Fanlab

Химия · Основы химии · 7 класс

Кабинет химии и безопасность

Почему при нагревании пробирки её отверстие нужно направлять в сторону от людей?

Открыть эксперимент

Ситуация

Первый урок химии в новом учебном году. В кабинете химии стоят штативы, колбы, пробирки, спиртовка, газовая горелка и весы, а на стене висят знаки в красных рамках. Для чего нужен каждый прибор? Почему нельзя направлять отверстие нагреваемой пробирки на людей, а спиртовку нельзя гасить, задувая? И когда и кем были изобретены многие из этих приборов?

Тема

Кабинет химии: оборудование, безопасность и история химии. Школьный кабинет химии: спиртовка, штатив, газовая горелка и знаки безопасности — от алембика Джабира ибн Хайяна и ар-Рази до современной лаборатории

Ключевые понятия

  • Лабораторное оборудование
  • Правила безопасности
  • История химии

Формулы

Vжидкости≤13Vпробирки

Объём нагреваемой жидкости не должен превышать трети объёма пробирки (≈ 7 мл в пробирке на ≈ 22 мл).

m(соли)=ω⋅m(раствора)=0,05⋅50г=2,5г

Масса соли, которую нужно взвесить для приготовления 50 г 5 %-го раствора.

Q=cmΔt

Теплота, необходимая для нагревания воды; при кипении температура остаётся равной 100 °C.

C2H5OH+3O2→2CO2+3H2O

В спиртовке горит этанол; пламя гаснет, потому что колпачок перекрывает доступ кислорода.

Теория

Химия и кабинет химии

Химия — наука о веществах, их составе, строении, свойствах и превращениях. Знания химии нужны при производстве лекарств, удобрений, топлива, пластмасс, металлов и продуктов питания: в Узбекистане азотные удобрения производят «Навоиазот», «Ферганаазот» и «Максам-Чирчик», медь — Алмалыкский горно-металлургический комбинат, соду — Кунгратский содовый завод, полиэтилен — Шуртанский газохимический комплекс. Химик ставит опыты, поэтому кабинет химии оснащён особо: вытяжной шкаф, водопровод и канализация, огнетушитель, аптечка.

Лабораторное оборудование

Стеклянная посуда: пробирка (опыты с малыми количествами), химический стакан (приготовление раствора), конические и круглодонные колбы (перемешивание, нагревание, перегонка), мерный цилиндр (измерение объёма — по нижнему краю мениска), воронка (переливание и фильтрование). Фарфоровая посуда: чашка (выпаривание), ступка (измельчение). Держатели: штатив с кольцом и лапкой, штатив для пробирок, пробиркодержатель, треножник и сетка. Нагревательные приборы: спиртовка, газовая горелка, электроплитка. Весы измеряют массу: вещество кладут на бумагу или в сосуд, а массу сосуда обнуляют кнопкой «Тара». На стенке чисто вымытой посуды вода остаётся не каплями, а ровной плёнкой.

Правила безопасности и первая помощь

В кабинете химии надевают защитные очки и халат, вещества не пробуют на вкус, запах определяют, направляя воздух к носу движением руки. Кислоту приливают к воде, а не наоборот: концентрированная серная кислота тяжелее воды (ρ ≈ 1,84 г/мл), при приливании к воде она опускается на дно, и выделившаяся теплота распределяется по всей воде; если же воду приливать к кислоте, лёгкая вода остаётся поверх кислоты, внезапно закипает и разбрызгивает кислоту. Знаки GHS на склянках с реактивами (9 пиктограмм в красной ромбовидной рамке) показывают опасность: легковоспламеняющееся, окисляющее, едкое, ядовитое … Первая помощь: если кислота или щёлочь попала на кожу — немедленно промойте большим количеством проточной воды; если в глаза — промывайте 15 минут и обратитесь к врачу; при ожоге — холодная вода; о любом несчастном случае сразу сообщите учителю. Если возник пожар: если на столе загорелся пролитый спирт или бензин, пламя гасят, засыпав песком или накрыв противопожарным полотном (бензин водой не заливают); если загорелся электроприбор, сначала отключают ток, затем используют огнетушитель.

Правила нагревания

Спиртовку зажигают спичкой, сняв колпачок; от одной спиртовки другую не зажигают, и её нельзя гасить задуванием — её накрывают колпачком: кислород перестаёт поступать, и пламя гаснет. Самая горячая часть пламени — верхняя, внутренняя часть вокруг фитиля холоднее. В газовой горелке, если воздух подаётся через нижнее отверстие, пламя голубое и горячее (самое горячее место — чуть выше кончика внутреннего конуса), а при недостатке воздуха оно жёлтое, яркое, коптящее и более холодное. Нагревание пробирки: жидкости не больше 1/3 объёма; пробирку держат пробиркодержателем у самого отверстия, наклонив под углом 30–60°, отверстием в сторону от себя и других; сначала слегка прогревают всю пробирку, затем верхнюю часть жидкости. Иначе жидкость, перегретая на дне, сразу вскипает и выбрасывается. Электроплитка не даёт открытого пламени — удобна для нагревания горючих жидкостей.

Из истории химии

Такими приёмами, как перегонка, кристаллизация и возгонка, учёные Востока в совершенстве владели уже в IX–X веках: труды, приписываемые Джабиру ибн Хайяну, книга аль-Кинди об ароматах и перегонке, «Книга тайн» Абу Бакра ар-Рази (классификация веществ, анбик, реторта, тигель). Слова «аламбик», «алхимия», «алкоголь» пришли в европейские языки из арабского. Беруни точно измерил относительную плотность металлов и драгоценных камней, Ибн Сина в «Каноне врачебной науки» описал сотни лекарственных веществ и обосновал невозможность превращения металлов в золото; аль-Хорезми и Ахмад аль-Фергани — знаменитые математики и астрономы. В XX веке в Узбекистане научные школы создали С. Ю. Юнусов (алкалоиды растений) и О. С. Садыков (биоорганическая химия).

О модели

Тепловая мощность, подводимая к пробирке, приблизительная (у спиртовки в верхней части ≈ 25 Вт, у газовой горелки ≈ 60 Вт), потери теплоты в воздух упрощены; нагревание идёт в 4 раза быстрее реального времени. «Выброс» — качественная модель кипения в переполненной или вертикально удерживаемой пробирке. Сцена с аламбиком ускорена в 30 раз и рассчитана на ≈ 150 Вт полезной теплоты и 90 % конденсации. Демонстрация разбавления кислоты — качественная (температуры не показываются). Знаки GHS реактивов даны по классификации Европейского союза (CLP) и паспортам безопасности производителей. Точная температура пламени спиртовки в источниках приводится по-разному, поэтому число не дано.

Знаете ли вы?

  • Слово «аламбик» происходит от арабского «аль-анбик» (крышка перегонного аппарата); Абу Бакр ар-Рази в «Книге тайн» описал такие приборы, как анбик, реторта и тигель.
  • GHS — единая система классификации и маркировки химических веществ, разработанная ООН: в ней 9 пиктограмм, и все они изображаются как чёрный знак на белом ромбе в красной рамке.

Что внутри эксперимента

Эксперимент начинается с жизненной ситуации: вы предсказываете результат, меняете параметры, проводите опыт и делаете вывод. Внутри — задания, теория, тест и экскурсия: камера сама движется и объясняет главное.

Другие эксперименты раздела