Мария Плетнева
Домашние химические опыты для детей

Мой личный опыт преподавания химии показал, что такую науку, как химию, очень тяжело изучать без каких-либо первоначальных сведений и практики. Школьники очень часто запускают этот предмет. Лично наблюдала, как ученик 8 класса при слове «химия» начинал морщиться, словно съел лимон.

Позже выяснилось, что из-за нелюбви и непонимания предмета, школу он прогуливал втайне от родителей. Конечно, школьная программа составлена таким образом, что учитель должен дать на первых уроках химии много теории. Практика как бы отходит на второй план именно в тот момент, когда школьник еще не может самостоятельно осознать, нужен ли это предмет ему в дальнейшем. В первую очередь это связано с лабораторным оснащением школ. В больших городах в настоящее время с реактивами и приборами дело обстоит лучше. Что касается провинции, то, как и 10 лет назад, так и в настоящее время, во многих школах нет возможности проводить лабораторные занятия. А ведь процесс изучения и увлечения химией, также как и другими естественными науками, обычно начинается с опытов. И это неслучайно. Многие знаменитые химики, такие как Ломоносов, Менделеев, Парацельс, Роберт Бойль, Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри (всех этих исследователей школьники изучают также и на уроках физики) уже с детства начинали экспериментировать. Великие открытия этих великих людей были сделаны именно в домашних химических лабораториях, поскольку занятия химией в институтах было доступно только людям с достатком.

И, конечно, самое главное — это заинтересовать ребенка и донести ему, что химия окружает нас повсюду, поэтому процесс ее изучения может быть очень увлекательным. Здесь на помощь придут домашние химические опыты. Наблюдая такие эксперименты, можно в дальнейшем искать объяснение, почему происходит так, а не иначе. А, когда на школьных уроках юный исследователь столкнется с подобными понятиями, объяснения учителя ему будут более понятны, так как у него уже будет свой собственный опыт проведения домашних химических экспериментов и полученные знания.

Очень важно начинать изучение естественных наук с обычных наблюдений и примеров из жизни, которые, как вы считаете, будут наиболее удачными для вашего ребенка. Вот некоторые из них. Вода-это химическое вещество, состоящее из двух элементов, а также газов растворенных в ней. Человек тоже содержит воду. Известно, что там, где нет воды, нет и жизни. Без пищи человек может прожить около месяца, а без воды — всего лишь несколько суток.

Речной песок – это не что иное, как оксид кремния, а также основное сырье для производства стекла.

Человек сам того не подозревает и осуществляет химические реакции каждую секунду. Воздух, который мы вдыхаем, это смесь газов — химических веществ. В процессе выдыхания выделяется еще одно сложное вещество — диоксид углерода. Можно сказать, что мы сами это химическая лаборатория. Можно объяснить ребенку, что мытье рук мылом это тоже химический процесс воды с мылом.

Ребёнку постарше, который, например, уже начал изучать химию в школе можно объяснить, что в организме человека можно обнаружить практически все элементы периодической системы Д. И. Менделеева. В живом организме не только присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет какую-то биологическую функцию.

Химия-это и лекарства, без которых в настоящее время многие люди не могут прожить и дня.

Растения тоже содержат химическое вещество хлорофилл, которое придает листочку зеленый цвет.

Приготовление пищи — это сложные химические процессы. Здесь можно привести пример того, как поднимается тесто при добавлении дрожжей.

Один из вариантов, как заинтересовать ребенка химией — это взять отдельного выдающегося исследователя и прочитать историю его жизни или посмотреть обучающий фильм про него (сейчас доступны такие фильмы про Д. И. Менделеева, Парацельса, М.В. Ломоносова, Бутлерова).

Многие полагают, что настоящая химия это вредные вещества, экспериментировать с ними опасно, тем более в домашних условиях. Есть много очень увлекательных опытов, которые вы сможете провести со своим ребёнком, не навредив здоровью. И эти домашние химические опыты будут не менее увлекательные и поучительные, чем те, которые идут с взрывами, едкими запахами и клубами дыма.

Некоторые родители опасаются также проводить дома химические опыты из-за их сложности или отсутствия необходимого оборудования и реактивов. Оказывается, что можно обойтись подручными средствами и теми веществами, которые есть у каждой хозяйки на кухне. Их можно купить в ближайшем бытовом магазине или аптеке. Пробирки для проведения домашних химических опытов можно заменить флакончиками от таблеток. Для хранения реактивов можно пользоваться стеклянными банками, например, от детского питания или майонеза.

Стоит помнить, что посуда с реактивами должна иметь этикетку с надписью и быть плотно закрыта. Иногда пробирки нужно нагреть. Чтобы не держать ее в руках при нагревании и не обжечься, можно соорудить такое устройство с помощью бельевой прищепки или куска проволоки.

Также необходимо выделить несколько стальных и деревянных ложечек для перемешивания.

Штатив для держания пробирок можно сделать самим, просверлив в бруске сквозные отверстия.

Для фильтрования полученных веществ вам понадобиться бумажный фильтр. Сделать его очень легко согласно приведенной здесь схеме.

Для детишек, которые еще не ходят в школу или обучаются в младших классах, постановка домашних химических опытов с родителями будет своеобразной игрой. Скорее всего, объяснить какие-то отдельные законы и реакции еще не удастся такому юному исследователю. Однако, возможно, именно такой эмпирический способ открытия окружающего мира, природы, человека, растения через опыты заложит фундамент для изучения естественных наук в дальнейшем. Можно даже устраивать своеобразные конкурсы в семье — у кого опыт получится более удачным и затем демонстрировать их на семейных праздниках.

Независимо от возраста ребенка и его способности читать и писать, советую завести лабораторный журнал, в который можно записывать эксперименты или зарисовывать. Настоящий химик обязательно записывает план работы, список реактивов, зарисовывает приборы и описывает ход работы.

Когда вы вместе с ребенком только начнете изучать эту науку о веществах и проводить домашние химические опыты, первое, что нужно помнить это безопасность.

Для этого нужно следовать следующим правилам безопасности:

1. Настоятельно рекомендую, чтобы все домашние химические опыты проводились только под присмотром взрослых.

2. Лучше выделить отдельный стол для проведения химических опытов в домашних условиях. Если у вас дома не найдется отдельного стола, то опыты лучше проводить на стальном или железном подносе или поддоне.

3. Необходимо обзавестись тонкими и толстыми перчатками (их продают в аптеке или в хозяйственно магазине).

4. Для проведения химических экспериментов лучше всего купить лабораторный халат, но также можно вместо халата использовать плотный фартук.

5. Лабораторная посуда не должна в дальнейшем использоваться для еды.

6. В домашних химических опытах не должно быть жестокого отношения с животными и нарушения экологической системы. Кислотные химические отходы нужно нейтрализовать содой, а щелочные — уксусной кислотой.

7. Если хочешь проверить запах газа, жидкости или реактива, никогда не подноси сосуд прямо к лицу, а, удерживая его на некотором расстоянии, направь, помахивая рукой, воздух над сосудом по направлению к себе и одновременно нюхай воздух.

8. Всегда используй в домашних опытах реактивы в небольшом количестве. Избегай оставлять реактивы в посуде без соответствующей надписи (этикетки) на склянке, из которой должно быть ясно, что находится в склянке.

Начинать изучение химии следует с простых химических экспериментов в домашних условиях, позволяющих ребенку освоить основные понятия. Серия опытов 1–3 позволяют ознакомиться с основными агрегатными состояниями веществ и свойствами воды. Для начала ребенку-дошкольнику вы можете показать, как растворяется в воде сахар и соль, сопроводив это объяснением, что вода универсальный растворитель и является жидкостью. Сахар или соль — твердые вещества, растворяющиеся в жидкости.

Опыт № 1 «Потому что — без воды и ни туды и ни сюды»

Вода-это жидкое химическое вещество, состоящее из двух элементов, а также газов, растворенных в ней. Человек тоже содержит воду. Известно, что там, где нет воды, нет и жизни. Без пищи человек может прожить около месяца, а без воды — всего лишь несколько суток.

Реактивы и оборудование: 2 пробирки, сода, лимонная кислота, вода

Эксперимент: Взять две пробирки. Насыпать в них в равных количествах соду и лимонную кислоту. Затем в одну из пробирок налить воды, а в другую нет. В пробирке, в которой вода была налита вода стал выделяться углекислый газ. В пробирке без воды — ничего не изменилось

Обсуждение: Данный эксперимент объясняет тот факт, что без воды невозможны многие реакции и процессы в живых организмах, а также вода ускоряет многие химические реакции. Школьникам можно объяснить, что произошла обменная реакция, в результате которой выделился углекислый газ.

Опыт № 2 «Что растворено в водопроводной воде»

Реактивы и оборудование: прозрачный стакан, водопроводная вода

Эксперимент: Налить в прозрачный стакан водопроводную воду и поставить ее в теплое место на час. Через час вы увидите на стенках стакана осевшие пузырьки.

Обсуждение: Пузырьки – это не что иное как газы, растворенные в воде. В холодной воде газы растворяются лучше. Как только вода становится теплой, газы перестают растворяться и оседают на стенки. Подобный домашний химический опыт позволяет также познакомить ребенка с газообразным состояние вещества.

Опыт № 3 «Что растворено в минеральной воде или вода — универсальный растворитель»

Реактивы и оборудование: пробирка, минеральная вода, свеча, лупа

Эксперимент: Налить в пробирку минеральную воду и медленно выпаривать ее над пламенем свечи (опыт можно делать на плите в кастрюле, но кристаллы будут хуже видны). По мере испарения воды на стенках пробирка останутся мелкие кристаллы, все они разной формы.

Обсуждение: Кристаллы – это соли, растворенные в минеральной воде. У них разная форма и размер, так как каждый кристаллик носит свою химическую формулу. С ребенком, который уже начал изучать химию в школе, можно почитать этикетку на минеральной воде, где указан ее состав и написать формулы соединений, содержащихся в минеральной воде.

Опыт № 4 «Фильтрование воды, смешанной с песком»

Реактивы и оборудование: 2 пробирки, воронка, бумажный фильтр, вода, речной песок

Эксперимент: Налить в пробирку воду и опустить туда немного речного песка, перемешать. Затем по схеме описанной выше сделать фильтр из бумаги. Вставить сухую чистую пробирку в штатив. Медленно выливать смесь песка с водой через воронку с бумажным фильтром. Речной песок останется на фильтре, а в штативной пробирке вы получите чистую воду.

Обсуждение: Химический опыт позволяет показать, что существуют вещества, не растворяющееся в воде, например, речной песок. Также опыт знакомит с одним из метод очистки смесей веществ от примесей. Здесь можно внести понятия чистые вещества и смеси, которые даются в учебнике химия 8 класса. В данном случае смесью является песок с водой, чистым веществом — фильтрат, речной песок – это осадок.

Процесс фильтрования (описывается в 8 классе) применяют здесь для разделения смеси воды с песком. Чтобы разнообразить изучение данного процесса, можно немного углубиться в историю очистки питьевой воды.

Процессы фильтрования применялись еще в 8–7 веках до н.э. в государстве Урарту (ныне это территории Армении) для очистки питьевой воды. Её жители осуществили постройку водопроводной системы с применением фильтров. В качестве фильтров использовали плотную ткань и древесный уголь. Подобные системы из переплетённых водосточных труб, глиняных каналов, снабженные фильтрами были и на территории древнего Нила у древних египтян, греков и римлян. Воду пропускали через такой фильтр нескскали через такой фильтр несколько раз, в конечном итоге доболько раз, в конечном итоге добиваясь наилучшего качества воды.

Одним из самых интересных опытов является выращивание кристаллов. Опыт очень нагляден и дает представление о многих химических и физических понятиях.

Опыт № 5 «Выращиваем кристаллы сахара»

Реактивы и оборудование: два стакана воды; сахар — пять стаканов; деревянные шпажки; тонкая бумага; кастрюля; прозрачные стаканчики; пищевой краситель (пропорции сахара и воды можно уменьшить).

Эксперимент: Опыт следует начинать с приготовления сахарного сиропа. Берем кастрюлю, выливаем в нее 2 стакана воды и 2,5 стакана сахара. Ставим на средний огонь и, помешивая, растворяем весь сахар. В получившийся сироп высыпаем оставшиеся 2,5 стакана сахара и варим до полного растворения.

Теперь приготовим зародыши кристаллов – палочки. Небольшое количество сахара рассыпаем на бумажке, затем обмакнем палочку в получившейся сироп, и обваляем ее в сахаре.

Берем бумажки и протыкаем шпажкой дырочку посередине таким образом, чтобы бумажка плотно прилегала к шпажке.

Затем разливаем горячий сироп по прозрачным стаканам (важно, чтобы стаканы были прозрачными — так процесс созревания кристаллов будет более увлекателен и нагляден). Сироп должен быть горячим, иначе кристаллы не будут расти.

Можно сделать цветные сахарные кристаллы. Для этого в получившейся горячий сироп добавляют немного пищевого красителя и размешивают его.

Кристаллы будут расти по-разному, некоторые быстро, а некоторым может понадобиться больше времени. По окончании опыта получившиеся леденцы ребенок может съесть, если у него нет аллергии на сладкое.

Если у вас нет деревянных шпажек, то опыт можно повести с обычными нитками.

Обсуждение: Кристалл — это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму и определенное количество граней вследствие расположения своих атомов. Кристаллическими считаются вещества, атомы которых расположены регулярно, так что образуют правильную трёхмерную решётку, называемую кристаллической. Кристаллам ряда химических элементов и их соединений присущи замечательные механические, электрические, магнитные и оптические свойства. Например, алмаз – природный кристалл и самый твердый и редкий минерал. Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет громадную роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни. Существует три способа образования кристаллов: кристаллизация из расплава, из раствора и из газовой фазы. Примером кристаллизации из расплава может служить образование льда из воды (ведь вода – это расплавленный лёд). Пример кристаллизации из раствора в природе – выпадение сотен миллионов тонн соли из морской воды. В данном случае, при выращивании кристаллов в домашних условиях мы имеем дело с наиболее распространённым способам искусственного выращивания — кристаллизация из раствора. Кристаллы сахара растут из насыщенного раствора при медленном испарении растворителя – воды или при медленном понижении температуры.

Следующий опыт позволяет получить в домашних условиях один из самых полезных для человека кристаллических продуктов — кристаллический йод. Перед проведением опыта советую посмотреть вместе с ребенком небольшой фильм «Жизнь замечательных идей. Умный йод». Фильм дает представление о пользе йода и необычной истории его открытия, которая надолго запомниться юному исследователю. А интересна она тем, что первооткрывателем йода была обыкновенная кошка.

Французский ученый Бернар Куртуа в годы наполеоновских войн заметил, что в продуктах, получаемых из золы морских водорослей, которые выбрасывались на берег Франции, находится какое-то вещество, которое разъедает железные и медные сосуды. Но ни сам Куртуа, ни его помощники не знали, как выделить это вещество из золы водорослей. Ускорению открытия помог случай.

На своем небольшом заводе по производству селитры в г. Дижоне Куртуа собирался провести несколько опытов. На столе стояли сосуды, в одном из которых была настойка морских водорослей на спирту, а в другом — смесь серной кислоты с железом. На плечах у ученого сидела его любимая кошка.

В дверь постучали, и напуганная кошка спрыгнула и убежала, хвостом смахнув колбы на столе. Сосуды разбились, содержимое смешалось, и внезапно началась бурная химическая реакция. Когда небольшое облачко из паров и газов осело, удивленный ученый увидел на предметах и обломках какой-то кристаллический налет. Куртуа начал его исследовать. Кристаллы никому до этого неизвестного вещества получили название “йод”.

Так был открыт новый элемент, а домашняя кошка Бернара Куртуа вошла в историю.

Опыт № 6 «Получение кристаллов йода»

Реактивы и оборудование: настойкой аптечного йода, вода, стакан или цилиндр, салфетка.

Эксперимент: Смешиваем воду с настойкой йода в пропорции:10мл йода и 10мл воды. И ставим всё в холодильник на 3 часа. В процессе охлаждения йод выпадет в осадок на дне стакана. Сливаем жидкость, вынимаем осадок йода и кладем на салфетку. Выжимаем салфетками до тех пор, пока йод не станет рассыпаться.

Обсуждение: Данный химический эксперимент называется экстрагированием или извлечением одного компонента из другого. В данном случае вода экстрагирует йод из раствора спиртовки. Таким образом, юный исследователь повторит опыт кота Куртуа без дыма и биения посуды.

О пользе йода для дезинфекции ран ваш ребенок уже узнает из фильма. Таким образом, вы покажите, что между химией и медициной есть неразрывная связь. Однако, оказывается, что йод можно применять в качестве индикатора или анализатора содержания другого полезного вещества – крахмала. Следующий опыт познакомит юного экспериментатора с отдельной очень полезной химией – аналитической.

Опыт № 7 «Йод-индикатор содержания крахмала»

Реактивы и оборудование: свежая картошка, кусочки банана, яблока, хлеба, стакан с разведенным крахмалом, стакан с разведённым йодом, пипетка.

Эксперимент: Разрезаем картофель на две части и капаем на него разведенный йод – картошка синеет. Затем капаем несколько капель йода в стакан с разведенным крахмалом. Жидкость тоже синеет.

Капаем с помощью пипетки растворенный в воде йод на яблоко, банан, хлеб, по очереди.

Наблюдаем:

Яблоко — не посинело вообще. Банан – слегка посинел. Хлеб – посинел очень сильно. Эта часть опыта показывает наличие крахмала в различных продуктах.

Обсуждение: Крахмал, вступая в реакцию с йодом, дает синюю окраску. Это свойство дает нам возможность выявить наличие крахмала в различных продуктах. Таким образом, йод является как бы индикатором или анализатором содержания крахмала.

Как известно, крахмал может преобразовываться в сахар, если взять неспелое яблоко и капнуть йода, то оно посинеет, так как яблоко еще не созрело. Как только яблоко созреет весь содержащийся крахмал перейдет в сахар и яблоко при обработке йодом не синеет вообще.

Следующий опыт будет полезен ребятам, которые уже начали изучение химии в школе. Оно знакомит с такими понятиями, как химическая реакция, реакция соединения и качественная реакция.

Опыт № 8 «Окрашивание пламени или реакция соединения»

Реактивы и оборудование: пинцет, поваренная пищевая соль, спиртовка

Эксперимент: Возьмем пинцетом несколько кристалликов крупной поваренной соли поваренной соли. Подержим их над пламенем горелки. Пламя окрасится в желтый цвет.

Обсуждение: Данный эксперимент позволяет провести химическую реакцию горения, которая является примером реакции соединения. Благодаря наличию натрия в составе поваренной соли, при горении происходит его реакция с кислородом. В результате образуется новое вещество – оксид натрия. Появление желтого пламени свидетельствует о том, что реакция прошла. Подобные реакции является качественными реакциями на соединения, содержащие натрий, то есть по ней можно определить содержится натрий в веществе или нет.

4Na+O2=2Na2O

Автор: Плетнева Мария, кандидат химических наук