|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
GIẢI TRÍ TRẢI NGHIỆM TẠI NHÀ
Chú ý, tốc độ! Thí nghiệm hóa học
Trải nghiệm giải trí tại nhà / Thí nghiệm hóa học cho trẻ em Trong khoa học hóa học có một lĩnh vực đặc biệt nghiên cứu tốc độ và cơ chế của các phản ứng khác nhau - động học hóa học. Mặc dù lý thuyết hóa học có thể giải thích được nhiều điều nhưng về mặt lý thuyết vẫn chưa thể dự đoán được tốc độ của bất kỳ phản ứng nào. Nó được nghiên cứu thực nghiệm, trong phòng thí nghiệm, và sau đó các phương pháp được phát triển để thay đổi tốc độ này. Có nhiều phản ứng quan trọng đối với ngành công nghiệp diễn ra quá chậm; chúng ta cần có khả năng tăng tốc chúng. Ngược lại, các phản ứng khác phải bị ức chế vì chúng có hại. Nói tóm lại, động học hóa học là một khoa học thực nghiệm. Bạn có thể xác minh tính hợp lệ của các định luật bằng cách thực hiện một số thí nghiệm đơn giản. Trước tiên, hãy đảm bảo rằng tốc độ của cùng một phản ứng thực sự có thể thay đổi và khá đáng kể. (Tuy nhiên, điều này có thể được giả định không dựa trên hóa học mà dựa trên kinh nghiệm sống; ví dụ, thức ăn ở nơi lạnh sẽ hư hỏng chậm hơn ở nơi nóng, vì ở nhiệt độ khác nhau, các phản ứng sinh hóa giống nhau xảy ra ở tốc độ khác nhau.) Để kiểm tra, hãy lặp lại thí nghiệm từ chương "đồng hồ hóa học", nhưng lần này thay đổi không phải nồng độ của các chất (điều này đã quen thuộc với bạn) mà là nhiệt độ. Nếu đổ cả hai dung dịch ban đầu - natri sunfat và kali iodat với axit sunfuric - vào nước đá, thì thời gian sẽ trôi qua cho đến khi xuất hiện màu xanh lam so với khi sử dụng nước ấm. Chỉ cần lưu ý rằng trong nước rất nóng, màu này hoàn toàn không xuất hiện vì hợp chất iốt có màu với tinh bột không ổn định. Vì vậy, bạn đã rút ra kinh nghiệm: nồng độ và nhiệt độ càng cao thì phản ứng xảy ra càng nhanh. Nhưng một số phản ứng thoạt nhìn có vẻ là ngoại lệ đối với quy luật này. Đây là một ví dụ. Đổ axit axetic vào ống nghiệm cao 1-2 cm rồi ném vài miếng kẽm vào đó. Trước tiên, kẽm phải được làm sạch bằng cách ngâm nó trong dung dịch axit clohydric trong XNUMX giây và rửa sạch bằng nước. Axit axetic yếu và kẽm hòa tan trong đó rất chậm - bọt khí hydro hầu như không được giải phóng. Làm thế nào để tăng tốc độ phản ứng? Đun nóng dung dịch. Phải. Không thể khác được sao? Hãy làm điều này: từng chút một chúng ta sẽ thêm nước sạch vào ống nghiệm, mỗi lần trộn đều. Xem các bong bóng cẩn thận. Một điều đáng kinh ngạc: axit đã được pha loãng hai, ba lần và phản ứng, thay vì chậm lại, lại diễn ra ngày càng nhanh hơn! Nếu bạn thực hiện thí nghiệm này theo lớp vòng tròn, thì hãy thay kẽm bằng một mảnh vụn magiê nhỏ và không xử lý nó bằng bất cứ thứ gì. Magiê phản ứng với axit axetic loãng thậm chí còn mạnh hơn cả kẽm. “Ngoại lệ” này đối với quy tắc sẽ trở nên rõ ràng nếu nó được nghiên cứu kỹ. Kinh nghiệm của chúng tôi với axit axetic được giải thích như sau. Tốc độ kẽm hoặc magie phản ứng với axit phụ thuộc vào nồng độ ion hydro trong dung dịch. Những ion này được hình thành khi hòa tan bất kỳ axit nào trong nước. Nhưng khi khan hiếm nước, axit axetic yếu hầu như chỉ được tìm thấy trong dung dịch ở dạng phân tử không phân ly. Khi được pha loãng với nước, nhiều phân tử axit axetic sẽ bị phân hủy thành các ion và phản ứng diễn ra nhanh hơn. Nhưng nếu cho quá nhiều nước, phản ứng sẽ lại chậm lại, vì một lý do khác: do pha loãng mạnh nên nồng độ ion hydro sẽ lại giảm. Axit axetic 15% phản ứng nhanh nhất với kẽm. Tất nhiên, chúng tôi không phân tích thí nghiệm này chỉ để chỉ ra những biến đổi hóa học bất thường có thể xảy ra như thế nào. Chúng tôi muốn bạn chú ý đến điều này: để kiểm soát tốc độ phản ứng, bạn phải biết nó diễn ra như thế nào. Mọi phản ứng đều bắt đầu bằng việc các phân tử chất va chạm với nhau. Hãy xem phản ứng bắt đầu như thế nào.
Lấy một ống thủy tinh không rộng lắm, dài vài chục cm chọn hai nút, từ mặt trong đối diện với ống, cắm một que thủy tinh nhỏ vào cả hai nút và quấn một miếng bông gòn xung quanh. Làm ẩm một mảnh bằng vài giọt axit clohydric đậm đặc, mảnh còn lại bằng dung dịch amoniac đậm đặc. Đồng thời cắm phích cắm bằng bông gòn vào ống ở cả hai đầu. Sau vài phút - tùy thuộc vào độ dài của ống - một vòng màu trắng amoni clorua NH sẽ xuất hiện trong đó, gần với bông gòn có axit clohydric hơn4cl. Thông thường, trong các phản ứng hóa học, hỗn hợp được khuấy để tăng tốc quá trình. Chúng tôi đã cố tình không làm điều này và thậm chí không cố gắng giúp các phân tử gặp nhau - chúng tự di chuyển. Sự chuyển động độc lập như vậy của các phân tử trong một môi trường cụ thể được gọi là sự khuếch tán. Khi các phân tử của cả hai chất bay hơi khỏi bông gòn, chúng trải qua hàng tỷ lần va chạm mỗi giây với các phân tử không khí và với nhau. Và mặc dù tốc độ của các phân tử rất cao, nó lên tới hàng trăm mét mỗi giây, ở 0 ° C và áp suất bình thường trên đường tự do, tức là khoảng cách mà một phân tử có thể di chuyển từ va chạm này sang va chạm khác, chỉ khoảng 0,0001 mm đối với các chất này. Đó là lý do tại sao amoniac và hydro clorua (từ axit clohydric) chuyển động rất chậm trong ống. Một chất có mùi lan tỏa chậm rãi trong một căn phòng có không khí tĩnh lặng. Nhưng tại sao vòng trắng lại không xuất hiện ở giữa ống? Vì các phân tử amoniac nhỏ hơn nên chúng di chuyển trong không khí nhanh hơn. Nếu không khí được bơm ra khỏi ống, thì các phân tử amoniac và hydro clorua sẽ gặp nhau trong tích tắc - đường đi tự do của các phân tử sẽ tăng lên đáng kể. Chúng tôi khuyên bạn nên tự mình thực hiện một số nghiên cứu để tìm hiểu xem trọng lực và nhiệt độ ảnh hưởng đến sự khuếch tán như thế nào. Để làm điều này, đặt ống theo chiều dọc và xiên, đồng thời làm nóng các bộ phận riêng lẻ của nó (bao gồm cả nơi lắng đọng amoni clorua). Hãy thử rút ra kết luận của riêng bạn. Hãy chuyển từ chất khí sang chất lỏng. Ở họ, sự khuếch tán thậm chí còn chậm hơn. Hãy kiểm tra điều này bằng thực nghiệm. Trên một tấm kính nhẵn và sạch, nhỏ vài giọt của ba chất lỏng cạnh nhau: ở giữa - nước, ở hai bên - dung dịch soda và axit clohydric. Các chất lỏng không được tiếp xúc trước khi thí nghiệm bắt đầu. Sau đó, thật cẩn thận, tránh khuấy động, dùng que trộn đều các dung dịch. Carbon dioxide nên được giải phóng, nhưng điều này sẽ không xảy ra ngay lập tức. Và khi khí bắt đầu thoát ra, các bong bóng của nó sẽ nằm dọc theo ranh giới ngăn cách vùng khuếch tán của axit và soda. Thay vì soda và axit, bạn có thể lấy bất kỳ hai chất hòa tan trong nước nào, khi trộn lẫn sẽ có màu hoặc tạo kết tủa. Tuy nhiên, trong những thí nghiệm như vậy khó tránh khỏi những dòng chất lỏng làm biến dạng hình ảnh, vì vậy tốt hơn nên tiến hành thí nghiệm trong dung dịch đặc. Và bạn có thể làm dày chúng bằng gelatin. Chuẩn bị dung dịch gelatin 4% bằng cách cho vào nước nóng (không đun sôi!). Đổ dung dịch nóng vào ống nghiệm và khi nguội, nhanh chóng dùng nhíp chèn một tinh thể kali permanganat, đồng sunfat hoặc chất có màu sáng và hòa tan trong nước khác vào giữa ống nghiệm. Ngay lập tức loại bỏ nhíp bằng một động tác cẩn thận nhưng nhanh chóng. Trong vòng vài giờ, có thể quan sát thấy một mô hình khuếch tán rất đẹp. Chất tan lan ra mọi hướng với tốc độ như nhau, tạo thành một quả cầu màu. Bạn có thể thực hiện một thí nghiệm khác với dung dịch đặc. Đổ dung dịch gelatin nóng vào hai ống nghiệm, một ống nghiệm thêm một ít dung dịch kiềm và ống kia thêm phenolphtalein. Khi lượng chứa trong ống nghiệm đã đông đặc, dùng nhíp nhét nhanh một miếng phenolphtalein vào giữa ống nghiệm thứ nhất và một cục tro soda vào giữa ống nghiệm thứ hai. Trong cả hai trường hợp, màu đỏ thẫm sẽ xuất hiện. Nhưng lưu ý: ở ống nghiệm thứ 2, màu lan nhanh hơn rất nhiều. Các ion hydroxit được tạo ra bởi sự phân ly của kiềm nhỏ hơn và nhẹ hơn nhiều so với phân tử hữu cơ phức tạp phenolphtalein, do đó chúng chuyển động nhanh hơn trong dung dịch. Bây giờ chúng ta hãy chuyển sang chất rắn. Trong các phản ứng giữa chúng (hoặc giữa chất rắn với chất lỏng hoặc chất khí), các phân tử chỉ có thể va chạm ở bề mặt. Bề mặt tiếp xúc càng lớn thì phản ứng xảy ra càng nhanh. Hãy chắc chắn về điều này. Sắt không cháy trong không khí. Tuy nhiên, điều này chỉ đúng với đồ vật bằng sắt. Ví dụ, móng tay có bề mặt tiếp xúc nhỏ với không khí và phản ứng oxy hóa diễn ra quá chậm. Mạt sắt phản ứng với oxy nhanh hơn nhiều: khi trời lạnh, chúng biến thành rỉ sét sớm hơn và khi gặp lửa, chúng có thể bắt lửa. Những hạt nhỏ nhất có thể bốc cháy mà không cần đốt nóng. Sắt như vậy được gọi là pyrophoric. Không thể bào nó ngay cả với giũa nhỏ nhất, vì vậy nó thu được bằng phương pháp hóa học, chẳng hạn như bằng cách phân hủy muối của axit oxalic - sắt oxalat. Trộn dung dịch nước của bất kỳ muối sắt nào, chẳng hạn như sắt sunfat và axit oxalic hoặc muối hòa tan của nó. Lọc kết tủa sắt oxalat màu vàng và đổ vào ống nghiệm không quá 1/5 thể tích. Đun nóng chất trên ngọn lửa của đèn đốt, đồng thời giữ ống nghiệm nằm ngang hoặc hơi nghiêng, sao cho lỗ hướng xuống và cách xa bạn. Loại bỏ những giọt nước thoát ra bằng dây giấy lọc hoặc bông gòn. Khi oxalat phân hủy thành bột màu đen thì đậy nắp ống nghiệm và để nguội. Đổ từng chút một và thật cẩn thận lượng chứa trong ống nghiệm lên tấm kim loại hoặc tấm amiăng: bột sẽ lóe lên những tia lửa sáng. Trải nghiệm đặc biệt hiệu quả trong phòng tối. Cảnh báo quan trọng: không nên cất giữ sắt tự cháy vì nó có thể gây cháy! Khi kết thúc thí nghiệm, hãy nhớ đốt bột trong không khí hoặc xử lý bằng axit để không còn hạt chưa cháy - chúng có thể tự bốc cháy. Tiếp theo, chúng ta sẽ nghiên cứu xem kích thước bề mặt của một chất rắn ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ phản ứng của nó với chất lỏng. Lấy hai miếng phấn giống hệt nhau và nghiền một trong số chúng thành bột. Đặt cả hai mẫu vào ống nghiệm và đổ đầy axit clohydric với thể tích bằng nhau. Phấn được nghiền mịn như bạn mong đợi sẽ hòa tan nhanh hơn nhiều. Đặt một miếng phấn khác vào ống nghiệm chứa axit sunfuric. Phản ứng tràn đầy năng lượng đã bắt đầu sớm lắng xuống và sau đó dừng lại hoàn toàn. Từ cái gì? Suy cho cùng, axit sunfuric không hề yếu hơn axit clohydric... Phấn tác dụng với axit clohiđric tạo thành canxi clorua CaCl2 dễ dàng hòa tan trong nước và không cản trở dòng chảy của các phần axit mới lên bề mặt phấn. Khi phản ứng với axit sunfuric thu được canxi sunfat CaSO4, nhưng hòa tan rất kém trong nước, đọng lại trên bề mặt phấn và che phủ. Để phản ứng tiếp tục diễn ra, thỉnh thoảng cần phải làm sạch bề mặt của phấn hoặc biến thành bột trước. Kiến thức về các chi tiết quy trình như vậy là rất quan trọng đối với công nghệ hóa học. Và thêm một trải nghiệm nữa. Trộn trong cối hai chất rắn tạo ra sản phẩm phản ứng có màu: chì nitrat và kali iodua, sắt sunfat và muối máu đỏ, v.v. - và nghiền hỗn hợp bằng chày. Dần dần, khi bạn xay, hỗn hợp sẽ bắt đầu có màu khi bề mặt tương tác giữa các chất tăng lên. Nếu bạn đổ một ít nước lên hỗn hợp, màu sắc đậm sẽ ngay lập tức xuất hiện - xét cho cùng, các phân tử trong dung dịch di chuyển dễ dàng hơn nhiều. Và khi kết thúc các thí nghiệm về động học, chúng ta sẽ thực hiện một thí nghiệm định lượng; công cụ duy nhất bạn cần là đồng hồ bấm giờ hoặc đồng hồ đeo tay có kim giây. Chuẩn bị 0,5 lít dung dịch axit sulfuric 3% (đổ axit vào nước!) và cùng một lượng dung dịch natri thiosulfate 12%. Trước khi hòa tan thiosulfate, thêm một vài giọt amoniac vào nước. Đánh dấu hai bình hình trụ (ly, ly thủy tinh) dung tích 100 ml ở mức 50; 25; 12,5 và 37,5 ml, chia đôi chiều cao liên tiếp. Dán nhãn các chai và đổ dung dịch đã chuẩn bị vào chai đến vạch trên cùng (50 ml). Đặt một chiếc cốc mỏng thông thường có dung tích 200 hoặc 250 ml trên giấy tối màu và đổ dung dịch thiosulfate vào đó, sau đó là axit. Lưu ý thời gian ngay lập tức và khuấy hỗn hợp trong một đến hai giây. Để tránh làm vỡ kính, tốt hơn hết bạn nên sử dụng một thanh gỗ. Ngay khi dung dịch bắt đầu đục, ghi lại thời gian đã trôi qua kể từ khi phản ứng bắt đầu. Thật thuận tiện khi thực hiện thí nghiệm cùng nhau: một người theo dõi đồng hồ, người kia theo dõi các dung dịch và tín hiệu về độ đục. Rửa kính và thực hiện thí nghiệm thêm ba lần nữa; Đổ dung dịch thiosulfate vào ly đến vạch thứ ba (37,5), thứ hai (25) và thứ nhất (12,5 ml), mỗi lần thêm nước đến vạch trên. Lượng axit không đổi trong tất cả các thí nghiệm và tổng thể tích của hỗn hợp phản ứng luôn là 100 ml. Bây giờ hãy vẽ đồ thị cho thấy tốc độ phản ứng phụ thuộc như thế nào vào nồng độ thiosulfate. Thật thuận tiện khi biểu thị nồng độ theo các đơn vị tùy ý: 1, 2, 3 và 4. Đặt chúng trên trục x. Nhưng làm thế nào để tính tốc độ phản ứng? Điều này không thể được thực hiện một cách chính xác, nếu chỉ vì chúng ta xác định thời điểm vẩn đục bằng mắt, ở một mức độ nào đó một cách chủ quan. Ngoài ra, độ đục chỉ cho thấy các hạt lưu huỳnh nhỏ nhất được giải phóng trong quá trình phản ứng đã đạt đến kích thước có thể nhận thấy được. Chưa hết, vì không còn gì tốt hơn, chúng ta sẽ coi thời điểm bắt đầu có độ đục là thời điểm kết thúc của phản ứng (nhân tiện, điều này không xa sự thật lắm). Chúng ta hãy đưa ra một giả định nữa: tốc độ của phản ứng tỷ lệ nghịch với thời gian của nó. Nếu phản ứng diễn ra trong 10 giây thì chúng ta sẽ giả sử tốc độ là 0,1. Vẽ vận tốc trên trục y. Bốn thí nghiệm cho bốn điểm, điểm thứ năm - gốc tọa độ. Tất cả năm điểm sẽ nằm gần như trên cùng một đường thẳng. Phương trình của nó được viết như sau: v == k [Không2S2O3] đâu v- là tốc độ phản ứng, dấu ngoặc vuông là ký hiệu nồng độ được chấp nhận trong động học hóa học, và k- một hằng số tốc độ có thể dễ dàng tìm thấy từ biểu đồ. Nhưng tốc độ phản ứng cũng phụ thuộc vào nồng độ axit sulfuric. Giữ lượng thiosulfate không đổi và pha loãng axit sulfuric, kiểm tra xem tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào. Thật kỳ lạ, nó không thay đổi! Những trường hợp như vậy không phải là hiếm. Theo kinh nghiệm của chúng tôi, một phản ứng phức tạp xảy ra và sản phẩm của nó, lưu huỳnh, không được giải phóng ngay lập tức khi va chạm trực tiếp giữa các phân tử thiosulfate và axit. Nhìn chung, không có nhiều phản ứng thu được sản phẩm ngay lập tức. Trong các phản ứng tuần tự phức tạp một số giai đoạn diễn ra chậm hơn những giai đoạn khác. Trong trường hợp của chúng tôi, đây là trường hợp thứ hai trong đó lưu huỳnh được hình thành. Trên thực tế, chúng tôi đã đo được chính xác tốc độ của nó. Tác giả: Olgin O.M.
▪ Kính hát ▪ Thủ thuật với màn hình tàng hình ▪ Vane
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Mate làm tăng đáng kể nguy cơ ung thư ▪ Trung tâm siêu máy tính mạnh nhất ▪ Màn hình chuyên nghiệp iiyama T2234MC
▪ Phần truyền hình của trang web. Lựa chọn các bài viết ▪ bài viết Sức mạnh của trái đất. biểu thức phổ biến ▪ bài báo Bạn sẽ đi đâu để có một ngụm ozone ngon? đáp án chi tiết ▪ bài viết Người lái xe tải chở nhiên liệu. Hướng dẫn tiêu chuẩn về bảo hộ lao động ▪ bài viết Thiết bị điện chiếu sáng. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài viết tục ngữ và câu nói Tây Tạng. Lựa chọn lớn
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi đề xuất các thí nghiệm thú vị trong vật lý:
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này