О.С.ГАБРИЕЛЯН,
И.Г.ОСТРОУМОВ,
А.К.АХЛЕБИНИН

СТАРТ В ХИМИЮ

7 класс

Продолжение. Начало см. в № 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9/2006

Глава 3.
Явления, происходящие с веществами

(окончание)

§ 17. Дистилляция, или перегонка

Получение дистиллированной воды

Вода из-под крана чиста, прозрачна, не имеет запаха… Но чистое ли это вещество с точки зрения химика? Загляните в чайник: в нем легко обнаруживаются накипь и коричневатый налет, которые появляются на спирали и стенках чайника в результате многократного кипячения в нем воды
(рис. 71). А известковый налет на кранах? И природная, и водопроводная вода – это однородные смеси, растворы твердых и газообразных веществ. Конечно, их содержание в воде очень мало, но эти примеси могут привести не только к образованию накипи, но и к более серьезным последствиям. Не случайно лекарства для инъекций готовят только с использованием специально очищенной воды, называемой дистиллированной .

Откуда взялось такое название? Воду и другие жидкости очищают от примесей с помощью процесса, называемого дистилляцией, или перегонкой . Сущность дистилляции состоит в том, что смесь нагревают до кипения, образующиеся пары чистого вещества отводят, охлаждают и вновь превращают в жидкость, которая уже не содержит загрязняющих примесей.

На учительском столе собрана лабораторная установка для перегонки жидкостей (рис. 72).

В перегонную колбу учитель наливает воду, подкрашенную в оранжевый цвет растворимой неорганической солью (дихроматом калия). Так вы воочию убедитесь, что в очищенной воде этого вещества не будет. Для равномерного кипения в колбу бросают 3–4 кусочка пористого фарфора или пемзы (кипелки).
В рубашку холодильника подается вода, а перегонная колба нагревается до кипения содержимого с помощью электронагревателя. Пары воды, попадая в холодильник, конденсируются, и дистиллированная вода стекает в приемник.
Какую температуру показывает термометр? Как вы думаете, через какой отвод в холодильник подается холодная вода, а через какой она сливается?

Дистиллированная вода используется не только для приготовления лекарств, но и для получения растворов, применяемых в химических лабораториях. Даже автомобилисты используют дистиллированную воду, доливая ее в аккумуляторы для поддержания уровня электролита.

А если требуется получить твердое вещество из гомогенного раствора, то используют выпаривание , или кристаллизацию.

Кристаллизация

Один из способов выделения и очистки твердых веществ – кристаллизация. Известно, что при нагревании растворимость вещества в воде увеличивается. Значит, при охлаждении раствора некоторое количество вещества выпадает в виде кристаллов. Проверим это на опыте.

Демонстрационный эксперимент. Помните красивые оранжевые кристаллы дихромата калия, которыми учитель «подкрашивал» воду для дистилляции? Возьмем примерно 30 г этой соли и «загрязним» ее несколькими кристалликами марганцовки. Как очистить основное вещество от внесенной примеси? Смесь растворяют в 50 мл кипящей воды. При охлаждении раствора растворимость дихромата резко понижается, и вещество выделяется в виде кристаллов, которые можно отделить фильтрованием, а затем промыть на фильтре несколькими миллилитрами ледяной воды. Если растворить очищенное вещество в воде, то по цвету раствора можно определить, что марганцовки оно не содержит. Марганцовка осталась в исходном растворе.

Добиться кристаллизации твердого вещества из раствора можно упариванием растворителя. Для этого и предназначены чашки для выпаривания, с которыми вы встречались во время знакомства с химической посудой.

Если испарение жидкости из раствора происходит естественным путем, то для этой цели используют специальные стеклянные толстостенные сосуды, которые так и называются – кристаллизаторы. С ними вы также знакомились в практической работе № 1.

В природе соляные озера – это своеобразные бассейны для кристаллизации. За счет испарения воды на берегах таких озер кристаллизуется гигантское количество соли, которая после очистки попадает к нам на стол.

Перегонка нефти

Дистилляцию используют не только для очистки веществ от примесей, но и для разделения смесей на отдельные порции – фракции, различающиеся температурой кипения. Например, нефть – это природная смесь очень сложного состава. При фракционной перегонке нефти получают жидкие нефтепродукты: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут и другие. Процесс этот ведут в специальных аппаратах – ректификационных колоннах (рис. 73). Если в вашем городе есть нефтеперерабатывающий завод, вы могли видеть эти химические аппараты, которые непрерывно разделяют нефть на важные и нужные в жизни современного общества продукты (рис. 74).

Бензин – это основное топливо для легковых автомобилей. Трактора и грузовики используют в качестве такового другой нефтепродукт – дизельное топливо (солярку). Топливом для современных самолетов является главным образом керосин. На этом небольшом примере вы можете понять, насколько важен в современной жизни такой процесс, как перегонка нефти.

Рис. 74. Нефть и нефтепродукты

Фракционная перегонка жидкого воздуха

Вы уже знаете, что любые газы смешиваются в любых соотношениях. А можно ли из смеси газов выделить отдельные компоненты? Задача не из простых. Но химики предложили очень эффективное решение. Смесь газов можно превратить в жидкий раствор и подвергнуть его дистилляции. Например, воздух при сильном охлаждении и сжатии сжижают, а затем позволяют один за другим выкипать отдельным компонентам (фракциям), поскольку они имеют различные температуры кипения. Первым из жидкого воздуха испаряется азот (рис. 75), у него самая низкая температура кипения (–196 °С). Затем из жидкой смеси кислорода и аргона можно удалить аргон (–186 °С). Остается практически чистый кислород, который вполне годится для технических целей: газовой сварки, химического производства. А вот для медицинских целей его нужно очищать дополнительно.

Азот, полученный таким способом, используют для производства аммиака, который в свою очередь идет на получение азотных удобрений, лекарственных и взрывчатых веществ, азотной кислоты и т.д.

Благородный газ аргон используют в особом виде сварки, которая так и называется – аргоновая.

1. Что такое дистилляция, или перегонка? На чем она основана?

2. Какая вода называется дистиллированной? Как ее получают? Где она применяется?

3. Какие нефтепродукты получают при перегонке нефти? Где они применяются?

4. Как разделить воздух на отдельные газы?

5. Чем выпаривание (кристаллизация) отличается от перегонки (дистилляции)? На чем основаны оба способа разделения жидких смесей?

6. Чем отличаются процессы выпаривания и кристаллизации? На чем основаны оба способа выделения твердого вещества из раствора?

7. Приведите примеры из повседневной жизни, в которых применяется выпаривание и дистилляция.

8. Какую массу соли можно получить при выпаривании 250 г 5%-го раствора? Какой объем воды можно получить из этого раствора при помощи дистилляции?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4.
Выращивание кристаллов соли
(домашний эксперимент)

Перед тем как приступить к выполнению работы, внимательно прочитайте ее описание до конца.

Прежде всего выберите подходящую для эксперимента соль. Для выращивания кристаллов подойдет любая хорошо растворимая в воде соль (медный или железный купорос, квасцы и т.д.). Подойдет и поваренная соль – хлорид натрия.

Из оборудования вам понадобятся:

Литровая банка или небольшая кастрюлька, в ней вы будете готовить раствор соли;

Деревянная ложка или палочка для перемешивания;

Воронка с ватой для фильтрования раствора;

Термос с широким горлышком вместимостью 1 л (он нужен для того, чтобы раствор остывал медленно, тогда будут расти крупные кристаллы).

Если нет воронки или нужного термоса, их можно сделать самому.

Чтобы сделать воронку, возьмите пластиковую бутылку из-под напитка и ножницами аккуратно отрежьте ей горлышко, как это показано на рис. 76.

Вместо термоса подойдет обыкновенная стеклянная литровая банка. Поставьте ее в картонную или пенопластовую коробку. Большую коробку брать не нужно, главное, чтобы в нее полностью входила банка. Щели между коробкой и банкой плотно заложите кусочками тряпки или ватой. Чтобы плотно закрыть банку, понадобится пластиковая крышка.

Приготовьте горячий насыщенный раствор соли. Для этого заполните банку наполовину горячей водой (кипяток брать не нужно, чтобы не обжечься). Порциями добавляйте соль и перемешивайте. Когда соль перестанет растворяться, оставьте раствор на одну-две минуты, чтобы нерастворившиеся кристаллы успели осесть. Отфильтруйте горячий раствор через воронку с ватой в чистый термос. Закройте термос крышкой и оставьте раствор медленно остывать два-три часа.

Раствор немного остыл. Теперь внесите в него затравку – кристаллик соли, подвешенный на нитке. После того как ввели затравку, прикройте сосуд крышкой и оставьте на продолжительное время. Чтобы вырос крупный кристалл, потребуется несколько дней или даже недель.

Обычно на нитке вырастает несколько кристаллов. Нужно периодически удалять лишние, чтобы рос один большой кристалл.

Важно записывать условия проведения эксперимента и его результат, в нашем случае это характеристики полученного кристалла. Если получилось несколько кристаллов, то приводят описание самого большого.

Изучите полученный кристалл и ответьте на вопросы.

Сколько дней вы выращивали кристалл?

Какова его форма?

Какого цвета кристалл?

Прозрачный он или нет?

Размеры кристалла: высота, ширина, толщина.

Масса кристалла.

Зарисуйте или сфотографируйте полученный кристалл.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5.
Очистка поваренной соли

Целью данной работы является очистка поваренной соли, загрязненной речным песком.

Предложенная вам загрязненная поваренная соль представляет собой гетерогенную смесь кристаллов хлорида натрия и песка. Для ее разделения необходимо воспользоваться различием в свойствах компонентов смеси, например различной растворимостью в воде. Как известно, поваренная соль растворяется в воде хорошо, в то время как песок в ней практически нерастворим.

В химический стакан поместите выданную учителем загрязненную соль и налейте 50–70 мл дистиллированной воды. Перемешивая содержимое стеклянной палочкой, добейтесь полного растворения соли в воде.

Раствор соли от песка можно отделить фильтрованием. Для этого соберите установку как показано на рис. 77. С помощью стеклянной палочки осторожно перелейте содержимое стакана на фильтр. Прозрачный фильтрат будет стекать в чистый стакан, нерастворимые компоненты исходной смеси останутся на фильтре.

Жидкость в стакане – это водный раствор поваренной соли. Выделить из него чистую соль можно выпариванием. Для этого 5–7 мл фильтрата налейте в фарфоровую чашку, поместите чашку в кольцо штатива и осторожно нагревайте на пламени спиртовки, постоянно перемешивая содержимое стеклянной палочкой.

Сравните кристаллы соли, полученные после выпаривания раствора, с исходной загрязненной солью. Перечислите, какие приемы и операции вы использовали для очистки загрязненной соли.

МУ «Управление образования»

Краевая научно-практическая конференция

Школьников «Эврика, ЮНИОР»

Выращивание кристаллов в домашних условиях.

ученик 4 «в» класса

ЧОУ « Гимназия №1»

г. Новороссийска

Руководитель:

Привалова Людмила

Викторовна учитель

Начальных классов

Г. Новороссийск – 2010 г.

1. Раздел «Содержание работы»

Аннотация

Введение стр. 4-5

1.2. « Методика исследования»

Способы выращивания кристаллов медного купороса. стр.6

Способы выращивания поваренной соли.

Практическая работа. Наблюдения. стр.7-8

1.3. « Результаты исследования» стр.9

2.Раздел «Заключение». стр.10

5. Раздел «Список использованных библиографических источников» стр.12

6. Приложения Д (фотографии) стр.13-15

Раздел « Введение»

Кристаллы окружают нас повсюду. Твердые тела, из которых строят дома, делают станки, вещества, которые мы употребляем в быту, почти все они относятся к кристаллам.

Представление древних о кристаллах было похоже на легенды. Верили, что хрусталь образуется изо льда, а алмаз – из хрусталя. Кристаллы наделялись множеством таинственных свойств: исцелять от болезней, предохранять от яда, влиять на судьбу человека.

Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Недаром существуют выражения: «прозрачный, как кристалл», «кристально чистый».

В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Правильность и совершенство формы этих камней, безукоризненная поверхность поражают. Трудно поверить, что такие многогранники образовались сами без помощи человека. Вот эти-то камни с природной, то есть не сделанной руками человека, правильной, многогранной формой и называются кристаллами.

Слово «кристалл» происходит от греческого «крюсталлос», то есть «лед».

Блестящие и ровные грани кристаллов выглядят так, как будто над ними поработал искусный шлифовальщик. Отдельные части кристалла повторяют друг друга, образуя красивую правильную форму.

Приглядевшись, например, к выращенным кристаллам соли внимательно, мы видим, что они построены из «кирпичиков», плотно приложенных друг к другу. Разбив кристалл, мы можем наблюдать, что он разлетится на кусочки разной величины. Рассмотрев их внимательно, обнаружим, что эти кусочки имеют правильную форму, вполне подобную форме большого кристалла – их родителя. Для кристаллов поваренной соли типична форма кубиков.

Существуют особые формы кристаллов: иглы, перья, ветки, цветы, деревца и т. п. Примерами таких причудливых кристаллов служат всем известные ледяные узоры на окнах.

Каждый мог наблюдать, как возникают, растут и постепенно меняют свою форму кристаллы льда на стекле замерзшего окна. Если расчистить в непрозрачном слое льда, затянувшего окно, круглый «глазок», подышав на стекло или приложив к нему палец (от тепла лед быстро тает), а затем перестать греть его, он опять затянется слоем льда. Сначала от краев к середине вытягиваются тонкие иголочки, перышки, звездочки. Вот уже весь глазок покрыт ими, а от краев глазка растет новый слой иголочек и звездочек, отдельные веточки соединяются друг с другом, сливаясь в сплошной слой льда.

Похожий процесс мы наблюдали, поставив стакан с раствором соли в морозильную камеру.

На шоколаде иногда появляется белый налет. Дело в том, что при низких температурах из него начинает вымораживаться вода: на поверхности шоколадной плитки появляются белые пятна, шоколад «седеет» - это выделяются кристаллы сахара.

Итак, кристаллы обладают красивой правильной формой. У каждого вещества есть своя характерная форма кристаллов, по которой его можно узнавать.

Мир кристаллов – удивительный мир многогранников, привлекающих совершенством и красотой своей формы. Это кристаллы обычной поваренной соли и драгоценные камни , кварц, кристаллы многих других пород.

Все кристаллы, окружающие нас, не образовались когда-то раз и навсегда готовыми, а выросли постепенно. В природе, в лаборатории, на заводе кристаллы растут из растворов, из расплавов, из паров, из твердых веществ. Поэтому представляется важным и интересным попробовать вырастить кристалл в домашних условиях без применения специальных приспособлений. Это и определило тему исследования «Выращивание кристаллов в домашних условиях ».

Гипотеза:

Можно вырастить в домашних условиях разные кристаллы. Кристаллы разных веществ имеют разную форму, цвет и по-разному растут.

Цель работы:

Вырастить в домашних условиях кристаллы Медного купороса и Поваренной соли.

Задачи

1.Провести анализ литературы по данной теме

2.Подготовить оборудование и химикаты

3.Провести эксперимент и наблюдать за ростом кристаллов

4.Оценить результаты работы и сделать выводы.

Оборудование:

Стеклянные баночки, марля, деревянные палочки, суровые нитки, поваренная соль, медный купорос, небольшая кастрюля, столовая ложка. Приложение Д (рис.1 )

1.2. « Методика исследования»

Способы выращивания кристаллов медного купороса

1.Приготовить, насыщенный раствор медного купороса.

2.Профильтровать раствор.

6.Вести наблюдение.

Способы выращивание кристаллов поваренной соли

1.Приготовить насыщенный раствор поваренной соли.

2.Профильтровать раствор.

3.Налить раствор в стеклянную баночку.

4.Закрепить на деревянной палочке суровую нитку.

5.Опустить нитку в баночку с раствором.

6.Вести наблюдение.

Приготовление насыщенного раствора:

Из-за отсутствия лабораторных весов раствор готовили следующим образом:

1.Растворили в воде соль (медный купорос) до тех пор, пока он не перестал растворяться.

2.Поставили на водяную баню.

3.Подогрели до температуры примерно 50 0С.

4.Постоянно помешивая, досыпали соль (медный купорос) по 1 ст. ложке.

5.Когда они опять стали плохо растворяться, раствор готов.

6.Сняли с водяной бани и дали остыть.

Для выращивания кристаллов важно использовать свежеприготовленный раствор.

Приложение Д (рис.2,3,4)

1.3. « Результаты исследования»

Решили заменить растворы на свежие. Верхние не очень красивые кристаллы медного купороса сняли с нитки. Кристаллы соли не трогали. Приложение Д (рис.14,15)

Окончание эксперимента 10 ноября 2009 года

Медный купорос: Кристаллы выросли большие, красивого темно синего цвета, в форме «Призмы».

Поваренная соль: Кристаллы соли небольшие, прозрачные кубики.

Приложение Д (рис.16, 17,18,19)

2. Раздел «Заключение»

Гипотеза подтвердилась. Можно вырастить в домашних условиях разные кристаллы. Кристаллы медного купороса прозрачные, синего цвета вытянутой формы. Кристаллы соли не прозрачные, белые, в виде кубиков.

Работа мне очень понравилась, было интересно наблюдать за ростом кристаллов. В дальнейшем я смогу вырастить кристаллы нужной мне формы и размеры, например розу в подарок для бабушки или своей однокласснице.

Раздел « Список использованных библиографических источников»

1., «Книга по химии для домашнего чтения», М., Химия, 1994

2., «Энциклопедический словарь юного химика», М. 1982.

3. «Минерал рассказывает о себе», М.: Недра, 1985 г.;

4. Ольгин О. «Опыты без взрывов», М.; “Химия”, 1995 г.

5. Материалы интернет – сайтов.

Приложение Д

Рис.1 Рис.2

https://pandia.ru/text/80/065/images/image002_296.gif" width="234" height="149 src=">

Рис.3 Рис.4

https://pandia.ru/text/80/065/images/image006_133.gif" width="196" height="147 src=">

Рис.5 Рис.6

https://pandia.ru/text/80/065/images/image010_85.gif" width="212" height="162 src=">

МОУ «МИТРОФАНОВСКАЯ СОШИ С КАДЕТСКИМИ КЛАССАМИ»

Тайны выращивания кристаллов

Исследовательская работа

Выполнила:

Обучающаяся 8 класса

Никитина Лада Александровна.

Руководитель:

Учитель: химии «МОУ

«Митрофановская СОШИ

С кадетскими классами»

Викторова Раиса Рашитовна

2017-2018

Введение ………………………………………………………………………….3

1. Теоретическая часть …………………………………………………………5-

1.1. Что такое кристаллы...................................................................................5-6

1.2.Формы кристаллов

1.3. Из истории кристаллов

1.4. Образование кристаллов в природе 6

1.5. Кристаллы в нашей жизни.……………………. 7

1.6. Способы выращивания кристаллов 8

2. Практическая часть ……………………………………………………….9-11

2.1. Выращивание кристаллов медного купороса…………………………9-10

2.2. Выращивание кристаллов дихромата калия 12

2.4. Результаты исследования, анализ и выводы

3.Заключение ………………………………………………………… 4. Литература

5. Приложение

Введение

Мне однажды пришлось побывать в геолого-минералогическом музее Забайкальского госуниверситета, где представлены более 20 тысяч образцов минералов. После этой экскурсии у меня в уголке души зародилось любовь к камню. Маленький кристалл или большая друза кристаллов, а сколько в них совершенства, изящества и гармонии. Кажется, что созданы они природой именно для того, чтобы привлечь к себе внимание и любовь человека. Но ведь кристаллы создаются не только природой, кристаллы широко получают в промышленности. Многие кристаллы-продукты жизнедеятельности живых организмов. Также их можно получить лабораторным путём. Я решила сама попробовать вырастить кристалл какого-либо вещества. Доступными веществами оказались поваренная соль, медный купорос, дихромат калия. Нашла литературу по интересующей меня теме, изучила и занялась работой. Как перед любым исследователем, передо мной возникли вопросы: Что такое кристалл? Какой формы бывают и как они образуются? И конечно где они используются?

Цель исследования: Вырастить кристаллы медного купороса и дихромата калия в лабораторных условиях .

Задачи:

1.Отобрать и изучить литературу по теме исследования. 2.Вырастить в лабораторных условиях кристаллы. 3.Определить благоприятные условия необходимые для выращивания кристаллов. 4.Выяснить роль кристаллов в нашей жизни 5. Составить практические рекомендации по выращиванию кристаллов.

Гипотеза:

Предполагаю, что кристаллы, выращенные разными способами и в разных условиях, будут отличны друг от друга.

Объект исследования: кристаллы.

Предмет исследования: процесс кристаллизации.

Методы исследования: работа с источниками, эксперимент, наблюдение, фотосъёмка, сравнение, обобщение.

Практическое значение исследования в том, что результаты можно использовать на уроках физики, химии, географии, во внеклассных мероприятиях, в кружковой работе в профориентации. При проведение работы формируются такие качества как наблюдательность, терпение, умения сравнивать и обобщать данные эксперимента.