Проекты

«Старение» химических реактивов

Работа призёра Открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект − от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Метод» среди работ учащихся 10−11-х классов

Направление работы: Неорганическая химия, Аналитическая химия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1502
Предметы: Химия
Классы: 10 класс, 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект − от знаний к практике, от практики к результату» 17 апреля 2019 года

Актуальность работы

У продуктов питания, лекарств, химических реактивов существуют сроки годности. Эти временные отрезки связаны с процессами разложения веществ, входящих в состав продуктов питания, реактивов, лекарственных и косметических средств, под действием, например, солнечного света, взаимодействия с кислородом и углекислым газом воздуха, парами воды. При этом состав исходного вещества может меняться из-за образования новых химических соединений. Это приводит к потере ряда свойств исходного вещества. Авторами были проведены исследования, в ходе которых сравнивали физические и химические свойства старых реактивов из набора «Юный химик» со свойствами новых реактивов, взятых из школьной лаборатории с целью выявить изменение свойств данных реактивов с течением времени.

Цель

Сравнить физические и химические свойства старых и новых реактивов.

Задачи

1. Выбрать методики для сравнения свойств имеющихся реактивов.
2. Определить различия в свойствах старых и новых реактивов.
3. Выявить возможные причины изменения свойств реактивов.

Описание работы

Для эксперимента был выбран набор «Юный Химик» 1985 года выпуска. В нем содержались реактивы: сульфат меди(II) – CuSO4, гексацианоферрат(III) калия – K3[Fe(CN)6], гексацианоферрат(II) калия – K4[Fe(CN)6], гидрокарбонат натрия – NaHCO3, перманганат калия – KMnO4, гидроксид кальция – Ca(OH)2, хлорид аммония – NH4Cl. Срок годности перечисленных реактивов один – три года, поэтому их свойства должны были измениться. Для некоторых из них необходимы специальные условия хранения, например, гексацианоферрат(III) калия хранится в стеклянных посудах желтого цвета, пищевая сода хранится при температуре 15–25 °C, перманганат калия не должен находиться под воздействием солнечных лучей.
Эти реактивы сравнивались с такими же, но новыми, использовались их различные химические и физические свойства, а также качественные реакции. Одним из методов была оценка выхода продуктов реакции. Проверялась растворимость, сравнивались цвета растворов. Использовалось такое свойство как электропроводность раствора. Применялся метод колориметрии. Измерялась мутность растворов, давление газа как одного из продуктов реакции. Для сравнения некоторых данных использовалась математическая статистика как средство проверки достоверности полученных результатов.

Результаты

С помощью измерения оптической плотности растворов и давления газа в ходе химической реакции выяснили, что реакционная способность гексацианоферрата (III) калия уменьшилась. По результатам выпаривания растворенной соли CuSO4 выяснили, что её реакционная способность уменьшилась. С помощью метода измерения кислотности получили данные, подтвердившие изменение свойств гидрокарбонат натрия. При измерении оптической плотности и электропроводности растворов перманганата калия было выявлено, что его реакционная способность снизилась. По результатам измерения электропроводности и кислотности можем судить о том, что гидроксид кальция изменил свои свойства. То же произошло и с хлоридом аммония.

Выводы

1. У всех реактивов были выявлены изменения химических и физических свойств, так как с ними химические реакции протекали слабее (меньшее количество осадка, давление газа), меньшая оптическая плотность, электропроводность.
2. Хотя сроки хранения каждого из реактивов истекли, но ни один реактив полностью не утратил своих свойств.
3. Были установлены возможные причины изменения свойств реактивов: разложение под действием температуры хлорида аммония, перманганата калия, гидрокарбоната натрия (до карбоната); образование карбоната кальция из Ca(OH)2 под действием углекислого газа; потеря сульфатом меди кристаллизационной воды.

Оснащение и оборудование, использованное в работе:

•    Химическая посуда
•    Регистраторы LabQuest и Nova
•    Датчик измерения давления газа
•    Электронные весы
•    Датчики pH, электропроводности, турбидиметр (Vernier)
•    Колориметр HANNA C 100
•    Барометр «Погодник RST»

Особое мнение

«Этой весной прошла интереснейшая конференция в рамках Курчатовского проекта, в которой нам довелось поучаствовать. Яркая научная атмосфера, запоминающиеся доклады и работы, внимательное и доброжелательное жюри – всё, что смогло сделать конференцию «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» такой красочной и наполненной приятными эмоциями.

Во время прослушивания докладов для нас стало очевидным, какой титанический объем работы был проделан участниками, пока ещё детьми, но уже юными учеными и исследователями. Было ощущение, что прямо здесь и сейчас – не без участия жюри, которое задавало точные вопросы, подбадривало участников – происходит нечто важное и грандиозное. Здесь мы пробовали себя как ученые и ораторы. Мы надеемся, что ребята, которые выступали на площадке проекта, когда-нибудь станут докладчиками уже на взрослых и серьезных конференциях, где они представят общественности свои, кто знает, открытия мирового масштаба».