Конспекты занятий элективного курса по химии: Растворы.

Конспекты занятий элективного курса по химии: Растворы.

Часть 3. Растворы в быту.

Занятие 1.

Как перекрасить футболку или джинсы? Сумеете ли вы окрасить их в красивый и ровный цвет и при этом не повредив материал? Чем красить? В чем красить? Какими должны быть условия этого процесса?

На эти вопросы будем искать ответы.

Начнем с того, какими бывают красители: химические и натуральные. Вы даже себе не представляете, что они лежат у нас под ногами. В следующей таблице представлены виды растений, которыми можно окрашивать, время их сбора и получаемый, в результате крашения, цвет.

Теперь нужно научиться извлекать краситель из этих растений. Для этого сырье: листья, стебли, плоды, корневища, сначала измельчают, а потом выщелачивают – кипятят в дождевой или дистиллированной воде. Примерно 10 г сырья на 100 г воды. Для более полного извлечения красителей к воде добавляют немного поташа – карбоната калия – или соды – карбоната натрия. Извлеченный краситель в виде водного раствора упаривают, чтобы окраска ткани шла более интенсивно, и процеживают.

Каждому, кто занимается крашением, хочется, чтобы цвет оставался ярким как можно дольше. Для достижения этого желания не хватает всего одного – закрепителя краски.

Закрепители, по другому - протрава, бывают нескольких видов: квасцы (двойные соли) – для светлых тонов; купоросы, кислоты, даже рассол от кислой капусты, пепел от березовых дров – для более темных тонов. Их можно купить в хозяйственном магазине, аптеке, или сделать самим.

Для полного завершения дел нам необходима посуда, в которой будет происходить процесс окраски. Как ее подбирать? Во - первых, она должна быть просторной. Во- вторых, эмалированной и не иметь трещин и осколков, чтобы не было примесейпосторонних веществ, которые искажают цвет изделий. К тому же, емкости из алюминия, оцинкованного железа могут вступать в химическое взаимодействие с протравой. Также очень важно знать, из какого волокна соткан материал, из которого сшиты наши футболка или джинсы? Шерсть окрашивают при температуре 50 градусов, а синтетику, при более высокой.

Кратко рассмотрим весь процесс крашения:

1. Материал (вещь) отстирывают от грязи; жиров.

2. Отбеливают, особенно, если будущий цвет светлого тона.

3. Замачивают в мыльно-содовом растворе на 3-4 часа, затем прополаскивают.

4. Помещают в емкость с раствором красителя и протравы, нагревают 4-5 часов. (Иногда протравить ткань можно до, во время или после окрашивания. Это будет влиять на тон цвета.)

5. Поласкают в теплой воде и сушат. Все! Готово!

Может возникнуть вопрос: зачем это нужно знать?

Посмотрите на эти схемы:

Овцы → шерсть→ изделия из шерсти;

Лен → ткань → изделия из льна

Они отражают «бизнес – план». Окрашивание шерсти и ткани – это только маленький его кусочек. Зная, сегодня как можно устроить свою будущую жизнь - можно поставить цель и добиваться ее достижения. К примеру: кто-то пойдет учиться в сельскохозяйственную академию, будет выращивать овец или лен. Другой – получит диплом инженера и наладит переработку растительного или животного сырья. Следующий – станет химиком-технологом и будет качественно окрашивать ткани из льна и шерсти. А кто-то выучится на дизайнера или модельера, вязальщика или портного и займется изготовлением красивой и удобной одежды. Для управления этой единой цепочкой нужны экономисты, менеджеры, бухгалтеры. Самое главное создадутся новые рабочие места. Могут возродиться многие села и малые города. Дело за Вами. Дерзайте!

И наконец, можно заняться окрашиванием ткани или шерсти для себя, тем самым обновить старую футболку или джинсы.

Занятие 2.

Ознакомившись с технологией окрашивания ткани трудно не заметить, что весь процесс происходит в водном растворе. При этом она должна быть дистиллированная или умягченная, иначе окрашивание неэффективно.

Поэтому необходимо рассмотреть, что такое жесткость воды и способы ее устранения.

Жесткость воды подразделяют на два вида: временную и постоянную.

Временная жесткость обусловлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния (Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂ ). Ее можно устранить следующими способами:

1. Кипячением, при этом образуется нерастворимый карбонат кальция или магния:

t

Ca(HCO₃)₂→ CaCO₃↓ + CO₂↑+ H₂O

2. Действием известкового молока (Ca(OH)₂) или соды (Na₂CO₃), при этом также образуется нерастворимый карбонат кальция или магния:

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ →2 CaCO₃↓+ 2H₂O

Ca(HCO₃)₂ + Na₂CO₃→ CaCO₃↓ +2 NaНCO₃

Постоянная жесткость воды, обусловлена присутствием сульфатов и хлоридов кальция и магния ( CaCl₂, CaSO₄, MgCl₂, MgSO₄ ). Ее устраняют действием соды (Na₂CO₃), при этом образуется нерастворимый карбонат кальция или магния:

CaCl₂ + Na₂CO₃→ CaCO₃↓ +2 NaCl

CaSO₄+ Na₂CO₃→ CaCO₃↓ + Na₂SO₄

Постоянная и временная жесткость в сумме составляют общую жесткость воды.

Как видно, для более полного умягчения воды следует применять соду.

Лабораторная работа. Сравнение водопроводной, кипяченой и дистиллированной воды.

Материалы и оборудование: образцы воды различной степени жесткости: колодезная, водопроводная, родниковая (в зависимости от условий местности), той же воды, но прокипяченной; дистиллированной или дождевой, снеговой; кусочки хозяйственного мыла размером около 1x1 см, пробирки.

Ход работы:

В три пробирки наливают три образца воды (по 10 мл):

— водопроводная или колодезная;

— та же вода, но прокипяченная;

— дистиллированная вода или дождевая, снеговая.

В каждую пробирку бросить кусочек мыла и сильно встряхивать пробирки, добиваясь как можно более полного растворения мыла (в течение 5 мин периодически встряхивать). Дать отстояться и описать внешний вид полученных растворов: есть, ли осадок в виде хлопьев, много осадка или мало, раствор почт и прозрачный и т.д.

Результаты опыта описать в виде таблицы:

Обсуждение результатов опыта. При обсуждении можно задать следующие вопросы:

В какой воде лучше всего растворяется мыло?

Какую воду лучше всего использовать для стирки, мытья волос, умывания?

Как улучшить растворимость мыла в водопроводной воде?

Как можно доказать, что в жесткой воде содержатся растворенные вещества?

Как можно уменьшить их количество воде?

Можно ли считать, что мыло является индикатором жесткости воды?

Работу можно усложнить, растворив в образце дистиллированной воды немного солей Са²⁺ или M2+g, проверить после этого растворимость мыла. Индикатором жесткости воды могут служить также соки некоторых ягод: черной смородины, чер­ноплодной рябины, черники.

Занятие 3.

Приступим к практическому осуществлению техники крашения ткани природными красителями.

Практическая работа. Приготовление красителей.

Реактивы и оборудование: весы, эмалированная емкость, ложка, доска для резки, сырье, вода мягкая (кипяченая, дистиллированная), электроплитка, нож.

Ход работы.

1. Измельчение сырья.

2. Измельченное сырье залить холодной водой на 30-40 мин.

3. Смесь прокипятить 30-40 мин.

4. Профильтровать. С осадком повторить действие 3.

5. Оба раствора соединить и упарить на половину.

6. Хранить полученный раствор в стеклянной таре.

Примечание. Время можно уменьшить, чтобы уложиться во временные рамки занятия. Следствием этого будет несколько светлый тон получаемого цвета.

В следующей таблице указана необходимая масса сырья для получения красителя на 100 г ткани.

Занятие 4.

Теперь нужно приготовить растворы для квасцевания

Квасцы - это не те вещества, из которых делается вкусный напиток.

Мы с Иваном молодцы:

Мы нашли в шкафу квасцы.

Что нам киви с ананасом –

Мы теперь наварим квасу.

Квас – не то, что пепси-кола.

Зря мы, что ли, ходим в школу!

Хлеб, квасцы, еще - вода.

И в субботу за «квасец»

Ваню выпорол отец.

Квасцы это двойная соль. Конкретнее, сульфат одновременно двух металлов: одно- и трехвалентного. Например: KAl(SO₄)₄∙12H₂O. Вдобавок, это кристаллогидраты - вещества, имеющие в своем составе кристаллизационную воду.

Квасцевание, травление – это синонимы одного и того же процесса – закрепления цвета на ткани. Как уже известно, существует 3 способа квасцевания, рассмотрим каждый из них.

1 способ: Предварительное квасцевание.

Готовят растворы: - для светлых тонов 0,13% квасцов;

- для средних тонов 0,25 % медного купороса;

- для темных тонов 0,27% железного купороса.

Нагревают их до температуры 25⁰С – 30⁰С. В него опускают предварительно смоченную в воде ткань. Температуру повышают до 85⁰С – 90⁰С и «варят» в течение некоторого времени (1 кг ткани - 1 час) при частом помешивании.

2 способ: Одновременное квасцевание.

Готовят растворы: - для светлых тонов 0,20% квасцов;

- для средних тонов 0,05 % медного купороса;

- для темных тонов 0,025% железного купороса.

Добавляют эти растворы к красителю, туда же кладут предварительно смоченную ткань. Нагревают, помешивая до кипения. Держат на слабом огне некоторое время: 1час -1кг ткани.

3способ: Квасцевание после окрашивания.

Готовят растворы: - для светлых тонов 0,20% квасцов;

- для средних тонов 0,05 % медного купороса;

- для темных тонов 0,025% железного купороса.

Эти растворы добавляют в красильный раствор после окрашивания и продолжают греть еще некоторое время: 1 час – 1 кг ткани. После, оставляют до полного остывания.

Для того чтобы, приготовить растворы для закрепления цвета на ткани, необходимо уметь производить расчеты.

Решение задач на приготовление растворов заданной массы и массовой долей из кристаллогидратов.

Занятие 5.

Практическая работа. Приготовление растворов для квасцевания.

Реактивы и оборудование: вода дистиллрованная или умягченная, кристаллы: медного и железного купоросов, а также алюмокалиевых квасцов, химический стакан. Весы и рвзновесы, ариометр, стеклянная палочка, мерный цилиндр.

Ход работы.

1. Рассчитать и приготовить растворы: 0,25% медного купороса; 0,27% железного купороса; 0,13% алюмокалиевых квасцов.

2. Измерить с помощью ареометра плотность этих растворов.

3. Рассчитать и приготовить растворы: 25% медного купороса; 27% железного купороса; 13% алюмокалиевых квасцов.

4. Приготовить, методом разбавления, из растворов из п.3 , 0,25% медного купороса; 0,27% железного купороса; 0,13% алюмокалиевых квасцов.

5. Точность приготовления раствора измерить по плотность.

Занятие 6 - 7.

Практическая работа. Крашение ткани.

Реактивы и оборудование: подготовленный раствор красителя и протравы, эмалированная емкость, элетроплитка, кусочек ткани, часы.

Ход работы.

1. Материал (вещь) отстирывают от грязи; жиров.

2. Отбеливают, особенно, если будущий цвет светлого тона.

3. Замачивают в мыльно-содовом растворе на 3-4 часа, затем прополаскивают.

Примечание. Для удобства лучше взять стерильный медицинский бинт или салфетку, тем самым отменяется выполнение пунктов 1-3.

4. Выбрать способ травления.

5. Начать крашение. Течение процесса можно уменьшить, чтобы уложиться во временные рамки занятия. Это повлияет только на тон цвета.

Занятие 8.

Последнее занятие посвящается оформлению и защите отчетной работ. Которая идет в портфолио ученика.

Примерное содержание отчетной работы.

Ф.И.О. ученика, класс.

Название элективного курса. Ф.И.О. учителя.

Цель элективного курса.

Краткое теоретическое описание:

- технология крашения;

- гербарий и описание использованных природных красителей;

- образец окрашенной ткани.

Краткое описание проделанных работ. ( Дневник, лабораторный журнал, рабочая тетрадь с аккуратными записями).

Подпись учителя._________________________________________________________

Выводы, которые ученик сделал для себя. (Учитель оставляет для своей рефлексии).

Например:

Ответить на вопросы анкеты.

1. Твое отношение к элективному курсу (выбери вариант ответа):

А) отличный, интересный, захватывающий;

Б) хороший, содержательный, заставляющий работать;

В) нормальный обычный;

Г) скучный, работа без интереса;

Д) Бесполезный, совсем не интересный.

Написать свой ответ.

1. Какая цель стояла перед тобой.

2. Какие события, факты, закономерности, формулы, явления, правила ты усвоил на курсе.

3. Чему новому ты научился на курсе.

4. Какие были главные мысли на курсе?

5. Какие ранее полученные знания ты использовал на курсе?

Литература.

1. Миладинов П., «Полезные советы и рецепты для всех»,М, «Легпромбытиздат», 1990 г.

2. «Внеклассная работа по химии в сельской школе», под ред Андросова В. Г., М, «Просвещение», 1983 г.

3. Интернет – сайт «Алхимик», рассылки Subscribe.ru

4. Фельдман Ф.Г, Рудзитис Г.Е. «Химия», 9 кл. – М.: Просвещение,1990.

5. Пичугина Г.В. «Химия в технологиях сельского хозяйства», владос, Москва, 2003, с 108 - 109.

6. Кульневич С.В, Лакоценина Т.П. Анализ современного урока., Ростов на Дону, Учитель, 2004..

.