Szaktanári segédlet Kémia kísérletekhez Az általános iskolák számára

Átírás

1 Szaktanári segédlet Kémia kísérletekhez Az általános iskolák számára A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

2

3 Tartalomjegyzék 7. évfolyam 100 fokon forr a víz?... 3 Meddig fő a bab?... 5 A diffúzió hőmérsékletfüggése... 7 Tisztítsunk sót! Egyszínű a tinta? Vigyázzunk a borospincében! Fényes gyertyaláng Jön a víz! Hogyan kerül szárazra a szög? Tegyük be a tojást az üvegbe! A tömegnek meg kell maradnia Mégsem kell a tömegnek megmaradnia? Készítsünk színes habot! Miért nem barnul meg az alma? Főzzük vagy ne főzzük? évfolyam Lehet-e kék a vörös lilakáposzta? Mire jó a szódabikarbóna? Titrálás Készítsünk pezsgőtablettát! Egy meg egy az kettő? Liftező spagetti Mire jó a sütőpor? Mit tegyünk a kelt tésztába? Mi a majonéz? Víz és olaj együtt: a margarin Mivel érdemes ablakot tisztítani? Mézes tea torokfájásra? Kémia a bűnüldözésben A süllyedő rongy Védelem a víz ellen... 61

4

5 1. számú kísérlet Kémia, 7. évfolyam 100 fokon forr a víz? Szükséges eszközök nagyméretű (kb. 1 literes) gömblombik, jól záró dugóval, Bunsen-állvány fogóval, Bunsen-égő, vas háromláb agyagos dróthálóval, polietilén zacskó Szükséges anyagok csapvíz, jég, horzsakő Kísérletleírás 1. Töltsünk csapvizet a lombikba, kb. a harmadáig-feléig, és dobjunk bele kevés horzsakövet. 2. Tegyük a vas háromlábra helyezett dróthálóra, Bunsen-égővel kezdjük melegíteni. 3. Pár perc forralás után szüntessük meg a melegítést, erősen dugaszoljuk be gumidugóval, majd fejjel lefelé helyezzük el az állványra rögzített fogóba. 4. Tegyük a lombikra a jeget (egy zacskóban), majd figyeljük a változást! Ezután fordítsuk vissza a lombikot, és mérjük meg a víz hőmérsékletét. Lehetséges hibák és veszélyek Óvatosan bánjunk a forró vízzel telt lombikkal, miközben rögzítjük! Vigyázzunk, hogy a dugó biztosan jól zárjon, mert ellenkező esetben kifolyhat a forró víz a lombikból. Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A folyadékok forráspontja függ a külső nyomástól. Minél kisebb a külső nyomás, annál alacsonyabb a forráspont értéke. A kísérletben a hűtéssel azt értük el, hogy a lombik belsejében lecsökkent a nyomás, ezért a víz annak ellenére felforrt, hogy a hőmérséklete már jóval 100 C alá került. Ezt a hőmérővel is ellenőrizhettük. 3

6 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Miért marad abba a víz forrása egy idő után? Mert az elpárolgó vízgőz miatt nő a nyomás a lombikban, így a forráspont emelkedik, miközben a folyadék hűl. 2. Eltérhet-e a víz forráspontja a 100 C-tól? Ha igen, hogyan? Igen, a légkörinél kisebb nyomáson alacsonyabb, magasabb nyomáson nagyobb a forráspont. Tantárgyközi kapcsolódások Fizika: Nyomás; Halmazállapot-változások Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A laboratóriumi gyakorlatban elterjedt művelet a vákuumdesztilláció, amikor is egy anyagot a légkörinél alacsonyabb nyomáson forralnak fel. Így olyan anyagok is gőzzé alakíthatók, amelyek normál nyomáson nem, mert pl. elbomlanának a normál forráspontjuk közelében. Az iparban pl. a pakura desztillációjánál is ezt az eljárást használják. 4

7 2. számú kísérlet Kémia, 7. évfolyam Meddig fő a bab? Szükséges eszközök főzőpohár, Bunsen-égő, vas háromláb agyagos dróthálóval, nagyobb műanyag fecskendő Szükséges anyagok csapvíz Kísérletleírás 1. Főzőpohárban forraljunk vizet. Ha felforrt, hagyjuk kissé lehűlni. 2. Egy fecskendőbe szívjunk fel ebből a valamivel a forráspontja alatti hőmérsékletű vízből. 3. Fogjuk be a fecskendő nyílását, majd határozott mozdulattal húzzuk ki a dugattyút. Lehetséges hibák és veszélyek A fecskendőt és a melegítéshez használt főzőpoharat óvatosan kezeljük, nehogy megégessük magunkat! A fecskendőből célszerű eltávolítani a levegőbuborékokat, mielőtt elkezdenénk a kísérletet. Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A dugattyú kihúzásával csökkentettük a nyomást a víz fölötti légtérben, ezzel csökkent a forráspont is, vagyis felforrhatott a mindössze C-os víz is. 5

8 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Miért nem sikerülne a kísérlet akkor, ha levegő jutna a fecskendőbe? Nem tudna kellően lecsökkenni a nyomás a dugattyú kihúzásakor. 2. Milyen anyag van a forrás során megjelenő üregekben (buborékokban)? Vízgőz. Tantárgyközi kapcsolódások Fizika: Nyomás; Halmazállapot-változások Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A tengerszinttől távolodva, felfelé haladva, egyre kisebb a légnyomás, így egyre alacsonyabb a víz forráspontja. Nagy magasságokban már jelentős a különbség, a Csomolungmán 8848 m-es magasságban pl. már csak 71 C. Ha a víz ilyen alacsony hőmérsékleten felforr, akkor bizonyos vízben főzendő ételek elkészítése nem javasolt, hiszen pl. a bab megpuhulásához 100 C-on is hosszú idő kell, 71 C-on pedig lényegében szinte lehetetlen is, de legalábbis nagyon sokáig tartana. 6

9 3. számú kísérlet Kémia, 7. évfolyam A diffúzió hőmérsékletfüggése Szükséges eszközök kémcső, Bunsen-égő, vas háromláb agyagos dróthálóval, kristályosító csésze, cseppentők Szükséges anyagok desztillált víz, ólom-nitrát-oldat, kálium-jodid-oldat Kísérletleírás 1. A kémcsőben ólom-nitrát-oldathoz cseppentsünk kálium-jodid-oldatot. 2. A kristályosító csészébe töltsünk desztillált vizet 0,5 cm magasságig. 3. A csésze két átellenes pontján (lehetőleg egyszerre) lassan, óvatosan juttassunk a vízbe 6-8 csepp kálium-jodid-, ill. ólom-nitrát-oldatot. 4. Az 1 3. pontot ismételjük meg melegebb (kb. 50 C-os) desztillált vízzel is. Lehetséges hibák és veszélyek Az oldatok bejuttatása során igyekezzünk minél óvatosabban eljárni, a csésze fala mentén lassan adagoljuk az oldatokat, hogy a víz minél kevésbé keveredjen fel! Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A két anyag sárga, vízben oldhatatlan ólom-jodid keletkezése közben reagál egymással. Ehhez természetesen a két anyagnak találkoznia kell. Amikor a csésze két oldalán óvatosan bejuttatjuk az oldatokat, és nem keverjük meg a vizet, a részecskék hőmozgására bízzuk a találkozást. Az egyes anyagok részecskéi tehát mindenféle külső hatás nélkül is eljuthatnak a csésze közepéig, ami jól megfigyelhető a sárga csapadék képződésével. A jelenséget diffúziónak nevezik. A második kísérletben azt is megfigyelhettük, hogy magasabb hőmérsékleten a diffúzió gyorsabb, hiszen a részecskék hőmozgása is gyorsabb. 7

10 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Miért nem képződik azonnal sárga csapadék, amikor a csészébe bejuttatjuk a két oldatot? Mert bizonyos idő kell ahhoz, hogy a diffúzió révén találkozhassanak a részecskék. 2. Mit állapíthatunk meg a diffúzió sebességéről magasabb hőmérsékleten? Nagyobb. 3. Jéghideg vízben mit tapasztaltunk volna? Még a szobahőmérsékletűnél is lassabban jelent volna meg a sárga csík. Tantárgyközi kapcsolódások Fizika: Hőmozgás Biológia: Diffúzió (légzés, ingerületátvitel) Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Folyadék- és gázhalmazállapotban is lejátszódik a diffúzió, amely a részecskék hőmozgásán alapul. Így a só akkor is egyenletesen oszlik el a levesben, ha csak beleszórjuk, de nem keverjük meg, igaz, jóval több idő szükséges így a koncentráció kiegyenlítődéséhez, mint ha kevernénk is. Minél melegebb a leves, annál gyorsabb diffúzióra számíthatunk. 8

11 4. számú kísérlet Kémia, 7. évfolyam Tisztítsunk sót! Szükséges eszközök 2 db főzőpohár, Bunsen-égő, üvegbot, üvegtölcsér, szűrőpapír vas háromláb agyagos dróthálóval, Bunsen-állvány szűrőkarikával, Szükséges anyagok desztillált víz, konyhasó, homok Kísérletleírás 1. Egy főzőpohárba szórjunk 3-4 vegyszeres kanálnyit a kevés homokkal összekevert sóból. 2. Adjunk hozzá kb. 50 cm 3 desztillált vizet. 3. Szűrőpapírból készítsünk akkora tölcsért, hogy illeszkedjen az üvegtölcsérbe (ne lógjon túl a peremén). 4. A szűrőkarikába helyezett üvegtölcsérbe tegyük bele a papírtölcsért, alá pedig egy főzőpohár kerüljön. 5. Miután az összes só feloldódott ezt kevergetéssel gyorsíthatjuk, öntsük a folyadékot több részletben a tölcsérbe (lásd következő oldal fenti kép). 6. Várjuk meg, amíg a szűrlet teljes mennyisége lecsöpög. 7. A homokot, ami fennmarad a szűrőpapíron, kevés vízzel öblítsük át. 8. Pároljuk be az összegyűjtött sóoldatot (lásd következő oldal lenti kép). Lehetséges hibák és veszélyek Ne próbáljuk a szűrést gyorsítani azzal, hogy üvegbottal nyomkodjuk a szűrőpapírt, mert kisza- Ha túl sok folyadékot öntünk egyszerre a tölcsérbe, előfordulhat, hogy kiömlik. kadhat! A bepárlás során fontos, hogy akkor szüntessük meg a melegítést, amikor még egy kevés nedvességet tartalmaz a só, mert ellenkező esetben a pohár eltörhet. Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat Mivel a só vízben oldódik, a homok pedig nem, az első lépésben a sót oldatba vihetjük a homok mellől. Ezt az oldatot szűréssel elválasztjuk a homoktól, hiszen a homokszemcsék túl nagyok ahhoz, hogy átjuthassanak a szűrőpapír pórusain. 9

12 Ezután elpárologtatjuk a vizet a sóoldatból, a só pedig visszamarad a pohárban: ennek az az oka, hogy a víz forráspontja sokkal alacsonyabb, mint a sóé. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Milyen problémát okozna, ha nem 50 cm 3, hanem 150 cm 3 vizet használnánk az oldáshoz? Jóval tovább tartana a szűrés és a bepárlás is. 2. A homokkal szennyezett cukrot is megtisztíthatnánk ezzel a módszerrel? Igen, mert a cukor a sóhoz hasonlóan oldódik vízben. Tantárgyközi kapcsolódások Földrajz: Sólepárlás Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Ha a só bármilyen vízben oldhatatlan szennyezést tartalmaz, ezzel a módszerrel megtisztíthatjuk, akár otthon is. Szűrőpapír helyett valamilyen sűrű szövésű, több rétegű tiszta szövet is megteszi. Ipari méretekben végzik a sólepárlást tengerpartokon, ahol a cél vagy a só kinyerése a tengervízből, vagy éppen a víz sómentesítése, ivóvíz előállítása. 10

13 5. számú kísérlet Kémia, 7. évfolyam Egyszínű a tinta? Szükséges eszközök színes filctollak, főzőpohár, szűrőpapír Szükséges anyagok csapvíz, különböző színekből előállított tintakeverék Kísérletleírás 1. Vágjunk ki egy 2-3 cm széles, cm hosszú szűrőpapírcsíkot. A hosszát úgy válasszuk meg, hogy ha az egyik végét kb. 1 cm-re behajtjuk, akkor a másik vége éppen nem éri el a kiválasztott szűrőpapír alját. 2. Tegyünk egy ki tintacseppet a papírcsík alsó végétől kb. 2 cm-re. 3. A főzőpohárba töltsünk kevés csapvizet úgy, hogy ha beletesszük a szűrőpapírt, a tintafolt a víz szintje fölött legyen. 4. Akasszuk fel a papírcsíkot a pohár peremére, és figyeljük meg a változásokat! 5. Próbáljuk ki az előzőeket tintacsepp helyett különféle színű filctollakkal rajzolt foltokkal is. Lehetséges hibák és veszélyek A tintacsepp, ill. a filctollal rajzolt pötty mindenképpen a vízfelszín fölött helyezkedjen el a szűrőpapír behelyezésekor! Célszerű minél kisebb tintacseppet felvinni a papírra, akkor lesz szép a kísérlet eredménye. Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A festékek gyakran sokféle színes összetevőt tartalmaznak, így állítják elő a kívánt színt. Ezzel az egyszerű eljárással meg is győződhettünk erről. Azért sikerülhetett a szétválasztás, mert a vízzel együtt felfelé haladó tinta egyes összetevői eltérő mértékben kötődnek a szűrőpapír anyagához, így adott idő alatt eltérő távolságra jutnak el az eredeti folttól. 11

14 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Miért emelkedik a víz fölfelé a szűrőpapír csíkon? A papírban található pórusok kis hajszálcsövekként működnek. 2. Melyik összetevő kötődik a legkevésbé a szűrőpapírhoz? Az, amelyik a távolabbra jutott az eredeti tintacsepptől. Tantárgyközi kapcsolódások Fizika: Hajszálcsövesség Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Ezt a módszert ma már számos, tökéletesített formában használják folyadék-, sőt gázkeverékek elválasztására, nem is csak színes összetevők esetén. (A kromatográfia elnevezés ami a megjelenő színekre utal azonban megmaradt eme eljárások gyűjtőneveként.) A modern laboratóriumi munka alapvető jelentőségű módszeréről van szó. 12

15 6. számú kísérlet Kémia, 7. évfolyam Vigyázzunk a borospincében! Szükséges eszközök három különböző magasságú gyertya, üvegkád, főzőpohár Szükséges anyagok kalcium-karbonát, 1:1 hígítású sósav Kísérletleírás 1. Három eltérő magasságú gyertyát helyezzünk az üvegkádba. A legkisebb legfeljebb 2-3 cm magas legyen. 2. Tegyünk mészkődarabokat a főzőpohárba, majd helyezzük el az üvegkádban a legnagyobb gyertya mellett. 3. Sorra gyújtsuk meg a gyertyákat. 4. Öntsünk a mészkődarabokra sósavat. Szükség szerint pótoljuk majd a sósavat vagy a mészkőt, ha a gázfejlődés lassulna. 5. Figyeljük meg, mi történik! Lehetséges hibák és veszélyek Az 1:1 hígítású sósav maró hatású. Egyszerre ne öntsünk túl sok sósavat a pohárba, nehogy a túl heves gázfejlődés miatt kifusson! Ha a legkisebb gyertya túl nagy, akkor sokat kell várni arra, hogy kialudjon. Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A mészkő reakcióba lép a sósavval: CaCO HCl CaCl 2 + H 2 O + CO 2 A képződő szén-dioxid felhalmozódik az üvegkádban, mégpedig először a kád alján gyülemlik fel, mert sűrűsége nagyobb, mint a levegőé. Ezért a legkisebb gyertya alszik el elsőként, holott a gáz a legnagyobb gyertya mellett jut ki a főzőpohárból. 13

16 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. A nitrogén a szén-dioxidhoz hasonlóan nem táplálja az égést. Ugyanezt tapasztalnánk, ha szén-dioxid helyett nitrogént juttatnánk az üvegkádba? Nem, mert a nitrogén sűrűsége nem nagyobb, hanem valamivel kisebb, mint a levegőé. 2. Honnan tudhatjuk, hogy a gázfejlődés a sósav elfogyása miatt maradt abba? Ha vannak még mészkődarabok a főzőpohárban, akkor csak a sósav elfogyása okozhatja a reakció leállását. Tantárgyközi kapcsolódások Fizika: Sűrűség Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Rosszul szellőző borospincékben a must erjedése során szén-dioxid halmozódik fel, a kísérlethez hasonlóan alulról megtöltve a pincét. Ez életveszélyt is jelenthet, ezért fontos ellenőrizni a széndioxid jelenlétét. Ezt legegyszerűbben egy alacsonyan tartott gyertyával tehetjük meg. 14

17 7. számú kísérlet Kémia, 7. évfolyam Fényes gyertyaláng Szükséges eszközök gyertya, főzőpohár, befőttesüveg teteje Szükséges anyagok 30%-os hidrogén-peroxid-oldat, 20%-os kénsavoldat, kálium-permanganát Kísérletleírás 1. A gyertyát helyezzük a főzőpohárba, és szórjunk köré 2-3 vegyszeres kanálnyi káliumpermanganátot. 2. Gyújtsuk meg a gyertyát. 3. Tegyük a tetőt a pohárra és figyeljük meg, hogy mennyi idő alatt alszik el a gyertya! 4. A tető eltávolítása után ismét gyújtsuk meg a gyertyát. 5. Készítsünk keveréket kb. 20 cm 3 30%-os hidrogén-peroxid-oldat és kb. 40 cm 3 20%-os kénsavoldat elegyítésével. 6. Öntsük a folyadékelegyet a pohárba. 7. Újra tegyük rá a tetőt a pohárra. 8. Miután a gyertya elaludt, óvatosan vegyük le a tetőt és vizsgáljuk meg a gyertyát! Lehetséges hibák és veszélyek A hidrogén-peroxid kénsav elegy maró, oxidáló, színtelenítő hatású anyag. Vigyázzunk, hogy ne kerüljön a bőrünkre vagy a ruhánkra! A befőttesüveg teteje nagyon forró lesz, különösen a kísérlet második részében. Semmiképpen se használjunk üvegből készült tárgyat fedő gyanánt, mert nagyon könnyen elpattanhat! Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A lezárt pohárban elfogy az oxigén, így az égés megszűnik. A hidrogén-peroxid és a kálium-permanganát reakciója az alábbi egyenlet szerint megy végbe: 2 KMnO H 2 O H 2 SO 4 2 MnSO 4 + K 2 SO H 2 O + 5 O 2 A keletkező oxigénben sokkal hevesebben megy végbe az égés, mint levegőn: jól láthatóan fényesebb (bár kisebb, gömbölyűbb) lesz a láng. Azt is megfigyelhetjük, hogy amíg képződik oxigén a reakcióban, a gyertya a lezárt pohárban is ég, ill. sokkal több paraffin olvad le róla, mint ha egyszerűen levegőn égne. 15

18 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Miért nem alszik el a gyertya a kísérlet második részében annak ellenére, hogy lefedtük a poharat? Mert a pohárban oxigén képződött. 2. Miért olvad le olyan sok paraffin a tiszta oxigénben zajló égés során? Mert a tiszta oxigénben gyorsabb, hevesebb az égés. Tantárgyközi kapcsolódások Fizika: Sűrűség Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Az orvosi gyakorlatban találkozhatunk a tiszta oxigén alkalmazásával: oxigénhiányos állapot megszüntetésére használják. 16

19 8. számú kísérlet Kémia, 7. évfolyam Jön a víz! Szükséges eszközök gyertya, kristályosító csésze, Bunsen-égő Szükséges anyagok tintával megfestett víz Kísérletleírás 1. Erősítsünk egy gyertyát a kristályosító csészébe úgy, hogy mellette még elférjen a főzőpohár. 2. A csészébe kb. 2/3 részig öntsünk tintával megfestett vizet. 3. Gyújtsuk meg a gyertyát. 4. Borítsuk rá a főzőpoharat, és figyeljük a változásokat! 5. Töröljük szárazra a főzőpoharat, majd Bunsen-lángban hevítsük fel a benne lévő levegőt úgy, hogy néhányszor ráhúzzuk a lángra. 6. A forró főzőpoharat szájával lefelé állítsuk a gyertya mellé, a vízbe. Lehetséges hibák és veszélyek Figyeljünk arra, hogy elegendő mennyiségű víz legyen a kristályosító csészében! A főzőpohár felmelegítése során fokozott figyelemmel járjunk el, részben azért, mert átforrósodik, részben azért, mert elaludhat a gázláng. Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat Mindkét kísérletben a pohár légterében bekövetkező nyomáscsökkenés eredményezte, hogy a külső légnyomás bepréselte a vizet a pohárba. Mindkét esetben előbb felmelegedett a benti levegő, majd amikor lehűlt, nyomása lecsökkent. 17

20 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Mekkora a nyomás a pohár légterében a kísérlet végén (amikor már nincs változás)? A külső nyomással azonos. 2. Miért maradt abba a gyertya égése akkor, amikor ráborítottuk a főzőpoharat? Mert az égéshez szükséges oxigén elfogyott. Tantárgyközi kapcsolódások Fizika: Sűrűség Földrajz: Légnyomás Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A levegő nyomásának hőmérséklet-csökkenés, ill. -emelkedés okozta változása a szél kialakulásának legfőbb oka. A légkörben zajló levegőmozgások megértése szempontjából tehát elsőrendű fontosságú kérdés. 18

21 9. számú kísérlet Kémia, 7. évfolyam Hogyan kerül szárazra a szög? Szükséges eszközök gömblombik, Bunsen-égő kristályosító csésze, Szükséges anyagok vasszög, víz, tinta, jégkocka Kísérletleírás 1. Tegyük a szöget a kristályosító csészébe. 2. Öntsünk rá tintával megfestett vizet, hogy éppen ellepje. 3. A gömblombikot óvatosan melegítsük fel a Bunsen-égő lángjában. Fontos, hogy forró legyen a lombik belsejében található levegő, ezért 2-3 másodpercre többször húzzuk rá a lombik nyakát a lángra. 4. A forró lombikot szájával lefelé állítsuk a szög mellé a vízbe. Tegyünk rá egy jégkockát. Lehetséges hibák és veszélyek Ne öntsünk túl sok vizet a kristályosító csészébe, mert akkor nem biztos, hogy szárazra kerül a szög. A lombik felmelegítése során fokozott figyelemmel járjunk el! Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A lombik belsejében lévő forró levegő nyomása folyamatosan csökken, miközben hűl. Ezért a külső nyomás nagyobb lesz, mint a belső, és a víz benyomul a lombik belsejébe. Így kerülhet szárazra a szög. 19

22 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. A külső vagy a belső nyomás nagyobb, amikor a víz elkezd beáramlani a lombikba? A külső. 2. Hogyan lehetne a vizet visszapréselni a csészébe a lombik érintése nélkül? Melegíteni kellene. 3. Vajon sikerülne a kísérlet jégkocka nélkül is? Igen, csak lassabban szívódna fel a víz. Tantárgyközi kapcsolódások Fizika: Nyomás, sűrűség Földrajz: Légnyomás Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A zárt térben lehűlő levegő nyomása csökken. Ezt akkor is tapasztaljuk, amikor egy befőttesüveget forrón zárunk le a tetejével: hűlés közben a tető behorpad, a külső légnyomás benyomja. Ha később kinyitjuk, a nyomás kiegyenlítődik, a tető visszapattan, horpadása megszűnik. Azt, hogy a konzerv légmentesen zár, nem jutott bele levegő, úgy ellenőrizhetjük, hogy megpróbáljuk a tetejét középen benyomni. Ha nem sikerül (hiszen a külső légnyomás nyomja), akkor a lezárás után nem jutott be levegő. 20

23 10. számú kísérlet Kémia, 7. évfolyam Tegyük be a tojást az üvegbe! Szükséges eszközök 1 dm 3 -es lombik, csipesz, gyufa, Bunsen-égő (elhagyható) Szükséges anyagok megtisztított kemény tojás, papírdarab, jeges víz (elhagyható) Kísérletleírás 1. Olyan lombikra lesz szükségünk, amelynek szájára illeszkedik a keményre főzött tojás. 2. A lombikot, ill. annak légterét hevítsük fel a Bunsen-égő lángjában, néhányszor húzzuk is rá a lángra óvatosan, egyszerre csak néhány másodpercre. 3. Ezután tegyük a tojást keskenyebb, csúcsos végével a lombik szájára, finoman nyomjuk is rá, hogy légmentesen zárjon. Figyeljük a változást! 4. A lombikba szívódott tojást kivehetjük, ha a lombik szájához mozgatjuk, majd a lombikot a Bunsen-égő lángjában melegítjük. Lehetséges hibák és veszélyek Ha a fehérje lágy marad bár fogyasztásra így alkalmasabb a kísérletben a beszívódás közben szétrepedhet. Legyen tehát a tojás kemény, rugalmas! A lombik melegítése során mindkétszer óvatosan járjunk el! Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A tojással lezárt forró lombik levegője hűlni kezd. Eközben nyomása csökken, vagyis a külső nyomás nagyobb lesz, mint a belső. Emiatt a tojás benyomódik a lombik belsejébe. Amikor a tojást kitoljuk, a belső nyomást növeljük a lombik melegítésével. 21

24 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Hogyan változik az állandó térfogatú levegő nyomása, ha nő a hőmérséklete? Nő. 2. Hogyan lehetne gyorsítani a tojás beszívódását? A lombik hűtésével. Tantárgyközi kapcsolódások Fizika: Nyomás, sűrűség Földrajz: Légnyomás Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Ha egy forró lekvárral teli befőttesüvegre celofánt feszítünk, erősen legumizzuk, megfigyelhetjük, hogy hűlés közben a celofán behorpad, benyomódik az üvegbe. A jelenség teljesen analóg a mi kísérletünkkel. 22

25 11. számú kísérlet Kémia, 7. évfolyam A tömegnek meg kell maradnia Szükséges eszközök csipesz, kisméretű kémcső, kétkarú mérleg, csiszolatos Erlenmeyer-lombik Szükséges anyagok tömény salétromsav, rézforgács Kísérletleírás 1. Dobjunk a csiszolt dugós lombikba 2-3 rézforgácsot. 2. Öntsünk a kis kémcsőbe néhány csepp tömény salétromsavoldatot, majd csipesszel óvatosan állítsuk bele a lombikba. 3. A lezárt lombikot egyensúlyozzuk ki a mérlegen. Arretáljuk a mérleget. 4. Döntsük meg a lombikot, hogy a salétromsav reakcióba léphessen a rézzel. A dugót eközben ne vegyük ki. 5. Vizsgáljuk meg, hogy megváltozott-e a lombik tömege! Lehetséges hibák és veszélyek A tömény salétromsav maró hatású, a barna nitrogén-dioxid-gáz kellemetlen szagú, mérgező anyag. A lombikot csak azután vegyük le a mérlegről, hogy arretáltuk! Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A réz és a salétromsavoldat közötti kémiai reakciót az alábbi egyenlet írja le: Cu + 4 HNO 3 Cu(NO 3 ) H 2 O + 2 NO 2 A keletkező nitrogén-dioxid barna színű gáz, ennek a képződése a legfeltűnőbb (a türkizkék réznitrát mellett). A kísérletből kiderül, hogy a folyamat során noha új anyagok keletkeztek a teljes tömeg nem változott, mert a kiindulási anyagok tömege megegyezik a termékek tömegével. 23

26 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Honnan tudjuk, hogy sikerült kijuttatni a salétromsavat a kis kémcsőből? Megindul a vörösbarna gáz fejlődése. 2. Mi történne, ha nem zárna tökéletesen a dugó? A nitrogén-dioxid eltávozna, így a mérleg tömegcsökkenést jelezne. 3. A reakció végén már nem láthatók rézdarabok a lombikban. Hogyan lehetséges, hogy mégsem csökkent a lombik tartalmának a tömege? Mert bár a kiindulási anyagok köztük a réz mennyisége csökkent, új anyagok keletkeztek, így a lombikban található anyagok össztömege nem változott meg. Tantárgyközi kapcsolódások Fizika: Tömegmegmaradás törvénye Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A tömegmegmaradás törvényét a 18. században Lomonoszov és Lavoisier egymástól függetlenül ismerték fel. Alapvető törvényszerűségről van szó, amely érvényes minden kémiai reakcióra, legyen az laboratóriumban vagy konyhában végbemenő folyamat. 24

27 12. számú kísérlet Kémia, 7. évfolyam Mégsem kell a tömegnek megmaradnia? Szükséges eszközök csipesz, kétkarú mérleg, Bunsen-égő Szükséges anyagok magnéziumszalag, papírdarab, alufólia Kísérletleírás 1. Tegyük a papírgalacsint az alufóliából készített tálkába, majd a kétkarú mérleg egyik serpenyőjébe helyezve egyensúlyozzuk ki súlyokkal. 2. A mérleg lezárt állapotában vegyük le a tálkát, gyújtsuk meg a papírdarabot. 3. Miután a papír teljesen elégett, tegyük vissza a tálkát a mérlegre, nyissuk ki, és ellenőrizzük a tömegváltozást. 4. Vágjunk le egy hosszabb magnéziumszalag-darabot, és a papír helyett ezzel végezzük el az 1 3. pontban leírtakat. Használhatjuk ugyanazt az alufólia-darabot is. A magnéziumot a Bunsen-égő lángjában tudjuk meggyújtani, ezt követően a kis tálkában hagyjuk elégni. Lehetséges hibák és veszélyek A magnézium vakító fehér fénnyel ég, nem tanácsos közvetlenül belenézni. Az égés során igen magas hőmérséklet alakul ki, fokozottan figyeljünk erre! A mérleg csak akkor mutatja jól észlelhetően a tömegváltozást, ha a magnéziumdarab nem túl kicsi. Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A két eset között az a különbség, hogy a papír égéstermékei jórészt gáz-halmazállapotúak, így eltávoznak az égés során, a magnézium égésterméke, a magnézium-oxid viszont nem illékony szilárd anyag, ami ráadásul a reakcióba lépett oxigént is tartalmazza. Így lehetséges, hogy az első esetben látszólag tömegcsökkenés, a másodikban pedig tömegnövekedés lép fel. 25

28 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Melyik esetben észleltük, hogy az égéstermék tömege kisebb, mint a kiindulási? A papír esetében. 2. Egy fadarab elégetése után milyen tömegváltozást tapasztalnánk? A papírhoz hasonlóan tömegcsökkenést. 3. Egy rozsdás vastárgy tömegét 1 kg-nak mérjük. Mekkora lehetett az eredeti vasdarab tömege ehhez képest? Kisebb, mint 1 kg. Tantárgyközi kapcsolódások Fizika: Tömegmegmaradás törvénye Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A tömegmegmaradás törvénye az égés során is érvényes, csak a hétköznapi tapasztalataink mondanak ennek ellent látszólag. 26

29 13. számú kísérlet Kémia, 7. évfolyam Készítsünk színes habot! Szükséges eszközök nagyméretű mérőhenger (legalább 500 cm 3 es), gyújtópálca, gyufa Szükséges anyagok kálium-jodid, 30%-os hidrogén-peroxid-oldat, 2 mol/dm 3 koncentrációjú nátrium-hidroxidoldat, víz, ételfesték, mosogatószer Kísérletleírás 1. A mérőhengerben keverjük össze a következő anyagokat: cm 3 hidrogén-peroxid-oldat, ételfesték (annyi, hogy intenzív színe legyen), mosogatószer, 5 cm 3 nátrium-hidroxid-oldat. 2. Kálium-jodidból készítsünk 6-8 cm 3 tömény oldatot. 3. Öntsük hozzá ezt is a mérőhenger tartalmához. 4. A kísérlet végén dugjunk egy parázsló gyújtópálcát a henger felső részén lévő habba. Lehetséges hibák és veszélyek A hidrogén-peroxid ne kerüljön a bőrünkre! Megkönnyíti a mosogatást, ha az egész kísérletet egy nagyméretű tálcán végezzük, ahová kifolyhat a képződő hab. Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A hidrogén-peroxid az alábbi egyenlet szerint bomlik: 2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 A folyamatot a kálium-jodid gyorsítja, katalizálja. A képződő oxigén nagy mennyiségű habot fúj a mosogatószer jelenlétében. Jelenlétét a parázsló gyújtópálca lángra lobbanása jelzi. 27

30 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Miért lobban lángra a gyújtópálca? A keletkező oxigén táplálja az égést. 2. Mi a mosogatószer szerepe a folyamatban? Ha nem lenne az elegyben, nem képződne hab. 3. Melyik az az összetevő, amelyet a kísérlet lényeges módosulása nélkül elhagyhatnánk? Ételfesték nélkül fehér színű hab keletkezne. Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: Katalízis Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A hidrogén-peroxid meglehetősen bomlékony anyag, a bomlás azonban szobahőmérsékleten nem túl gyors. Katalizátor jelenlétében viszont a bomlás sebessége sokszorosára nőhet. Sok élőlény termel egy kataláz nevű enzimet, ami igen hatékonyan katalizálja a folyamatot, aminek az élettani jelentősége, hogy a sejtekben keletkező káros hidrogén-peroxidot így lehet ártalmatlanítani. 28

31 14. számú kísérlet Kémia, 7. évfolyam Miért nem barnul meg az alma? Szükséges eszközök dörzsmozsár, kémcsövek, cseppentő, szűrőpapír, üvegtölcsér, kés Szükséges anyagok C-vitamin-tabletta, Lugol-oldat, alma Kísérletleírás 1. Dörzsmozsárban törjük porrá a C-vitamin-tablettát. 2. Készítsünk belőle kb ml oldatot. Ha túl zavaros lenne, szűrjük le. 3. Egy kémcsőbe töltsünk belőle kétujjnyit, majd adagoljunk hozzá cseppenként Lugol-oldatot. 4. Egy fél alma vágási felületét kenjük be a C-vitamin-oldattal, hasonlítsuk össze a színváltozást a kezeletlen almaféllel! Lehetséges hibák és veszélyek Az almák színváltozását azonos körülmények között, azonos idő eltelte után hasonlítsuk össze! Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A C-vitamin és a Lugol-oldat reakciója során a Lugol-oldat elszíntelenedik. Bizonyos mennyiségű Lugol-oldat hozzáadása után azonban már megmarad a Lugol-oldat barna színe. (Ha esetleg egykét csepp keményítőoldatot is adunk előzetesen a C-vitamin-oldathoz, még jobban láthatjuk a színváltozást, mert a jód kék színreakciót ad a keményítővel már igen kis mennyiségben is.) Az alma barnulása bonyolult folyamat, ennek jó gátlószere a C-vitamin. 29

32 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Miért tűnik el az első néhány csepp Lugol-oldat színe? Mert reakcióba lép a C-vitaminnal, és a reakció termékei színtelenek. 2. Mennyiben lennének eltérőek a tapasztalatok, ha az oldatot feleakkora mennyiségű C-vitamin ból, de ugyanannyi vízzel készítettük volna el? Kevesebb Lugol-oldat is elegendő lett volna a szín megjelenéséig. Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: Vitaminok Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A C-vitamin létfontosságú anyag, amely azonban meglehetősen reakcióképes. Megfigyelhettük a gyümölcsök barnulását gátló hatását, amit a konyhai gyakorlatban ki is használhatunk (tiszta, por alakú C-vitamint is árulnak a patikákban). Szintén gyakorlati jelentősége lehet, hogy a C-vitamin reakcióba képes lépni a jóddal, így a jód okozta barna foltok eltávolítására szolgálhat (pl. sebfertőtlenítés után). 30

33 15. számú kísérlet Kémia, 7. évfolyam Főzzük vagy ne főzzük? Szükséges eszközök dörzsmozsár, cseppentő, szűrőpapír, üvegtölcsér, mérőhenger, Bunsen-égő, 2 kis főzőpohár, agyagos drótháló Szükséges anyagok C-vitamin-tabletta, híg Lugol-oldat Kísérletleírás 1. Az előző kísérlethez hasonlóan készítsünk C-vitamin-oldatot. 2. Két főzőpohárba töltsünk azonos mennyiséget az oldatból. A térfogata 5-10 ml legyen, és ha túl nagy a főzőpohár, desztillált vízzel felhígíthatjuk, hogy jobban megfigyelhető legyen a későbbi színváltozás. 3. Az egyik főzőpohár tartalmát forraljuk kb percig, majd csapvíz alatt hűtsük le. 4. Csepegtessünk a főzőpoharak tartalmához Lugol-oldatot. Számoljuk a cseppeket, amíg a Lugol-oldat barna színe megmarad. (Ennek észlelését kevés keményítőoldat hozzáadásával megkönnyíthetjük, ekkor kék színreakció lesz megfigyelhető.) 5. Hasonlítsuk össze a forralt és a nem forralt oldatokhoz szükséges Lugol-oldat mennyiségét! Lehetséges hibák és veszélyek Mindenképpen azonos térfogatú C-vitamin-oldatokat vizsgáljunk! Amikor a Lugol-oldat színe már nehezen tűnik el, minden csepp után keverjük meg az oldatot! 31

34 Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat Minél kevesebb C-vitamin van az oldatban, annál kevesebb Lugol-oldat kell ahhoz, hogy a színe megmaradjon. Forralás hatására bizonyos mennyiségű C-vitamin elbomlik, ezzel magyarázható a különbség a két, azonos mennyiségű oldat között. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Hogyan befolyásolja a szükséges Lugol-oldat mennyiségét a C-vitamin-oldat mennyisége? Minél több, annál több Lugol-oldat kell a szín megmaradásához. 2. Hogyan befolyásolja a szükséges Lugol-oldat mennyiségét a C-vitamin-oldat hígítása? Nem befolyásolja. 3. Miért elegendő már kevesebb Lugol-oldat is a felforralt C-vitamin-oldathoz? Mert forralás hatására a C-vitamin egy része elbomlik. Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: Vitaminok Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Érdemes tudni, hogy a C-vitamin hőérzékeny anyag, vagyis melegítés, forralás hatására bomlik. Éppen ezért a magas C-vitamin-tartalmú gyümölcsökből és zöldségekből hőkezeléssel készített ételek, italok C-vitamin-tartalma alacsonyabb, mint a nyers növényé. 32

35 16. számú kísérlet Kémia, 8. évfolyam Lehet-e kék a vörös lilakáposzta? Szükséges eszközök 2 főzőpohár, Bunsen-égő, kés, cseppentő, 7 kémcső, vas háromláb agyagos dróthálóval, vegyszeres kanál, kémcsőállvány Szükséges anyagok lilakáposzta, 10%-os ecet, 0,1 M sósav, NaHCO 3, Na 2 CO 3, desztillált víz, nátrium-acetát, 0,1 M NaOH-oldat Kísérletleírás 1. Vágjuk darabokra a lilakáposztát. 2. Tegyük főzőpohárba, öntsünk rá etil-alkoholt, hagyjuk állni pár percig, amíg a színanyagok kioldódnak. Az oldat tisztáját fogjuk majd felhasználni. 3. A sósavból, az ecetből és a nátrium-hidroxid-oldatból öntsünk 5-5 cm 3 -t kémcsövekbe. 4. A nátrium-hidrogén-karbonátból és a nátrium-karbonátból kémcsövekben készítsünk oldatot: fél-fél vegyszeres kanálnyi mennyiséget oldjunk fel 5-5 cm 3 desztillált vízben. 5. Egy hatodik kémcsőbe öntsünk 5 cm 3 ecetet, majd adjunk hozzá fél vegyszeres kanálnyi nátrium-acetátot. 6. Határozzuk meg az egyes oldatok ph-ját univerzális indikátorpapírral! 7. Növekvő ph szerint rendezzük a kémcsöveket a kémcsőállványon. 8. Mindegyik kémcsőbe cseppentsünk az alkoholos káposztakivonatból annyit, hogy jól észlelhető legyen a színe. 33

36 Lehetséges hibák és veszélyek Várjuk meg, amíg az etil-alkohol kioldja a színanyagok nagy részét, vagyis az oldat kellően intenzív lila színű lesz. Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A lilakáposzta olyan indikátor tulajdonságú festékanyagokat (antociánokat) tartalmaz, amelyek az oldat ph-jától függően sokféle színárnyalatot vehetnek fel. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. A lilakáposztából készült ételek általában vörös színűek. Miért? Mert savas kémhatásúak. 2. Milyen kémhatású a nátrium-hidroxid vizes oldata? Lúgos. 3. Hogyan lehetne a vörös színű párolt káposztát kék színűvé varázsolni? Pl. szódabikarbóna hozzáadásával. Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: Növényi festékek Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Sok növény tartalmaz indikátor tulajdonságú festékanyagokat. Otthon is ki lehet próbálni különféle színes gyümölcsök és zöldségek levét különböző kémhatású oldatokban (pl. háztartási sósav, ecet, ezek jól felhígított oldatai, csapvíz, szódabikarbóna oldata), hogy megfigyelhessük az esetlegesen megjelenő eltérő színeket. 34

37 17. számú kísérlet Kémia, 8. évfolyam Mire jó a szódabikarbóna? Szükséges eszközök 200 cm 3 -es főzőpohár, vegyszeres kanál, kémcsőállvány, üvegbot Szükséges anyagok 0,2 M sósav, színskála szódabikarbóna, univerzálindikátor-oldat, Kísérletleírás 1. Töltsük meg harmadáig a főzőpoharat sósavval, majd addig csepegtessük hozzá az univerzálindikátor-oldatot, amíg a színe jól látható lesz. 2. Tegyünk bele egy kanálka szódabikarbónát. 3. Keverjük meg üvegbottal meg az oldatot. 4. A szódabikarbóna folyamatos adagolása (és keverés) után jegyezzük fel az indikátor színét! 5. Egy idő után azt tapasztaljuk, hogy a következő kanál szódabikarbóna hatására az oldat pezsgése abbamarad. 6. Még két-három kanál szódabikarbónát adjunk az oldathoz. Lehetséges hibák és veszélyek Ügyeljünk arra, hogy a szódabikarbónából kb. egyforma mennyiségeket adagoljunk! Nem szabad egyszerre túl sokat beletenni, mert a heves pezsgés miatt kifuthat a pohárból. Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat Az oldat pezsgését a szódabikarbóna és a sósav között lejátszódó kémiai reakció okozza: NaHCO 3 + HCl NaCl + H 2 O + CO 2 Eközben a hidrogén-klorid mennyisége és koncentrációja csökken, az oldat egyre kevésbé lesz savas, sőt a reakció végén enyhén lúgossá válik, 8 körül stabilizálódik. (Ezen már nem változtat újabb adag szódabikarbóna hozzáadása.) 35

38 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Milyen kémhatású a sósav? Savas. 2. Milyen kémhatású a szódabikarbóna oldata? Enyhén lúgos. 3. Honnan tudhatjuk, hogy elfogyott az összes sósav a pohárból? A szódabikarbóna hozzáadása már nem okoz pezsgést. 4. Miért nem veszélyes a szódabikarbóna használata gyomorsavmegkötőként? Mert oldata csak enyhén lúgos kémhatású (de azért képes közömbösíteni a sósavat). Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: Gyomorsav, gyomorsavtúltengés Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A szódabikarbónát savak megkötésére, semlegesítésére használják. Jól ismert anyag a háztartásokban gyomorégés csillapítására, hiszen a gyomorégést a gyomorban termelődő sósav okozza. Találkozhatunk vele laboratóriumokban is, ott a savak okozta sérülések kezelésére használják oldatát. 36

39 18. számú kísérlet Kémia, 8. évfolyam Titrálás Szükséges eszközök kisméretű gömblombik (titráló lombik), büretta, mérőhenger Szükséges anyagok 0,1 M sósav, fenolftalein, 0,1 M NaOH-oldat, metilnarancs, desztillált víz Kísérletleírás 1. A kis gömblombikba (titráló lombikba) mérjünk ki mérőhengerrel 5 cm 3 sósavat, hígítsuk fel kb. 20 cm 3 desztillált vízzel és adjunk hozzá 4-5 csepp metilnarancsot. 2. Töltsük fel a bürettát a 0 jelig NaOH-oldattal. 3. Kezdjük el csepegtetni a NaOH-oldatot a sósavhoz. A kezdetben vörös színű oldat narancssárgán át citromsárgára fog színeződni. Az átcsapás meglehetősen éles, nekünk a narancssárga átmeneti színt kell megtalálnunk. 4. Amikor a becseppentés helyén megjelenő sárga színeződés már nehezen tűnik el, lassítsuk az adagolást, és minden csepp után alaposan rázzuk össze a lombik tartalmát. 5. A narancssárga szín elérésekor szüntessük meg a NaOH-oldat adagolását, és olvassuk le a hozzáadott mérőoldat térfogatát! 6. Végezzük el a mérést metilnarancs helyett fenolftalein jelenlétében (ebből is 4-5 csepp kell), mindent ugyanúgy végezve, mint az előbb. Most a fenolftalein rózsaszín színének megjelenése fogja jelezni a reakció lejátszódását, a végpont elérését. 37

40 Lehetséges hibák és veszélyek A víz és a vizes oldatok felszíne üvegedényben nem egyenes, mert a víz nedvesíti az üveget. A homorú felszín legalsó pontját kell mindig a megfelelő jelre beállítani, ill. azt kell leolvasni a bürettán. A végpont közeledtével cseppenként adagoljuk a NaOH-oldatot, nehogy túltitráljunk! Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A nátrium-hidroxid és a hidrogén-klorid végbemenő közömbösítési reakciójának egyenlete: NaOH + HCl NaCl + H 2 O A reakció maradéktalan lejátszódásakor az oldat ph-ja 7, előtte kisebb, utána nagyobb. Pontos számítások megmutatják, hogy a végpont közelében igen kis mennyiségű NaOH-oldat adagolása is jelentős ph-változást okoz, más szóval a ph igen meredeken változik ekkor. Emiatt az indikátorok gyors, jól észlelhető színváltozással jelzik a reakció végpontját. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Mekkora az oldat ph-ja a végpontban? 7 2. Milyen anyag(ok) van(nak) a titráló lombikban ekkor? NaCl és víz. 3. A fenolftalein színe rövid ideig már a végpont elérése előtt is megmarad. Miért? Mert lokálisan feleslegbe kerül a NaOH, ami ott lúgos kémhatást okoz. Összekeverve az oldatot, a NaOH még el tud reagálni, így eltűnik a fenolftalein színe. Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: Testnedvek ph-ja, ph-egyensúly Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Ezzel az eljárással meghatározható pl. savak mennyisége egy bizonyos oldatban. A titráláshoz lúgoldatot kell használnunk, a végpontot megfelelően megválasztott indikátorral tudjuk jelezni. Noha több hibalehetőség is van, és ma már jóval pontosabb, gyorsabb műszeres módszerek is rendelkezésünkre állnak, a titrálás bizonyos esetekben még ma is használatos eljárás. 38

41 19. számú kísérlet Kémia, 8. évfolyam Készítsünk pezsgőtablettát! Szükséges eszközök 4 db 100 cm 3 -es főzőpohár, gyújtópálca, gyufa Szükséges anyagok citromsav, mészkőpor Kísérletleírás 1. Egy-egy főzőpohárban tegyünk citromsavat, ill. mészkőport. 2. Adjunk mindkét anyaghoz kevés csapvizet. 3. Egy harmadik főzőpohárba adagoljunk félkanálnyi mészkőport és egykanálnyi citromsavat. 4. Egy újabb főzőpohárba tegyünk az előző fordítottjaként félkanálnyi citromsavat és egykanálnyi mészkőport. 5. A porok összekeverése után öntsünk mindkét főzőpohárba csapvizet (kb. félig töltsük a főzőpoharakat). 6. Amíg pezsgést tapasztalunk, mártsunk égő gyújtópálcát a poharak légterébe. 7. A pezsgés megszűnése után is mártsunk égő gyújtópálcát a poharak légterébe. 8. Hasonlítsuk össze a poharakat a reakció lejátszódása után! Lehetséges hibák és veszélyek Ne töltsünk túl sok vizet a pohárba, a heves gázfejlődés miatt a folyadék esetleg kifuthat! Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A citromsav vízben oldódik, a mészkő nem. A két anyag között kémiai reakció megy végbe, ekkor szén-dioxid képződik és kalcium-citrát, amely vízben jól oldódik. A citromsav feleslege esetén az összes mészkő kalcium-citráttá alakul, feloldódik, az oldat kitisztul. A mészkő feleslege esetén nem tud az összes mészkő feloldódni, így az oldat zavaros marad. Mindkét esetben pezsgés jelzi a szén-dioxid fejlődését, amit égő gyújtópálcával mutathatunk ki. A gyújtópálca még azután is elalszik, hogy a pezsgés abbamaradt, hiszen a szén-dioxid nagyobb sűrűségű lévén, mint a levegő megtölti a pohár légterét, onnan csak lassan távozik el. 39

42 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Milyen gáz képződik a két szilárd anyag reakciójában? Szén-dioxid. 2. Mitől függ, hogy a reakció végén az oldat kitisztul vagy zavaros marad? A citromsav és a mészkő anyagmennyiség-arányától. Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: Citromsavciklus Földrajz: Karsztosodás Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A pezsgőtablettában legtöbbször kalcium-karbonát és egy vízben oldható sav (pl. citromsav) található. E két anyag között víz hatására kémiai reakció játszódik le. A belőle készült ital fogyasztása lehet egyszerűen élvezeti célú (a keletkező szén-dioxid miatt szénsavas italt kapunk), de kalciumpótlásra vagy más anyagok (pl. hozzáadott vitaminok) bevitelére is alkalmas lehet. 40

43 20. számú kísérlet Kémia, 8. évfolyam Egy meg egy az kettő? Szükséges eszközök 250 ml-es vagy nagyobb mérőhenger, nagyméretű kristályosító csésze, csipesz, filctoll Szükséges anyagok 2 db egyforma pezsgőtabletta, tinta Kísérletleírás 1. A kristályosító csészét félig, a mérőhengert színültig töltsük a színes vízzel. 2. Szájával lefelé állítsuk a mérőhengert a csészébe úgy, hogy nem folyik ki belőle víz. 3. Csipesz segítségével tegyünk egy pezsgőtablettát a mérőhenger alá. 4. A pezsgőtabletta feloldódása után jelöljük be a vízszintet a mérőhenger oldalán. 5. Egy újabb pezsgőtablettát helyezzünk az előzőhöz hasonlóan a henger szája alá, majd a teljes oldódást követően ismét jelöljük a vízszintet. 6. Hasonlítsuk össze a két gáztérfogatot! Lehetséges hibák és veszélyek A pezsgőtablettát gyors mozdulattal kell a henger alá tennünk, mert amint érintkezik a vízzel, azonnal megindul a gázfejlődés. Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat Az első pezsgőtablettából lényegesen kevesebb gáz keletkezik, mint a másodikból. Pontosabban kevesebb gyűlik össze, hiszen a pezsgőtabletták azonosak voltak, nyilván azonos mennyiségű szén-dioxid keletkezik belőlük. Az a látszólagos ellentmondás magyarázata, hogy az első tablettából fejlődő gáz jelentős része feloldódott a vízben, míg a második esetében ez a hányad elhanyagolható, hiszen a víz előtte telítődött szén-dioxidra nézve. 41

44 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. A mérőhenger kis csőrén miért nem szökik ki szén-dioxid? Mert kisebb a sűrűsége, mint a vízé, így fölfelé száll. 2. Miért gyűlik össze egyáltalán valamennyi szén-dioxid-gáz az első tablettából? Mert a víz csak bizonyos mennyiséget képes a gázból feloldani, a többi felgyülemlik. 3. Telített sóoldatban alig oldódik a szén-dioxid. Mit tapasztalnánk, ha víz helyett telített sóoldatot használnánk? A két pezsgőtablettából közel azonos térfogatú gáz keletkezne. Tantárgyközi kapcsolódások Földrajz: Karsztosodás Fizika: Felhajtóerő Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A gázok korlátozott oldódásának gyakorlati következményei és környezetvédelmi vonatkozásai is vannak. Gondoljunk csak a természetes vizek oxigéntartalmára: a vízi szervezetek számára igen fontos a maximálisan feloldódni képes oxigén mennyisége. A szén-dioxid korlátozott oldódásával találkozhatunk a szódavíz készítésekor vagy a szénsavas ásványvizes palack kinyitásakor is. 42

45 21. számú kísérlet Kémia, 8. évfolyam Liftező spagetti Szükséges eszközök 1 l-es főzőpohár, üvegbot Szükséges anyagok spagetti, 20%-os ecet, szódabikarbóna Kísérletleírás 1. A főzőpohárban kb. fél liter vízben oldjunk fel 4-5 vegyszeres kanálnyi szódabikarbónát. 2. Törjük össze a spagettit különböző méretű, de nem túl nagy darabokra, és szórjuk a szódabikarbóna-oldatba. 3. Adjunk hozzá kb. 100 ml ecetet. Lehetséges hibák és veszélyek A spagettidarabok között legyenek egész kicsik is, de 3-4 cm-nél hosszabbak már ne! Szükség esetén még több ecetet is önthetünk a pohárba, hogy jól beinduljon a liftezés. Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A szódabikarbóna az alábbi egyenlet szerint reagál az ecettel: NaHCO 3 + CH 3 COOH CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 A szén-dioxid egy része a spagettidarabok felületén képződik, és ott buborékok formájában megtapad. Elegendően sok buborék annyira lecsökkenti a tésztadarab átlagsűrűségét, hogy az a felszínre emelkedhet. Ha ott a gáz eltávozik a felületről, az átlagsűrűség megnő, a spagetti visszaesik a pohár aljára. Ez a folyamat nagyon sokszor megismétlődhet. A kisebb spagettidarabokon hamarabb képződhet elegendő mennyiségű szén-dioxid, így azok intenzívebben mozognak. 43

46 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Mi a feltétele annak, hogy a spagettidarab a víz tetejére emelkedjen? Átlagsűrűsége kisebb legyen, mint az oldaté. 2. Helyettesíthetnénk-e a spagettit más szilárd anyaggal? Igen, de csak olyannal, aminek nem sokkal nagyobb a sűrűsége, mint a vízé (pl. vasgolyókkal a kísérlet nem sikerülne). 3. Miért esnek vissza a spagettidarabok egy idő után? A felületükön megkötődő szén-dioxid eltávozik a levegőbe. Tantárgyközi kapcsolódások Fizika: Felhajtóerő, átlagsűrűség Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A hajók is azért maradhatnak a víz tetején, mert egy víznél nagyobb sűrűségű anyag jelentős mennyiségű gázt (levegőt) hordoz, ami csökkenti az átlagsűrűséget. Ez a gáz azonban nem távozik el időről időre a hajóból, így az szerencsére nem liftezik a tengerfenék és a felszín között. 44

47 22. számú kísérlet Kémia, 8. évfolyam Mire jó a sütőpor? Szükséges eszközök kémcső, átfúrt gumidugó, meghajlított üvegcső, 2 db főzőpohár, Bunsen-égő, borszeszégő, vas háromláb agyagos dróthálóval Szükséges anyagok sütőpor, meszes víz Kísérletleírás 1. Melegítsünk kevés vizet forráspont közelébe. 2. Kémcsőbe tegyünk sütőport, adjunk hozzá hideg vizet, majd gyorsan dugaszoljuk be gumidugóval, amelybe meghajlított üvegcsövet helyeztünk. Az üvegcső vége meszes vízbe érjen. 3. Ismételjük meg a kísérletet forró vízzel. 4. Ismételjük meg a kísérletet víz nélkül, de borszeszégővel enyhén melegítve a sütőport. Lehetséges hibák és veszélyek Főleg a forró víz esetén számítsunk arra, hogy a gázfejlődés gyors és heves lesz. Tapasztalat A tanulói munkafüzetbe jegyezzük fel a tapasztalatokat! Magyarázat A sütőporban két fontos összetevő van: nátrium-hidrogén-karbonát és egy sav. E két anyag között kémiai reakció mehet végbe víz vagy melegítés hatására. Mindkét esetben szén-dioxid képződik, amit a meszes víz megzavarosodása jelez is, ugyanis kalcium-karbonát képződik, ami csapadékként kiválik az oldatból: Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O 45

48 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Hogyan függ a gázfejlődés sebessége a hozzáadott víz hőmérsékletétől? Minél melegebb a víz, annál gyorsabb a gázfejlődés. 2. Mi a nátrium-hidrogén-karbonát hétköznapi neve? Szódabikarbóna. Tantárgyközi kapcsolódások Technika, életvitel és gyakorlat: Sütés Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A sütőpor jól ismert adalékanyag a sütőiparban és a háztartásokban egyaránt. A belőle keletkező gáz levegőssé, könnyűvé teszi a tésztát. Bizonyos típusú sütőporok víz jelenlétében már szobahőmérsékleten működésbe lépnek (mint pl. a vizsgált sütőpor is), más összetételűek azonban csak magasabb hőmérsékleten, a sütés során fejlesztenek gázt. 46