"Фараоновы змеи": занимательная химия. Как сделать "фараоновых змей" в домашних условиях? Исследование "Фараоновы змеи" в химии проект по химии (9 класс) на тему Химический опыт змея фараона

Фараоновыми змеями называют целый ряд реакций, которые сопровождаются образованием пористого продукта из небольшого объема реагирующих веществ. Эти реакции сопровождаются бурным выделением газа. В итоге выглядит реакция так, будто из смеси реагентов выползает большая змея и ползет по столу, как настоящая.

4754 1 4 6

Самая эффектная змея выползает при разложении роданида ртути. Маленький кусочек этого вещества способен породить монстра просто гигантских размеров. Но достать его или получить для проведения эксперимента, если у вас, конечно, нет знакомых химиков, будет сложновато. Да и пары ртути, выделяемые при этой реакции, очень опасны, так что проводить такой опыт дома категорически не рекомендуется.

Для самостоятельного проведения эксперимента есть специальная "домашняя" фараонова змея, все ингредиенты которой есть в каждом доме, ну или их совсем не трудно достать. Только представьте, всё, что понадобится - это сахарная пудра, пищевая сода, этиловый 96% спирт (тот самый, который есть в аптечках для наружного применения) и сухой речной песок.

В столовую тарелку насыпают 3–4 ложки сухого просеянного речного песка и делают из него горку с углублением вверху. Затем готовят смесь, состоящую из 1 чайной ложки сахарной пудры и 1/4 чайной ложки соды. Песок пропитывают спиртом и насыпают в углубление горки приготовленную реакционную смесь. Затем поджигают горку. Спирт загорается. Через 3–4 минуты на поверхности смеси появляются черные шарики. Когда почти весь спирт сгорит, смесь чернеет, и из песка медленно выползает извивающаяся толстая черная "гадюка". У основания она окружена воротником догорающего спирта.

Еще проще провести эксперимент, если просто купить в аптеке таблетки глюконата кальция и поджечь их. Все необходимые для реакции вещества уже содержатся внутри них. Но и эффект будет не таким восхитительным.

Как привлечь детей к химии? - Показать интересный, зрелищный, сногсшибательный эксперимент! "Но для такого эксперимента нужно оборудование, материалы, знания", - скажете Вы. И... ошибетесь! Для минимальной, но такой же зрелищной фараоновой змеи нужно всего лишь зайти в аптеку, а затем в магазин "Охотник/Рыболов" или хозяйственный. И соблюдать некоторые меры предосторожности, такие же, как, например, при запуске фейерверков, то есть быть аккуратными с огнём.

Именно такой эксперимент - классическая "Фараонова змея", которая возникает будто бы из ниоткуда, покачивается, иногда шипит, иногда сверкает и всегда производит впечатление. К фараоновым змеям относится большое количество химических красочных демонстраций с различными реагентами и оборудованием. Я постараюсь рассказать Вам о самых простых в плане доступности химикатов и безопасности для человека, но не всегда самых простых в плане подготовки, так что не будьте сильно ленивыми. Хотя первая "змея" будет и для ленивых тоже:)

Небольшое историческое отступление

Я встречал с десяток объяснений, откуда пошло название "Фараонова змея". Наиболее часто упоминаются три из них:

1. После победы войска фараона Южного царства Нармера над войском Северного царства будто бы горстка жрецов с Севера не желала признавать Нармера победителем, требуя божественных доказательств. И тогда скипетр фараона превратился в огромную дымную змею и поглотил их.
2. У мага, жреца и пророка Заратуштры было два старших сына: Урватат-нара и Хвара-читра. Они поспорили меж собой, кому быть воином, а кому - земледельцем. Тогда Заратуштра превратил свой жезл в огненно-дымную змею, повернувшуюся головой к Хвара-читре, а хвостом - Урватат-наре. Мудрый и хитрый Заратуштра изрёк, что хвост указывает на земледельца, а голова - на воина. Правда, в объяснении ни слова о фараонах:)
3. Из Библии: "И сказал Господь Моисею и Аарону, говоря: если фараон скажет вам: сделайте чудо, то ты скажи Аарону: возьми жезл твой и брось пред фараоном - он сделается змеем. Моисей и Аарон пришли к фараону, и сделали так, как повелел Господь. И бросил Аарон жезл свой пред фараоном и пред рабами его, и он сделался змеем. И призвал фараон мудрецов и чародеев; и эти волхвы Египетские сделали то же своими чарами: каждый из них бросил свой жезл, и они сделались змеями, но жезл Ааронов поглотил их жезлы. Сердце фараоново ожесточилось, и он не послушал их, как и говорил Господь." "Исход" Глава 7. Стихи 8 - 13.

Возможно, в каждом из объяснений есть толика правды. Подозреваю, что жрецы и "маги" древности вполне могли уметь создавать таких змей, дурача паству и зрителей и убеждая их в своём могуществе:) . Как бы то ни было, мы никого дурачить не собираемся, про каждую "змею" будет рассказано, почему и как она получается.

Ну, а теперь переходим к нашим змеям

Самая простая фараонова змея или глюконатный питончик

Она действительно самая простая в исполнении. Да и материалов Вам понадобится максимум на 60 рублей. Купите в хозяйственном магазине или магазине, торгующим снаряжением для охоты и рыбалки, пачку таблеток сухого горючего. В аптеке приобретите таблетки глюконата кальция, самые дешёвые, без оболочки. Вам ещё понадобятся спички (зажигалка тоже подойдёт, но спичками поджигать таблетку сухого горючего удобнее).

Внимание! Проводите показ только в пожаробезопасном месте! Следите, чтобы дети не подходили близко к горящей таблетке сухого горючего!

Проводить эксперимент лучше в безветренную погоду или в ветрозащищённом месте. Положите таблетку сухого горючего на негорючую поверхность, сверху водрузите таблетку глюконата кальция. Подожгите сухое горючее (на видео таблетка подожжена только с одного бока, в итоге "змея" клонится набок, если хотите более прямую "змею", постарайтесь поджечь таблетку одновременно с разных сторон), наблюдайте. Таблетка сухого горючего горит от 8 до 13 минут, как правило, всё это время "змея" будет расти. Максимум длины змеи, который я когда-либо зафиксировал - чуть больше 30 сантиметров.

Что же происходит с глюконатом кальция в процессе нагрева? Реакция проста:

Са 2 + O 2 → CO 2 + Ca(OH) 2 + H 2 O + C

я специально не уравнял коэффициенты:

• образуется не гидроксид кальция, а оксид, но, как правило, оксид кальция успевает вступить в реакцию с выделяющей в реакции водой

Более опасная змея или сульфаниламидная гадюка

Вы сожгли ещё не все таблетки сухого горючего? Тогда зайдите ещё раз в аптеку и купите самый дешёвый из сульфаниламидов в форме таблеток по 0.5 грамма (может, бывают больше? тогда можно брать больше) без оболочки. Например, стрептоцид, сульфадиметоксин,сульгин, этазол, фталазол, сульфадимезин, норсульфазол и т.п. Бисептол не берите - дорого. Или поищите в аптечке, может, даже найдётся просроченный - ещё лучше: не будет мучить совесть.

Внимание! Проводите показ только в пожаробезопасном месте! В эксперименте выделяются ядовитые газы! Лучше всего проводить опыт под тягой или на улице при слабом ветре, дующем от Вас. Следите, чтобы дети не подходили близко к горящей таблетке сухого горючего!

Итак, положите таблетку сухого горючего на негорючую поверхность, сверху водрузите таблетку сульфаниламида. Подожгите, отойдите в ту сторону, откуда дует ветер или задвиньте стекло тяги и включите слабый отток. В зависимости от того, какой сульфаниламид Вы купили, змея будет иметь разную толщину. Кстати, этой змеёй можно управлять (делайте это только под тягой!) - можно подцепить её кончик пинцетом и слегка тащить - она будет худеть и вытягиваться. Во время горения сульфаниламида выделяются ядовитые газы (диоксид серы, сероводород, возможные небольшие количества серного ангидрида и окислов азота) и неядовитые (углекислый газ, азот), которые и вспучивают массу образующего углерода. У такой змеи, кроме красочной демонстрации, есть и более приземлённые качества: вместо окуривания серой помещения можно применить пару-тройку вот таких змей. Крысы очень долго не заходят в помещения, которое было "окурено" сульфаниламидной гадюкой, покидают норы, в которых была подожжена эта такая змея. Однако, помните, что после окуривания помещения, в нём лучше не находиться некоторое время, рискуете отравиться!

Змея имеет металлический оттенок и очень похожа на гигантскую стальную стружку. После сгорания она безопасна.

Ну, и напишем реакцию горения сульфаниламида на примере сульфадиметоксина:

C 12 H 14 N 4 O 4 S+ O 2 → CO 2 + N + SO 2 + H 2 O + C + H 2 S

я опять не уравнял коэффициенты:

• в некоторых случаях сероводород частично или полностью окисляется до диоксида серы и воды
• могут выделяться окислы азоты и серный ангидрид (SO 3)
• какая часть углерода сгорает, образуя углекислый газ, зависит от условий

Песчаная змея

Вам понадобится промытый (чистый) высушенный песок, желательно крупный, чистый спирт, сода и сахар. Этот опыт относительно безопасен (в мелких масштабах), чтобы его можно было провести, например, на кухне, но всё же необходимо помнить о технике безопасности при работе со спиртом и огнём.

Создайте на тарелке горку из песка с углублением в вершине (фактически, чем больше горка и шире диаметр углубления, тем толще и длиннее получится змея. Но не переборщите - во-первых, это опаснее, во-вторых, она может распасться на кусочки), пропитайте ей спиртом. Всыпьте в углубление заранее подготовленную смесь из питьевой соды и сахара (соотношение соды и сахара 1:4). Вы можете руководствоваться примерным соотношением: на стакан песка необходимо взять пол-чайной ложки соды и 2 чайных ложки сахара. Подожгите "горку". Спирт загорится, "горка" займётся пламенем. Постепенно смесь на вершине начнёт чернеть и вскоре из "кратера" полезет чёрная змеевидная масса - наша змея.

Теперь о том, что же происходит в эксперименте: бикарбонат натрия превращается в карбонат с выделением углекислого газа и водяного пара:

2NaHCO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 O ­ + CO 2

спирт горит на воздухе опять же с образованием углекислого газа и воды:

C 2 H 5 OH + 3O 2 = 2CO 2 + 3H 2 O

сахар горит при недостатке кислорода, образуя углекислый газ, воду и углерод (реакция не уравнена ввиду того, что неизвестно количество кислорода) :

C 12 H 22 O 11 + O 2 → CO 2 + H 2 O + С

Собственно, уголь вместе с карбонатом натрия, вспененные газами и создают эффект змеи.

На этом я не собираюсь завершать материал. Существуют и ещё варианты создания фараоновой змеи, о которых я расскажу позже

Из горки сахара и соды вырастает большая чёрная змея

Сложность:

Опасность:

Сделайте этот эксперимент дома

Реагенты

Безопасность

Перед началом опыта наденьте защитные очки.

Проводите эксперимент на подносе.

При проведении опыта держите поблизости ёмкость с водой.

Поместите горелку на пробковую подставку. Не прикасайтесь к горелке сразу после завершения опыта − подождите, пока она остынет.

Общие правила безопасности

• Не допускайте попадания химических реагентов в глаза или рот.
• Не допускайте к месту проведения экспериментов людей без защитных очков, а также маленьких детей и животных.
• Храните экспериментальный набор в месте, недоступном для детей младше 12 лет.
• Помойте или очистите всё оборудование и оснастку после использования.
• Убедитесь, что все контейнеры с реагентами плотно закрыты и хранятся по правилам после использования.
• Убедитесь, что все одноразовые контейнеры правильно утилизированы.
• Используйте только оборудование и реактивы, поставляемые в наборе или рекомендуемые текущими инструкциями.
• Если вы использовали контейнер для еды или посуду для проведения экспериментов, немедленно выбросьте их. Они больше не пригодны для хранения пищи.

Информация о первой помощи

• В случае попадания реагентов в глаза тщательно промойте глаза водой, при необходимости держа глаз открытым. Немедленно обратитесь к врачу.
• В случае проглатывания промойте рот водой, выпейте немного чистой воды. Не вызывайте рвоту. Немедленно обратитесь к врачу.
• В случае вдыхания реагентов выведите пострадавшего на свежий воздух.
• В случае контакта с кожей или ожогов промывайте поврежденную зону большим количеством воды в течение 10 минут или дольше.
• В случае сомнений немедленно обратитесь к врачу. Возьмите с собой химический реагент и контейнер от него.
• В случае травм всегда обращайтесь к врачу.

• Неправильное использование химических реагентов может вызвать травму и нанести вред здоровью. Проводите только указанные в инструкции эксперименты.
• Данный набор опытов предназначен только для детей 12 лет и старше.
• Способности детей существенно различаются даже внутри возрастной группы. Поэтому родители, проводящие эксперименты вместе с детьми, должны по своему усмотрению решить, какие опыты подходят для их детей и будут безопасны для них.
• Родители должны обсудить правила безопасности с ребенком или детьми перед началом проведения экспериментов. Особое внимание следует уделить безопасному обращению с кислотами, щелочами и горючими жидкостями.
• Перед началом экспериментов очистите место проведения опытов от предметов, которые могут вам помешать. Следует избегать хранения пищевых продуктов рядом с местом проведения опытов. Место проведения опытов должно хорошо вентилироваться и находиться близко к водопроводному крану или другому источнику воды. Для проведения экспериментов потребуется устойчивый стол.
• Вещества в одноразовой упаковке должны быть использованы полностью или утилизированы после проведения одного эксперимента, т.е. после открытия упаковки.

Часто задаваемые вопросы

Сухое горючее (уротропин) не высыпается из баночки. Что делать?

Уротропин при хранении может слипаться. Чтобы всё-таки высыпать его из баночки, возьмите из набора черную палочку и тщательно разбейте комки.

Не получается сформовать уротропин. Что делать?

Если уротропин не прессуется в формочке, пересыпьте его в пластиковый стаканчик и добавьте 4 капли воды. Хорошо перемешайте смоченный порошок и переложите обратно в формочку.

Еще можно добавить 3 капли мыльного раствора из набора «Олово», который вы получили в комплекте с набором «Химия монстров».

Эту змею можно есть или трогать?

При работе с химическими веществами нужно следовать незыблемому правилу: никогда ничего не пробовать на вкус из того, что у вас получилось в результате химических реакций. Даже если в теории это безопасный продукт. Жизнь чаще более богатая и непредсказуемая, чем любая теория. Может получиться не тот продукт, который вы ожидали, химическая посуда может содержать следы предыдущих реакций, химические реагенты могут быть недостаточно чистыми. Опыты с пробованием реагентов на вкус могут закончиться печально.

Именно поэтому в профессиональных лабораториях запрещено есть что-либо. Даже принесенную с собой еду. Безопасность превыше всего!

Можно ли потрогать «змею»? Аккуратно, она может быть горячей! Уголь, из которого в основном состоит «змея», может тлеть. Убедитесь, что змея уже остыла, и можете потрогать её. Змея пачкается − не забудьте после опыта вымыть руки!

Другие эксперименты

Пошаговая инструкция

Возьмите из стартового набора горелку для сухого горючего и положите на неё фольгу. Внимание! Используйте пробковую подставку, чтобы не испортить рабочую поверхность.

Расположите пластиковое кольцо в центре фольги.

Высыпьте в кольцо всё сухое горючее (2,5 г).

Вдавите пресс-форму в кольцо, чтобы в горке сухого горючего получилась лунка. Аккуратно уберите пресс-форму.

Снимите пластиковое кольцо, слегка постукивая по нему.

Засыпьте две мерные ложки сахара без горки (2 г) в баночку с 0,5 г соды (NaHCO3) и закройте её крышкой.

Встряхивайте баночку в течение 10 секунд, чтобы перемешать сахар и соду.

Высыпьте смесь соды и сахара в углубление в сухом горючем.

Подожгите сухое горючее – совсем скоро из этой горки начнёт расти чёрная «змея»!

Ожидаемый результат

Сухое горючее начнёт гореть. Смесь сахара с содой в огне начнёт превращаться с большую чёрную «змею». Если вы всё сделаете правильно, то у вас вырастет змея длинной 15-35 см.

Утилизация

Утилизируйте твёрдые отходы эксперимента вместе с бытовым мусором.

Что произошло

Почему образуется такая «змея»?

При нагревании часть сахара (С 12 H 22 O 11) сгорает, превращаясь в водяной пар и углекислый газ. Для горения нужен приток кислорода. Так как приток кислорода во внутренние области горки сахара затруднён, там происходит другой процесс: от большой температуры сахар разлагается на уголь и водяной пар. Так и получается наша «змея».

Зачем в сахар добавляют соду (NaHCO 3)?

При нагревании сода разлагается с выделением углекислого газа (CO 2):

Соду добавляют в тесто, чтобы при выпекании оно становилось пышным. И именно поэтому мы добавляем соду к сахару в этом эксперименте − чтобы выделяющийся углекислый газ и водяной пар делал «змею» воздушной, лёгкой. Поэтому змея может расти вверх.

Из чего состоит эта «змея»?

В основном «змея» состоит из угля, получившегося при нагревании сахара и не сгоревшего в огне. Именно уголь даёт «змее» такой чёрный цвет. Так же в её составе присутствует Na 2 CO 3 , получившийся в результате разложения соды при нагревании.

Какие химические реакции происходят в процессе образования «змеи»?

• Сгорание (соединение с кислородом) сахара:

С 12 H 22 O 11 + O 2 = CO 2 + H 2 O

• Термическое разложение сахара на уголь и водяной пар:

С 12 H 22 O 11 → C + H 2 O

• Термическое разложение пищевой соды на водяной пар и углекислый газ:

2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Что такое сахар и откуда он берётся?

Молекула сахара состоит из атомов углерода (С), кислорода (О) и водорода (Н). Вот так она выглядит:

Честно говоря, тут трудно что-то рассмотреть. Скачайте приложение MEL Chemistry на свой смартфон или планшет, и вы сможете посмотреть на молекулу сахара с разных сторон и лучше понять её строение. В приложении молекула сахара называется Sucrose.

Как вы можете заметить, эта молекула состоит из двух частей, связанных между собой атомом кислорода (О). Наверняка вы слышали название этих двух частей: глюкоза и фруктоза. Их также называют простыми сахарами. Обычный сахар называют составным, чтобы подчеркнуть, что молекула сахара состоит из нескольких (двух) простых сахаров.

Вот так выглядят эти простые сахара:

фруктоза

Сахара являются важными строительными кирпичиками растений. Во время фотосинтеза растения вырабатывают из воды и углекислого газа простые сахара. Последние, в свою очередь, могут соединяться как в короткие молекулы (например, сахар), так и в длинные цепочки. Крахмал, целлюлоза − это такие длинные цепочки (полисахара), которые составлены из простых сахаров. Растения используют их в качестве строительного материала и для запаса питательных веществ.

Чем длиннее молекула сахара, тем труднее нашей пищеварительной системе её переварить. Поэтому мы так любим сладкое, содержащее простые короткие сахара. Но наш организм не был предназначен, чтобы питаться в основном простыми сахарами, в природе они встречаются редко. Поэтому будьте осторожны с потреблением сладкого!

Почему сода (NaHCO 3) разлагается при нагреве, а поваренная соль (NaCl) − нет?

Это непростой вопрос. Для начала нужно разобраться, что такое энергия связи.

Представьте себе вагон поезда с очень неровным полом. В этом вагоне есть свои горы, свои ложбины, впадины. Этакая небольшая Швейцария в вагоне. По полу катается деревянный шарик. Если его отпустить, он покатится вниз по склону, пока не докатится до дна одной из впадин. Мы говорим, что шарик «хочет» занять положение с минимальной потенциальной энергией, которое находится как раз внизу впадины. Аналогично, атомы пытаются выстроиться в такую конфигурацию, в которой энергия связей минимальна.

Тут кроется несколько тонких моментов, на которые хотелось бы обратить ваше внимание. Во-первых, запомните, что такое объяснение, что говорится «на пальцах», не очень точное, но для понимания общей картины нам подойдёт.

Итак, куда скатится шарик? В самую нижнюю точку вагона? Как бы не так! Он скатится в ближайшую впадину. И, скорее всего, там и останется лежать. Может быть, по другую сторону горы есть другая впадина, поглубже. К сожалению, наш шарик этого «не знает». Но если вагон будет сильно трясти, то с большой вероятностью шарик выскочит из своей локальной впадины и «найдёт» более глубокую лунку. Там мы трясём ведро с гравием, чтобы его утрамбовать. Выбитый из положения локального минимума гравий, скорее всего, найдёт более оптимальную конфигурацию, и наш шарик скорее доберётся до более глубокой впадины.

Как вы уже, возможно, догадались, в микромире аналогом тряски выступает температура. Когда мы нагреваем вещество, мы заставляем всю систему «трястись», как мы раскачивали вагон с шариком. Атомы отрываются и обратно присоединяются самыми разными способами, и с большой вероятностью они смогут найти более оптимальную конфигурацию, чем была вначале. Если она, конечно, существует.

Мы видим такой процесс в очень большом количестве химических реакций. Молекула устойчива, так как находится в локальной впадине. Если мы её немножко пошевелим, станет хуже, и она вернётся назад аналогично шарику, который, если немного подвинуть из локальной впадины вбок, то он скатится назад. Но стоит нагреть это вещество посильнее, чтобы наш «вагон» как следует потрясло, и молекула найдёт более удачную конфигурацию. Именно поэтому динамит не взорвётся, пока вы по нему не ударите. Именно поэтому бумага не загорится, пока вы её не нагреете. Им хорошо в своих локальных ямах и нужно заметное усилие, чтобы их заставить оттуда выйти, даже если недалеко есть яма поглубже.

Теперь мы можем вернуться к нашему изначальному вопросу: почему сода (NaHCO 3) разлагается при нагреве? Потому что она находится в состоянии локального минимума энергий связи. В этакой впадине. Рядом есть впадина поглубже. Это мы так говорим о состоянии, когда 2NaHCO 3 распались на 2Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 . Но молекула об этом не «знает» и пока мы ее не нагреем, не сможет выбраться из своей локальной ямы, чтобы оглядеться вокруг и найти яму поглубже. А вот когда мы нагреем соду градусов до 100-200, этот процесс пойдёт быстро. Сода разлагается.

Почему же поваренная соль NaCl не распадается подобным образом? Потому что она уже находится в самой глубокой яме. Если её разорвать на Na и Cl или любую другую их комбинацию, энергия связей только вырастет.

Если вы дочитали досюда, вы молодцы! Это не самый простой текст и не самые простые мысли. Надеюсь, вам удалось что-то почерпнуть. Я хочу предостеречь вас в этом месте! Как я говорил вначале, это красивое объяснение, но не совсем верное. Бывают ситуации, когда шарик в вагоне будет стремиться занять не самую глубокую яму. Так и наше вещество не всегда будет стремиться в состояние с минимальной энергией связей. Но об этом как-нибудь в другой раз.

Фараонова змея — это собирательное название химических реакций, результатом которых является многократное увеличение объема реактивов. Во время реакции результирующее вещество быстро увеличивается, при этом извиваясь как змея. А почему змея фараонова? Видимо тут существует отсылка на библейский сюжет, когда Моисей продемонстрировал фараону чудо, бросив свой посох на землю, превратившийся в змею. Такие химические опыты — это действительно настоящее чудо! Лучшие фараоновы змеи, к сожалению, получаются из веществ, которые нельзя использовать дома, тем более детям. Это роданид ртути, дихромат калия, нитрат аммония, различные сильные кислоты и т.д. Неужели нам так и не удастся провести вместе с детьми безопасный опыт Фараонов змей в домашних условиях? Не стоит отчаиваться, на помощь нам придут обычная сода и сахар !

Фараонова змея из соды и сахара

Для проведения опыта Фараонова змея в домашних условиях подготовьте следующие ингредиенты:

• просеянный песок;
• 95% спирт;
• сахарную пудру;
• пищевую соду.

Из песка насыпаем небольшую горку, пропитанную спиртом, на вершине этой горки делаем небольшое углубление. Затем смешиваем чайную ложку сахарной пудры и четверть ложки соды. Полученную смесь засыпаем в «кратер».
Поджигаем спирт (это может занять некоторое время). Постепенно смесь начнет превращаться в черные шарики, а после того как весь спирт прогорит, смесь резко почернеет и из неё начнет выползать фараонова змея!

Что произошло?
Во время горения спирта происходит реакция разложения соды и сахара. Сода разлагается на углекислый газ и водяной пар. Газы вспучивают массу, поэтому наша «змея» ползет и извивается. Тело змеи состоит из продуктов горения сахара.

Фараонова змея из глюконата кальция

Еще проще получить Фараонову змею из таблетки глюконата кальция, он свободно продается в аптеке и вы наверняка с ним уже знакомы. Таблетку нужно просто поджечь и при её горении образуется фараонова змея. К сожалению, такой фараонов змей очень непрочный, но для первого знакомства и для получения представления вполне подойдет.

Фараонова змея из марганцовки

Представляем классический химический опыт с многократным увеличением объема. Внимание! Работайте в перчатках! В стакан воды добавьте чайную ложку марганцовки. Туда же добавьте немного жидкого мыла. Перелейте содержимое стакана в высокий и достаточно узкий стеклянный сосуд. Для этих целей прекрасно подойдет простая цилиндрическая ваза для цветов. Теперь добавляем в вазу примерно треть стакана перекиси водорода 30%. Происходит резкий выброс столба пены из сосуда! Причем это происходит практически мгновенно! Поэтому эксперимент проводить нужно в таком месте, где вы легко сможете минимизировать последствия загрязнения этой пеной, например, в раковине.

Предварительный просмотр:

МБОУ «Сухобезводненская средняя школа»

Область знаний: химия

Тема работы:

«Фараоновы змеи» в химии

Научный руководитель: Челнокова О.В.,учитель химии

МБОУ «Сухобезводненской средней школы»

Нижегородская область

г.о. Семёновский

П. Сухобезводное

2017г.

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

II. Теоретическая часть…………………………………………………………... 4

1. 1.Фараоновые змеи в истории. ………………………………4

1.1 Фараоновы змеи в истории Египта ……………….…4

1.2 Значение змей для Древнего Египта.…………………………..4

1. 2.Фараоновые змеи в химии ……………………………………4

2.1 Первые шаги в получении фараоновой змеи…………………..4

2.2 Опыт Ф. Вёлера…………………………………………..……..5

2.3 Виды «фараоновых змей»……………………….……………..5

III. Практическая часть……………...………………………………………..........7

3.1. Методика проведения.………………………………………….7

3.2. Проведение химического эксперимента……………………….7

3.3. Зависимость внешнего вида «фараоновой змеи» от условий

Проведения химического эксперимента …………………………8

3.4. Результаты экспериментальной части…………………..………9

IV.Заключение……………………………………………………………………….9

V.Литература…………………………………………………………..…………....10

VI.Приложение…………………………………………………………………........11

VII. Рецензия…………………………………………………………………………15

I . Введение.

«Ты знакома с ветхой притчей

Про коварную змею..."»

(Г. Гейне, "Книга песен")

В одном из библейских преданий говорится, как пророк Моисей, исчерпав все иные аргументы в споре с фараоном, совершил чудо, превратив жезл в извивающуюся змею... Фараон был посрамлен и напуган. Мгновение – и жезл снова в руках Моисея в своём обычном виде. Моисей получил разрешение покинуть Египет, а мир получил очередную загадку.

Змея (или змей) - чрезвычайно распространенный символ в культуре Древнего Египта.

«…Из многих животных, изображения которых представлены в искусстве Древнего Египта, змея была самой священной и почитаемой. Обычно изображались две змеи, увенчанные двумя царскими коронами - Верхнего и Нижнего Египта, соответственно. Часто фараоны изображались со змеей на лбу. И самым священным символом было изображение двух змей на крылатом диске…»

Много лет прошло, много воды утекло, пока, на конец химикам 19 века удалось придумать нечто похожее на чудо, сотворённое Моисеем - «Тиоцианатная змея» Вёлера.

Проблема :

Как удалось получить « фараонову змею»?

Что для этого нужно?

Какими признаками сопровождается данное « чудо »?

Сколько видов «фараоновых змей» можно получить и какие условия для этого необходимы?

А самое главное возможно ли это осуществить в школьной химической лаборатории?

Объект исследования : условия появления «фараоновых змей»

Предмет : «фараоновы змеи» в химической лаборатории

Гипотеза : Если изменить пропорции в составе «фараоновой змеи» и условия проведения химического эксперимента, то «фараонова змея» получиться с новыми физическими свойствами

Целью нашего исследования является изучение материала о фараоновых змеях, их составе, методах получения и условий их появления в ходе химического эксперимента

Задачи :

1. изучить историю происхождения понятия «фараоновы змеи»
2. изучить состав «фараоновых змей»
3. получить «фараонову змею» в школьной химической лаборатории и домашних условиях

4. выявить зависимость внешнего вида и состава «фараоновой змеи» от пропорций компонентов и условий получения

Средства: 1. Изучение теоретического материала.

2. Проведение химического эксперимента

3. Анализ.

Результатом исследования будет являться:

1. Материал о связи исторического понятия « фараоновы змеи» с историей химического эксперимента.
2. Выявление условий появления «фараоновой змеи» и её внешний вид

1. II. Теоретическая часть

1. Фараоновы змеи в истории

1. 1.1. Фараоновы змеи в истории Египта

«Змея ассоциировалась с духовным возрождением и воскресением. В древнеегипетском тексте она сама напоминает об этом: « Я змея Сата, я умираю и рождаюсь вновь» ». (А. Элфорд)

В системе иероглифов изображение улитки или рогатой змеи фонетически эквивалентно букве F, а знак, передающий движения змеи - Z. Оба они «относятся к первородным и космическим силам». Змея, как и другие рептилии, используется также при упоминании изначальных - наиболее примитивных -уровней жизни: именно рептилии первые приветствуют бога Ра, когда он появляется над поверхностью первобытных вод Нунз. (М. Касперавичюс)

Согласно «Книге Мертвых»: змей выступает символом Земли, змея сбрасывающая кожу, служит символом продолжения жизни после смерти

(гл. LXXXVII).

В «Текстах Пирамид» иероглифический знак «змея» снабжен множеством ножей, дабы нейтрализовать опасное животное.

Змеиный облик имеют многие египетские божества:

Амон как прабог выступает в образе змеи Кематеф;

Мехент - «Окружающий Землю», который выполняет функцию мирового змея, держащего на себе землю;

Керастис - рогатая гадюка;

С головой змеи изображаются: бог земли Геб - иногда;

Женские божества с голова змеи;

Змея как атрибут: Осирис - согласно египетской Книге его жилище покоилось на воде, а стены были сделаны из живых змей.

1.2 Значение змей для Древнего Египта

Для Древнего Египта характерно использование образа змея как социального классификационного знака священного царя (кобра как символ высшей божественной и царской мудрости и власти, знания, золота). Кобра (богиня Уто) вместе с грифом (Нехбет), изображенные на двойной короне фараона, символизируют власть фараона над объединенной страной и божественную защиту фараона.

Кушитские и мероитские цари и царицы обычно представляются увенчанными коронами с изображением кобры, подобными коронам фараонов. Для глиняной посуды местного производства характерен символ крылатой змеи.

В эллинистическом Египте: две змеи рядом с солнечным диском олицетворяют богинь Ноус и Логос, изгнавших врагов бога Ра; змея с головой льва - защита от зла. (См. приложение №1)

2.Фараоновы змеи в химии

2.1 Первые шаги в получении фараоновой змеи

С серой синерод образует замечательное вещество, известное под именем родановой кислоты (тиоциановая кислота, HCNS). Одно из ее соединений с ртутью, получившее в XIX веке большую известность благодаря своим особенным свойствам. Это - тиосинеродистая ртуть (тиоцианид ртути), шедшая на приготовление маленьких, легко воспламеняемых конусов, которые были известны под названием фараоновых змей.

Готовили состав для приготовления змей следующим образом: наливали роданид натрия в слабый раствор нитрата ртути, при этом роданид ртути выпадал в виде обильного осадка, представлявшего собой белый легко воспламеняющийся порошок. Его собирали на фильтре и превращали в твердое тесто посредством растирания с раствором камеди в воде. Прибавив затем к этому тесту небольшое количество нитрата натрия, делали из него конусы или цилиндры приблизительно 2,5 см высотой, и тщательно высушивали их над водяной ванной. Когда такое змеиное яйцо вполне просохнет, из него вылупляется детеныш: как только вы прикоснетесь к нему обыкновенной зажженной спичкой, тиосинеродистое соединение мало - помалу вздувается, цилиндр на глазах растет и превращается в желтоватую массу, которая расширяется и вытягивается от 45 до 60 см в длину. Можно подумать, что перед вами извивается кольцами настоящая змея, только что появившаяся на свет из своей тесной темницы, где она была сжата со всех сторон.

Образующийся после этого химического процесса остаток, заключая в себе между прочим синеродистую ртуть и парациан (полимер циана, (CN)2) ядовит, и поэтому его выбрасывали или сжигали. Он отличается рыхлым строением и от малейшего прикосновения распадается в порошок.

Во время процесса разложения тиосинеродистой ртути выделяется в большом количестве сернистый газ, сопровождая появление на свет фараоновых змей неприятным, удушливым запахом.

Очевидно, что в наше время такие забавы не могут быть популярными вследствие того, что для их изготовления и в процессе использования применяются и образуются очень ядовитые вещества.

2.2 Опыт Ф. Вёлера

Шли века и тысячелетия, алхимия постепенно превращалась в науку химию... Наконец, химикам XIX века удалось придумать нечто похожее на чудо «фараоновой змеи» - Тиоцианатная змея Вёлера

Однажды осенью 1820 года совсем еще молодой студент - медик Гейдельбергского университета Фридрих Вёлер, смешивая водные растворы тиоцианата аммония NH4NCS и нитрата ртути Hg(NO3)2, обнаружил, что из раствора выпадает белый осадок. Вёлер отфильтровал раствор и высушил осадок полученного тиоцианата ртути Hg(NCS)2, а потом любопытства ради поджег его. Осадок загорелся и произошло чудо: из невзрачного белого комочка, извиваясь, выползала и росла длинная черно-желтая «змея». Тиоцианат ртути после поджигания быстро разлагается с образованием черного сульфида ртути HgS, желтого объемистого нитрида углерода состава C3N4, углекислого газа и сернистого газа. Бурно выделяющиеся газы заставляют «ползти» змею, состоящую из твердых продуктов реакции. Просто удивительно, что из 1 г тиоцианата аммония и 2,5 г нитрата ртути получается в умелых руках змея длиной в 20--30 см. Однако соли ртути ядовиты, и работа с ними требует осторожности и внимания. (См. приложение №2).

2.3 Виды « фараоновых змей »

Черные (фараоновы) змеи, иногда называют светящимися червями - это небольшие таблетки или палочки, которые после поджигания, горят, образуя длинных черных змей из продуктов горения. Самое опасное при горении этих таблеток, это образующейся, в некоторых случаях, токсичный дым, но, зато, никакого пожара или взрыва.

1 .Сульфаниламидная змея

Очень простой способ получения «фараоновых змей» - это окислительное разложение сульфаниламидных лекарственных препаратов (например, стрептоцид, сульгин, сульфадиметоксин, этазол, сульфадимезин, фталазол, бисептол). В ходе окисления сульфаниламидных препаратов выделяется много газообразных продуктов реакции (SO2, H2S, N2, пары воды), которые вспучивают массу и формируют пористую «змею». Опыт проводят под тягой! На таблетку сухого горючего помещают 1 таблетку лекарственного препарата и поджигают горючее. При этом происходит выделение блестящей « фараоновой змеи » серого цвета, которую можно назвать из-за внешнего вида и «графитовой змеей ».

2. Глюконатная змея

Для получения глюконатной змеи достаточно поднести к пламени таблетку глюконата кальция, который продается в каждой аптеке. Из таблетки выползет змея, объем которой намного превышает объем исходного вещества. Разложение глюконата кальция, имеющего состав Са2 . H2O приводит к образованию оксида кальция, углерода, углекислого газа и воды.

Из таблеток «глюконата кальция» можно получить светло-серую « змею » с белыми пятнами длиной примерно 10–15 см, которая при получении закручивается в спираль.

Светлый оттенок « змеи » объясняется образованием в ходе реакции оксида кальция. Недостатком образующейся « змеи » является ее хрупкость. Она достаточно легко рассыпается.

3.Дихроматная змея

Смешивают, а затем растирают в ступке 10 г дихромата калия K2Cr2O7, 5 г нитрата калия KNO3 и 10 г сахара. Полученный порошок увлажняют этиловым спиртом и коллодием и спрессовывают в стеклянной трубочке диаметром 4--5 мм. Получается «палочка» смеси, образующая при поджигании сначала черную, а потом зеленую змею, которая так же выползает и извивается, как тиоцианатная: она горит со скоростью 2 мм в секунду и удлиняется в 10 раз! Реакция горения сахарозы в присутствии двух окислителей - нитрата калия и дихромата калия -довольно сложна; в конечном итоге образуются черные частицы сажи, зеленый оксид хрома, расплав карбоната калия, а также углекислый газ и азот. Газы вспучивают смесь твердых продуктов и заставляют ее двигаться.

4 . Нитратный червяк

В столовую тарелку насыпают 3 - 4 ложки просеянного речного песка, делают из него горку с углублением в вершине и готовят реакционную смесь, состоящую из 1/2 чайной ложки нитрата аммония и 1/2 чайной ложки сахарного песка, тщательно перетертых в ступке. Затем в углубление горки наливают еще 1/2 столовой ложки этилового спирта и насыпают 1 чайную ложку приготовленной нитратно - сахарной смеси. После этого остается только поджечь спирт. Сразу же на поверхности смеси появляются черные шарики обугленного сахарного песка, и вслед за ними вырастает черный блестящий и толстый « червяк », спускающийся с горки. Если нитратно - сахарной смеси было взято не более 1 чайной ложки, то длина червяка не превысит 3 - 4 см. А его толщина зависит от диаметра углубления горки.

5. Искристая змея

Смешивается роданид ртути с небольшим количеством (несколько капель) крахмального клейстера, из полученной массы формируется палочка и после высыхания поджигается. Полученная змейка будет гореть красивым, синим, искристым пламенем. При горении будет образовываться сульфид ртути в отличие от роданида, это нетоксичное вещество (сульфид ртути нерастворим), но всё равно, такой эксперимент лучше проводить вне дома.

6 . Сода - сахарная змейка .

Смешайте сахарную пудру и питьевую соду в соотношении 4:1. Из полученной смеси формируется что-то наподобие бугорка (кургана) и в центре делается небольшое углубление. В это углубление капают несколько капель спирта или какого-нибудь другого органического горючего реактива. Подожгите при помощи спички или зажигалки вершину этого бугорка. Сначала будет еле заметное горение с разбрасыванием чёрных шариков, после того как реакция установится, произойдёт непрерывный рост чёрной змеи.

7. Зелёная фараонова змея.

Нам понадобится нитрат аммония: сахарная пудра: дихромат аммония (2:1:1). Смешайте компоненты, добавьте немного воды и сформируйте палочку, дайте ей высохнуть (для ускорения процесса можно использовать фен). После высыхания, подожгите с одного конца и наблюдайте, как вместо чёрной змеи будет расти зелёная. Зелёный цвет связан с образованием оксида хрома (III). Оксид хрома (III) является канцерогенным веществом, поэтому эксперимент проводите на открытом воздухе. (См. приложение №3).

III. Практическая часть

3.1. Методика проведения .

Изучив теоретический материал по получению различных видов «фараоновых змей», мы установили, что в их составе есть вещества не доступные и оказывающие вредное воздействие на организм. В составе «дихроматной змеи» есть соединения хрома, оказывающие токсичное действие; «нитратный червяк» содержит нитрат аммония, при попадании его в организм, возникает острое кислородное голодание; «искристая змея» содержит соединения ртути, которые опасны и запрещены в условиях школьной лаборатории; «зелёная фараонова змея» содержит оксид хрома (III), являющийся канцерогенным веществом. Поэтому, для проведения химического эксперимента мы выбрали, те виды «фараоновых змей», состав которых доступен и не оказывает вредного воздействия на организм.

А) Изготовление прибора и « таблетки ».

Для этого берут два медицинских шприца (по 10 мл) и срезают у одного из них нижнюю часть, где крепиться игла. Шприц заполняют смесью. Из другого шприца вынимают поршень и прессуют смесь. Затем выдавливаем таблетку из шприца. Полученную таблетку помещают на сухое горючее и поджигают его.

Б) Вещества: глюконат кальция (С 6 Н 11 О 7 ) 2 Ca ; валидол ссахаром(С 12 Н 22 О 11 ) сульфадимитаксин; оксид меди II (СuO); пищевая сода; спирт этиловый; сахар.

В) Оборудование: штатив, сетка, ступка, сухое горючие, стеклянная палочка, пестик. (См. приложение№4).

3.2. Проведение химического эксперимента

Опыт №1. Глюконат кальция (С 6 Н 11 О 7 ) 2 Ca + сульфадимитаксин = Серая, блестящая с белой головой « змея», ожидаемый результат. В результате опыта получилась « змея » более тёмная, очень хрупкая при прикосновении распадается.

) + Глюконат кальция (С 6 Н 11 О 7 ) 2 Ca = Серо - черная с « головой » и пятнами белого цвета, ожидаемый результат. В результате опыта четко выражена белая «голова» и тёмное тело «змеи».

Опыт №3 Глюконат кальция (С 6 Н 11 О 7 ) 2 Ca + Оксид меди II (СuO) = Серая, с красными, желтыми и зелеными пятнами, ожидаемый результат. В результате опыта у « змеи » хорошо выражено белая « голова » и на теле красные, жёлтые и зелёные пятна, хрупкая.

(См. приложение №5)

Опыт № 4 Глюконатная змея

Разложение глюконата кальция, имеющего состав Са2, при поджигании. Ожидаемый результат: светло – серая змея с белыми пятнами. В результате опыта змея светло – серая с белой головой, закручивается в спираль, хрупкая.

Опыт № 5 Сахарно – содовая змея

Сахарная пудра и пищевая сода в отношении 4: 1, виде горки, в центр несколько капель медицинского спирта, смесь поджигается. Ожидаемый результат: черные шарики и змея чёрного цвета. В результате опыта множество маленьких, черных, скрученных змей. (См. приложение №6)

3.3. Зависимость внешнего вида «фараоновой змеи» от условий проведения химического эксперимент

Опыт (пропорции веществ)	Внешний вид «фараоновой змеи» по описанию опыта	Внешний вид полученной «фараоновой змеи»	Условия, которые не обходимы изменить для достижения желаемого результата
Опыт №1. Глюконат кальция (С 6 Н 11 О 7 ) 2 Ca + сульфадимитаксин (1:1)	Серая, блестящая с белой головой « змея», ожидаемый результат	Тёмная рыхлая масса, хрупкая, рассыпается	Исходная масса не достаточно увлажнена, требуется время
Опыт №2. Валидол с (С 12 Н 22 О 11 ) + Глюконат кальция (С 6 Н 11 О 7 ) 2 Ca (1:1)	Серо - черная с « головой » и пятнами белого цвета, ожидаемый результат	Чётко выражена белая «голова», закрученное тело, появляются несколько змей одновременно	Необходимо поддерживать постоянное горение
Опыт №3 Глюконат кальция (С 6 Н 11 О 7 ) 2 Ca + Оксид меди II (СuO) (1:1)	Серая, с красными, желтыми и зелеными пятнами	хорошо выражено белая « голова », на теле красные, жёлтые и зелёные пятна, хрупкая	Можно увеличить содержание оксида меди II и достаточно смочить массу
Опыт № 4 Глюконатная змея (1 таблетка)	светло – серая змея с белыми пятнами	змея светло – серая с белой головой, закручивается в спираль, хрупкая	Необходимо постоянно нагревать
Опыт № 5 Сахарно – содовая змея (1:1)	черные шарики и змея чёрного цвета	множество маленьких, черных, скрученных змей, твёрдых	Необходимо смочить всю смесь этиловым спиртом

3.4.Результаты экспериментальной части.

В результате химического эксперимента, я получила « фараоновы змеи » в условиях школьной химической лаборатории и в домашних условиях. Выявила зависимость внешнего вида и состава «фараоновой змеи» от пропорций компонентов и условий получения

В ходе химического эксперимента, я сделала следующие выводы: внешний вид

«фараоновых змей» зависит от состава смеси, соблюдения пропорций и условий проведения химического эксперимента. Таблетка смеси не должна быть слишком сухой, так как «змея» становиться ещё более хрупкой. Для смачивания добавляют воду по каплям, перемешивая смесь, при излишке воды таблетку необходимо подсушить. Поддерживать постоянное горение для получения наилучшего результата.

IV. Заключение

В результате исследования я изучила материалы о происхождение понятия

«фараоновы змеи» в истории и химии, их значение и место в культуре Египта. Изучалась история химического эксперимента по получению «фараоновых змей», возможность получения разных видов «змей». Изготовления прибора и проведение химического эксперимента по получения пяти видов

« фараоновых змей» в условиях школьной химической лаборатории.

Изучалась зависимость внешнего вида «змеи» от состава и пропорций компонентов смеси и условий проведения химического эксперимента. Выбор «фараоновой змеи» зависел от доступности компонентов и их безопасного действия на организм. Таким образом, гипотеза о влиянии условий на физические свойства «фараоновой змеи» подтвердилась.

V.Литература

1. Занимательные задания и эффективные опыты по химии /Б.Д.Степин, Л.Ю.Аликберова, 2-е изд. стериотип. - М.: Дрофа, 2006. 430 с. ил.
2. Химия в школе: журнал// №2 2007г.
3. www.wikipedia.ru

VI.Приложение №1.

Египетский фараон Египетская царица

Змеи в египетский культуре

Приложение №2.

Фридрих Вёлер

«Фараонова змея»

Приложение №3.

Виды «фараоновых змей»

Приложение №4.

Подготовительный этап.

Приложение №5.

Опыт№3.

Опыт №2 .

Опыт №1

Приложение № 6

Опыт № 5 (Смесь) Опыт № 4 Опыт № 5 (Смесь после горения)

VII.Рецензия

Проектная работа посвящена интересной теме - фараоновы змеи, как историческое понятие в химии. Автор работы ставит перед собой задачу: изучить теоретический материал, найти первые шаги в истории химического эксперимента по получению фараоновых змеи, получить фараоновы змеи в химической лаборатории, проанализировать зависимость внешнего вида «змеи» от состава, пропорции, условий проведения. Для решения задачи учащаяся ставит перед собой цели: узнать, что такое фараоновы змеи, как они были получены, оценить реальные и безопасные возможность получения их в химической лаборатории. Проанализировав обширный материал и возможности школьной лаборатории, был проведён химический эксперимент по получению пяти видов «фараоновых змей». Ученица пришла к выводу, что данный эксперимент возможен, чем подтвердила свою гипотезу.

Таким образом, проектная работа «Фараоновы змеи» в химии позволила учащейся заняться самостоятельной исследовательской работой и имеет познавательный интерес не только у участников проекта, но также для учащихся, повышая интерес к изучению химии, учителей - предметников, может быть использована на уроках, в качестве информационно - практического материала.