CHEMICKÉ EXPERIMENTY

Obsah:

1. Úvod
2. Dôvody, ktoré viedli k hľadaniu alternatívnych exprimentálnych techník
3. Jednoduchý vyvíjač plynov
4. Didaktické výhody jednoduchého vyvíjača plynov
5. Príprava a vlastnosti vodíka
6. Záver
7. Literatúra

  ÚVOD

        Cieľom príspevku je oboznámiť učiteľov chémie s doplnkovými experimentálnymi technikami, ktoré prezentovali na Experimentálnom seminári chémie - Letnej škole chémie pre učiteľov  základných škôl Prof. Mag. Viktor Obendrauf z Pedagogickej Akadémie v Graz a Dr. Ralf Becker z gymnázia vo Viedni. Ako príklad  prezentácie techník, ktoré sú založené na báze injekčných striekačiek sme si vybrali jednoduchý vyvíjač plynov.

 Ktoré dôvody viedli ku hľadaniu  doplnkových experimentálnych techník?

        Ako uvádza autor V. Obendrauf (v literatúre 1-4)  pri hľadaní nových techník vychádzal z problémov použitia tradičnej makrotechniky na demonštráciu  chemických pokusov na  prípravu plynov. Plyny sú na demonštračné účely pripravované často v Kippovom prístroji, čo súvisí s ich materiálovou, časovou a technickou náročnosťou. Príprava je často však iba prvou etapou, pretože dôležitejšie je poukázať na chemické vlastnosti pripravených plynov a zároveň urobiť ich dôkaz.
 
        V ďalšej časti popíšeme princíp fungovania jednoduchého vyvíjača plynov, jeho výhody a na konkrétnych príkladoch prípravy vodíka a chlóru sa budeme snažiť u čitateľov vytvoriť predstavu o tomto princípe.

        Ako vidieť z obrázku,  jednoduchý vyvíjač plynov pozostáva zo skúmavky uzavretej zátkou z mäkkej gumy, ktorá je prepichnutá dvomi oceľovými injekčnými ihlami ( 1.2 x 40 mm). Na injekčné ihly sú nasadené dve plastové striekačky. Jedna striekačka s pohyblivým piestom o objeme 20 cm³  slúži na zachytávanie pripravovaného plynu . Druhá striekačka o objeme 10 cm³ s piestom z umelej hmoty slúži na nasávanie potrebnej chemikálie ( napr. kyseliny chlorovodíkovej HCl pri príprave vodíka H₂) a na jej prikvapkávanie do skúmavky (v ktorej je pri príprave vodíka H₂ zinok Zn).

        Popísaný princíp priblížime na konkrétnom príklade prípravy vodíka H₂. Jednotlivé experimenty prípravy plynov popisuje autor so zreteľom na nasledovné členenie: príprava plynu, dôkaz jeho vlastností a časť zameraná na pozorovanie, vysvetlenie, poznámky, zneškodnenie splodín, bezpečnosť pri práci.

 Didaktické výhody jednoduchého vyvíjača plynov

        Výsledkom snaženia autora  bolo:
       a) časová a materiálna úspora
 
        Miniatúrne aparatúry kladú menšie nároky na čas potrebný na zostavenie a rozobratie aparatúry. Rovnako čas samostného priebehu reakcie je malý. Pri pokusoch sa spotrebujú minimálne množstvá chemikálií. Používajú sa nenáročné laboratórne materiály ako sú sklo a guma.
 
      b) didaktická efektivita pokusov

        Vytvorenie jednoduchých uzavretých systémov umožňuje učiteľovi, aby mohol uskutočňovať experimenty v blízkosti učiaceho sa žiaka. Vzhľadom k tomu, že na tomto princípe možno pripraviť skoro všetky plyny ako sú vodík,  kyslík,  oxid uhličitý, chlorovodík,  amoniak,  oxidy dusíka,  etín,  chlór,  sulfán,  oxid síričitý a  metán, toto zmysluplné zjednotenie umožňuje ľahké zapamätanie podstaty prípravy jednotlivých plynov  zo strany žiakov.

       c) snaha o ekologizáciu

        Tým, že sa pracuje s malými množstvami látok, môže uniknúť do prostredia iba malé množstvo škodlivých splodín. Navyše v každej sérii pokusov je návod na to, ako splodiny chemických reakcií ekologicky zneškodniť a sú uvedené i bezpečnostné opatrenia, ktoré je potrebné pri realizácii pokusov dodržiavať
        Pri príprave toxických plynov ako sú napr. chlór Cl₂ musíme 20 cm³ striekačku po naplnení a odpojení z jednoduchého vyvíjača plynu ihneď nahradiť adsorpčnou rúrkou s aktívnym uhlím.  Adsorpčnú rúrku zhotovíme z 10 cm³ striekačky. Piest striekačky odstránime, striekačku naplníme aktívnym uhlím (rozdrveným  na kúsky veľkosti asi  2,5 mm ) a namiesto piesta striekačku uzavrieme mäkkou  gumovou  zátkou,  ktorá je prepichnutá injekčnou ihlou (1,2 x 40 mm). Tým, že na jednoduchý vyvíjač plynu napojíme adsorpčnú rúrku , odstránime nepríjemný zápach ako aj unikanie jedovatého plynu, ktorý sa adsorbuje na aktívne uhlie.  Aktívne uhlie je schopné adsorbovať látky unikajúce z jednoduchého vyvíjača plynu v množstve asi 30% svojej vlastnej hmotnosti.  Regeneráciu aktívneho uhlia je možné uskutočniť prúdom vzduchu.

            Pokusy s vodíkom

            Vodík horí bezfarebným plameňom na vodu
            Vodík H₂ pomaly vytláčame cez ihlu zo striekačky a na konci ihly  zapálime. Aby plameň nezhasol, musí byť tlak na piest striekačky stály. Koniec ihly držíme v otvore suchej skúmavky tak, aby produkt horenia mohol kondenzovať. Zreteľne  vidíme, že sa steny skúmavky zarosia vodnou parou.
 
            Príprava traskavého plynu
            Reakcia vodíka s  kyslíkom. Striekačku naplníme 12 cm³ čistého vodíka H₂, k nemu  pridáme 6 cm³ kyslíka O₂ (ktorý pripravíme v jednoduchom vyvíjači plynov katalytickým rozkladom peroxidu vodíka H₂O₂). Do kadičky si pripravíme mydlový roztok a do neho vytlačíme traskavý plyn. Vzniknuté bublinky zapálime.

        Niektoré aparatúrky ako jednoduchý vyvíjač plynov, adsorpčnú rúrku i jednoduchý elektrolyzér si odniesol domov každý účastník seminára. Vzhľadom k záujmu účastníkov seminára o tieto techniky plánujeme uskutočniť seminár i v budúcom roku, pretože v tomto prípade platí doslovne „raz vidieť je viac ako stokrát počuť".

1. Obendrauf, V., K.: Chemie in der Schule. 1993, 40, Heft 1, 8.
2. Obendrauf, V., K.: Chemie in der Schule. 1994, Heft 4, 2.
3. Obendrauf, V., K.: Chemie in der Schule. 1995, Heft 1, 10.
4. Obendrauf, V., K.: Chemie in der Schule.  1995, Heft 3, 1.

 [ obsah aktuálnej stránky ]