Простые химические опыты с ребёнком. Самодельный хим. индикатор. Реакция нейтрализации

Продолжим несложные химические опыты с ребёнком – девчонкой изучающей начальную химию в школе. Своими занятиями мы надеемся отчасти компенсировать отсутствие в сельской школе лабораторных и практических работ – лучшей и самой интересной части учебного курса. Для опытов мы традиционно подбираем доступные нам компоненты и не стремимся всенепременно сделать их зрелищными, зато учимся правильно трактовать и объяснять каждое изменение, удачу и ошибку. Этакое расследование – «А знаете коллега, эти дыры – следы ног слона!». Ну и сами эксперименты подбираем более-менее в русле школьного курса.



Теоретизируют юные профессора химии в школе, нам же интересно повозиться с реактивами и химической посудой. «Классы веществ» - скажут нам - «Кислоты», «Основания»? Не трудно узнать их на бумаге, формулы - характерные узнаваемые конструкции, а в натуре, приходится судить по характерным реакциям или прибегнуть к помощи архиудобнейшего инструмента – химических индикаторов. Химикам известен целый ряд сложных веществ наглядно демонстрирующих присутствие в растворе кислоты или щелочи. Такие вещества называют индикаторами, древнейший и известнейший из которых – лакмус – отвар некоторых видов тропических лишайников.



Как и улиткин индикатор-кирпичик, индикаторы химические, не участвуя в основном процессе, изменением цвета показывают – есть ли в растворе кислота или щелочь. К слову, не все вещества-индикаторы универсальны, например, фенолфталеин, он же – старый добрый «Пурген» из аптеки, который славно было насыпать в компот товарищу в пионерском лагере, реагирует изменением цвета только на щелочь.

Итак, такие вещества существуют, обычный ходовой набор – лакмус, фенолфталеин и метиловый оранжевый. Ну и где же такие реактивы взять деревенским химикам средней полосы? – ни тебе тропических лишайников, ни приснопамятного «Пургена» в современных аптеках. Конечно, реактивы почти на любой вкус можно приобрести по почте, однако, удовольствие это не дешевое, ближайшая почта аж в соседнем населенном пункте, да и не спортивно это как то.

Оказывается, не только тропические лишайники способны на подобные фокусы – есть еще целый ряд растительных пигментов реагирующих изменением цвета на смену кислотности. Такими свойствами, обладает, например, обычная свекла - Béta vulgáris, точнее пигмент в соке корнеплода. Попробуем применить его для опознания раствора сильной кислоты и основания, ну и чтобы два раза не вставать – проведем хрестоматийную «реакцию нейтрализации» - учебник, 8 класс средней школы.
Полез в погреб за реактивами.


Что понадобилось для опытов.

Реактивы – сильные кислота и щелочь. Мы применили разбавленную серную кислоту из автомагазина (электролит для аккумуляторов) и попавшийся под руку концентрат промышленного моющего средства с едким натром. Можно попробовать обойтись слабыми кислотами и щелочами из хозяйственного и продуктового магазина, о чем будет сказано ниже. Гвоздь программы – свежая свекла (Фото 4). Конечно посуда – мы использовали наши самодельные пробирки в деревянной подставке, пипетку, пару стаканов, мелочи.




К делу.
В первую очередь мы приготовили наш индикатор – отрезали от свежей свёклы кусочек, натерли на некрупной терке и завернув в кусочек двойной марли (бинт медицинский), отжали сок (Фото 5, 6).





Концентрированный сок-индикатор мы разбавили водой до чуть просвечивающей на просвет концентрации, так заметить изменение цвета будет легче (Фото 7).




Приступим к испытаниям. Серную кислоту (Фото 8) мы налили в пустую пробирку и добавили немного нашего индикатора (Фото 9).







Однако, сюрприз – на кислоту мы не реагируем. Добавленный индикатор постепенно (Фото 9) несколько разбавился даже не думая изменять цвет. Печально.

Попробуем добавить в щелочь. В чистую пробирку мы налили «на палец» разбавленного промышленного моющего средства с высоким содержанием NaOH (Фото 10).















На щелочь наш индикатор реагирует отменно – бордовый цвет в месте смешивания мгновенно меняется на коричневый (Фото 13) и разбавляясь становится желтым (Фото 14). Реакция выраженная и отчетливая. Попробуем назад – прильем к раствору щелочи с индикатором (Фото 14) немного серной кислоты (Фото 15).





Обобщение.

Итак, в работе мы исследовали индикатор из подручных средств, пригодный для определения щелочи. Реакцию нейтрализации мы провели в принципе (Фото 15), но после, еще несколько раз проделали ее вдумчиво – добавляя кислоту пипеткой по каплям.

Что получилось в результате? Щелочь (основание) реагируя с кислотой всегда образует соль (металл основания с кислотным остатком) и воду. Составим уравнение реакции, вспомним названия и формулы реактивов, валентности веществ, расставим коэффициенты:

Не повредит напомнить юному химику и названия кислотных остатков и солей с их участием – в данном случае – «-SO₄». Соли серной кислоты на называются «сульфаты», и получился у нас «сульфат натрия» или «натрий сернокислый».

Для опытов можно также использовать и другие подручные кислоты и щелочи – уксус (разбавленная уксусная кислота), кислота лимонная, сода кальцинированная, конторский силикатный клей, моющие и стиральные средства. Они дадут такой же эффект, но наши простые реактивы позволяют записать узнаваемую школьником-восьмиклассником реакцию.

Остается добавить, что свекольным соком возможности отечественных растительных индикаторов не исчерпываются – многие пигменты растений – антоцианы, обладают такими свойствами. Мы предлагаем поэкспериментировать с отварами малины, ежевики, черноплодной рябины, сливы, вишни, ириса и фиалки трехцветной. Этакие занятия на стыке химии и ботаники. За нами тоже дело не станет.





Babay Mazay, февраль, 2022 г.