Научно-исследовательская и проектная деятельность учителя химии «Качественные реакции в неорганической химии, их практическое применение»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Основная общеобразовательная школа ст.Миннибаево»

Научно-исследовательская и проектная деятельность учителя химии

«Качественные реакции

в неорганической химии,

их практическое применение»

Выполнила Шамсетдинова Флюза Даутовна

учитель химии МБОУ «ООШ ст.Миннибаево»

Содержание

Введение………………………………………… ……….………....2

1. Методика исследования

1.1. Лабораторное изучение качественных реакций…………..3

1.2. Исследование почвы ……………………….…………...…5

1.3. Результаты исследования…………………………………..6

2. Заключение ………………………………………..………....7

Литература……………………………………………………….… 8

Введение

Человек рождается на свет,

Чтоб творить, дерзать - и не иначе,

Чтоб оставить в жизни добрый след,

И решить все трудные задачи.

Для чего? Ищите свой ответ!

Жизнь современного человека невозможна без химии. Мы используем химию при производстве пищевых продуктов. Мы передвигаемся на автомобилях, металл, резина и пластик которых сделаны с использованием химических процессов. Мы используем духи, туалетную воду, мыло и дезодоранты, производство которых немыслимо без химии. Вокруг нас, внутри нас постоянно происходят тысячи химических реакций. Некоторые из них мы не замечаем, а другие, наоборот, не могут пройти незамеченными. Но есть в химии особые реакции качественные, по которым можно определить то или иное вещество. Их часто используют для анализа различных продуктов, воды, почвы на наличие примесей, вредных загрязнений.

Проблема загрязнения окружающей среды очень актуальна в наше время. В современном мире организм человека постоянно подвергается воздействию неблагоприятных для его здоровья факторов. Значительный урон здоровью людей происходит в основном через атмосферу, на поверхность почвы оседают аэрозоли, пары, пыль, сажа, растворимые вещества, принесенные с дождем, снегом. Особый «вклад» вносят в загрязнение почвы автомобили. Все почвенные загрязнители включаются в пищевые цепи и с продуктами питания или водой попадают в желудочно-кишечный тракт человека. Организм человека постоянно испытывает негативное влияние техногенных факторов окружающей среды.

Мне стала интересено вопрос: «Что же представляют собой качественные реакции и где они применяются в жизни?». Через наше село проходит трасса, по которой ежедневно мчатся тысячи машин. Я задумался, а можно ли определить с помощью этих реакций наличие вредных веществ в почве и воде? Поэтому я решила выполнить проект по данной проблеме.

Цель работы: проведение качественных реакций, исследование почвы и воды с помощью качественных реакций.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- изучить литературные источники по теме;

- рассмотреть методы анализа и освоить методику качественного анализа;

- собрать пробы почвы и воды

- провести исследование по качественному определению катионов железа, свинца и

хлорид- анионов, сульфат-анионов

- создать фотоальбом и видеоролик о качественных реакциях

Объект исследования: вода из пруда, водопроводная вода, почва вблизи автомагистрали, железной дороги.

Гипотеза: предполагаю, что почва вблизи автомагистрали, железной дороги содержит ионы тяжелых металлов (свинца), а вода - карбонаты и гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, ионы железа.

Организация и база исследования. Исследование проводилось в период с сентября по ноябрь 2015г. Пробы воды брались из водопровода в школе. Пробы почвы брались на обочине автомагистрали, железной дороги - №1, на пришкольном участке - №2.

Исследовательская работа проводилась по двум направлениям:

1. Изучение качественных реакций в школьной лаборатории.

2. Исследование почвы на наличие ионов тяжелых металлов, определение рН.

Практическая значимость данной работы состоит в том, что было проведено исследование почвы на территории села.

Методы исследования:

• анализ научной литературы по проблеме исследования;

• наблюдение, сравнение;

• лабораторные опыты;

• исследование (химический эксперимент);

- фотосъемка

1. Методика исследования.

1.1. Лабораторное изучение качественных реакций

         Для определения содержания тяжелых металлов в почве, анионов и катионов в воде необходимо знание качественных реакций. Поэтому сначала я выполнила лабораторные опыты, на которых проводила данные реакции.

Практическая работа № 1. Распознавание катионов и анионов в растворе.

Цель: подробно изучить качественные реакции на катионы и анионы, отснять материал для фотоальбома.

Материалы и оборудование: набор химических реактивов, пробирки, пипетки, фотоаппарат для фиксации опытов

1)Качественная реакция на хлорид-ион.

В пробирку с соляной кислотой при помощи пипетки прилила несколько капель раствора нитрата серебра. Наблюдал выпадение белого творожистого осадка AgCl.

AgNO₃ + HCl = AgCl↓ + HNO₃

2) Качественная реакция на сульфат-ион.

В пробирку с серной кислотой при помощи пипетки прилила несколько капель раствора нитрата бария . Наблюдала выпадение белого кристаллического осадка BaSO4.

Ba(NO₃)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2HNO₃

3) Качественная реакция на ион железа Fe ²⁺.

В пробирку со свежеприготовленным раствором сульфата железа (II) при помощи пипетки прилила несколько капель раствора гидроксида натрия. Наблюдала выпадение зеленоватого осадка Fe(OH)₂. FeSO₄ + 2NaOH = Fe(OH)₂↓+ Na₂SO₄

Через некоторое время осадок становится бурым, так как гидроксид железа(II) окисляется кислородом воздуха до гидроксида железа (III)

4Fe(OH)₂ + O₂+2H₂O= 4Fe(OH)₃↓

4) Качественная реакция на ион железа Fe³⁺.

а) В пробирку при помощи пипетки прилила несколько капель раствора хлорида железа (III). Затем добавила несколько капель раствора роданида калия. Наблюдается образование раствора вишнево-красного цвета Fe(SCN)₃.

FeCl₃ + 3KSCN = Fe(SCN)₃ + 3KCl

б) В пробирку при помощи пипетки прилила несколько капель раствора хлорида железа (III). Затем добавила несколько капель раствора гидроксида натрия. Наблюдается выпадение осадка бурого цвета Fe(OH)₃.

FeCl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃↓+ 3NaCl

в) Раствор содержащий ионы железа Fe^3+., образует с раствором гексацианоферрата (ΙΙ) калия K₄[Fe(CN)₆] (желтая кровяная соль) темно-синий осадок берлинской лазури:

FeCl₃ + K₄[Fe (CN)₆] = KFe[Fe(CN)₆]↓ + 3KCl

5) В пробирку при помощи пипетки поместила несколько капель раствора хлорида алюминия. Затем добавила несколько капель раствора гидроксида натрия. Наблюдается выпадение студенистого белого осадка Al(OH)₃, растворяющегося в избытке щелочи.

AlCl₃ + 3NaOH = Al(OH)₃ ↓+ 3NaCl

6) а) В пробирку при помощи пипетки поместила несколько капель раствора сульфата меди (II). Затем добавила несколько капель раствора гидроксида натрия. Наблюдается выпадение студенистого синего осадка Cu(OH)₂.

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

б) При добавлении аммиака к растворам солей меди выпадает зеленый осадок, растворимый в избытке аммиака с образованием ионов [Cu(NH₃)₄]²⁺, окрашенных в интенсивно-синий цвет.

7) Качественная реакция на ионоы свинца Pb²⁺.

К раствору нитрата свинца добавила несколько капель раствора иодида калия. Наблюдается выпадение желтого осадка иодида свинца.

Pb(NO₃)₂ +2KJ = PbJ₂ ↓+ 2KNO₃

1.2. Исследование почвы.

Практическая работа № 2. Исследование почвы.

Цель работы: определить наличие в почве ионов тяжелых металлов, определить кислотность почвы рН.

Материалы: пробы почвы, реактивы, полоски универсального индикатора, цифровая лаборатория «Архимед», датчик рН.

Приготовление почвенной вытяжки.

       Почвенную вытяжку готовим за два дня до исследования следующим образом.   Сухую измельченную почву заливаем 1 М раствором азотной кислоты (10г почвы на 50 мл кислоты) и оставляем на сутки, потом смесь фильтруем.

       

  Качественное обнаружение ионов железа Fe³⁺.

а) Раствор содержащий ионы железа Fe^3+., образует с раствором гексацианоферрата (ΙΙ) калия K₄[Fe(CN)₆] (ж.к.с.) темно-синий осадок берлинской лазури: КFe[Fe(CN)₆]

В две пробирки прилила по 2 мл вытяжки каждой пробы. Затем налила 1 мл раствора желтой кровяной соли. Появившееся синее окрашивание в первой и во второй свидетельствуют о наличии в почве соединений железа.

б) Ионы железа Fe³⁺ образуют с растворами роданида калия или аммония окрашенный в в кроваво-красный цвет роданид железа (ΙΙΙ) Fe(SCN)₃

В две пробирки прилила по 2 мл вытяжки каждой пробы. Затем налила 1 мл раствора 10% раствор роданида калия. Появившееся красное окрашивание в обеих пробах свидетельствуют о наличии в почве соединений железа.

Вывод: в обеих пробах присутствуют соединения железа

Качественное обнаружение ионов свинца Pb²⁺.

При взаимодействии ионов свинца с раствором иодида калия образуется желтый осадок иодида свинца PbJ_2.

В две пробы по 2 мл добавила несколько капель 3% раствора иодида калия. В первой выпала желтый осадок, а во второй – нет.

Вывод: в пробе №1 присутствуют соединения свинца.

Качественное обнаружение ионов меди Cu²⁺

В две пробирки налила по 2 мл фильтрата. В первую добавила раствор аммиака NH₃•H₂O, а во вторую – щелочь. Появление синего окрашивания в обоих пробирках свидетельствует о наличии ионов меди.

Определение кислотности почвы.

Цель: определить кислотность почвенных образцов

Оборудование: Электронные весы, по 20гр почвы каждого образца, по50 мл дистиллированной воды, шпатель, химический стакан, полоски универсального индикатора, лаборатория «Архимед», датчик рН.

Я решила исследовать кислотность, т.е. pH почвы. Для этого взяла по 20гр каждого почвенного образца добавил по 50 мл воды, смесь тщательно перемешала и оставила на 20 минут. Получила почвенный раствор. С помощью датчика цифровой лаборатории «Архимед» я определил рН образца почвы и воды.

Таблица 1

№	Вид образца	значение рН
1	почва с автомагистрали и железнодороги	6,5
2	почва с пришкольного участка	8,2

Значение рН 6,5 – свидетельствует о том, что почва образца №1 слабокислая, а рН 8,2 у образца №2, подтверждает что среда слабощелочная.

Вывод: почва с автомагистрали имеет слабокислую реакцию, а на пришкольном участке – слабощелочную.

1.3. Результаты исследования . Таблица 2

Образцы почвы	Железо			Медь			Свинец		рН
	K4[Fe(CN)6]3	КSCN	NH3•H2O		КОН	KJ
Образец №1	Появление синего окрашивания	Появление кроваво-красного окрашивания	Появление синего окрашивания		Синий осадок	Желтый осадок		6,5
Образец №2	Появление синего окрашивания	Появление кроваво-красного окрашивания	нет		нет	нет		8,2

2. Заключение.

Проведенная исследовательская работа подтвердила мою гипотезу о загрязнении почвы вдоль автомагистрали и железной дороги тяжелыми металлами. В связи с наличием на территории села крупной автомагистрали и железной дороги почва вдоль этой трассы загрязнена ионами тяжелых металлов. Использовать такую почву для выращивания сельскохозяйственных растений нельзя. Поэтому нужно убедить учащихся и население, что нельзя собирать у дороги лекарственные растения, грибы, ягоды. Желательно иметь лесополосы вдоль автомобильных и железных дорог.

Такие исследования необходимо проводить, чтобы следить за изменением почвы и разрабатывать мероприятия, предотвращающие ее загрязнение.

Ценность этой работы заключается в изучении воздействия техногенных процессов на окружающую среду, чтобы осуществить прогноз ожидаемых изменений и при необходимости дать рекомендации для исправления уже имеющихся отрицательных последствий антропогенного воздействия на биосферу.

Рекомендации

Как оградить себя от воздействия тяжелых металлов?

Атмосфера промышленных городов загрязнена выбросами в атмосферу тяжелых металлов. Их поставляют цветная металлургия, стекольное и гальваническое производство, выхлопы автотранспорта. В организме человека накапливаются вредные для него вещества. Они нарушают его работу. Часто на организм оказывают влияние не один, а несколько компонентов - свинец, марганец, хром, мышьяк, кадмий. Считается, что расстояние в 1 километр - это зона сильного влияния, а 5 километров и более - минимального влияния. В организме ребенка, живущего недалеко от промышленного предприятия с рождения, уже к 5 годам накапливается достаточная доза вредных веществ. Раньше всего начинают наблюдаться нарушения со стороны центральной нервной системы. Как правило, такие дети очень неусидчивы и рассеяны. Если человек переселяется из опасной зоны, концентрация тяжелых металлов в крови постепенно снижается. От «осевшего» в волосах можно избавиться состриганием. А вот от попавшего в кости и ЦНС - нельзя. У беременных тяжелые металлы могут влиять на плод.

Если ребенок играет на загрязненной детской площадке, то его руки, игрушки, одежда тоже загрязняются. Грязь попадает в организм ребенка, токсические вещества - в кровь. Тут нужно уделять особое внимание вопросам гигиены. Самое простое - мытье рук. Оно снижает концентрацию тяжелых металлов на поверхности ладоней почти в 10 раз.

Если ваше жилье расположено поблизости от предприятия, автомагистрали, железно дороги, то окна вашей квартиры надо чаще мыть и тщательно изолировать. В этом случае помогут герметичные стеклопакеты. Кроме того, нужно всеми возможными средствами бороться с пылью: на пылевые частицы оседают все вредные вещества, которые находятся в воздухе.

Необходимо чаще проводить влажную уборку с моющими средствами. Использовать пылесос с мелкими фильтрами. Отчасти могут помочь увлажнители и озонаторы.

Как уже отмечалось выше, значительное загрязнение тяжелыми металлами, особенно свинцом, обнаружено вблизи автострад. Почва как губка поглощает тяжелые металлы. А из почвы они попадают в растения, а затем в организм животных и человека. Ширина придорожных аномалий свинца в почве достигает 100 метров и более. Поэтому не нужно выпасать скот вблизи дорог, собирать грибы и ягоды в придорожных лесопосадках, выращивать картофель у дороги. Для выведения из организма накопившегося свинца необходимо как можно чаще употреблять в пищу молочные продукты, содержащие кальций. Поэтому всем, кто подвержен воздействию воздуха, загрязненного свинцом, необходимо пить молоко и употреблять больше молочных продуктов. Очень важно, чтобы в продуктах питания содержалось большое количество клетчатки. Нужно больше есть овощей, сухофруктов и зерновых продуктов. Тогда тяжелые металлы будут оседать в желудочно-кишечном тракте, и выводиться из организма, не всасываясь. Пища не должна быть жирной. Полезны витамины и антиоксиданты. Врач может назначить лекарственные средства и биологически активные добавки, так называемые энтеросорбенты.

Перспективы развития проекта

На будущий год я хочу дополнить проект качественными реакциями органической химии, и исследовать пищевые продукты и средства бытовой химии, их влияние на здоровье человека.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексинский В. Н. Занимательные опыты по химии. – М.: Просвещение, 1995.

2. Бабич Л. В., Бализин С. А., Гликина Ф. Б. Практикум по неорганической химии. – М.: Просвещение, 1978.

3. Гроссе Э., Вайсмантель Х. Химия для любознательных. – Л.: Химия; Ленинградское отделение, 1987.

4. Краузер Б., Фримантл М. Химия. Лабораторный практикум. – М.: Химия, 1995.

5. Кузьменко И. Е., Еремин В. В. Химия для школьников старших классов и поступающих в вузы. – М., 1999.

6. Степин Б. Д., Аликберова Л. Ю. Книга по химии для домашнего чтения. – М.: Химия, 1995.

7. А.А.Сударкина и др. «Химия в сельском хозяйстве». Москва, 1986 г.

8. Детская энциклопедия, том 6-сельское хозяйство. Москва, 1974г.

9. Дьякович С.В. «Почва как объект изучение на уроках химии». Химия в школе 1985г. №4.