Вчитель хімії в дистанційній школі «Атмосферна школа», фіналіст Global Teacher Prize Ukraine 2021 та зірка TikTok Гліб Репіч обожнює досліди. І не прості, а чудернацькі, захопливі та в хорошому сенсі скажені! І запевняє: без них діти швидко знудяться на уроці. Тож разом із Глібом підготували добірні досліди для школи і дому — від приготування молекулярної ікри та «сліз Герміони» до видобування кофеїну та виверження мінівулкана. Уперед, до пригод!
— У багатьох державних школах на уроках хімії дослідів не роблять, на превеликий жаль. Поширені причини — недолуга програма, відсутність реактивів та непідготовлені вчителі, — розповідає «Освіторії» знаний на всю Україну вчитель хімії Гліб Репіч. — Але якщо вчитель має бажання — час і реактиви знайдуться, більшість із них коштують копійки.
А ось із програмою проблеми глибші: у педагогів мало годин для проходження величезної кількості тем. Вони намагаються сумлінно відчитати теорію, а практику посувають на дальній план. Такий підхід може викликати в дітей стійку відразу до предмета. Тож прошу всіх своїх колег виділяти час на виконання дослідів та опиратися у викладанні предмета саме на них, адже хімія — наука експериментальна. Ну а самі експерименти варто наблизити до реального життя: вивчати продукти харчування, побутову хімію й показувати, що хімічні речовини, які ми вивчаємо на уроках хімії, нерозривно пов’язані з нашим щоденним життям.
«Сльози Герміони»
Де можна проводити дослід: У ШКОЛІ
Що знадобиться:
- Вода — 200 мл
- NaOH (натрій гідроксид)
- Фенолфталеїн (індикатор) — декілька крапель
- Сухий лід — невелика жменя
Чаклуємо:
До води додайте NaOH та кілька крапель індикатора — фенолфталеїну. У приготовлений розчин всипте жменьку сухого льоду й готуйтесь насолоджуватися видовищем! З’являються густі білі клуби пару над колбою. Тим часом пурпуровий розчин швидко знебарвлюється та стає прозорим, наче сльоза.
Що відбулося?
Розчин знебарвився, тому що формула сухого льоду — СО2. Це кислотний оксид. А кислотні оксиди легко вступають у взаємодію з лугами з утворенням солей, а конкретніше — натрію карбонату. Луг нейтралізується, а фенолфталеїн втрачає малинове забарвлення.
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
«Повелитель кофеїну»
Де можна проводити дослід: ВДОМА
Що знадобиться:
- 3–5 столових ложок зеленого чаю
- Кавомолка
- Електрична плитка
- Керамічна чаша (чи інша жаростійка ємність)
- Скляна попільничка чи просто шматок скла
- 1 чайна ложка подрібненої крейди
Чаклуємо:
Засипте зелений чай у кавомолку і додайте ложечку звичайної крейди. Перемеліть. Тепер можете висипати порошок у керамічну жаростійку чашу чи іншу ємність, головне — жаростійкість. Поставте ємність із порошком на розігріту піщану баню (ємність із піском, що нагрівається на газу або електричній плитці), накрийте зверху скляною попільничкою й трохи зачекайте. Скоро ви побачите, як на склі починає конденсуватися вода, а згодом з’являються білі голкоподібні кристали і темно-коричневі крапельки. Білі кристали — це і є кофеїн. Вітаю, щойно ви видобули кофеїн у майже чистому вигляді! Можете набрати на сірник трохи кофеїну та скуштувати. Що скажете про смак?
Що відбулося?
Кофеїн — летка речовина. Після нагрівання до 189 градусів він сублімує — переходить з твердого стану в газоподібний. Але щойно випари кофеїну торкаються холодного скла, він знову переходить із газоподібного стану в твердий та осідає на поверхні.
«Таємниця желейного ведмедика»
Де можна проводити дослід: У ШКОЛІ
Що знадобиться:
- Желейні цукерки будь-якої торгової марки
- Реактиви: NaOH, CuSO4
- Гаряча вода
Чаклуємо:
Готові побачити якісну реакцію на білки з використанням смачних желатинових ведмедиків? Гайда до діла! Відірвіть шматочок ведмедика та помістіть у пробірку. Заповніть пробірку гарячою водою на третину та продовжуйте підігрівати за допомогою пальника, перемішуйте, доки ведмедик не розчиниться. Охолодіть розчин. Додайте до розчину трохи гідроксиду натрію NaOH. Після цього додайте кілька крапель розчину мідного купоросу CuSO4. Перемішайте. Розчин набуде темно-фіолетового забарвлення. Це означає, що ми вдало провели біуретову реакцію — якісне визначення білків у розчині.
Що відбулося?
Біуретова реакція — це реакція на пептидний зв’язок. Іони купруму утворюють з пептидним угрупуванням забарвлені комплексні сполуки, що раніше використовувалося для визначення білків у багатьох об’єктах, у першу чергу в медицині.
А ведмедик дає позитивну біуретову реакцію, тому що желатин — це продукт білкової природи, який виготовляють з білка колагену. Це той білок, що зумовлює пружність нашої шкіри, зв’язок і хрящів. На молекулярному рівні колаген виглядає як три міцно закручені в спіраль довгі нитки, що складаються з амінокислот. У такому стані колаген дуже міцний і нерозчинний у воді. Але якщо колаген нагрівати в розчині кислоти, амінокислотні «нитки» починають розриватися. Утворюються коротші «обривки», розчинні у воді, які ми і називаємо желатином.
Саме тому на виробництво желатину йдуть багаті колагеном відходи м’ясної промисловості: шкіра, роги та копита, які довгий час варять з додаванням кислоти. Утворений «холодець» нейтралізують, очищують, випарюють і отримують желатин, що йде в тому числі на виробництво желейних ведмедиків.
«Останній день Помпеї»
Де можна проводити дослід: У ШКОЛІ
Виверження вулкана можна організувати в шкільній лабораторії. Це гарний приклад реакції розкладу, а також один з найкрасивіших хімічних експериментів, що не залишить байдужим не лише дітей, а й дорослих. Ще один плюс — його дуже просто виконати. На жаль, цей дослід вчителі нечасто показують у звичайній школі.
Що знадобиться:
- (NH4)2Cr2O7 — дихромат амонію
- Пальник
Чаклуємо:
Насипаємо речовину яскраво-помаранчевого кольору — біхромат амонію — у чашку для хімічних дослідів. Підпалюємо за допомогою пальника. Виверження вулкана починається, ви готові до видовища?
Що відбулося?
Ми стали свідками бурхливої екзотермічної реакції розкладу біхромату амонію з виділенням величезної кількості газу й тепла. Під час розкладу амоній біхромату утворюється сіро-зелена речовина, схожа на попіл, — це хром (ІІІ) оксид. Гази, що виділяються під час реакції, розпушують цей оксид, що робить його надзвичайно пухким і легким. Зверніть увагу, скільки було об’єму біхромату на початку реакції і скільки утворилося хром (ІІІ) оксиду. Нагадує пухкий і легкий вулканічний попіл.
(NH4)2Cr2O7 = N2 + 4H2O + Cr2O3
До слова, хром (ІІІ) оксид використовується на виробництвах для шліфування й полірування скла, металу, кераміки та багатьох інших матеріалів.
@glebrepich Відповідь на коментар @holytapok ікра зі смаком кока-коли 😎 #хімія #ікра #тіктокукраїна ♬ Taste It - Ikson
«Молекулярна ікра зі смаком кока-коли»
Де можна проводити дослід: ВДОМА
Що знадобиться:
- Скляна ємність
- Півлітрова пляшка коли
- 1 чайна ложка альгінату натрію
- Кальцій молочнокислий 5-водний (кальцію лактат)
- Вода
- Піпетка для хімічних дослідів
Чаклуємо:
Вилийте колу в ємність і випустіть з напою весь вуглекислий газ. Додайте «секретний інгредієнт» — ложку альгінату натрію. Перемішайте й дочекайтесь розчинення альгінату. В іншу ємність із холодною водою додайте 3 шпателі кальцію лактату та розмішайте. А тепер найцікавіше. Наберіть у піпетку розчин коли та крапайте в розчин кальцію лактату. Ви побачите, як утворюються «ікринки» з коли та осідають на дні ємності. Після того, як ви зробили необхідну кількість «ікри», процідіть її через чайне ситечко. Ваша ікра готова, можете продегустувати. Як вам смак?
До речі, за допомогою такої технології можна заікрити майже все що завгодно!
Що відбулося?
Ви власноруч приготували страву молекулярної кухні завдяки хімічній реакції. Вся фішка цього процесу — це альгінат натрію, натрієва сіль альгінової кислоти. Альгінат — це полімер, речовина, що має дуже довгі молекули, через що його розчин у воді дуже в’язкий.
Другий інгредієнт — лактат кальцію. Під час контакту з альгінатом натрію двовалентні іони кальцію замішують одновалентні іони натрію і неначе зшивають полімерні молекули між собою, через що альгінат твердне. Той же принцип використовують і наші красуні, коли роблять альгінатні маски для обличчя.
«Патріотичний Тархун»
Чи знаєте ви, що в «Тархуні» насправді немає зеленого барвника? Натомість в напої ховаються жовтий і синій кольори — точнісінько як у прапорі України. Можемо це довести під час нашого досліду, використовуючи метод екстракції!
Де можна проводити дослід: У ШКОЛІ
Що знадобиться:
- Напій «Тархун» — 200 мл
- Бутанол C4H9OH — кілька крапель
- Лідокаїн — 1 ампула
Чаклуємо:
Відбираємо зразок тархуну в пробірку. Додамо кілька крапель органічного розчиннику бутанолу, який не змішується з водою. До цієї суміші додамо розчин лідокаїну — місцевого анестетика. Ну а тепер треба ретельно перемішати отриману суміш і залишити, щоб рідини знову розділилися. Прямісінько на наших очах у пробірці промальовуються кольори прапора України — жовтий і синій. То як, ви згодні, що «Тархун» — найпатріотичніший напій країни?
Що відбулося?
Цей метод розділення називається екстракція. Він базується на здатності різних речовин селективно розчинятися в полярних або неполярних розчинниках. Подібне розчиняється в подібному. Полярні заряджені молекули жовтого барвника тартразину залишаються у водному розчині знизу пробірки, а молекули синього барвника «Патентований синій», що мають негативний заряд, утворюють іонні асоціати з позитивно зарядженими молекулами лідокаїну і в такому «нейтральному стані» розчиняються в менш полярному розчиннику — бутанолі.
@glebrepich Хімія тархуну! Більше про експеримент- в Instagram #тархун #хімія #тіктокукраїнською #тіктоккиїв ♬ Intro - The xx
@glebrepich Хімія йоду! Більше про експерименти в Instagram #хімія #навчання #тіктокукраїна ♬ Intro - The xx
«Ото йод!»
Де можна проводити дослід: ВДОМА
Що знадобиться:
- Футболка або будь-який шматок тканини
- Йод
- Ватна паличка
- Натрій тіосульфат — 1 ампула (можна придбати в аптеці)
Чаклуємо:
Поставте йодову пляму на тканині — напишіть за допомогою ватної палички якесь слово, намалюйте смайл. Йод проникає дуже глибоко в структуру тканини, і таку пляму без знання хімії вивести практично неможливо. Відкрийте ампулу натрію тіосульфату й нанесіть на пляму. Забруднення зникає прямо на очах, чи не диво? Через кілька секунд вашого надпису чи малюнка на тканині як і не було.
Що відбулося?
Йод — це галоген. Галогени — типові окисники. А окисники гарно реагують з відновниками. У нашому випадку таким гарним відновником виступив натрію тіосульфат. Йод реагує з натрій тіосульфатом з утворенням безбарвних продуктів натрій дитіоніту та натрій йодиду, знебарвлюючись за лічені секунди.
2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2 NaI
