- مقالات مرتبط:
آزمايش اول
آشنايي با كشش سطحي آب
«روغن يا گريس ـ لام شيشهاي ـ قطره چكان»
روش كار:
يك لام شيشهاي را گرفته و نصف سطح آن را به روغن يا گريس آغشته ميكنيم. با قطره چكان چند قطره آب روي قسمت روغن كشيده و چند قطره آب روي قسمت بدون روغن بريزيد. چه چيزي مشاهده ميشود؟ دليل چيست؟
«دستمال كاغذي ـ بشر بزرگ ـ سوزن يا تيغ ـ مايع ظرفشويي»
روش كار:
درون بشر آب ريخته، تيغ يا سوزن را روي تكهاي از دستمال كاغذي قرار داده و به آرامي روي سطح آب رها ميكنيم، بعد ازمدتي دستمال كاغذي خيس شده و تهنشين ميشود. ولي تيغ يا سوزن در سطح آب شناور ميماند. چرا؟ چگالي آب و فولاد را مقايسه كنيد. آيا با توجه به اين چگاليها تيغ يا سوزن فولادي ميبايست در آب شناور شود يا خير؟ دليل بياوريد.
براي اينكه آزمايش را راحتتر انجام دهيد ميتوانيد تيغ يا سوزن را كمي چرب كنيد. حال يك قطره مايع ظرفشويي به آب اضافه كنيد. چه اتفاقي ميافتد؟ مشاهدات خود را شرح دهيد و با دليل علمي آن را توجيه نماييد.
«پودر گوگرد يا ذغال ـ مايع ظرفشويي ـ بشر بزرگ ـ نمكپاش»
روش كار:
با نمكپاش مقداري پودر گوگرد يا ذغال به طور يكنواخت بر سطح آب بپاشيد. براي اين منظور بايستي نمكپاش را كمي بالاتر از سطح آب گرفته و عمل پاشيدن پودر گوگرد يا ذغال را به دقت و با آرامي انجام دهيد. حال يك قطره مايع ظرفشويي به مركز سطح بشر بچكانيد. چه چيزي مشاهده ميكنيد.
دوباره با نمكپاش مقداري پودر ذغال يا گوگرد به سطح آب بپاشيد. چه اتفاقي ميافتد؟ چرا؟
آزمايش دوم
تهيهي آب مقطر
مواد و وسايل لازم:
«نيترات نقره ـ لولهي آزمايش ـ مبرد ـ بالن تقطير ـ درپوش لاستيكي ـ شلنگ ـ بشر ـ سه پايه ـ توري نسوز ـ چراغ گاز ـ سنگ جوش»
تئوري آزمايش:
تقطير يكي از روشهاي جداسازي در صنعت است كه در آن يك مايع با نقطهي جوش پائينتر از مواد سنگينتر جدا ميشود. اين مواد سنگينتر ميتوانند مايع يا جامد باشند ولي هر چه هست نقطهي جوش آنها بالاتر است. جزء سبكتر يا جزئي كه داراي نقطه جوش پائينتر است از طريق تبخير شدن به صورت نسبتاً خالص از محيط خارج شده و سپس در محيط ديگر با عكس عمل تبخير يعني ميعان مجدداً بازيافت ميشود. براي خالصسازي آب از اجزاي محلول در آن و بدست آوردن آب مقطر از روش تقطير استفاده ميشود.
ورودي آب سرد كننده خروجي آب سرد كننده
روش كار:
دستگاه را مطابق دستور زیرسوار كرده و در بالن كمي آب معمولي ميريزيم. آب را جوشانده و بخار آب را پس از عبور از مبرد و سرد شده در بشر جمع ميكنيم. حال در يك لولهي آزمايش مقداري از آب مقطر بدست آمده و در ديگري مقداري از آب شير ميريزيم. اندكي نمك نيترات نقره به هر دو لوله اضافه ميكنيم. مشاهدهي خود و دليل آن را بنويسيد. در لولهي آزمايش ديگري مقداري آب مقطر ريخته و به آن اندكي نمك طعام بيفزائيد. پس از حل شدن نمك طعام دوباره مقداري نيترات نقره به لولهي آزمايش اضافه كرده، مشاهدات خود و دلايل آن را بنويسيد.
سوار نمودن دستگاه:
۱- سه پایه و توری نسوز را روی شعله خاموش می گذاریم.
۲- بالن تقطیر را روی سه ژایه گذاشته و با گیره می بندیم.
۳- لوله خم گلویی را روی بالن سوار می کنیم.
۴ - مبرد را به لوله خم متصل کرده و با گیره می بندیم.
۵- لوله پیپ شکل را به انتهای مبرد وصل کرده و ظرف مخصوص جمع آوری محصولات را زیر آن می گذاریم.
۶- لوله آب خنک را به ورودی پایین مبرد و لوله آب خروجی را به قسمت بالا خروجی مبرد متصل کرده و جریان آب را تنظیم می کنیم.
آزمايش چهارم
جداسازي آب و الكل
مواد و وسايل لازم:
«ست تقطير ـ الكل طبي ـ استوانه مدرج ـ پنس ـ پنبه»
روش كار:
در استوانهي مدرج الكل ميريزيم و آنها را در استوانهي با هم مخلوط ميكنيم. چه چيزي مشاهده ميكنيد؟ دليل آن را بيان كنيد.
سپس پنبهاي را به كمك پنس با مخلوط بدست آمده آغشته كرده و آتش ميزنيم. باقيماندهي مخلوط را در دستگاه تقطير ريخته و ميجوشانيم. بعد از مدتي مقداري پنبه را به مايع بدست آمده از تقطير آغشته كرده و آتش ميزنيم.
مايع بدست آمده چيست؟ نقطهي جوش الكل بالاتر است يا آب؟ يك روش براي جداسازي مخلوطهاي "آهن و گوگرد، مخلوط ماسه و نمك، مخلوط آب و پارافين و مخلوط ماسه و پودر زغال" پيشنهاد كنيد.
آزمايش چهارم
اسانسگيري
مواد و وسايل لازم:
«ست تقطير ـ شيشه دربدار ـ گياه معطر»
تئوري آزمايش:
اسانسها تركيبات فرار و بوداري هستند كه در بين سلولهاي گياهان (برگ، گلبرگ و ...) محبوس ميباشند. براي بدست آوردن اين تركيبات بايستي ساختار سلولهاي احاطه كنندهي اسانسها را شكسته و آنها را آزاد كنيم. يكي از روشهاي متداول در صنعت استفاده از بخار آب براي جداسازي اسانسها از گياهان معطر ميباشد كه به روش معروف است در اين روش برگ گياهان را در مجاورت بخار آب قرار ميدهند و بخار آب بعد از شكستن ساختار سلولهاي گياهي اسانس آن را در خود حل كرده و از سيستم خارج ميشود، چون اغلب اسانسها روغني ميباشند بعد از تقطير مايع بدست آمده دو فازي خواهد شد كه فاز بالا اسانس و فاز پائين آب خواهد بود.
روش كار:
در اين آزمايش به جاي بالن تقطير از ارلن استفاده ميكنيم. برگ يا گلبرگ يك گياه معطر را پس از خورد كردن درون ارلن ريخته و مانند دستگاه تقطير بقيه دستگاه را سوار ميكنيم.
مقداري آب به گياه درون ارلن افزوده و منتظر ميشويم تا عمل تقطير صورت بگيرد. بعد از اتمام تقطير شما مخلوطي از اسانس و آب داريد كه اگر مقدار اسانس شما زياد باشد بعد از مدتي مخلوط شما دو فازي خواهد بود.
چند فرآيند صنعتي نام ببريد كه در آنها يك مايع (مانند اسانس) از يك جامد (مانند برگ گياهان) جدا ميشود.
آيا براي بدست آوردن اسانس روش بهتري ميشناسيد؟ چند روش صنعتي اسانسگيري را نام ببريد.
آزمايش پنجم
تهيهي شناساگرهاي خوراكي
مواد و وسايل لازم:
«بشر بزرگ ـ سه پايه ـ توري نسوز ـ كارد آشپزخانه ـ سركه ـ آب ـ پودر چنته ـ لوله آزمايش»
تئوري آزمايش:
شناساگرها به موادي گفته ميشود كه در محيطهاي مختلف داراي رنگهاي متفاوتي ميباشند. بعضي از شناساگرها در محيط اسيدي رنگ قرمز و در محيط بازي رنگ آبي و در محيط خنثي رنگ بنفش دارند. آب ليمو يا سركه به عنوان اسيد و مقداري محلول چنته به عنوان باز ميتواند شما را در اين آزمايش كمك نمايد. از آب خالص نيز به عنوان محيط خنثي ميتوانيد استفاده كنيد.
روش كار:
شناساگرهاي خوراكي را از جهتي ميتوان به دو دسته تقسيم كرد:
1. سبزيها و ميوههايي كه آب آنها در دسترس است مانند آب انگور، آب آلبالو، آب گوجهفرنگي و آب انار كه بايد آنها را با آب مقطر رقيق كرد و به كار برد.
2. برگ سبزيهاي و پوست ميوهها كه در اين صورت بايد ابتدا آنها را خرد كرده و روي آنها را با آب پوشانده و سپس به مدت نيمساعت در دماي كمتر از دماي جوش آب نگه داريد. سپس محلول را صاف كنيد.
در اينجا روش تهيهي شناساگر از كلم، پياز قرمز و گل سرخ آموزش داده ميشود.
پياز يا كلم را برش داده و در آب جوش به مدت 15 دقيقه ميجوشانيم. سپس آن را صاف كرده و در سه لولهي آزمايش مقداري از آن را ميريزيم. حال چند قطره آب ليمو يا سركه به لولهي اول، چند قطره آب مقطر به لولهي دوم و چند قطره محلول چنته به لولهي سوم اضافه ميكنيم. تغيير رنگهاي مشاهده شده را يادداشت نماييد.
مقداري گلبرگ گل سرخ را در الكل انداخته، بگذاريد بيرنگ شود. محلول بدست آمده مانند تورنسل عمل ميكند. مطابق روش بالا تغيير رنگ اين محلول را در سه محيط خنثي، اسيدي و بازي آزمايش نماييد و تغيير رنگهاي مشاهده شده را يادداشت نماييد.
جدول زير را تكميل كنيد:
|
رديف |
|
محيط اسيدي |
محيط خنثي |
محيط بازي |
|
1 |
آب انگور |
|
|
|
|
2 |
آب گوجهفرنگي |
|
|
|
|
3 |
آب آلبالو |
|
|
|
|
4 |
چغندر |
|
|
|
|
5 |
پوست سيب قرمز |
|
|
|
|
6 |
پوست هلو |
|
|
|
|
7 |
پوست گلابي |
|
|
|
|
8 |
پوست تربچه |
|
|
|
|
9 |
پوست ترب سفيد |
|
|
|
آزمايش ششم
تهيهي پلاستيكها
تئوري آزمايش:
در طبيعت تعدادي پليمر طبيعي مانند سلولز، لاستيك و پروتئين وجود دارد كه از مولكولهاي بزرگ تشكيل شده است. همين مسئله باعث الهام گرفتن انسان براي ساختن مولكلوهاي بزرگتر با كاربردهاي متفاوت است كه از حدود 50 سال قبل تلاشهايش را در اين زمينه آغاز كرده است.
تحقيقات در زمينه ساخت پليمرها شاخهي جديدي از علم شيمي پليمر را ايجاد كرد كه نقش آن در زندگي انسانها غير قابل انكار ميباشد. كشور ما به دليل داشتن مواد خام اوليه و ارز آوري بالاي محصولات پليمري يكي از بهترين پتانسيلها را در اين زمينه داراست. بنابر اين براي آشنايي هر چه بيشتر دانشآموزان با اين رشته از علم شيمي چند آزمايش را در زير آوردهايم.
مواد و وسايل لازم:
«شير ـ محلول رقيق استيك اسيد ـ قيف شيشهاي ـ كاغذ صافي ـ ارلن ـ بشر ـ فرمالين»
روش كار:
در اين آزمايش طرز تهيهي كازئين را براي شما شرح ميدهيم كه ميتوان با مواد تقريباً ساده و ابتدايي آن را تهيه كرد. ابتدا به مقداري شير محلول رقيق استيك اسيد (سركه) بيفزائيد. سپس مخلوط را صاف كنيد. آنچه روي كاغذ صافي ميماند، استات كازئين است. استات كازئين را در يك قالب ريخته و تحت فشار قرار دهيد. بگذاريد خشك شود و به آن فرمالين اضافه كنيد تا سخت شود. كازئين به عنوان چسب چوب مورد استفاده قرار ميگيرد. اين رزين در ساخت ميلهاي بافندگي، زنبيل و … استفاده ميشود و نام های آن عبارتست از زوليت، آرينولد و كاسكو است.
مواد و وسايل مورد نياز:
«اوره ـ محلول فرمالدئيد ـ كلريدريك اسيد غليظ ـ بالن ـ مبرد برگشتي ـ بشر»
روش كار:
يك گرم اوره و 2 ميليليتر محلول فرمالدئيد را همراه 3 تا 4 قطره كلريدريك اسيد غليظ در يك بالن حجمي مجهز به مبرد برگشتي بريزيد و آن را براي مدت 2 ساعت در يك حمام آب داغ قرار دهيد تا رزين اروه ـ فرمالدئيد تشكيل شود.
اين رزين به رنگ سفيد شيري است و بر اثر حرارت دادن در قالب به جسم صلب تبديل ميشود كه ديگر نميتوان آن را دوباره به شكل ديگري درآورد. از اين رزين در ساخت لوازم الكتريكي (كليد و پريز، فنجانهاي نشكن، ورقههاي مطبق براي مصارف تزئيني) استفاده ميشود.
توضیح : مبرد برگشتی یا رفلاکس مبردی است شبیه به مبرد مارپیچ معمولی با این تفاوت که در آن مایع خنک کننده وارد قسمت مارپیچ شده و مایع خنک شونده وارد جداره خارجی می گردد. این مبرد بطور عمودی بر روی بالن تقطیر سوار می شود و احتیاج به لوله رابط ندارد.
مواد و وسايل لازم:
«پنبه ـ استيك اسيد (گلاسيال) ـ بشر ـ بالن ـ مبرد برگشتي ـ انيدريد استيك ـ سولفوريك اسيد غليظ ـ كاغذ صافي ـ استون»
روش كار:
سلولز استات را از استيله كردن سلولز بدست ميآورند. از اين ماده بيشتر در ساخت ورقهاي شيشه استفاده ميشود كه به اين منظور مقداري پنبه را در استيك اسيد بيآب حل ميكنند و به مدت 15 دقيقه تا دماي حرارت دهيد و سپس بگذاريد تا سرد شود. سپس محلول بدست آمده را در يك بالن با مبرد برگشتي بريزيد و به آن استيك اسيد، انيدريد استيك و چند قطره محلول غليظ سولفوريك اسيد اضافه كنيد. مخلوط را براي مدت يك تا يك و نيم ساعت حرارت دهيد تا سلولز استات تشكيل شود. محتويات بالن را صاف كنيد. رزين بدست آمده را با آب كاملاً شستشو داده و سپس آن را خشك كنيد. رزين خشك شده را در استون حل كنيد و روي يك شيشه بريزيد. فيلمي از استات سلولز روي شيشه تشكيل ميشود.
توضیح: انیدریک استیک در شرایط خاص با آسپرین واکنش داده و ایجاد هروئین می نماید به همین دلیل تهیه این ماده فقط با مجوز رسمی از مراجع مربوطه امکان پذیر است.
در گزارش كار خود به يكي از سؤالات زير به طور مفصل پاسخ دهيد.
1. آيا ميتوان پلاستيكهاي ديگري نيز در آزمايشگاه تهيه كرد؟ روش آن را شرح دهيد.
2. در مورد پليمرها چه ميدانيد؟ شرح دهيد.
3. در مورد پلاستيكها چه ميدانيد؟ شرح دهيد.
4. چگونه ميتوان محيط زيست را از گزند پلاستيكها در امان نگه داشت؟
آزمايش هفتم
آشنايي با جرم حجمي
مواد و وسايل لازم:
«سديم كلريد ـ تخم مرغ ـ بشر»
روش كار:
سه بشر را پر از آب كنيد. يكي از آنها را نمك سديم كلريد به صورت سير شده درآوريد. تخم مرغ در اين محلول شناور ميماند، زيرا جرم حجمي محلول سير شده نك طعام بيشتر از جرم حجمي تخم مرغ ميباشد.
در بشر دوم نصف مقدار بشر اول نمك طعام حل كنيد. تخم مرغ در وسط محلول معلق ميماند. چرا؟ در بشر سوم كه آب خالص دارد تخم مرغ به ته بشر ميرود. چرا؟
وسايل و مواد لازم:
«تخم مرغ ـ هيدروكلريك اسيد ـ نمك خوراكي ـ استوانه مدرج»
در استوانهي مدرج 40 ميليليتر هيدروكلريك اسيد ريخته و مابقي آن را از آب پر كنيد. دقت كنيد سه استوانه مدرج مقداري خالي باشد. تخم مرغي را در آن بيندازيد تا بالا و پائين برود. اگر تخم مرغ بالا نيايد مقدار هيدروكلريك اسيد و نمك طعام در محلول حل كنيد. چنانچه تخم مرغ پائين نرفت به آن آب اضافه كنيد.
چون تخم مرغ دارای جرم و حجم زیادی است. عمل نوسان به کندی صورت می پذیرد. برای مشاهده نوسان های سریع تر می توانید به جای تخم مرغ از چند عدد نفتالین استفاده نمایید که در این صورت بایستی مقداری پودر سنگ مرمر به مواد داخل استوانه مدرج اضافه نمایید.
چرا تخم مرغ در استوانه مدرج به صورت متناوب بالا و پائين ميرود؟ واكنش مربوطه را بنويسيد.
مواد و وسايل لازم:
«جيوه ـ كربن تتراكلريد ـ سولفوريك اسيد غليظ ـ استن ـ آب ـ قطعه آهني ـ نفتالين ـ چوب ـ چوب پنبه ـيد ـ كات كبود ـ پتاسيم دي كرومات ـاستوانه مدرج ـ بشر»
مايعات انتخاب شده داراي چگاليهاي متفاوتي هستند. لذا براي رنگي شدن مايعات در كربن تتراكلريد و استن كمي يد و در آب كمي پتاسيم دي كرومات زرد يا كات كبود آبي حل كنيد. مايعات را به ترتيب جيوه، سپس سولفوريك اسيد، كربن تتراكلريد، آب و استن در استوانه مدرج بريزيد. ريختن مايعات بايدبه آرامي و با دقت صورت بگيرد. حال اجسام را به آرامي درون استوانه مدرج بياندازيد.
توجيهي براي تفاوت جرم حجمي در اجسام مختلف بياوريد.
در يك سفر توريستي به درياچه اروميه راهنماي سفر ادعا ميكند كه تا به حال هيچكس در اين درياچه غرق نشده است. آيا ادعاي اين شخص درست است؟ توضيح دهيد.
آزمايش هشتم
آبكاري فلزات
مواد و وسايل لازم:
«سديم هيدروژن سولفات ـ مس كربنات ـ تيغه آهني ـ سمباده ـ بشر»
تئوي آزمايش:
از آبكاري فلزات در صنعت براي پوشش دادن يك فلز به منظور جلوگيري از خوردگي يا تزئين استفاده ميشود. به عنوان مثال آهن اگر در مجاورت هوا و رطوبت قرار بگيرد زنگ ميزند. زنگ زدن آهن نوعي خوردگي است كه باعث از بين رفتن استحكام آن شده و آهن را مستهلك مينمايد. براي جلوگيري از اين مسئله از روشهاي مختلفي مانند رنگكاري، گريسكاري يا آلياژكاري استفاده ميشود. در پارهاي موارد نيز براي محافظت هر چه بيشتر از آبكاري استفاده ميكنند كه آهن گالوانيزه (براي آبكاري از فلز روي استفاده ميشود) و حلبي (براي فلزكاري از قلع استفاده ميشود) محصولات اين آبكاري هستند و براي منظورهاي گوناگوني بكار ميروند.
در آبكاري به نكات زير بايد توجه كرد:
1.تمام آبكاريها با جريان مستقيم و ولتاژ 6 تا 12 ولت انجام ميشود.
2.سطح فلز آبكاري شونده بايد كاملاً تميز باشد.
3.حمام آبكاري را نبايد به هم زده يا دماي آن را بالا برد.
4.ظرف آبكاري بايستي غيررسانا باشد.
روش كار:
10 گرم سديم هيدروژن سولفات را با 5/2 گرم مس (۱۱)كربنات در آب حل ميكنيم. تيغهي آهني را با سمباده تميز كرده و داخل محلول قرار ميدهيم. بعد از مدتي لايهاي از مس سرخرنگ روي تيغهي آهني مينشيند.
واكنش انجام شده را بنويسيد. دليل اتفاق فوق را توضيح دهيد. نقش سديم هيدروژن سولفات در اين آزمايش چه بود؟
محلول زير سالها در صنايع آبكاري مورد استفاده قرار گرفته است كه به علت سمي بودن نسبي كار كردن با آن ميبايست با رعايت جوانب اختياط صورت گيرد.
|
تركيب |
گرم در ليتر |
|
مس سیانید |
5/32 |
|
سديم سيانيد |
30 |
|
|
10 |
