Szaktanári segédlet Kémia kísérletekhez Az általános iskolák számára

Szaktanári segédlet Kémia kísérletekhez Az általános iskolák számára A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. TAN_KEM_alt.indb 1 2013.09.06. 6:50

TAN_KEM_alt.indb 2 2013.09.06. 6:50

Tartalomjegyzék 7. évfolyam Mindig 100 C a víz forráspontja?... 3 Biztosan megfő a bab?... 5 A diffúzió hőmérsékletfüggése... 7 Válasszuk szét a sót és a homokot!... 9 A tinta szétválasztása... 13 Melyik gyertya alszik el először?.... 15 Ég a gyertya, ég... 17 A víz felszívódása.... 19 Vegyük ki a pénzünket!... 21 Hogyan kerül a tojás az üvegbe?... 23 Tömegmegmaradás....................................................................25 Tömegmegmaradás égéskor... 27 Színes hab... 29 Kísérletezzünk C-vitaminnal!.... 31 Érdemes főzni a zöldséget?.... 33 8. évfolyam A vörös lilakáposzta... 35 Gyomorsavtúltengés... 37 Titráljunk!.... 39 A pezsgőtabletta... 41 Mennyi egy meg egy?... 43 Táncoló mazsola... 45 A sütőpor kémiája... 47 Erjed, vagy nem erjed?.... 49 A majonéz titka... 51 A margarin titka... 55 Tisztítsunk ablakot!... 57 Érdemes mézes teát inni?.... 59 Nyomozzunk!... 61 Lesüllyed, vagy fennmarad?... 63 Óvakodjunk a víztől!... 65 TAN_KEM_alt.indb 1 2013.09.06. 6:50

TAN_KEM_alt.indb 2 2013.09.06. 6:50

1 Mindig 100 C a víz forráspontja? Kémia, 7. évfolyam 15 perc 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. A lombikba töltsünk csapvizet (legfeljebb félig), majd dobjunk bele pár szem horzsakövet! 2. Melegítsük forrásig, tartsuk is forrásban pár percig! 3. Zárjuk el a Bunsen-égőt, majd erősen dugaszoljuk be a lombikot! Fejjel lefelé rögzítsük az állványon (lásd a képen)! 4. A jéggel teli zacskót tegyük a lombikra és figyeljük a változást! Gyakori hibák és veszélyek Vigyázzunk a felhevült eszközökkel! Fontos, hogy a dugó jól zárjon, nehogy kiömöljön a lombikból a forró víz! Tapasztalat Tapasztalatainkat jegyezzük fel a tanulói munkafüzetbe! 3 TAN_KEM_alt.indb 3 2013.09.06. 6:50

Magyarázat A víz (ill. általában a folyadékok) akkor jönnek forrásba, ha a belsejében képződő üregek (amelyekben mindig az adott folyadék gőze található) nem roppannak össze a külső nyomás hatására. Ez akkor lehetséges, ha a folyadék gőznyomása (azaz az üregekben uralkodó nyomás) eléri a külső nyomást. Ha a külső nyomást lecsökkentjük, értelemszerűen már alacsonyabb hőmérsékleten stabilak maradhatnak az üregek. Ezért alacsonyabb hőmérsékleten alacsonyabb a folyadékok forráspontja. Ebben a kísérletben a jéggel erősen lehűtöttük a lombik légterét, ezzel lecsökkentettük a nyomást, így a víz forrásba jött annak ellenére, hogy hőmérséklete már 100 C alá csökkent. A víz forráspontja csak normál légköri nyomáson 100 C. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Mit jelent az, hogy egy folyadék forr? A belsejében az adott folyadék gőzeivel telt üregek jelennek meg. 2. Elképzelhető-e, hogy a víz forráspontja 80 C legyen? Ha igen, hogyan? Igen, a légkörinél kisebb nyomáson. 3. A hűtéssel miért lehetett felforralni a vizet? Mert lecsökkent a nyomás, ezzel lecsökkent a forráspont is. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Fizika: Nyomás; Halmazállapot-változások A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai Azt, hogy alacsonyabb hőmérsékleten kisebb a folyadékok forráspontja, az ún. vákuumdesztillációnál használják fel. Ilyenkor csökkentett nyomáson olyan folyadékok is felforrnak, amelyek légköri nyomáson esetleg már a forráspontjuk elérése előtt kémiai átalakulást szenvednének. A nagyobb nyomás magasabb forráspontot eredményez: ezen alapul a kukta működése, ahol a zárt, nyomásálló edényben 100 C fölé emelkedik a forráspont, így a benne lévő folyadék hőmérséklete is, ami rövidebb főzésidőt eredményez. 4 TAN_KEM_alt.indb 4 2013.09.06. 6:50

2 Biztosan megfő a bab? Kémia, 7. évfolyam 10 perc Szükséges eszközök főzőpohár Bunsen-égő vas háromláb agyagos dróthálóval nagyobb műanyag fecskendő Szükséges anyagok csapvíz Kísérletleírás 1. Egy főzőpohárban melegítsünk vizet kb. 90 C-ra (forrás közeli állapotba)! 2. A fecskendővel szívjunk fel a vízből (kb. fél fecskendőnyit) úgy, hogy levegőbuborék ne maradjon benne! 3. Egyik ujjunkkal erősen fogjuk be a fecskendő nyílását, majd húzzuk ki a dugattyút! Gyakori hibák és veszélyek A víz felszívása során vegyük figyelembe, hogy a víz közel 100 C-os. Ne engedjünk levegőt bejutni a fecskendőbe! Tapasztalat Tapasztalatainkat jegyezzük fel a tanulói munkafüzetbe! Magyarázat Amikor a dugattyút kihúzzuk, meglehetősen alacsony nyomás alakul ki a fecskendő légterében. Mivel a forráspont kisebb ilyen körülmények között, mint légköri nyomáson, a víz forrásba jön (lásd a képen)! 5 TAN_KEM_alt.indb 5 2013.09.06. 6:50

A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Sikerülne a kísérlet akkor is, ha levegő jutna a fecskendőbe? Nem, mert akkor nem tudna kellően lecsökkenni a nyomás a dugattyú kihúzásakor. 2. Miért kellett előzetesen felmelegíteni a vizet? A nyomás csökkentésével csökken a forráspont, de nem annyival, hogy már szobahőmérsékleten is forrásba jöjjön a víz. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Fizika: Nyomás; Halmazállapot-változások A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai Nagyobb tengerszint feletti magasságú helyeken (pl. a Himalájában) a víz forráspontja már jóval 100 C alatt van, hiszen ott kicsi a légnyomás. Ezért a forrásban lévő víz hőmérséklete is jóval alacsonyabb, így sokkal lassabban főnek meg az ételek. Ezért sem érdemes bablevest főzni a Himalájában (bár más érvek is felhozhatók e művelet ellen). 6 TAN_KEM_alt.indb 6 2013.09.06. 6:50

3 A diffúzió hőmérsékletfüggése Kémia, 7. évfolyam 20 perc Szükséges eszközök főzőpohár Bunsen-égő vas háromláb agyagos dróthálóval zsineg hurkapálca vegyszereskanál Szükséges anyagok csapvíz kálium-permanganát géz Kísérletleírás 1. A főzőpohárba öntsünk csapvizet! 2. Kálium-permanganátból készítsünk kis csomagot gézbe vagy szűrőpapírba csomagolva, amire kössünk zsineget! 3. A csomagot kössük fel egy hurkapálcára, és a pálcát keresztbe fektetve a pohár száján lógassuk bele a vízbe! Igyekezzünk úgy megválasztani a víz mennyiségét, hogy a csomag éppen csak elérje a vízfelszínt! 4. Az 1 3. pontot ismételjük meg forró (80-90 C-os) csapvízzel is! Gyakori hibák és veszélyek A csomag jól zárjon, ne essen ki belőle egy kristály sem! Próbáljuk meg a két kísérlet körülményeit azonosnak választani, hogy az eredmények összehasonlíthatóak legyenek. Tapasztalat Tapasztalatainkat jegyezzük fel a tanulói munkafüzetbe! Magyarázat A kálium-permanganát részecskéi az oldódás során bejutnak a vízbe. Ott a nélkül képesek elkeveredni a vízmolekulákkal, hogy bármiféle segítséget kapnának ehhez (keverés, rázogatás stb.) Ezt nevezik diffúziónak. A diffúzió a részecskék hőmozgása miatt következik be, így magasabb hőmérsékleten gyorsabban játszódik le (lásd a képen). 7 TAN_KEM_alt.indb 7 2013.09.06. 6:50

A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Mit látnánk a főzőpohárban egy nap múlva? Homogén, egyenletesen lila oldatot. 2. Mitől függ a diffúzió sebessége? A hőmérséklettől. 3. Jéghideg vízben hogyan alakult volna a diffúziósebesség? Kisebb lett volna még a szobahőmérsékleten tapasztaltnál is. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Fizika: Hőmozgás Biológia: Diffúzió (légzés, ingerület-átvitel) A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai Gázokban és folyadékokban önként lejátszódó folyamat a diffúzió, amely végeredményben a koncentrációk kiegyenlítődése irányába hat. A tea akkor is egyenletes édes lesz, ha a cukrot csak beletesszük, de nem keverjük el. Ez azonban időt vesz igénybe, bár forró tea esetén hamarabb bekövetkezik, mint jegesteánál. 8 TAN_KEM_alt.indb 8 2013.09.06. 6:50

4 Válasszuk szét a sót és a homokot! Kémia, 7. évfolyam 30 perc Szükséges eszközök 2 db főzőpohár Bunsen-égő vas háromláb agyagos dróthálóval Bunsen-állvány szűrőkarikával üvegbot üvegtölcsér szűrőpapír Szükséges anyagok desztillált víz konyhasó homok Kísérletleírás 1. A só és a homok keverékét szórjuk főzőpohárba! 2. A porkeverék térfogatához képest kb. 4-5-szörös mennyiségű desztillált vizet öntsünk a főzőpohárba! 3. Az üvegtölcsér méretének megfelelő nagyságú szűrőpapírdarabból készítsünk tölcsért! 4. Tegyük az üvegtölcsért a papírtölcsérrel együtt a szűrőkarikába! A szűrlet a másik főzőpohárba fog lecsöpögni. 5. Kevergetéssel segítsük a konyhasó oldódását, majd a teljes oldódást követően több részletben öntsük a pohár tartalmát a tölcsérre! 6. A szűrőpapíron fennmarad a homok, ezt kevés desztillált vízzel mossuk át! 7. A szűrletből párologtassuk el a vizet! 9 TAN_KEM_alt.indb 9 2013.09.06. 6:50

Gyakori hibák és veszélyek Figyeljünk arra, hogy a tölcsérbe egyszerre ne túl sok folyadékot töltsünk! A bepárlásnál figyeljünk arra, hogy a melegítést már azelőtt szüntessük meg, hogy az összes víz eltávozna, mert ha szárazra pároljuk, a főzőpohár elrepedhet! Tapasztalat Oldás: Szűrés: Bepárlás: Magyarázat Az elválasztás lényege, hogy a só vízben oldódik, a homok viszont nem. A sóoldat átjuthat a szűrőpapíron, a homokszemcsék azonban fennmaradnak, így a két anyag szétválasztható. Mivel a víz forráspontja lényegesen alacsonyabb, mint a sóé, bepárlással kinyerhető a tiszta só az oldatból. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Mi történne, ha az első lépésben sokkal kevesebb vizet használnánk? A só egy része feloldatlanul maradna, és a szűrés során fennmaradna a szűrőpapíron. 2. Miért érdemes a szűrőpapíron fennmaradt homokot desztillált vízzel átmosni? Az esetlegesen feloldatlanul maradt só így oldatba vihető. 3. Sót és vasport is szétválaszthattunk volna ezzel a módszerrel? Igen, mert a vaspor a homokhoz hasonlóan vízben oldhatatlan. 10 TAN_KEM_alt.indb 10 2013.09.06. 6:50

Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Földrajz: Sólepárlás A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai A vízben oldhatatlan szennyezést tartalmazó sót ezzel a módszerrel tisztíthatjuk, akár a konyhában is. A szétválasztás utolsó lépése, a bepárlás hatalmas méretekben végzett folyamat, a tengervíz sótartalmának kinyerése céljából. Megjegyzendő, hogy sok esetben viszont a sómentes, iható víz előállítása a cél a tengervíz bepárlása során. 11 TAN_KEM_alt.indb 11 2013.09.06. 6:50

TAN_KEM_alt.indb 12 2013.09.06. 6:50

5 A tinta szétválasztása Szükséges eszközök színes filctollak főzőpohár szűrőpapír Szükséges anyagok csapvíz Kémia, 7. évfolyam 15 perc különböző színekből előállított tintakeverék Kísérletleírás 1. Vágjunk egy olyan szűrőpapírcsíkot, amelynek végét kissé behajlítva majdnem a főzőpohár aljáig ér! Szélessége 2-3 cm legyen. 2. Kis tintacseppet helyezzünk a papír alsó (nem behajtott) végétől kb. 1 cm-re! 3. Öntsünk a főzőpohárba annyi vizet, hogy ha beletesszük a papírt, a tintafolt a víz felszíne fölött helyezkedjen el! 4. Függesszük a papírt a pohár peremére, és figyeljük meg, mi történik! 5. Tintacsepp helyett filctollal rajzolt pötty is alkalmas lehet. Vizsgáljunk meg különféle színű filctollakat! Gyakori hibák és veszélyek Fontos, hogy a víz csak azután érje el a tintacseppet, hogy elkezdett felszívódni a papírba, vagyis a tintacsepp a víz felszíne fölött helyezkedjen el. Érdemes minél kisebb tintacseppet felvinni a papírra a szép eredmény érdekében. Tapasztalat Tapasztalatainkat jegyezzük fel a tanulói munkafüzetbe! Magyarázat A tinta vagy a filctoll festékanyaga többféle színes összetevőt tartalmaz. Amikor a víz elkezd felszívódni (a hajszálcsövesség okán) a szűrőpapírba, magával viszi a festékanyagokat is. A különböző összetevők haladási sebessége azonban eltérő, mivel különböző mértékben kötődnek a szűrőpapír anyagához. Az jut a legmesszebbre, amelyik a legkevésbé erősen kötődik (lásd a képen)! 13 TAN_KEM_alt.indb 13 2013.09.06. 6:50

A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Miért szívja fel a papír a vizet? A papírban található pórusok kis hajszálcsövekként működnek. 2. Melyik összetevő kötődik a legerősebben a szűrőpapírhoz? Az, amelyik a legkevésbé távolodott el az eredeti tintacsepptől. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Fizika: Hajszálcsövesség A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai A kísérlet során kiderült, hogy egy homogén anyag (a tinta) annak ellenére többféle összetevőből állhat, hogy ezt érzékszerveinkkel egyszerűen megállapíthatnánk. Nagyon egyszerű módszerrel igazolható a több komponens jelenléte, sőt szét is választhatjuk ezeket. A módszer tökéletesített változatait modern laboratóriumokban manapság is használják keverékek összetevőinek elválasztására. 14 TAN_KEM_alt.indb 14 2013.09.06. 6:50

6 Melyik gyertya alszik el először? Kémia, 7. évfolyam 30 perc Szükséges eszközök három különböző magasságú gyertya üvegkád főzőpohár Szükséges anyagok kalcium-karbonát 1:1 hígítású sósav Kísérletleírás 1. Az üvegkádba rögzítsük a három gyertyát! A legnagyobb gyertya se érje el az üvegkád peremét. 2. A főzőpohárba tegyünk mészkődarabokat, majd helyezzük el az üvegkádban, a legmagasabb gyertya mellett! 3. Gyújtsuk meg a gyertyákat! 4. A mészkődarabokra öntsünk sósavat! Ha a gázfejlődés alábbhagyna, pótoljuk a sósavat (esetleg a mészkövet)! 5. Addig figyeljük a változásokat, amíg valamelyik gyertya elalszik! Gyakori hibák és veszélyek Az 1:1 hígítású sósav maró hatású. A legkisebb gyertya lehetőleg 2 cm-nél ne legyen magasabb, mert akkor túl sokáig tarthat a kísérlet. Tapasztalat Tapasztalatainkat jegyezzük fel a tanulói munkafüzetbe! Magyarázat A mészkőből sósav hatására szén-dioxid-gáz szabadul fel: CaCO 3 + 2 HCl CaCl 2 + H 2 O + CO 2 A szén-dioxid sűrűsége nagyobb, mint a levegőé, ezért az üvegkádat alulról felfelé haladva töltimeg. Akkor is a legkisebb gyertya alszik el először, ha a főzőpoharat a legnagyobb mellett helyezzük el (lásd a képen). 15 TAN_KEM_alt.indb 15 2013.09.06. 6:50

A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. A szén-dioxid vagy a levegő sűrűsége nagyobb? A szén-dioxidé. 2. Sikerülne a kísérlet egyszerűen az asztalra helyezett gyertyákkal is? Miért? Nem, mert a szén-dioxid nem tudna felhalmozódni a gyertyák környékén. 3. Miért alkalmas gáz a szén-dioxid a kísérlethez? Mert nem táplálja az égést, és sűrűsége nagyobb, mint a levegőé. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Fizika: Sűrűség A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai A szén-dioxid alacsonyan fekvő helyeken történő felhalmozódásának legismertebb példája a must erjedése a borospincékben. Ez életveszélyt jelenthet az ott tartózkodók számára, hiszen a szén-dioxid fulladást okozhat. A veszélyre éppen a gyertya kialvása hívja fel a figyelmet. Fontos, hogy a gyertyát a pince padlószintje közelében helyezzék el, hiszen, amint azt a kísérletben is láthattuk, a magasabban elhelyezkedő gyertyák változatlanul éghetnek tovább. 16 TAN_KEM_alt.indb 16 2013.09.06. 6:50

7 Ég a gyertya, ég Szükséges eszközök gyertya főzőpohár befőttes üveg teteje Szükséges anyagok 30%-os hidrogén-peroxid-oldat 20%-os kénsavoldat kálium-permanganát Kémia, 7. évfolyam 30 perc Kísérletleírás 1. A főzőpohárba rögzítsük a gyertyát! 2. 3-4 vegyszereskanálnyi kálium-permanganátot szórjunk a gyertya köré a főzőpohár aljára! 3. Gyújtsuk meg a gyertyát és rövid ideig figyeljük az égését! 4. Takarjuk le a poharat a befőttes üveg tetejével! Figyeljük a változást! 5. A tető eltávolítása után ismét gyújtsuk meg a gyertyát! 6. Készítsünk elegyet kb. 20 cm 3 30%-os hidrogén-peroxid-oldatból és kb. 30 cm 3 20%-os kénsavoldatból! 7. Öntsük az elegyet a pohárba! 8. Ismét fedjük le a poharat a befőttes üveg tetejével! 9. A gyertya elalvása után óvatosan emeljük le a tetőt, majd vegyük ki a gyertyát és figyeljük meg! Gyakori hibák és veszélyek A hidrogén-peroxid- és a kénsavoldat elegye maró, oxidáló, színtelenítő hatású anyag. Óvatosan bánjunk vele! Vegyük figyelembe, hogy a kísérletek során a befőttes üveg teteje erősen felhevül, különösen a második részben. Éppen ezért üveglapot vagy óraüveget nem is használhatunk, mert könnyen elpattan. Tapasztalat Tapasztalatainkat jegyezzük fel a tanulói munkafüzetbe! 17 TAN_KEM_alt.indb 17 2013.09.06. 6:50

Magyarázat A lefedett pohárban hamar elfogy az oxigén, így az égés megszűnik. A hidrogén-peroxid és a kálium-permanganát reakcióba lép: 2 KMnO 4 + 5 H 2 O 2 + 3 H 2 SO 4 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8 H 2 O + 5 O 2 A képződő oxigénben a gyertya égése sokkal hevesebb, ill. még a tető ráhelyezése után is zajlik, hiszen a fenti reakció folyamatos oxigén-utánpótlást biztosít. Jól megfigyelhető, hogy a tiszta oxigénben mennyivel gyorsabb, hevesebb az égés, hiszen sokkal több viasz olvad meg adott idő alatt, mint ha lebegőn égne a gyertya. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Miért alszik el a gyertya, ha lefedjük a poharat? Mert az égéshez szükséges oxigén pár másodperc alatt elfogy a pohár légteréből. 2. Honnan látható, hogy az égés oxigénben hevesebb, mint levegőn? Fényesebb a láng, ill. sokkal több viasz olvad le az oxigénben történő égés esetén. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Fizika: Sűrűség A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai A tiszta oxigént használják az orvosi gyakorlatban, ahol a különféle okokból előálló oxigénhiányos állapot megszüntetésére szolgál. 18 TAN_KEM_alt.indb 18 2013.09.06. 6:50

8 A víz felszívódása Kémia, 7. évfolyam 20 perc Szükséges eszközök gyertya kristályosító csésze Bunsen-égő Szükséges anyagok tintával megfestett víz Kísérletleírás 1. Tegyük a gyertyát a kristályosító csésze közepére! 2. Öntsünk a csészébe kb. 1 cm magasan tintával megfestett vizet! 3. Gyújtsuk meg a gyertyát! 4. Borítsuk a gyertyára a főzőpoharat és figyeljük meg, mi történik! 5. Hevítsük fel a főzőpohár légterét Bunsen-égő lángjában (néhányszor óvatosan tegyük rá a lángra a poharat szájával lefelé)! 6. A felmelegített poharat tegyük a vízbe a gyertya mellé! Gyakori hibák és veszélyek Vigyázzunk, amikor a főzőpoharat felhevítjük a lángban! A csészében legyen elegendő víz, hogy a főzőpohár csőrét is bőven ellepje. Tapasztalat Tapasztalatainkat jegyezzük fel a tanulói munkafüzetbe! Milyen következtetés vonható le a két kísérlet eredményéből? Magyarázat A víz benyomulásáért mindkét esetben a forró gáz lehűlése okozta nyomáscsökkenés a felelős. Az első esetben a gyertya égése, a másodikban a külső melegítés eredményezett magas hőmérsékletet a pohárban. Hűlés közben a nyomás csökken, így a víz benyomul a pohárba. 19 TAN_KEM_alt.indb 19 2013.09.06. 6:50

A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Miért szűnt meg az égés a pohárral való letakarás után? Elhasználódott a levegő oxigénje. 2. Hogyan változott a nyomás a pohár légterében, miután elaludt a gyertya? Csökkent. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Fizika: Sűrűség Földrajz: Légnyomás A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai A levegő hőmérséklete és nyomása közötti összefüggés alapvető jelentőségű a légkör mozgásfolyamatainak megértése szempontjából. A levegő mozgását a nyomáskülönbség idézi elő, a nyomáskülönbség kialakulása pedig az eltérő felmelegedés eredménye. 20 TAN_KEM_alt.indb 20 2013.09.06. 6:50

9 Vegyük ki a pénzünket! Kémia, 7. évfolyam 10 perc Szükséges eszközök gömblombik kristályosító csésze Bunsen-égő Szükséges anyagok pénzérme víz tinta Kísérletleírás 1. Tegyük a pénzérmét a kristályosító csészébe, és öntsünk rá annyi tintával megfestett vizet, hogy ellepje, de ne legyen fölötte túl magas vízréteg! 2. Állandó mozgatás közben alaposan melegítsük fel a lombikot a Bunsen-égő lángjában! 3. A forró lombikot szájával lefelé állítsuk a pénzérme mellé a vízbe! Siettethetjük a folyamatot, ha a lombik aljára egy jégkockát helyezünk. Gyakori hibák és veszélyek Ha túl sok vizet öntünk a kristályosító csészébe, annak ellenére nem kerül szárazra a pénzérme, hogy a lombikba jelentős mennyiségű víz szívódik fel. A lombik felmelegítése során legyünk óvatosak! Tapasztalat Tapasztalatainkat jegyezzük fel a tanulói munkafüzetbe! Magyarázat A lombik belsejében forró levegő van. Amikor a kristályosító csészébe állítjuk, térfogata állandóvá válik, hőmérséklete pedig csökkenni kezd. Ez a nyomás csökkenését vonja maga után. A külső légnyomás emiatt bepréseli a vizet a lombikba, az érme szárazra kerül. 21 TAN_KEM_alt.indb 21 2013.09.06. 6:50

A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Hogyan változott a levegő nyomása a lombik belsejében, miközben melegítettük? Nem változott. 2. Hogyan változott a nyomás a lombik belsejében, amikor beletettük a kristályosító csészébe? Csökkent. 3. Mi a jégkocka szerepe? Gyorsítja a lombikban lévő levegő lehűlését. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Fizika: Nyomás; Sűrűség Földrajz: Légnyomás A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai Az állandó térfogatú gáz nyomása csökken, ha a hőmérséklete csökken. Ezt megfigyelhetjük pl. akkor, ha egy forró lekvárral megtöltött befőttesüvegre celofánt feszítünk, majd hagyjuk lehűlni. A celofán behorpad, hiszen a külső nyomás nagyobb lesz, mint a belső. 22 TAN_KEM_alt.indb 22 2013.09.06. 6:50

10 Hogyan kerül a tojás az üvegbe? Szükséges eszközök 1 dm 3 -es lombik csipesz gyufa Bunsen-égő (elhagyható) Szükséges anyagok megtisztított kemény tojás papírdarab jeges víz (elhagyható) Kémia, 7. évfolyam 15 perc Kísérletleírás 1. Válasszunk egy olyan gömb- vagy Erlenmeyer-lombikot, amelynek a szájára rá tudjuk ültetni a tojást! 2. A lombikot alaposan melegítsük fel a Bunsen-égő lángjában, néhányszor húzzuk is rá a lángra pár másodpercre! 3. Miután a lombik alaposan felmelegedett, haladéktalanul tegyük rá a tojást a szájára (a keskenyebbik végével lefelé)! Esetleg finoman lenyomhatjuk, ha nem illeszkedne tökéletesen. Gyakori hibák és veszélyek A tojás legyen kemény, a fehérje legyen eléggé rugalmas, ellenkező esetben beszívódás közben szétrepedhet! A lombik felmelegítése során vigyázzunk, nehogy megégessük a kezünket! Tapasztalat Tapasztalatainkat jegyezzük fel a tanulói munkafüzetbe! Magyarázat Amikor rátesszük a tojást a lombik szájára, lényegében légmentesen lezárjuk. Azonnal elkezd hűlni a bent lévő levegő, nyomása csökken, így a külső nyomás bepréseli a tojást a lombik belsejébe (lásd a képen). 23 TAN_KEM_alt.indb 23 2013.09.06. 6:50

A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Hogyan változik az állandó térfogatú levegő nyomása, ha csökken a hőmérséklete? Csökken. 2. Miért fontos, hogy a tojás pontosan illeszkedjen a lombik szájára? Mert akkor levegő juthat a lombik belsejébe, és nem csökkel le a nyomás. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Fizika: Nyomás; Sűrűség Földrajz: Légnyomás A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai Ha egy befőttesüveget még forrón zárunk le a tetejével, hűlés közben jelentősen csökken bent a légnyomás, és a mi kísérletünkhöz hasonlóan a külső nyomás benyomja a tetőt. Kipróbálhatjuk, hogy ekkor nem lehet benyomni a közepét. Ha levegőt juttatunk be, a behorpadás visszaugrik, a tető középen benyomható lesz. Így ellenőrizhetjük, hogy légmentesen van-e lezárva a konzerv. 24 TAN_KEM_alt.indb 24 2013.09.06. 6:50

11 Tömegmegmaradás Kémia, 7. évfolyam 20 perc Szükséges eszközök csipesz kisméretű kémcső kétkarú mérleg csiszolatos Erlenmeyer-lombik Szükséges anyagok tömény salétromsav rézforgács Kísérletleírás 1. Tegyünk a lombikba néhány rézforgácsot! 2. A kis kémcsőbe öntsünk 0,5 cm 3 tömény salétromsavat, majd a csipesszel óvatosan tegyük a lombikba úgy, hogy ne ömöljön ki belőle a sav! 3. Az így előkészített lombikot helyezzük a mérleg egyik serpenyőjébe, és egyensúlyozzuk ki súlyokkal! 4. Zárjuk le (arretáljuk) a mérleget! 5. A lombik megdöntésével öntsük ki a savat a kémcsőből, hogy érintkezhessen a rézzel! 6. Tegyük vissza a lombikot a mérlegre, és ellenőrizzük a tömegét! 25 TAN_KEM_alt.indb 25 2013.09.06. 6:50

Gyakori hibák és veszélyek A tömény salétromsav bőrre kerülve sárga foltot okoz, és még maró hatású is. Ha mégis megtörténik a baj, bő vízzel nagyon alaposan öblítsük le! Ezzel a maró hatás megelőzhető (a sárga folt kialakulása nem). A mérlegre súlyokat feltenni és levenni csak arretált állapotban szabad. Tapasztalat Tapasztalatainkat jegyezzük fel a tanulói munkafüzetbe! Magyarázat A réz és a salétromsavoldat közötti kémiai reakciót az alábbi egyenlet írja le: Cu + 4 HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 + 2 H 2 O + 2 NO 2 A keletkező nitrogén-dioxid barna színű gáz, ennek a képződése a legfeltűnőbb (a türkizkék réz-nitrát 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. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Honnan tudjuk, hogy kémiai reakció ment végbe? Mert új anyagok keletkeztek a folyamat során. 2. Mi történne, ha nyitott edényben végeznénk el a kísérletet? A nitrogén-dioxid eltávozna, így a mérleg tömegcsökkenést jelezne. 3. Miért nem mutatott a mérleg tömegváltozást a kémiai reakció lejátszódása ellenére? Mert bár új anyagok keletkeztek, a lombikban található anyagok össztömege nem változott meg. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Fizika: Tömegmegmaradás törvénye A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai A tömegmegmaradás törvényének felismerése (amely a 18. században Lavoisier, és tőle függetlenül Lomonoszov nevéhez fűződik), meghatározó jelentőségű volt a természettudományok fejlődése szempontjából. Olyan alapvető törvényszerűségről van szó, ami minden kémiai (és nem kémiai) folyamatban érvényesül. 26 TAN_KEM_alt.indb 26 2013.09.06. 6:50

12 Tömegmegmaradás égéskor Kémia, 7. évfolyam 30 perc Szükséges eszközök csipesz kétkarú mérleg Bunsen-égő Szükséges anyagok magnéziumszalag papírdarab alufólia Kísérletleírás 1. Alufóliából formázzunk kis tálkát, tegyük bele az elégetni kívánt papírdarabot! 2. Tegyük a mérleg egyik serpenyőjébe, és egyensúlyozzuk ki! 3. Zárjuk le a mérleget, vegyük le a tálkát, gyújtsuk meg a papírdarabot! 4. A papír elégése után ellenőrizzük a tálka és a papír égéstermékének együttes tömegét úgy, hogy visszahelyezzük a mérlegre! 5. Vegyünk egy nagyobb magnéziumszalagot, és a papírt ezzel helyettesítve ismételjük meg az előző l épéseket! A magnéziumot a Bunsen-égő lángjában gyújtsuk meg, majd az alufólia tálkában égessük el (lásd a képen)! Gyakori hibák és veszélyek A magnézium égése során rendkívül magas hőmérséklet alakul ki, és ezzel összefüggésben erősen vakító fehér fény figyelhető meg. A magnéziumdarab ne legyen túl kicsi, mert a tömegváltozás akkor nem lesz számottevő. Tapasztalat Tapasztalatainkat jegyezzük fel a tanulói munkafüzetbe! 27 TAN_KEM_alt.indb 27 2013.09.06. 6:50

Magyarázat A papír égése látszólag tömegcsökkenéssel jár, valójában azonban az égéstermékek nagy része gázként eltávozik, ezért figyelhető meg a tömegcsökkenés. A magnézium esetén a reakciótermék tömege nagyobb, mint a kiindulási fémé volt, mert itt hozzáadódik a reagáló oxigén tömege is, és a keletkező magnézium oxid nem illékony (lásd a képen). A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Mi az oka a papír és a magnézium eltérő viselkedésének? A papír égéstermékei jórészt gáz halmazállapotúak és eltávoznak, a magnézium-oxid viszont szilárd és nem távozik el. 2. Hogyan lehetne bemutatni, hogy az égés során is érvényes a tömegmegmaradás törvénye? Zárt térben kellene elégetni a papírt, ill. a magnéziumot. 3. A rozsdás vasdarab tömege hogyan viszonyul a kiindulási tiszta vasdarab tömegéhez? Nagyobb. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Fizika: Tömegmegmaradás törvénye A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai Az égés a leggyakrabban tanulmányozott, a legtöbbször megfigyelt kémiai reakció. Kémiai szempontból égés (lassú égés) a vas rozsdásodása is. 28 TAN_KEM_alt.indb 28 2013.09.06. 6:50

13 Színes hab Kémia, 7. évfolyam 15 perc 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-hidroxid-oldat víz ételfesték mosogatószer Kísérletleírás 1. Töltsünk a mérőhengerbe 20 cm 3 hidrogén-peroxid-oldatot, adjunk hozzá néhány cm 3 nátrium-hidroxidoldatot! Csepegtessünk hozzá annyi ételfestéket, hogy élénk színe legyen, végül öntsünk bele mosogatószert! 2. Szilárd kálium-jodidból készítsünk 5 cm 3 telített oldatot! 3. A kálium-jodid oldatot gyors mozdulattal öntsük a mérőhengerbe! 4. Merítsünk parázsló gyújtópálcát a hengerben lévő habba! Gyakori hibák és veszélyek A bőrre cseppenő hidrogén-peroxid kellemetlen érzést okoz és fehér foltok kialakulását eredményezi. Az egész kísérletet lehetőleg egy nagy tálcán végezzük, a kifutó nagy mennyiségű hab miatt. Tapasztalat Tapasztalatainkat jegyezzük fel a tanulói munkafüzetbe! Magyarázat A kálium-jodid katalizálja a hidrogén-peroxid alábbi egyenlet szerinti bomlását: 2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 Oxigéngáz keletkezik, ami egyrészt színes habot eredményez mosogatószer jelenlétében, másrészt mivel táplálja az égést, parázsló gyújtópálcával kimutatható. 29 TAN_KEM_alt.indb 29 2013.09.06. 6:50

Ha az oldat savas, más, gázfejlődéssel nem járó reakció is lejátszódhat, ezért adunk az elegyhez nátriumhidroxid-oldatot. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Hogyan bizonyosodhatunk meg arról, hogy oxigéngáz képezte a habot? A parázsló gyújtópálca lángra lobban. 2. Mit tapasztalnánk, ha úgy végeznénk el a kísérletet, hogy valamelyik anyagot kihagynánk az alábbiak közül? a) kálium-jodid: Semmit. b) ételfesték: Lejátszódna a reakció, de nem lenne színes a hab. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Biológia: Katalízis A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai A hidrogén-peroxid bomlását számos anyag katalizálja, többek között az élő szervezetek közül sokban megtalálható kataláz nevű enzim is. (Ki lehet próbálni a reakciót pl. májjal vagy krumplival.) Az élő szervezetekben a hidrogén-peroxid káros anyag, a kataláz lényegében ártalmatlanítja azzal, hogy katalizálja a bomlását. 30 TAN_KEM_alt.indb 30 2013.09.06. 6:50

14 Kísérletezzünk C-vitaminnal! Szükséges eszközök dörzsmozsár kémcsövek cseppentő szűrőpapír üvegtölcsér kés Szükséges anyagok Kémia, 7. évfolyam 15 perc C-vitamin tabletta (vagy tiszta C-vitamin gyógyszertárban kapható) Lugol-oldat híg kálium-permanganát-oldat alma Kísérletleírás 1. Egy C-vitamin tablettát dörzsmozsárban porítsunk el, vagy a kapszulából szórjuk ki a port! 2. Oldjuk fel az anyagot 50 ml vízben, ha szükséges, szűrjük le az oldatot! 3. Kémcsőben csepegtessünk az oldat 5 cm 3 -éhez kálium-permanganát-oldatot! Minden egyes csepp után jól rázzuk össze a kémcső tartalmát! 4. Egy félbevágott alma egyik vágási felületére vigyünk fel a C-vitamin-oldatból, a másik felét hagyjuk változatlanul, majd figyeljük a változásokat! Gyakori hibák és veszélyek Ha esetleg már az első csepp kálium-permanganát-oldat színe megmarad a becseppentéskor, hígítsuk fel a kálium-permanganát-oldatot, és kezdjük elölről az adagolást. Tapasztalat Mi történt a kálium-permanganát-oldat csepegtetésekor? Mit figyelhetünk meg az almán C-vitaminnal és anélkül? 31 TAN_KEM_alt.indb 31 2013.09.06. 6:50

Magyarázat A C-vitamin (tudományos nevén aszkorbinsav) reakcióba lép a kálium-permanganáttal, a termékek pedig színtelenek. Ha már az összes oldatbeli C-vitamin elreagált, az újabb csepp kálium-permanganát-oldat színe nem tűnik már el (lásd a képen). Az alma barnulását megakadályozza a C-vitamin: a jelenség megértéséhez későbbi tanulmányaink segítenek hozzá. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Miért marad meg egy idő után a kálium-permanganát színe? Mert az oldatból elfogy a C-vitamin. 2. Mennyiben lennének eltérőek a tapasztalatok, ha az oldatot kétszer akkora mennyiségű C-vitaminból, de ugyanannyi vízzel készítettük volna el? Több kálium-permanganát-oldat kellett volna a szín megjelenéséig. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Biológia: Vitaminok A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai A C-vitamin közismert anyag. Meglehetősen reakcióképes már szobahőmérsékleten is. A konyhai praktikák sorát gyarapíthatja az a tapasztalat, hogy a C-vitamin oldata hatékonyan gátolja a gyümölcsök levegőn történő megbarnulását. 32 TAN_KEM_alt.indb 32 2013.09.06. 6:50

15 Érdemes főzni a zöldséget? Szükséges eszközök dörzsmozsár 2 kis főzőpohár cseppentő szűrőpapír üvegtölcsér mérőhenger Bunsen-égő agyagos drótháló Szükséges anyagok C-vitamin tabletta híg kálium-permanganát-oldat Kémia, 7. évfolyam 20 perc Kísérletleírás 1. Az elporított C-vitaminból készítsünk oldatot (vagy használjuk az előző kísérletben elkészítettet)! 2. Két kis főzőpohárba öntsünk pontosan azonos mennyiségű (kb. 10 ml) C-vitamin-oldatot! 3. Az egyik főzőpohár tartalmát forraljuk kb. 5 percig, majd hűtsük le! 4. Mindkét főzőpohár tartalmához cseppenként adjunk kálium-permanganát-oldatot! Amikor már nehezen tűnik el a kálium-permanganát színe, minden csepp után keverjük meg a folyadékot! 5. Számoljuk a cseppeket, és állapítsuk meg, hogy hányadik csepp után marad meg a kálium-permanganát színe a főzőpohárban! Gyakori hibák és veszélyek Ha nem azonos térfogatú C-vitamin-oldatokat használunk, az összehasonlítás lehetetlenné válik. Tapasztalat Tapasztalatainkat jegyezzük fel a tanulói munkafüzetbe! 33 TAN_KEM_alt.indb 33 2013.09.06. 6:50

Magyarázat A C-vitamin bomlékony, reakcióképes anyag, többek között forralás hatására is bomlik. A felforralt oldathoz kevesebb kálium-permanganát-oldat is elegendő volt ahhoz, hogy megmaradjon a szín, mivel abban már kevesebb C-vitamin volt. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Miért tűnik el eleinte a kálium-permanganát lila színe az oldatban? Mert az aszkorbinsav reagál a kálium-permanganáttal, színtelen termékek keletkezése közben. 2. Vajon hűtés hatására a melegítéssel ellentétesen több kálium-permanganát-oldat kellett volna a lila szín megjelenéséhez? Nem, több aszkorbinsav akkor sem lett volna az oldatban, ha lehűtjük. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Biológia: Vitaminok A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai Fontos tudnunk, hogy a C-vitamint tartalmazó növények vitamintartalma főzés közben már rövid főzési idő alatt is csökken. Ezért ha figyelünk a C-vitamin-bevitelre, lehetőleg nyersen fogyasszuk el a kérdéses zöldségeket, gyümölcsöket. 34 TAN_KEM_alt.indb 34 2013.09.06. 6:50

16 A vörös lilakáposzta Kémia, 8. évfolyam 30 perc Szükséges eszközök 2 főzőpohár Bunsen-égő vas háromláb agyagos dróthálóval kés cseppentő 7 kémcső vegyszereskanál kémcsőállvány Szükséges anyagok vöröskáposzta 10%-os ecet 0,1 M sósav, desztillált víz NaHCO 3 nátrium-acetát Na 2 CO 3 0,1 M NaOH-oldat Kísérletleírás 1. Vágjuk fel a lilakáposztát! 2. Tegyük főzőpohárba, öntsünk rá vizet, és forraljuk fel! 3. Hagyjuk állni pár percig, amíg a folyadék élénk színű (lila) nem lesz! Ennek a tisztájából fogunk majd használni! 4. A nátrium-hidrogén-karbonátból és a nátrium-karbonátból készítsünk oldatot: fél-fél vegyszereskanálnyi mennyiséget oldjunk fel 5-5 cm 3 desztillált vízben, két kémcsőben! 5. A sósavból, az ecetből és a nátrium-hidroxid-oldatból öntsünk szintén 5-5 cm 3 -t kémcsövekbe! 6. Egy újabb kémcsőbe öntsünk 5 cm 3 ecetet, majd adjunk hozzá fél vegyszereskanálnyi nátrium-acetátot! 7. Mindegyik oldatnak határozzuk meg a ph-ját univerzális indikátorpapírral, és növekvő ph szerint rendezzük a kémcsöveket a kémcsőállványon! 8. A kémcsövekbe cseppentsünk annyi vöröskáposztalevet, hogy jól látható legyen a színe! Gyakori hibák és veszélyek A káposztalé (amit egyébként otthon is könnyűszerrel elkészíthetünk) hűtőben eltartható pár napig, de hamar erjedésnek indul, és meglehetősen kellemetlen szaga lesz. 35 TAN_KEM_alt.indb 35 2013.09.06. 6:50

Tapasztalat Töltsük ki az alábbi táblázatot! 0,1 M 10 %-os ecet + nátri- desztillált NaHCO 3 - Na 2 CO 3-0,1 M sósav ecet um-acetát víz oldat oldat NaOH-oldat ph szín Magyarázat A lilakáposzta színét adó antociánok indikátorként működnek: a közeg ph-jától függően a pirostól a sárgászöldig sokféle színárnyalatot vehetnek fel. 36 A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. A káposztalé eleinte kék színű volt, melegítés és állás közben változott lilára. Vajon miért? A káposztából fokozatosan savas kémhatást okozó anyagok oldódtak ki, amelyek csökkentették az oldat ph-ját. 2. Milyen kémhatású a szódabikarbóna vizes oldata? Lúgos. 3. Lehetséges-e kék színű káposztaköretet kínálni otthon? Igen, a ph-t semlegeshez közelire kell beállítani. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Biológia: Növényi festékek A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai Nem a vöröskáposzta az egyetlen olyan növény, amelynek színanyagai indikátor tulajdonsággal bírnak. Ki lehet próbálni a vöröshagyma héját, a lilahagymát, a feketecseresznyét vagy a meggylét is. TAN_KEM_alt.indb 36 2013.09.06. 6:50

17 Gyomorsavtúltengés Szükséges eszközök 200 cm 3 -es főzőpohár vegyszereskanál kémcsőállvány üvegbot Szükséges anyagok 0,2 M sósav szódabikarbóna Kémia, 8. évfolyam 15 perc univerzális indikátoroldat, színskálával Kísérletleírás 1. Egyharmad főzőpohárnyi sósavhoz csepegtessünk univerzális indikátoroldatot, amíg a színe jól látható lesz! 2. Adjunk hozzá egy kanálka szódabikarbónát, majd üvegbottal keverjük meg az oldatot! 3. Újabb és újabb kanálka szódabikarbóna adagolása (és keverés) után jegyezzük fel az indikátor színét! 4. Előbb-utóbb bekövetkezik az, hogy a következő kanál szódabikarbóna hatására már nem pezseg az oldat. Ezután még két-három kanál szódabikarbónát adjunk az oldathoz! Gyakori hibák és veszélyek Lehetőleg egyforma mennyiségeket adagoljunk a szódabikarbónából! Ha egyszerre túl sokat teszünk bele, a heves pezsgés miatt kifuthat a pohárból! Tapasztalat Töltsük ki a táblázatot! kanál 0 1 2 3 4 5 szín Jelöljük a táblázatban azt is, hogy hányadik kanálnál nem volt már észlelhető gázfejlődés! 37 TAN_KEM_alt.indb 37 2013.09.06. 6:50

Magyarázat A szódabikarbóna és a sósav között kémiai reakció megy végbe: NaHCO 3 + HCl NaCl + H 2 O + CO 2 A tapasztalt pezsgés a keletkező szén-dioxidnak köszönhető. Mivel a hidrogén-klorid mennyisége és koncentrációja csökken, a ph folyamatosan emelkedik, majd a reakció teljes lejátszódása után 8 körül stabilizálódik. (A szódabikarbóna vizes oldatának ph-ja az adott körülmények között kb. 8,3.) A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Milyen kémhatású a sósav? Savas. 2. Milyen kémhatású a szódabikarbóna oldata? Enyhén lúgos. 3. Mi változna, ha ugyancsak 50 cm 3, de kétszeres töménységű, azaz 0,4 M sósavat használnál? Karikázd be a helyes válasz betűjelét! A) Az első kanál szódabikarbóna adagolásakor a pezsgés abbamaradásáig eltelő idő. B) A pezsgés teljes elmaradásáig adagolt szódabikarbóna mennyisége. Milyen irányú lenne a változás? Válaszodat indokold! Csökkenne a pezsgés megszűnéséig eltelő idő, mert a töményebb sósavban gyorsabb lenne a reakció. N őne viszont a pezsgés elmaradásáig adagolandó szódabikarbóna mennyisége, mert több hidrogén-klorid lenne az oldatban. 4. Milyen kémhatású a szódabikarbóna vizes oldata? Lúgos. 5. Miért használható a szódabikarbóna gyomorégés esetén? Mert reakcióba lép a gyomorsav HCl-tartalmával. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Biológia: Gyomorsav; Gyomorsavtúltengés A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai Régi módszer gyomorégés csillapítására a szódabikarbóna fogyasztása. Ebben a kísérletben ennek a kémiai hátterét vizsgáljuk. Érdemes tudni, hogy a szódabikarbóna savakkal reagál, hiszen így pl. közömbösíthetjük vele a kiömlött savat (otthon, illetve a laboratóriumban), vagy megkísérelhetjük vele tompítani a túl savanyúra sikerült ételek savasságát. 38 TAN_KEM_alt.indb 38 2013.09.06. 6:50

18 Titráljunk! Kémia, 8. évfolyam 15 perc Szükséges eszközök kis méretű gömblombik (titráló lombik) büretta mérőhenger Szükséges anyagok 0,1 M sósav 0,1 M NaOH-oldat fenolftalein metilnarancs desztillált víz Kísérletleírás 1. Mérjünk ki mérőhengerrel 10 cm 3 sósavat a kis gömblombikba, hígítsuk fel kb. 30 cm 3 desztillált vízzel, és adjunk hozzá 4-5 csepp fenolftaleint! 2. Töltsük meg a bürettát a 0 jelig NaOH-oldattal! 3. Csepegtessük a NaOH-oldatot a sósavhoz! Amikor már nehezen tűnik el a fenolftalein eleinte megjelenő színe, lassítsuk az adagolást, és minden csepp után rázzuk össze a lombik tartalmát! 4. Amikor már megmarad a fenolftalein színe, olvassuk le a NaOH-oldat fogyását! 5. Ismételjük meg a mérést újabb adag sósavval, a bürettát ismét 0-ra töltve a NaOH-oldattal, úgy, hogy fenolftalein helyett metilnarancsot használunk! Ekkor a titrálást a narancssárga (hagymahéj) szín megjelenésekor kell befejeznünk. Gyakori hibák és veszélyek Akkor járunk el helyesen, ha a homorú folyadékszint legalsó pontját állítjuk a megfelelő beosztásra, ill. ennek pozícióját olvassuk le. A titrálás vége felé (az ún. végpont közelében) már cseppenként adagoljuk a mérőoldatot, gondosan összerázva a titráló lombik tartalmát! 39 TAN_KEM_alt.indb 39 2013.09.06. 6:50

Tapasztalat Mekkora térfogatú NaOH-oldat fogyott az egyes mérések során? 1. mérés (fenolftaleinnel):... cm 3 2. mérés (fenolftaleinnel):.... cm 3 3. mérés (metilnaranccsal):.. cm 3 4. mérés (metilnaranccsal):.. cm 3 Hány gramm HCl-t tartalmazott a kimért 10 cm 3 oldat? A HCl tömege:.. g Magyarázat A hidrogén-klorid és a nátrium-hidroxid között kémiai reakció, közömbösítés megy végbe: NaOH + HCl NaCl + H 2 O Onnan tudjuk, hogy a reakció maradéktalanul lejátszódott, hogy az indikátor színt vált. Az eljárást titrálásnak nevezik. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Miért használható a módszer a HCl mennyiségének meghatározására? Mert a vele reagáló NaOH anyagmennyisége amely az oldat koncentrációjából és térfogatából számítható megegyezik a HCl anyagmennyiségével. 2. Milyen anyag(ok) van(nak) a titráló lombikban akkor, amikor a közömbösítés pontosan befejeződött? NaCl és víz 3. Milyen anyag(ok) van(nak) a titráló lombikban a végpont elérése után? NaCl és NaOH Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Biológia: Testnedvek ph-ja; ph-egyensúly A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai A titrálás manapság is használatos bár az esetek többségében elavult módszer valamely anyag mennyiségének meghatározására. A lényeg, hogy találjunk egy olyan reakciópartnert, amellyel egyértelmű sztöchiometria szerint reagál, és a reakció lejátszódását valamilyen módon érzékelni tudjuk. Sav-bázis reakciók esetén a megfelelően megválasztott indikátor lehet segítségünkre. 40 TAN_KEM_alt.indb 40 2013.09.06. 6:50

19 A pezsgőtabletta Kémia, 8. évfolyam 15 perc Szükséges eszközök 4 db 100 cm 3 -es főzőpohár gyújtópálca gyufa Szükséges anyagok citromsav mészkőpor Kísérletleírás 1. Egy-egy főzőpohárban vizsgáljuk meg, mi történik, ha a citromsavhoz, ill. a mészkőhöz vizet adunk! 2. Egy főzőpohárba tegyünk egy vegyszereskanálnyi mészkőport és két vegyszereskanálnyi citromsavat! 3. Egy újabb főzőpohárba tegyünk egy vegyszereskanálnyi citromsavat és két vegyszereskanálnyi mészkőport! 4. A szilárd anyagokat mindkét esetben keverjük össze, majd öntsünk a főzőpoharakba kb. 50 ml csapvizet! 5. Mártsunk égő gyújtópálcát a főzőpoharak légterébe! 6. Figyeljük meg a főzőpoharak tartalmát a pezsgés megszűnése után! Gyakori hibák és veszélyek A gyújtópálcát a pohár légterébe mártsuk, ne a folyadékba! Tapasztalat Mi történt az 1. főzőpohárban? Mi történt a 2. főzőpohárban? Mi történt a 3. főzőpohárban? Mi történt a 4. főzőpohárban? Mit tapasztaltunk az égő gyújtópálca bemártása során? 41 TAN_KEM_alt.indb 41 2013.09.06. 6:50

Magyarázat A citromsav és a mészkő között kémiai reakció játszódik le, szén-dioxid keletkezik vízben oldható kalciumcitrát mellett. Ha a citromsav van feleslegben, az összes mészkő feloldódik, az oldat kitisztul. Ha a mészkő van feleslegben, tapasztalunk ugyan pezsgést, de a sav elfogyása után bizonyos mennyiségű mészkő feloldatlanul marad a pohárban. A szén-dioxidot égő gyújtópálcával mutathatjuk ki: a gyújtópálca elalszik. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Miért nem látsz változást a 3. és 4. főzőpohárban a víz hozzáadása előtt? A két anyag szilárd fázisban nem képes reakcióba lépni egymással. 2. A citromsav képlete C 6 H 8 O 7, háromértékű sav. Írd fel a citromsav és a kalcium-karbonát között lejátszódó reakció egyenletét! 2 C 6 H 8 O 7 + 3 CaCO 3 2 C 6 H 8 O 7 3 + 3 Ca 2+ + 3 H 2 O + 3 CO 2 Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Biológia: Citromsavciklus Földrajz: Karsztosodás A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai A pezsgőtabletták lényege: a szilárd anyag oldódjon fel vízben gázképződés (pezsgés) közben. Ezt a kereskedelemben kapható termékek nagy részénél úgy érik el, hogy a tabletta kalcium-karbonátot és valamilyen szilárd halmazállapotú savat tartalmaz, amelyek akkor lépnek reakcióba, amikor vízbe tesszük a tablettát: a sav vízzel oldható, így már képes reagálni a karbonáttal szén-dioxid képződése közben. 42 TAN_KEM_alt.indb 42 2013.09.06. 6:51

20 Mennyi egy meg egy? Szükséges eszközök 250 ml-es vagy nagyobb mérőhenger nagyméretű kristályosító csésze csipesz filctoll Szükséges anyagok 2 db egyforma pezsgőtabletta tinta Kémia, 8. évfolyam 20 perc Kísérletleírás 1. A mérőhengert vízzel töltsük teljesen tele! 2. A kristályosító csészét kb. félig töltsük a tintával megfestett vízzel! A mérőhengert szájával lefelé kell a csészébe állítani, lehetőleg úgy, hogy ne folyjon ki belőle semennyi víz sem. 3. Ha a mérőhenger stabilan áll, ügyes mozdulattal juttassunk alá egy pezsgőtablettát! 4. Miközben a pezsgőtabletta feloldódik, a belőle keletkező gáz vizet szorít ki a mérőhengerből. Az oldódás lejátszódása után jelöljük be a vízszintet a mérőhengeren! 5. A henger kiemelése nélkül tegyünk alá még egy pezsgőtablettát! 6. Megint jelöljük be a vízszintet, miután a pezsgőtabletta feloldódott! 7. Vessük össze a két kísérlet tapasztalatait! Gyakori hibák és veszélyek Mind a henger behelyezése, mind a pezsgőtabletta bejuttatása igényel némi ügyességet. Ha nem sikerül elsőre, kezdjük elölről az egészet, másodszorra biztosan jobban fog menni! Tapasztalat Mi történt a pezsgőtabletták oldódása során? Mennyi gáz gyűlt össze az egyes esetekben? 43 TAN_KEM_alt.indb 43 2013.09.06. 6:51

Magyarázat A pezsgőtablettából szén-dioxid képződik, de az elsőből látszólag kevesebb, mint a másodikból, holott egyforma tablettákat használtunk. Ennek az az oka, hogy az első tabletta esetén a víz a képződő gáz nagy részét feloldotta, míg a második tabletta szén-dioxidjának már lényegében teljes mennyisége felhalmozódott, hiszen ekkor már telített oldaton buborékolt át. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések, feladatok megoldásai 1. Miért csak egy bizonyos idő után emelkedik fel a tabletta a víz felszínére? Mert ehhez a tabletta tömegének le kell csökkennie. 2. Milyen gáz képződik a folyamat során? Szén-dioxid. 3. Melyik kísérlet a mérvadó, ha arra a kérdésre keresed a választ, hogy mennyi szén-dioxid képes egy pezsgőtablettából fejlődni? A másodiké. Kereszttantervi (tantárgyközi) kapcsolódások Földrajz: Karsztosodás Fizika: Felhajtóerő A mérés/kísérlet, illetve a természetben és a közvetlen, mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek összefüggései és környezetvédelmi vonatkozásai A gázok más anyagokhoz hasonlóan általában korlátozott mennyiségben oldódnak vízben. A telített oldat már nem képes újabb gázmennyiséget oldani, így az már kibuborékol az oldatból. Ezt figyelhetjük meg pl. az akváriumok esetén is. Telített szén-dioxid-oldat a szódavíz és a szénsavas ásványvíz vagy üdítőital is. 44 TAN_KEM_alt.indb 44 2013.09.06. 6:51

21 Táncoló mazsola Kémia, 8. évfolyam 10 perc Szükséges eszközök 1000 ml-es főzőpohár üvegbot Szükséges anyagok mazsolaszemek 20%-os ecet szódabikarbóna Kísérletleírás 1. A főzőpohárba tegyünk 6-8 vegyszereskanálnyi szódabikarbónát, és oldjuk fel kb. félliternyi vízben! Nem baj, ha marad feloldatlan anyag is! 2. Tegyük bele a mazsolaszemeket! 3. Öntsünk hozzá ecetet! Gyakori hibák és veszélyek Ki kell tapasztalni, hogy mennyi ecet hozzáadása után indul meg a mazsolaszemek tánca. Egyszerre semmiképpen se öntsünk bele túl sokat, nehogy kifusson az oldat! Tapasztalat Tapasztalatainkat jegyezzük fel a tanulói munkafüzetbe! Magyarázat Az ecet és a szódabikarbóna közötti reakció egyenlete: NaHCO 3 + CH 3 COOH CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 Szén-dioxid fejlődik, amely kis buborékok formájában megtapad a mazsolák felszínén. Ezzel a mazsola átlagsűrűsége csökken, egy idő után a vízénél is kisebb lesz: a mazsola felemelkedik a víz tetejére. Ott eltávozik a gáz, a mazsola ismét lesüllyed. A folyamat ezután újrakezdődik mindaddig, amíg képződik szén-dioxid az oldatban. 45 TAN_KEM_alt.indb 45 2013.09.06. 6:51