях может быть создана из таблеток, которые продаются в любой аптеке без рецепта, или минеральных удобрений из хозяйственного магазина. Для проведения опыта используется глюконат кальция, уротропин, сода, сахарная пудра, селитра и многие вещества, которые можно приобрести в аптеке или магазине.
"Змеи" из таблеток, содержащих сульфаниламиды
Проще всего провести дома опыт "Фараоновы змеи" из лекарственных группы. Это такие средства, как "Стрептоцид", "Бисептол", "Сульфадимезин", "Сульфадиметоксин" и прочие. есть в доме практически у каждого. "Фараоновы змеи" из сульфаниламидов получаются блестящего серого цвета, по структуре они напоминают кукурузные палочки. Если аккуратно подхватить зажимом или пинцетом "голову" змейки, то можно вытянуть из одной таблетки достаточно длинную рептилию.
Для того чтобы провести "Фараонова змея", понадобится горелка или и вышеперечисленные лекарственные препараты. Несколько таблеток выкладывается на который поджигается. При протекании реакции выделяются такие вещества, как азот, сероводород и водяные пары. Формула реакции следующая:
С 11 H 12 N 4 O 2 S+7O 2 = 28C+2H 2 S+2SO 2 +8N 2 +18H 2 O
Такой опыт нужно проводить очень аккуратно, поскольку сернистый газ очень токсичен, так же, как и сероводород. Поэтому если нет возможности проветривать во время эксперимента комнату или включить вытяжку, лучше заняться этим на улице или в специально оборудованной лаборатории.
"Змеи" из глюконата кальция
Лучше всего проводить эксперименты из тех веществ, которые безопасны, даже если их использовать за пределами специально оборудованной лаборатории. "Фараонова змея" из глюконата кальция получается достаточно просто.
Для этого потребуется 2-3 таблетки лекарственного препарата и кубик сухого горючего. Под воздействием пламени начинается реакция, и из таблетки выползает серая "змея". Такие опыты с глюконатом кальция вполне безопасны, но все же стоит соблюдать осторожность при их проведении. Формула химической реакции следующая:
C 12 H 22 CaO 14 +O2 = 10C+2CO 2 +CaO+11H 2 O
Как видим, происходит реакция с выделением воды, углекислого газа, углерода и оксида кальция. Именно выделение газа и обуславливает рост. "Фараоновы змеи" получаются в длину до 15 сантиметров, но они недолговечны. При попытке взять их в руки они распадаются.
"Фараонова змея" - как сделать из удобрения?
Если у вас есть огород на приусадебном участке или дача, то обязательно имеются и различные удобрения. Наиболее распространенное, которое можно найти в кладовке любого дачника и фермера - селитра или нитрат аммония. Для опыта потребуется просеянный речной песок, половина чайной ложки селитры, половина чайной ложки сахарной пудры, ложка этилового спирта.
Необходимо в горке из песка сделать углубление. Чем больше диаметр, тем толще будет "змея". Хорошо перетертую смесь селитры и сахара засыпают в углубление и заливают этиловым спиртом. Затем спирт поджигают, постепенно образуется "змея".
Реакция при этом происходит следующая:
2NH 4 NO 3 + C 12 H 22 O 11 = 11C + 2N 2 + CO 2 + 15H 2 O.
Выделение токсичных веществ при опыте обязывает соблюдать технику безопасности.
"Фараонова змея" из пищевых продуктов
"Фараоновы змеи" получаются не только из медицинских препаратов или удобрений. Для опыта можно воспользоваться такими продуктами, как сахар и сода. Такие компоненты найдутся на любой кухне. Из речного песка формируется горка с углублением и пропитывается спиртом. Сахарную пудру и пищевую соду смешивают в соотношении 4:1 и высыпают в углубление. Спирт поджигают.
Смесь начинает чернеть и медленно разбухать. Когда спирт практически перестает гореть, из песка выползает несколько извивающихся "рептилий". Реакция следующая:
2NaHCO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 O - + CO 2 ,
C 2 H 5 OH + 3O 2 = 2CO 2 + 3H 2 O
Смесь разлагается на углекислый газ и водяные пары. Именно газы заставляют раздуваться и расти кальцинированную соду, которая не сгорает в процессе реакции.
Еще одна "рептилия" из таблетки
Существует еще один простой способ получить "фараонову змею" из лекарственных препаратов. Для этого потребуется приобрести в аптеке препарат "Уротропин". Вместо таблеток также можно использовать сухое горючее, содержащее это вещество. Еще понадобится раствор аммиачной селитры. Препарат "Уротропин" необходимо пропитать им. Однако нельзя сразу наносить на исходный материал весь раствор, поэтому необходимо добавлять по несколько капель и высушивать. При этом высыхание должно происходить при комнатной температуре.
После этого таблетку поджигают. В итоге получается даже не столько "змея", сколько "дракон". Однако, если разобраться, это тот же опыт "Фараоновы змеи". Но из-за свойств компонентов происходит более бурная реакция, что приводит к образованию объемной фигуре.
"Змея" из роданида ртути
Впервые химический опыт "Фараонова змея" получился у студента-медика в 1820 году. Фридрих Велер смешивал растворы нитрата ртути и тиоцианата аммония и получил белый кристаллический осадок. Получившийся осадок роданида ртути студент высушил и поджег просто ради любопытства. Из горящего вещества начала выползать черно-желтая змеевидная масса.
"Фараоновы змеи" из роданида ртути получаются просто. Вещество нужно поджечь на термостойкой поверхности. Последует реакция:
2Hg(NCS) 2 = 2HgS + C 3 N 4 + CS 2
CS 2 + 3O 2 = CO 2 + 2SO 2
Под термическим воздействием происходит разложение роданида ртути на сульфид ртути (придает "рептилии" черный цвет), нитрид углерода (отвечает за желтую окраску змеи) и сероуглерод (дисульфид углерода). Последний возгорается и разлагается на газы - углекислый газ и оксид серы, которые вспучивают нитрид углерода. Он, в свою очередь, захватывает и получаются черно-желтые "фараоновы змеи".
Данный опыт ни в коем случае нельзя проводить в домашний условиях! Кроме того, что выделяются токсичные газы, происходит выделение ртутных паров. Ртуть же ядовита сама по себе и может вызвать сильнейшее химическое отравление.
Безопасность при проведении опытов
Несмотря на то что большинство веществ, из которых могут получиться "фараоновы змеи", считаются безопасными, опыты нужно проводить очень аккуратно. Как видно из вышеприведенных формул, при разложении выделяются достаточно токсичные компоненты, которые могут привести к тяжелейшим отравлениям. Все опыты можно проводить на дому только в проветриваемом помещении или при наличии вытяжки высокой мощности. Опыты с роданидом ртути можно проводить только в специально оборудованной лаборатории, соблюдая все правила техники безопасности.
В заключение можно сказать, что, проводя на занятиях химический опыт "Фараоновы змеи", преподаватель может заинтересовать учеников своим предметом. Уроком, скорее всего, заинтересуются даже те, кто не понимает и не любит химию. А те, кто предпочитает практику вместо скучных теоретических выкладок, получат дополнительный стимул к изучению науки.
Предварительный просмотр:
МБОУ «Сухобезводненская средняя школа»
Область знаний: химия
Тема работы:
«Фараоновы змеи» в химии
Научный руководитель: Челнокова О.В.,учитель химии
МБОУ «Сухобезводненской средней школы»
Нижегородская область
г.о. Семёновский
П. Сухобезводное
2017г.
I.Введение………………………………………………………………………….3
II. Теоретическая часть…………………………………………………………... 4
- 1.Фараоновые змеи в истории. ………………………………4
1.1 Фараоновы змеи в истории Египта ……………….…4
1.2 Значение змей для Древнего Египта.…………………………..4
- 2.Фараоновые змеи в химии ……………………………………4
2.1 Первые шаги в получении фараоновой змеи…………………..4
2.2 Опыт Ф. Вёлера…………………………………………..……..5
2.3 Виды «фараоновых змей»……………………….……………..5
III. Практическая часть……………...………………………………………..........7
3.1. Методика проведения.………………………………………….7
3.2. Проведение химического эксперимента……………………….7
3.3. Зависимость внешнего вида «фараоновой змеи» от условий
Проведения химического эксперимента …………………………8
3.4. Результаты экспериментальной части…………………..………9
IV.Заключение……………………………………………………………………….9
V.Литература…………………………………………………………..…………....10
VI.Приложение…………………………………………………………………........11
VII. Рецензия…………………………………………………………………………15
I . Введение.
«Ты знакома с ветхой притчей
Про коварную змею..."»
(Г. Гейне, "Книга песен")
В одном из библейских преданий говорится, как пророк Моисей, исчерпав все иные аргументы в споре с фараоном, совершил чудо, превратив жезл в извивающуюся змею... Фараон был посрамлен и напуган. Мгновение – и жезл снова в руках Моисея в своём обычном виде. Моисей получил разрешение покинуть Египет, а мир получил очередную загадку.
Змея (или змей) - чрезвычайно распространенный символ в культуре Древнего Египта.
«…Из многих животных, изображения которых представлены в искусстве Древнего Египта, змея была самой священной и почитаемой. Обычно изображались две змеи, увенчанные двумя царскими коронами - Верхнего и Нижнего Египта, соответственно. Часто фараоны изображались со змеей на лбу. И самым священным символом было изображение двух змей на крылатом диске…»
Много лет прошло, много воды утекло, пока, на конец химикам 19 века удалось придумать нечто похожее на чудо, сотворённое Моисеем - «Тиоцианатная змея» Вёлера.
Проблема :
Как удалось получить « фараонову змею»?
Что для этого нужно?
Какими признаками сопровождается данное « чудо »?
Сколько видов «фараоновых змей» можно получить и какие условия для этого необходимы?
А самое главное возможно ли это осуществить в школьной химической лаборатории?
Объект исследования : условия появления «фараоновых змей»
Предмет : «фараоновы змеи» в химической лаборатории
Гипотеза : Если изменить пропорции в составе «фараоновой змеи» и условия проведения химического эксперимента, то «фараонова змея» получиться с новыми физическими свойствами
Целью нашего исследования является изучение материала о фараоновых змеях, их составе, методах получения и условий их появления в ходе химического эксперимента
Задачи :
- изучить историю происхождения понятия «фараоновы змеи»
- изучить состав «фараоновых змей»
- получить «фараонову змею» в школьной химической лаборатории и домашних условиях
4. выявить зависимость внешнего вида и состава «фараоновой змеи» от пропорций компонентов и условий получения
Средства: 1. Изучение теоретического материала.
2. Проведение химического эксперимента
3. Анализ.
Результатом исследования будет являться:
- Материал о связи исторического понятия « фараоновы змеи» с историей химического эксперимента.
- Выявление условий появления «фараоновой змеи» и её внешний вид
- II. Теоретическая часть
1. Фараоновы змеи в истории
- 1.1. Фараоновы змеи в истории Египта
«Змея ассоциировалась с духовным возрождением и воскресением. В древнеегипетском тексте она сама напоминает об этом: « Я змея Сата, я умираю и рождаюсь вновь» ». (А. Элфорд)
В системе иероглифов изображение улитки или рогатой змеи фонетически эквивалентно букве F, а знак, передающий движения змеи - Z. Оба они «относятся к первородным и космическим силам». Змея, как и другие рептилии, используется также при упоминании изначальных - наиболее примитивных -уровней жизни: именно рептилии первые приветствуют бога Ра, когда он появляется над поверхностью первобытных вод Нунз. (М. Касперавичюс)
Согласно «Книге Мертвых»: змей выступает символом Земли, змея сбрасывающая кожу, служит символом продолжения жизни после смерти
(гл. LXXXVII).
В «Текстах Пирамид» иероглифический знак «змея» снабжен множеством ножей, дабы нейтрализовать опасное животное.
Змеиный облик имеют многие египетские божества:
Амон как прабог выступает в образе змеи Кематеф;
Мехент - «Окружающий Землю», который выполняет функцию мирового змея, держащего на себе землю;
Керастис - рогатая гадюка;
С головой змеи изображаются: бог земли Геб - иногда;
Женские божества с голова змеи;
Змея как атрибут: Осирис - согласно египетской Книге его жилище покоилось на воде, а стены были сделаны из живых змей.
1.2 Значение змей для Древнего Египта
Для Древнего Египта характерно использование образа змея как социального классификационного знака священного царя (кобра как символ высшей божественной и царской мудрости и власти, знания, золота). Кобра (богиня Уто) вместе с грифом (Нехбет), изображенные на двойной короне фараона, символизируют власть фараона над объединенной страной и божественную защиту фараона.
Кушитские и мероитские цари и царицы обычно представляются увенчанными коронами с изображением кобры, подобными коронам фараонов. Для глиняной посуды местного производства характерен символ крылатой змеи.
В эллинистическом Египте: две змеи рядом с солнечным диском олицетворяют богинь Ноус и Логос, изгнавших врагов бога Ра; змея с головой льва - защита от зла. (См. приложение №1)
2.Фараоновы змеи в химии
2.1 Первые шаги в получении фараоновой змеи
С серой синерод образует замечательное вещество, известное под именем родановой кислоты (тиоциановая кислота, HCNS). Одно из ее соединений с ртутью, получившее в XIX веке большую известность благодаря своим особенным свойствам. Это - тиосинеродистая ртуть (тиоцианид ртути), шедшая на приготовление маленьких, легко воспламеняемых конусов, которые были известны под названием фараоновых змей.
Готовили состав для приготовления змей следующим образом: наливали роданид натрия в слабый раствор нитрата ртути, при этом роданид ртути выпадал в виде обильного осадка, представлявшего собой белый легко воспламеняющийся порошок. Его собирали на фильтре и превращали в твердое тесто посредством растирания с раствором камеди в воде. Прибавив затем к этому тесту небольшое количество нитрата натрия, делали из него конусы или цилиндры приблизительно 2,5 см высотой, и тщательно высушивали их над водяной ванной. Когда такое змеиное яйцо вполне просохнет, из него вылупляется детеныш: как только вы прикоснетесь к нему обыкновенной зажженной спичкой, тиосинеродистое соединение мало - помалу вздувается, цилиндр на глазах растет и превращается в желтоватую массу, которая расширяется и вытягивается от 45 до 60 см в длину. Можно подумать, что перед вами извивается кольцами настоящая змея, только что появившаяся на свет из своей тесной темницы, где она была сжата со всех сторон.
Образующийся после этого химического процесса остаток, заключая в себе между прочим синеродистую ртуть и парациан (полимер циана, (CN)2) ядовит, и поэтому его выбрасывали или сжигали. Он отличается рыхлым строением и от малейшего прикосновения распадается в порошок.
Во время процесса разложения тиосинеродистой ртути выделяется в большом количестве сернистый газ, сопровождая появление на свет фараоновых змей неприятным, удушливым запахом.
Очевидно, что в наше время такие забавы не могут быть популярными вследствие того, что для их изготовления и в процессе использования применяются и образуются очень ядовитые вещества.
2.2 Опыт Ф. Вёлера
Шли века и тысячелетия, алхимия постепенно превращалась в науку химию... Наконец, химикам XIX века удалось придумать нечто похожее на чудо «фараоновой змеи» - Тиоцианатная змея Вёлера
Однажды осенью 1820 года совсем еще молодой студент - медик Гейдельбергского университета Фридрих Вёлер, смешивая водные растворы тиоцианата аммония NH4NCS и нитрата ртути Hg(NO3)2, обнаружил, что из раствора выпадает белый осадок. Вёлер отфильтровал раствор и высушил осадок полученного тиоцианата ртути Hg(NCS)2, а потом любопытства ради поджег его. Осадок загорелся и произошло чудо: из невзрачного белого комочка, извиваясь, выползала и росла длинная черно-желтая «змея». Тиоцианат ртути после поджигания быстро разлагается с образованием черного сульфида ртути HgS, желтого объемистого нитрида углерода состава C3N4, углекислого газа и сернистого газа. Бурно выделяющиеся газы заставляют «ползти» змею, состоящую из твердых продуктов реакции. Просто удивительно, что из 1 г тиоцианата аммония и 2,5 г нитрата ртути получается в умелых руках змея длиной в 20--30 см. Однако соли ртути ядовиты, и работа с ними требует осторожности и внимания. (См. приложение №2).
2.3 Виды « фараоновых змей »
Черные (фараоновы) змеи, иногда называют светящимися червями - это небольшие таблетки или палочки, которые после поджигания, горят, образуя длинных черных змей из продуктов горения. Самое опасное при горении этих таблеток, это образующейся, в некоторых случаях, токсичный дым, но, зато, никакого пожара или взрыва.
1 .Сульфаниламидная змея
Очень простой способ получения «фараоновых змей» - это окислительное разложение сульфаниламидных лекарственных препаратов (например, стрептоцид, сульгин, сульфадиметоксин, этазол, сульфадимезин, фталазол, бисептол). В ходе окисления сульфаниламидных препаратов выделяется много газообразных продуктов реакции (SO2, H2S, N2, пары воды), которые вспучивают массу и формируют пористую «змею». Опыт проводят под тягой! На таблетку сухого горючего помещают 1 таблетку лекарственного препарата и поджигают горючее. При этом происходит выделение блестящей « фараоновой змеи » серого цвета, которую можно назвать из-за внешнего вида и «графитовой змеей ».
2. Глюконатная змея
Для получения глюконатной змеи достаточно поднести к пламени таблетку глюконата кальция, который продается в каждой аптеке. Из таблетки выползет змея, объем которой намного превышает объем исходного вещества. Разложение глюконата кальция, имеющего состав Са2 . H2O приводит к образованию оксида кальция, углерода, углекислого газа и воды.
Из таблеток «глюконата кальция» можно получить светло-серую « змею » с белыми пятнами длиной примерно 10–15 см, которая при получении закручивается в спираль.
Светлый оттенок « змеи » объясняется образованием в ходе реакции оксида кальция. Недостатком образующейся « змеи » является ее хрупкость. Она достаточно легко рассыпается.
3.Дихроматная змея
Смешивают, а затем растирают в ступке 10 г дихромата калия K2Cr2O7, 5 г нитрата калия KNO3 и 10 г сахара. Полученный порошок увлажняют этиловым спиртом и коллодием и спрессовывают в стеклянной трубочке диаметром 4--5 мм. Получается «палочка» смеси, образующая при поджигании сначала черную, а потом зеленую змею, которая так же выползает и извивается, как тиоцианатная: она горит со скоростью 2 мм в секунду и удлиняется в 10 раз! Реакция горения сахарозы в присутствии двух окислителей - нитрата калия и дихромата калия -довольно сложна; в конечном итоге образуются черные частицы сажи, зеленый оксид хрома, расплав карбоната калия, а также углекислый газ и азот. Газы вспучивают смесь твердых продуктов и заставляют ее двигаться.
4 . Нитратный червяк
В столовую 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 сахарного песка, тщательно перетертых в ступке. Затем в углубление горки наливают еще 1/2 столовой ложки этилового спирта и насыпают 1 чайную ложку приготовленной нитратно - сахарной смеси. После этого остается только поджечь спирт. Сразу же на поверхности смеси появляются черные шарики обугленного сахарного песка, и вслед за ними вырастает черный блестящий и толстый « червяк », спускающийся с горки. 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.
5. Искристая змея
Смешивается роданид ртути с небольшим количеством (несколько капель) крахмального клейстера, из полученной массы формируется палочка и после высыхания поджигается. Полученная змейка будет гореть красивым, синим, искристым пламенем. При горении будет образовываться сульфид ртути в отличие от роданида, это нетоксичное вещество (сульфид ртути нерастворим), но всё равно, такой эксперимент лучше проводить вне дома.
6 . Сода - сахарная змейка .
Смешайте сахарную пудру и питьевую соду в соотношении 4:1. Из полученной смеси формируется что-то наподобие бугорка (кургана) и в центре делается небольшое углубление. В это углубление капают несколько капель спирта или какого-нибудь другого органического горючего реактива. Подожгите при помощи спички или зажигалки вершину этого бугорка. Сначала будет еле заметное горение с разбрасыванием чёрных шариков, после того как реакция установится, произойдёт непрерывный рост чёрной змеи.
7. Зелёная фараонова змея.
Нам понадобится нитрат аммония: сахарная пудра: дихромат аммония (2:1:1). Смешайте компоненты, добавьте немного воды и сформируйте палочку, дайте ей высохнуть (для ускорения процесса можно использовать фен). После высыхания, подожгите с одного конца и наблюдайте, как вместо чёрной змеи будет расти зелёная. Зелёный цвет связан с образованием оксида хрома (III). Оксид хрома (III) является канцерогенным веществом, поэтому эксперимент проводите на открытом воздухе. (См. приложение №3).
III. Практическая часть
3.1. Методика проведения .
Изучив теоретический материал по получению различных видов «фараоновых змей», мы установили, что в их составе есть вещества не доступные и оказывающие вредное воздействие на организм. В составе «дихроматной змеи» есть соединения хрома, оказывающие токсичное действие; «нитратный червяк» содержит нитрат аммония, при попадании его в организм, возникает острое кислородное голодание; «искристая змея» содержит соединения ртути, которые опасны и запрещены в условиях школьной лаборатории; «зелёная фараонова змея» содержит оксид хрома (III), являющийся канцерогенным веществом. Поэтому, для проведения химического эксперимента мы выбрали, те виды «фараоновых змей», состав которых доступен и не оказывает вредного воздействия на организм.
А) Изготовление прибора и « таблетки ».
Для этого берут два медицинских шприца (по 10 мл) и срезают у одного из них нижнюю часть, где крепиться игла. Шприц заполняют смесью. Из другого шприца вынимают поршень и прессуют смесь. Затем выдавливаем таблетку из шприца. Полученную таблетку помещают на сухое горючее и поджигают его.
Б) Вещества: глюконат кальция (С 6 Н 11 О 7 ) 2 Ca ; валидол ссахаром(С 12 Н 22 О 11 ) сульфадимитаксин; оксид меди II (СuO); пищевая сода; спирт этиловый; сахар.
В) Оборудование: штатив, сетка, ступка, сухое горючие, стеклянная палочка, пестик. (См. приложение№4).
3.2. Проведение химического эксперимента
Опыт №1. Глюконат кальция (С 6 Н 11 О 7 ) 2 Ca + сульфадимитаксин = Серая, блестящая с белой головой « змея», ожидаемый результат. В результате опыта получилась « змея » более тёмная, очень хрупкая при прикосновении распадается.
) + Глюконат кальция (С 6 Н 11 О 7 ) 2 Ca = Серо - черная с « головой » и пятнами белого цвета, ожидаемый результат. В результате опыта четко выражена белая «голова» и тёмное тело «змеи».
Опыт №3 Глюконат кальция (С 6 Н 11 О 7 ) 2 Ca + Оксид меди II (СuO) = Серая, с красными, желтыми и зелеными пятнами, ожидаемый результат. В результате опыта у « змеи » хорошо выражено белая « голова » и на теле красные, жёлтые и зелёные пятна, хрупкая.
(См. приложение №5)
Опыт № 4 Глюконатная змея
Разложение глюконата кальция, имеющего состав Са2, при поджигании. Ожидаемый результат: светло – серая змея с белыми пятнами. В результате опыта змея светло – серая с белой головой, закручивается в спираль, хрупкая.
Опыт № 5 Сахарно – содовая змея
Сахарная пудра и пищевая сода в отношении 4: 1, виде горки, в центр несколько капель медицинского спирта, смесь поджигается. Ожидаемый результат: черные шарики и змея чёрного цвета. В результате опыта множество маленьких, черных, скрученных змей. (См. приложение №6)
3.3. Зависимость внешнего вида «фараоновой змеи» от условий проведения химического эксперимент
Опыт (пропорции веществ) | Внешний вид «фараоновой змеи» по описанию опыта | Внешний вид полученной «фараоновой змеи» | Условия, которые не обходимы изменить для достижения желаемого результата |
Опыт №1. Глюконат кальция (С 6 Н 11 О 7 ) 2 Ca + сульфадимитаксин (1:1) | Серая, блестящая с белой головой « змея», ожидаемый результат | Тёмная рыхлая масса, хрупкая, рассыпается | Исходная масса не достаточно увлажнена, требуется время |
Опыт №2. Валидол с (С 12 Н 22 О 11 ) + Глюконат кальция (С 6 Н 11 О 7 ) 2 Ca (1:1) | Серо - черная с « головой » и пятнами белого цвета, ожидаемый результат | Чётко выражена белая «голова», закрученное тело, появляются несколько змей одновременно | Необходимо поддерживать постоянное горение |
Опыт №3 Глюконат кальция (С 6 Н 11 О 7 ) 2 Ca + Оксид меди II (СuO) (1:1) | Серая, с красными, желтыми и зелеными пятнами | хорошо выражено белая « голова », на теле красные, жёлтые и зелёные пятна, хрупкая | Можно увеличить содержание оксида меди II и достаточно смочить массу |
Опыт № 4 Глюконатная змея (1 таблетка) | светло – серая змея с белыми пятнами | змея светло – серая с белой головой, закручивается в спираль, хрупкая | Необходимо постоянно нагревать |
Опыт № 5 Сахарно – содовая змея (1:1) | черные шарики и змея чёрного цвета | множество маленьких, черных, скрученных змей, твёрдых | Необходимо смочить всю смесь этиловым спиртом |
3.4.Результаты экспериментальной части.
В результате химического эксперимента, я получила « фараоновы змеи » в условиях школьной химической лаборатории и в домашних условиях. Выявила зависимость внешнего вида и состава «фараоновой змеи» от пропорций компонентов и условий получения
В ходе химического эксперимента, я сделала следующие выводы: внешний вид
«фараоновых змей» зависит от состава смеси, соблюдения пропорций и условий проведения химического эксперимента. Таблетка смеси не должна быть слишком сухой, так как «змея» становиться ещё более хрупкой. Для смачивания добавляют воду по каплям, перемешивая смесь, при излишке воды таблетку необходимо подсушить. Поддерживать постоянное горение для получения наилучшего результата.
IV. Заключение
В результате исследования я изучила материалы о происхождение понятия
«фараоновы змеи» в истории и химии, их значение и место в культуре Египта. Изучалась история химического эксперимента по получению «фараоновых змей», возможность получения разных видов «змей». Изготовления прибора и проведение химического эксперимента по получения пяти видов
« фараоновых змей» в условиях школьной химической лаборатории.
Изучалась зависимость внешнего вида «змеи» от состава и пропорций компонентов смеси и условий проведения химического эксперимента. Выбор «фараоновой змеи» зависел от доступности компонентов и их безопасного действия на организм. Таким образом, гипотеза о влиянии условий на физические свойства «фараоновой змеи» подтвердилась.
V.Литература
- Занимательные задания и эффективные опыты по химии /Б.Д.Степин, Л.Ю.Аликберова, 2-е изд. стериотип. - М.: Дрофа, 2006. 430 с. ил.
- Химия в школе: журнал// №2 2007г.
- www.wikipedia.ru
VI.Приложение №1.
Египетский фараон Египетская царица
Змеи в египетский культуре
Приложение №2.
Фридрих Вёлер
«Фараонова змея»
Приложение №3.
Виды «фараоновых змей»
Приложение №4.
Подготовительный этап.
Приложение №5.
Опыт№3.
Опыт №2 .
Опыт №1
Приложение № 6
Опыт № 5 (Смесь) Опыт № 4 Опыт № 5 (Смесь после горения)
VII.Рецензия
Проектная работа посвящена интересной теме - фараоновы змеи, как историческое понятие в химии. Автор работы ставит перед собой задачу: изучить теоретический материал, найти первые шаги в истории химического эксперимента по получению фараоновых змеи, получить фараоновы змеи в химической лаборатории, проанализировать зависимость внешнего вида «змеи» от состава, пропорции, условий проведения. Для решения задачи учащаяся ставит перед собой цели: узнать, что такое фараоновы змеи, как они были получены, оценить реальные и безопасные возможность получения их в химической лаборатории. Проанализировав обширный материал и возможности школьной лаборатории, был проведён химический эксперимент по получению пяти видов «фараоновых змей». Ученица пришла к выводу, что данный эксперимент возможен, чем подтвердила свою гипотезу.
Таким образом, проектная работа «Фараоновы змеи» в химии позволила учащейся заняться самостоятельной исследовательской работой и имеет познавательный интерес не только у участников проекта, но также для учащихся, повышая интерес к изучению химии, учителей - предметников, может быть использована на уроках, в качестве информационно - практического материала.
На фото - так называемая «фараонова змея», результат реакции разложения (Hg(NCS) 2). Вообще, фараоновыми змеями называют целый ряд химический превращений, которые сопровождаются образованием большого объема пористого продукта реакции из небольшого объема исходных веществ. Их часто используют в качестве демонстрационного эксперимента для наглядной иллюстрации того, что в результате химической реакции может происходить многократное изменение объема реагирующих веществ. Такие химические процессы сопровождаются бурным выделением газа и выглядят так, как будто из смеси реагентов выползает большая змея или появляются щупальца невиданного пришельца.
Название эксперимента отсылает нас к тексту Ветхого Завета . В главе седьмой книги Исхода написано: «И бросил Аарон [старший брат Моисея и его сподвижник при освобождении евреев из египетского рабства] жезл свой пред фараоном, и он [жезл] 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».
Некоторое время находка Вёлера - фейерверк под названием «фараонова змея» («Pharaoschlange») - был популярен в Германии на научных шоу, но потом его запретили показывать где-либо кроме стен химических лабораторий. Запрет на фараоновы змеи был введен тогда, когда при трагических обстоятельствах были открыты токсичные свойства Hg(NCS) 2 - несколько детей получили смертельные отравления, приняв тиоцианат ртути(II) за конфеты и съев его.
Тиоцианат ртути(II) - твердое вещество белого цвета, практически не растворимое в воде (при 20°С в 100 миллилитрах воды растворяется 0,069 грамм Hg(NCS) 2). Получают его почти так же, как его получил Вёлер, - с помощью реакции между растворами нитрата или хлорида ртути(II) с тиоцианатом калия . При нагревании тиоцианата ртути(II) до 165°С начинается его самопроизвольное разложение с выделением тепла, и белый порошок превращается в объемную и пористую коричневую массу, которая не растворяется в воде. В основном змея состоит из нитрида углерода (C 3 N 4). Основная реакция разложения тиоцианата ртути(II) описывается следующим уравнением:
2Hg(NSC) 2 → 2HgS + CS 2 + C 3 N 4
При нагревании C 3 N 4 частично разлагается с образованием дициана и молекулярного азота:
3C 3 N 4 → 3(CN) 2 + N 2
Образующийся в результате разложения тиоцианата ртути(II) сульфид ртути(II) может далее реагировать с кислородом воздуха, в результате чего образуется металлическая ртуть, пары которой летучи. Поэтому для безопасности при проведении демонстрационного эксперимента разлагающийся тиоцианат ртути(II) обычно накрывают стеклянным колпаком.
HgS + O 2 → Hg + SO 2
Дисульфид углерода (CS 2), образующийся при разложении тиоцианата ртути, легко воспламеняется и тоже может гореть в кислороде воздуха с образованием углекислого и сернистого (SO 2) газов:
CS 2 + 3O 2 → CO 2 + 2SO 2
Как и все соли ртути, тиоцианат токсичен. Его полулетальная доза (LD 50), составляет 46 мг/кг (для крыс при оральном введении), особенно быстро это вещество попадает в организм через слизистые оболочки, всасывается через кожу. По этой причине, а также из-за возможного выделения паров ртути, подготовка к эксперименту и его проведение требуют не только осторожности и внимания, но и соблюдения техники безопасности - змею из Hg(NCS) 2 можно показывать только в специальном лабораторном помещении с хорошей вытяжной вентиляцией. Этот опыт очень зрелищный: из 0,5 грамм Hg(NCS) 2 можно получить змею длиной до 30 см.
Если же вы хотите посмотреть фараонову змею у себя на кухне или показать ее на утреннике в актовом зале школы или детского сада, то самый безопасный вариант - глюконатная фараонова змея. Для получения такой змеи достаточно нагреть таблетку глюконата кальция , который можно купить в любой аптеке, до 120°С (во время экспериментов чаще всего глюконат кальция размещают на таблетке сухого горючего, которую поджигают). Глюконат кальция начнет разлагаться, и из его таблетки выползет светло-серая змея с белыми пятнами. Из одной таблетки массой 0,5 грамм можно получить змею длиной до 10–15 см.
Разложение глюконата кальция приводит к образованию оксида кальция, углерода, углекислого газа и воды:
Са 2 + O 2 → 10C + 2CO 2 + CaO + 10H 2 O
Светлый оттенок фараоновой змее из глюконата кальция придает оксид кальция. Недостатком образующейся змеи является - ее хрупкость: она легко рассыпается.
Аркадий Курамшин
Фараонова змея — это собирательное название химических реакций, результатом которых является многократное увеличение объема реактивов. Во время реакции результирующее вещество быстро увеличивается, при этом извиваясь как змея. А почему змея фараонова? Видимо тут существует отсылка на библейский сюжет, когда Моисей продемонстрировал фараону чудо, бросив свой посох на землю, превратившийся в змею. Такие химические опыты — это действительно настоящее чудо! Лучшие фараоновы змеи, к сожалению, получаются из веществ, которые нельзя использовать дома, тем более детям. Это роданид ртути, дихромат калия, нитрат аммония, различные сильные кислоты и т.д. Неужели нам так и не удастся провести вместе с детьми безопасный опыт Фараонов змей в домашних условиях? Не стоит отчаиваться, на помощь нам придут обычная сода и сахар !
Фараонова змея из соды и сахара
Для проведения опыта Фараонова змея в домашних условиях подготовьте следующие ингредиенты:
- просеянный песок;
- 95% спирт;
- сахарную пудру;
- пищевую соду.
Из песка насыпаем небольшую горку, пропитанную спиртом, на вершине этой горки делаем небольшое углубление. Затем смешиваем чайную ложку сахарной пудры и четверть ложки соды. Полученную смесь засыпаем в «кратер».
Поджигаем спирт (это может занять некоторое время). Постепенно смесь начнет превращаться в черные шарики, а после того как весь спирт прогорит, смесь резко почернеет и из неё начнет выползать фараонова змея!
Что произошло?
Во время горения спирта происходит реакция разложения соды и сахара. Сода разлагается на углекислый газ и водяной пар. Газы вспучивают массу, поэтому наша «змея» ползет и извивается. Тело змеи состоит из продуктов горения сахара.
Фараонова змея из глюконата кальция
Еще проще получить Фараонову змею из таблетки глюконата кальция, он свободно продается в аптеке и вы наверняка с ним уже знакомы. Таблетку нужно просто поджечь и при её горении образуется фараонова змея. К сожалению, такой фараонов змей очень непрочный, но для первого знакомства и для получения представления вполне подойдет.
Фараонова змея из марганцовки
Представляем классический химический опыт с многократным увеличением объема. Внимание! Работайте в перчатках! В стакан воды добавьте чайную ложку марганцовки. Туда же добавьте немного жидкого мыла. Перелейте содержимое стакана в высокий и достаточно узкий стеклянный сосуд. Для этих целей прекрасно подойдет простая цилиндрическая ваза для цветов. Теперь добавляем в вазу примерно треть стакана перекиси водорода 30%. Происходит резкий выброс столба пены из сосуда! Причем это происходит практически мгновенно! Поэтому эксперимент проводить нужно в таком месте, где вы легко сможете минимизировать последствия загрязнения этой пеной, например, в раковине.
