Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №26/2003

Я иду на урок

Разделение смесей.
Изучение кристаллов

Практическая работа

8 класс

Изучение курса неорганической химии по программе О.С.Габриеляна предполагает выполнение практических работ в виде практикума в конце каждого полугодия. Интерес к химии (в отличие от других предметов) поддерживается именно за счет химического эксперимента в той или иной форме его проведения. Изучение лишь теоретического материала этот интерес уменьшает. Именно поэтому я считаю целесообразным провести ряд практических работ в более ранние сроки. Проведение работы поисковым методом не только формирует навыки практической деятельности, но и закладывает основы для дальнейшего логического построения последовательности научных методов исследования: опыт – наблюдение – вывод – теория.

Оборудование и реактивы. На столах учащихся: микроскоп, спиртовка (электроплитка), стакан, воронка, фильтровальная бумага, две колбы (одна с водой), стеклянная палочка, штатив с кольцом, держатель; смесь речного песка и различных солей.
Наглядные материалы. Портреты Р.Ж.Гаюи и Дж.У.Гиббса; структура кристалла графита; рисунки кристаллических решеток, формы кристаллов, выполненные детьми; рисунки и модели стереометрических фигур, отражающие возможные формы кристаллов; таблица о симметрии природных объектов; модели кристаллических решеток; образцы кристаллов и друз различных минералов; образцы кристаллов, выращенных детьми.
Девиз.

«Природным тайнам
Время умереть,
Отважным мыслям
Нечего скрываться».

И.В.Гете

ХОД УРОКА

Постановка задачи. Чтобы разгадать природные тайны, надо потрудиться. Цель урока – научиться разделять смеси веществ – растворимых (соли) и нерастворимых (речной песок) в воде; изучить формы кристаллов.
Беседа с элементами фронтального опроса.

1. Что изучает наука химия?
2. Какие вещества вам известны?
3. Из чего состоят вещества?
4. Какое строение могут иметь твердые вещества?
5. Что такое аморфные тела? Приведите примеры.
6. Назовите вещества кристаллического строения.
7. Кто первый предложил кристаллическое строение твердых веществ (рис. 1)?

Рис. 1. Р.Ж.Гаюи (1743–1822), французский естествоиспытатель, создал теорию строения кристаллов
Рис. 1.
Р.Ж.Гаюи (1743–1822),
французский естествоиспытатель,
создал теорию строения кристаллов

8. Какую форму имеют кристаллы поваренной соли и сахара?
9. Какие типы кристаллических решеток вы знаете?
10. На какие свойства вещества влияет тип решетки?
11. В каком случае такое влияние наиболее выражено? Рассмотрите на примере графита и алмаза.
12. Как взаимосвязаны форма решетки и форма кристалла (рис. 2)?

Рис. 2. Строение кристаллического вещества: а – пример плотноупакованной структуры, построенной из атомов двух сортов; б – пространственная решетка; в – одна из плоских сеток; г – элементарная ячейка
Рис. 2.
Строение кристаллического вещества:
а – пример плотноупакованной структуры,
построенной из атомов двух сортов;
б – пространственная решетка;
в – одна из плоских сеток;
г – элементарная ячейка

Посмотрите, какой удивительно правильной формы могут быть кристаллы (рис. 3).

Рис. 3. Кристаллы: а – поваренной соли; б – кварца; в – алмаза; г – граната
Рис. 3.
Кристаллы:
а – поваренной соли; б – кварца;
в – алмаза; г – граната

А на самом деле такие пространственные формы геометрических фигур известны давно. Сейчас у вас в курсе математики – геометрия на плоскости (планиметрия). Изучать геометрию в пространстве – стереометрию – вы будете позже, хотя в 5-м классе уже познакомились с параллелепипедом (рис. 4).

Рис. 4. Важнейшие простые формы кубической сингонии: 1 – тетраэдр; 2 – куб (гексаэдр); 3 – октаэдр; 4 – ромбододекаэдр; 5 – пентагон-додекаэдр; 6 – тетрагексаэдр; 7 – тетрагон-триоктаэдр; 8 – гексаоктаэдр
Рис. 4.
Важнейшие простые формы кубической сингонии:
1 – тетраэдр; 2 – куб (гексаэдр); 3 – октаэдр;
4 – ромбододекаэдр; 5 – пентагон-додекаэдр;
6 – тетрагексаэдр;  7 – тетрагон-триоктаэдр;
8 – гексаоктаэдр

С еще одной удивительной характеристикой кристалла вы тоже знакомы. Это симметрия. Здесь мы видим единство и гармонию, свойственные всему в природе: ось симметрии есть и у цветка, и у минерала, и у стрекозы (рис. 5). А иногда кристаллические фигуры по форме сопоставимы с формами растений. Недаром Ф.И.Тютчев писал:

«Невозмутимый строй во всем,
Согласье полное в природе».

Рис. 5. Цветок (а) и головка кристалла турмалина (б) с симметрией L3P.
Рис. 5.
Цветок (а) и головка кристалла
турмалина (б) с симметрией L3P.

Без геометрических форм – форм кристаллов – трудно представить нашу жизнь (рис. 6).

Рис. 6. Человек и кристаллы (по рис. К.Чапека)
Рис. 6.
Человек и кристаллы
(по рис. К.Чапека)

Процессы кристаллизации и роста кристаллов изучал в XIX в. Гиббс (рис. 7). Он установил энергетические закономерности процессов образования и роста кристаллов.

Рис. 7. Дж.У.Гиббс (1839–1903), американский физик, положил начало геометрической термодинамике, заложил основы химической термодинамики
Рис. 7.
Дж.У.Гиббс (1839–1903),
американский физик, положил начало
геометрической термодинамике,
заложил основы химической термодинамики

Сейчас с помощью электронного микроскопа ученые могут подтвердить свои предположения о строении вещества (рис. 8). Конец XX – начало XXI в. – это время открытий, сделанных не отдельными учеными, а целыми научными коллективами, где важны поддержка, взаимопонимание, умение выполнять работу сообща, чему мы тоже будем учиться. Но вернемся к росту кристаллов.

Рис. 8. Кристаллическая решетка графита (снимок с помощью электронного микроскопа, 1993 г.)
Рис. 8.
Кристаллическая решетка графита
(снимок с помощью электронного микроскопа,
1993 г.)

13. Как в природе образуются кристаллы?
14. Сколько на это требуется времени?
15. А можно ли вырастить кристаллы быстрее?
16. Чем будут отличаться такие искусственные кристаллы от природных?

Примеси также могут изменить форму кристалла. В нашей жизни мы редко имеем дело с идеальными системами, обычно нам встречаются не чистые вещества, а смеси.

17. Из чего состоят смеси?
18. Какие виды смесей вам известны?
19. Что значит «разделить смесь»?
20. Какие способы разделения смесей вы знаете?

Чтобы на практике выделить вещества из смеси в чистом виде (разделить смесь), прежде всего повторим правила техники безопасности при работе в лаборатории. (См. учебник: Габриелян О.С. Химия. 8 класс. М.: Дрофа, 2002, с. 105.) Эти правила следует записать в тетрадь.

Первое правило. Проводите опыты лишь с теми веществами, которые указаны учителем. Не берите для опыта больше вещества, чем это необходимо.
Второе правило. Не пробуйте вещества на вкус.
Третье правило. Не приступайте к выполнению опыта, не зная, что и как нужно делать.
Четвертое правило. Не загромождайте свое рабочее место предметами, которые не потребуются для выполнения опыта.
Пятое правило. Бережно обращайтесь с посудой, веществами и лабораторными принадлежностями.

Чтобы лучше подготовиться к работе, посмотрите основной ход ее выполнения.
(Учитель проводит демонстрационный опыт по разделению смеси речного песка и поваренной соли – то, что предстоит затем сделать учащимся.)

Этапы демонстрационного опыта

(См. учебник, с. 108–110.)

1. Поместить смесь песка и соли в пробирку или в стаканчик. Добавить воды столько, чтобы высота столбика жидкости в пробирке не превышала 2 см.
2. Перемешать раствор: в пробирке – постукивая пальцем по ее нижней части, в стакане – стеклянной палочкой.
3. Сложить бумажный фильтр и поместить его в стеклянную или пластмассовую воронку для фильтрования. Смочить фильтр водой.
4. Поместить фильтр с воронкой в чистую пробирку, которая либо закреплена в лапке металлического штатива, либо стоит в гнезде пластмассового штатива.
5. Перелить водную суспензию песка и соли на фильтр, отфильтровать раствор. (Песок останется на фильтре.)
6. Каплю раствора, который прошел через фильтр, выпарить на предметном стекле, изучить форму кристаллов под микроскопом и зарисовать в тетрадь.

Практическая работа
«Очистка соли перекристаллизацией»

Учащиеся выполняют практическую работу и записывают порядок действий в тетради. Они письменно отвечают на вопросы и сдают тетради учителю на проверку.

Вопросы.

1. Поясните, в чем состоят следующие способы очистки веществ:
а) выпаривание;
б) фильтрование;
в) отстаивание.
2. Как правильно зажечь спиртовку?
3. В какую часть пламени надо помещать нагреваемый предмет?
4. Как погасить спиртовку?

М.Г.ЖИХАРЕВА,
учитель химии
Центра образования «Москва-98» № 1953
(Москва)