საშინაო ექსპერიმენტის მნიშვნელობა ქიმიის სწავლებისას

ქიმიის შესწავლაში დიდ როლს ასრულებს ქიმიური ექსპერიმენტი, თუმცა მხოლოდ სასკოლო ექსპერიმენტებით სასურველ შედეგს ვერ მივიღებთ, მიზანშეწონილია საშინაო ექსპერიმენტების ჩატარებაც. ეს დამოუკიდებელი სამუშაოს განსაკუთრებული სახეობაა, რომელსაც მუშაობის სხვა მეთოდებთან ერთად ვიყენებთ. ასეთი სამუშაო ხელს უწყობს ცოდნის უკეთ გააზრებას, განმტკიცებას და ექსპერიმენტული უნარების განვითარებას.

საშინაო ექსპერიმენტის გზით მოსწავლე ითავისებს ქიმიური რეაქციის ცნებას, სწავლობს ნივთიერებათა თვისებებსა და ყოფა-ცხოვრებაში მათ გამოყენებას. საკლასო ექსპერიმენტთან (ლაბორატორიული სამუშაო, პრაქტიკული მეცადინეობა, ექსპერიმენტული ამოცანის ამოხსნა) შედარებით მას ის უპირატესობა აქვს, რომ ამ დროს დრო არ არის შეზღუდული, მოსწავლეს შეუძლია, მშვიდად იმუშაოს და აუჩქარებლად ჩაიწეროს (ფოტოზე ან ვიდეოზე აღბეჭდოს) ექსპერიმენტის მსვლელობა და შედეგი, ხოლო თუ ცდა არ გამოუვიდა, გაიმეოროს, რაც კლასში შეუძლებელია.

საშინაო ქიმიური ექსპერიმენტის ჩატარების აუცილებელი პირობებია: სიმარტივე, უსაფრთხოება, საიმედოობა, თვალსაჩინოება, ექსპერიმენტის ახსნა.

პედაგოგმა უნდა აკონტროლის ცდის მიმდინარეობა, რათა დარწმუნებული იყოს მის სისწორეში, შეამოწმოს მუშაობის პროცესში გაკეთებული მოკლე საანგარიშო ჩანაწერები, მისცეს მოსწავლეს მოკლე ზეპირი ან წერილობითი ინსტრუქციები სამუშაოს თანმიმდევრობისა და უსაფრთხოების ზომების შესახებ.

საშინაო ექსპერიმენტის დროს ზედმიწევნით უნდა ვერიდოთ სახიფათო ნივთიერებების გამოყენებას. შეიძლება, ცდა იმ ნივთიერებებზეც ავაგოთ, რომლებსაც საყოფაცხოვრებო საქმიანობისთვის იყნებენ და ყველა ოჯახში მოიპოვება. მათი სპექტრი საკმაოდ ფართოა და ისინი მოსწავლისთვის საშიში არ არის.

მასწავლებელმა უნდა შეარჩიოს საშინაო ექსპერიმენტის თემაც.

საშინაო ექსპერიმენტები პირობითად ორ ჯგუფად შეიძლება დაიყოს.

პირველი, უფრო დიდი ჯგუფი მოიცავს ცდებს, რომლებიც მჭიდრო კავშირშია საგაკვეთილო მასალასთან. ასეთი სამუშაო უნდა ჩატარდეს ან თემის შესწავლის წინ, ან მისი გავლის შემდეგ.

მეორე ჯგუფში შედის ცდები, რომელთა ჩატარება რეკომენდებულია ქიმიით დაინტერესებული მოსწავლეებისთვის.

ამჟამად ბიბლიოთეკებსა თუ ინტერნეტში უამრავი მასალის მოძიებაა შესაძლებელი ქიმიური ცდების შესახებ, თუმცა მრავალი მათგანი ფეთქებადი ან ხანძარსაშიშია, მოთხოვს აგრესიულ და მომწამვლელ რეაგენტებს, სპეციალურ ლაბორატორიულ მოწყობლობას, თან ახლავს რეაქციის ტოქსიკური პროდუქტების გამოყოფა. ყოველივე ეს შეუძლებელს ხდის ამ ცდების სახლის პირობებში ჩატარებას.

საშინაო ექსპერიმენტის ჩატარების უმთავრესი პირობა უსაფრთხოებაა.

მომდევნოა ხელმისაწვდომი მასალა და საჭირო მოწყობილობა. მნიშვნელოვანია ექსპერიმენტის სიმარტივეც, რადგან ის მასწავლებლის ზედამხედველობის გარეშე მიმდინარეობს.

საექსპერიმენტო თემის შერჩევისას გასათვალისწინებელია მისი თვალსაჩინოებითი მხარე, რადგან ინფორმაციის 90-მდე პროცენტს, ადამიანი თვალით აღიქვამს. როცა ქიმიურ ექსპერიმენტს თან ახლავს ვიზუალური ეფექტები, ის უფრო ადვილად ამახსოვრდება მოსწავლეს. ამასთან, ასეთი ეფექტები ცდის ჩატარების სისწორის ინდიკატორიცაა.

 

საშინაო ქიმიური ექსპერიმენტების მაგალითები

ქიმიური ბაღის რეაქცია. ეს ცდა მარტივი, მაგრამ ძალიან ეფექტურია. მის ჩასატარებლად დაგვჭირდება ნატრიუმის სილიკატი (თხევადი მინა) ან მისი ხსნარი სხვადასხვა ლითონის მარილებთან (მაგალითად, NaCl–თან ან CuSO4–თან; ფერადი მარილები უფრო ეფექტურ შედეგს იძლევა), ბრტყელძირიანი (ვიბრაციისგან დაცული) კოლბა.

კოლბაში ვათავსებთ ნატრიუმის სილიკატს (სილიკატურ წებოს) და ნელ-ნელა, რიგრიგობით ვყრით მცირე რაოდენობის სხვადასხვა მარილს. ვცდილობთ, თანაბრად გავანაწილოთ მთელ სიბრტყეზე. რამდენიმე ხნის შემდეგ შევამჩნევთ მარილის ნაწილაკებიდან ამოსულ წამონაზარდებს – „ყლორტებს“. რა ხდება? წარმოვიდგინოთ, მაგალითად, რკინის ქლორიდი. წყალხსნარში მოხვედრისას ის იონებად იშლება. რკინის (ან სხვა მეტალის) იონები რეაქციაში შედის ნატრიუმის სილიკატთან და წარმოქმნის უხსნელ ნალექს. რკინის შემთხვევაში ეს რკინის სილიკატია. ნალექი წარმოქმნის გარსს და ფარავს რკინის ქლორიდის კრისტალის ზედაპირს, მაგრამ რეაქცია ამით არ სრულდება – იწყება ფიზიკური პროცესი, წყალი აღწევს გარსში, რკინის ქლორიდი ჯირჯვდება და გარსს არღვევს, ისევ იწყება იონური მიმოცვლის რეაქცია, რკინის ქლორიდი ისევ ჯირჯვდება და კვლავ არღვევს გარსს. შედეგად ჩნდება წანაზარდები – „ყლორტები“.არქიმედეს ძალის მოქმედებით ისინი ფსკერზე დგებიან და მცენარესავით ამოდიან ზედაპირზე. თუ კრისტალები ფერადია, მივიღებთ ძალიან ლამაზ „ბაღს“.

რომელი მეტალი რა ფერს გვაძლევს: 2+ = ლურჯი, 2+ = ღია მწვანე, 2+ = მუქი მწვანე, 3+ = ჟანგისფერი, 2+ = ვარდისფერი, 2+ = თეთრი, >Mn2+ = ბეჟი. მათი კომბინაციით არაჩვეულებრივი „ბაღების“ შექმნაა შესაძლებელი. გაითვალისწინეთ, რომ ჰიგროსკოპული ნივთიერებები უფრო მსხვილ „ტოტებს“ წარმოქმნის, ვიდრე ნაკლებად ჰიგროსკოპული.

შინაური სლიპინა. სახლის პირობებში სლიპინას დამზადების მეთოდი ორიგინალურისგან განსხვავდება. მაგალითად, გუმიარაბიკს მაღაზიაში ძნელად შეიძენთ, ამიტომ გამოვიყენოთ უფრო ხელმისაწვდომი საშუალება, მაგალითად, წებო პვა (პოლივინილაცეტატი), რომელიც ყველა საკანცელარიო მაღაზიაში იყიდება. სლიპინას დასამზადებლად დაგვჭირდება 100 გრამი წებო (სასურველია, ახალი იყოს), ერთ ჭიქაზე ოდნავ მეტი ჩვეულებრივი ონკანის წყალი (სურვილისამებრ, შეიძლება ანადუღარი და ოთახის ტემპერატურამდე გაგრილებული წყლის გამოყენებაც), ნატრიუმის ტეტრაბორატი (ბორაკი), რომლის 4%-იანი ხსნარის შეძენაც აფთიაქში შეიძლება, რამდენიმე წვეთი ბრილიანტის მწვანე (სლიპინა მწვანეა, ამიტომ ბრილიანტის მწვანე იდეალურია ამ ცდისთვის) ან საკონდიტრო საღებავი. სურვილისამებრ, შეგვიძლია გამოვიყენოთ რამდენიმე წვეთი ჭარხლის წვენი ან სხვა ბუნებრივი საღებავიც (გაითვალისწინეთ, რომ საღებარმა შეიძლება დაგვილაქაოს სამუშაო ზედაპირი და ხელები). შეიძლება ფერადი ბრჭყვიალების გამოყენებაც. გარდა ამისა, დაგვჭირდება საზომი ჭიქა, სარეველა და რაიმე ჭურჭელი. მორევა შეიძლება ფანქრით, კოვზით ან სხვა შესაფერისი ნივთით.

გავხსნათ წყალში ერთი სუფრის კოვზი ბორაკი (შეიძლება მისი მზა წყალხსნარის ან გლიცერინიანი ნარევის გამოყენებაც). მეოთხედ ჭიქა წყალში ჩავასხათ იმავე რაოდენობის წებო და ვურიოთ ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე. სურვილისამებრ, შევურიოთ საღებარიც. მიღებულ ნარევს უწყვეტი რევით დავამატოთ ნახევარი ჭიქა ბორაკის ხსნარი და ვურიოთ ერთგვაროვანი, ჟელესებური მასის მიღებამდე. შევამოწმოთ შედეგი: მიღებული სქელი სუბსტანციაა სწორედ სათამაშო სლიპინა. ის შეიძლება გადავიღოთ მაგიდაზე, ხელში ვათამაშოთ და შევამოწმოთ მისი ყველა ორიგინალური თვისება.

ექსპერიმენტის პირობების ცვლით შეგვიძლია მივიღოთ განსხვავებული სიმკვრივის სლიპინაც – უფრო რეზინისმაგვარი ან ჟელესებური. ნებისმიერ შემთხვევაში, უნდა გვახსოვდეს, რომ თვითნაკეთი სლიპინა ნაზი სუბსტანციაა და შესაბამის მოვლას მოითხოვს. ის შეიძლება დავგრიხოთ, მოვჭმუჭნოთ „კუნთების“ გასავარჯიშებლად. მისი კვება მარილით ან თეფშზე გახეხილი პენოპლასტით რეკომენდებული არ არის – ეს გააფუჭებს, თხიერს ან არაერთგვაროვანს გახდის.

ლითონზე იოდით ხატვა. ამ ცდისთვის საჭირო მასალა ყველა ოჯახშია: სანთელი, ჩვეულებრივი იოდის ხსნარი და რკინის რაიმე საგანი. გარდა ამისა, დაგვჭირდება პიპეტი, ნემსი და ზუმფარის ქაღალდი. რკინის საგნის ზედაპირი ზუმფარით კარგად გავაპრიალოთ, სანთელი დავადნოთ და ლითონის ზედაპირზე დავასხათ (ან პირდაპირ ამ ზედაპირზე დავადნოთ) და რკინის საგანი შევათბოთ, რათა პარაფინი მის ზედაპირზე თხელ ფენად განაწილდეს. პარაფინზე ნემსით ღრმად ამოვკაწროთ ნახატი – ისე, რომ კონტურები ლითონის ფენამდე ჩადიოდეს. პიპეტით ავიღოთ იოდი და დავაწვეთოთ ზედაპირს. რამდენიმე წუთში ხსნარი გაუფერულდება. პროცედურა კიდევ რამდენჯერმე გავიმეოროთ. პარაფინი კიდევ ერთი საათი გავაჩეროთ და ავაძროთ – ლითონზე ნახატის კონტურებს დავინახავთ.

იოდი რეაქციაში შედის რკინასთან და წარმოქმნის რკინის იოდიდის მარილს, რომელიც ფხვნილისებრი ნივთიერებაა და ადვილად სცილდება ზედაპირს. შედეგად იქ, სადაც ნახატის კონტურები იყო, ლითონზე ნაჭდევები წარმოიქმნა. ამ პროცესს ქიმიური წვილვა ეწოდება.

მანათობელი კვერცხი. ყველამ იცის, რომ ქათმის კვერცხს აქვს თხელი გარსი – ნაჭუჭი, რომლის მთავარი კომპონენტი კალციუმია (Ca). სახლის პირობებში კვერცხით საინტერესო ქიმიური ცდის ჩატარება შეიძლება. ამისთვის დაგვჭირდება ერთი კვერცხი, ძმარმჟავა და მინის ჭიქა (იმ ზომისა, რომ კვერცხი ჩაეტიოს). კვერცხს ჭიქაში ვდებთ, ჭიქას ძმრით ვავსებთ და რამდენიმე დღით ვტოვებთ. ნაჭუჭის შემადგენელი კალციუმი რეაქციაში შევა ძმარმჟავასთან და წარმოქმნის კალციუმის აცეტატის ხსნარს. მჟავა გარემოს გავლენით ცილა და კვერცხის გული დენატურაციას განიცდის (იცვლის ცილოვანი მოლეკულების ფორმას – გავიხსენოთ, რომ ცილის დენატურაცია ხარშვისას, ანუ მაღალი ტემპერატურის გავლენით ხდება). ამის შემდეგ ჭიქიდან ამოღებული კვერცხი უკვე მოყვითალო-ნარინჯისფერგარსიანი მკვრივი „ექსპონატი“ იქნება. თუ სინათლეს ჩავაქრობთ და კვერცხს ფარანს დავანათებთ, ის მანათობელ კაფსულად იქცევა.

საკვები კრისტალები. ეს ქიმიური რეაქცია ფერადია, მიღებული კრისტალები კი საკვებად ვარგისი. ექსპერიმენტის ჩასატარებლად დაგვჭირდება ფართოყელიანი ქილა, რომელშიც ფერადი კრისტალები უნდა გამოიზარდოს, წკირები, რომლებზეც კრისტალები გაიზრდება და სამაგრები, რათა წკირები ქილაზე დამაგრდეს, ასევე – ფერადი საკვები საღებავები, სურვილისამებრ – არომატიზატორები და მთავარი ინგრედიენტი – შაქარი. დიახ, სწორედ შაქრისგან გამოვზრდით ლამაზ ფერად კრისტალებს.

მოვამზადოთ შემდეგი პროპორციის ნაჯერი ხსნარი: 10 ჭიქა შაქარი 4 ჭიქა წყალზე. წყალში ჯერ 4 ჭიქა შაქარს ჩავყრით, შემოვდგამთ ნელ ცეცხლზე, დაველოდებით წყლის ადუღებას და შაქრის გახსნას. შეგვიძლია, დროდადრო ვურიოთ. რომ ადუღდება, დავამატებთ დარჩენილ შაქარს, ისევ მოვურევთ და როცა შაქარი მთლიანად გადნება, ცეცხლიდან გადმოვდგამთ.

ვიღებთ მომზადებულ წკირებს და წყალში ვასველებთ, რათა შაქარი უკეთ მიეკროს და წარმოქმნას წვრილი კრისტალები, რომლებიც შემდეგ გაიზრდება. სველ წკირებს ჩავუშვებთ შაქრის სიროპში, უკანვე ამოვიღებთ და კარგად გავაშრობთ. თუ წკირები კარგად არ გაშრა, არაფერი გამოვა.

თუ ყველაფერი სწორად გააკეთეთ, გადავიდეთ ყველაზე საინტერესო ეტაპზე: შაქრის ხსნარი ქვაბიდან რამდენიმე ქილაში გადავასხათ, თითოეულ მათგანს დავუმატოთ საკონდიტრო საღებავი და ნელა ჩავუშვათ მათში გამშრალი სამაგრებზე დაკიდებული წკირები (როგორც სურათზეა ნაჩვენები). ყურადღება მიაქციეთ, რომ ისინი ფსკერს, ქილის კედლებს და ერთმანეთს არ ეხებოდეს. ეს ხელს შეუწყობს კრისტალების თავისუფალ ზრდას.

სულ ეს იყო. ახლა ქილები ნათელ და შეძლებისდაგვარად თბილ ადგილას დავდგათ და ერთი კვირით დავტოვოთ ტკბილი შედეგის მისაღებად.

უხილავი საღებავი. აიღეთ პურგენის აბი და ოდეკოლონში ან დენატურატში გახსენით. ამ ხსნარში ამოაწეთ ფუნჯი და ფურცელზე რაიმე დახატეთ. აცადეთ გაშრობა, ხოლო როცა „საოცრების“ ხილვას მოისურვებთ, ნახატი სოდის ხსნარით დანამეთ. ქაღალდზე ჟოლოსფერი ხაზები გაჩნდება. თუ მეორე პულვერიზატორით ისევ დანამავთ ნახატს ძმარმჟავას ამ მარილმჟავის ხსნარით, ფერადი ხაზები ისევ გაქრება. რატომ ხდება ეს? ამ ცდის ჩატარებისას თქვენ ეცნობით ინდიკატორ ფენოფტალეინს. პურგენი შაქართან ფენოფტალეინის შერევით მიიღება. ტუტე (სოდა) მას წითელ ფერს აძლევს, მჟავები კი აუფერულებს.

აალებული შაქარი. შაქრის ნატეხი სპირტქურის ალზე გავაჩეროთ. ის დნობას დაიწყებს, მაგრამ, რამდენიც არ უნდა გავახუროთ, არ აალდება. თუ შაქრის ნატეხს თამბაქოს ფერფლს მოვაყრით, შაქარს ცისფერი ალი მოედება. რატომ ხდება ასე? თამბაქოს ფერფლი მცირე რაოდენობით შეიცავს ლითიუმის მარილებს, რომლებიც კატალიზატორის მაგივრობას ეწევა და იმდენად აჩქარებს შაქრის დაჟანგვას, რომ ის ისე ალდება, თითქოს ასანთით მოუკიდეს ცეცხლი.

შავი ასპიტი. თეფშზე დაყარეთ 3-4 სუფრის კოვზი მშრალი, გაცრილი მდინარის ან ზღვის სილა. მიეცით გორკის ფორმა, წვერი კი ჩაუღრმავეთ. გაჟღინთეთ სილა ეთილის სპირტით, ჩაღრმავებულ ადგილად მოათავსეთ როდინში კარგად გასრესილი 1 ჩ/ჭ შაქრის ფხვნილისა და ამდენივე საჭმელი სოდის ნარევი და ცეცხლი მოუკიდეთ. 2-3 წუთის შემდეგ ნარევის ზედაპირზე შავი ბურთულები გაჩნდება, ფსკერთან კი – შავი ხსნარი. როცა სპირტი თითქმის სულ დაიწვება, ნარევი გაშავდება და სილიდან ნელ-ნელა ამოცოცდება მსხვილი დაკლაკნილი შავი საყელოიანი გველი. რაც უფრო მეტხანს გაგრძელდება სპირტის წვა, მით უფრო გრძელი იქნება გველი.

აალებული სპირტის ალში შაქარი დნება და ნახშირდება, სოდიდან გამოყოფილი ნახშირმჟავა აირი კი აალებულ მასას ამოძრავებს.

თუ „შავი ასპიტი“ არ მოგეწონათ ან, პირიქით, გინდათ, მეგობარიც ჰყავდეს, „თეთრი“, გლუკონატური „ასპიტის“ შექმნა სცადეთ. ამისთვის საკმარისია, კალციუმის გლუკონატის აბი პინცეტით მიიტანოთ ალთან. აბიდან გამოსრიალდება ასპიტი, რომელიც ზომით ბევრად აღემატება საწყის ნივთიერებას.

 გამოყენებული ლიტერატურა

  1. http://ladytech.ru/delaem-igrushku-lizuna-doma/
  2. http://simplescience.ru/video/about:chemistry/
  3. http://www.kristallikov.net/page65.html

კომენტარები

comments