Gaál, István

Prokai, Béla

EKE Repository of Publications

• • -1GAÁL ISTVÁN—PROKAI BÉLANÉHÁNY ÉRDEKESEBB SZERVES KÉMIAI KÍSÉRLET AZÁLTALÁNOS ISKOLA 8. OSZTÁLYÁBAN ÉS A SZAKKÖRÖKÖNABSTRACT: Organic chemistry experiments in primary schools and studycirclesThe video tapes contain experiments that can be shown on severallessons and circles. They include organic chemistry of the entire primaryschool. Several times they give a lot more than that. That is why weadvise them also for study circles. Apart of showing the material theteacher's explanation is also necessary.Organische chemische Experimente in der Grundschule und imFachzirkelDie Video-Aufnahmen enthalten mehrere Experimente, die in denStunden und im Zirkel vorgezeigt werden können. Sie (Aufnahmen)umfassen die ganze organische Chemie für die Grundschule. Anmehreren Stellen zeigen viel mehr davon. Deswegen empfehlen wir sieauch in den chemischen Zirkeln zu verwenden. Ausser der fallweiseDemonstration des Materials ist auch die lehrerische Erklärung zu haben.Az általános iskolai kémia szakos tanárképzés során ~ főként a III.éves hallgatóink mikrotanításainái - gyakorta alkalmazzuk a képmagnót.Ezek az alkalmazási területek elsősorban tantárgypedagógiai vonatkozá-súak. Kémiai tanszékünk egy ilyen jellegű, kb. ötven perces összeállítástmutatott be 1988-ban Sárospatakon a Kémiatanárok Országos Konferen-ciáján.1651988-ban az ország kémiai tanszékeinek metodikusai előtt ugyan-csak a képmagnó alkalmazási területei közül mutattunk be néhányatEgerben. A legutóbbi 1990-es szombathelyi konferencián arra vállalkoz-tunk, hogy olyan szervetlen kémiai kísérleteket mutassunk be, amelyekkomoly érdeklődésre tarthattak számot. Az akkori VIDEO-anyagunk irántiérdeklődést jelezte, hogy az ország különböző tájairól sok általános is-kola adoptálta a rendelkezésükre bocsátott ~ Különleges kémiai kísérle-tek c. — felvételeket.A szerves kémiai kísérletek összeállítására, azok bemutatására ko-rábban még nem vállalkoztunk. Most ezt tesszük. Elsősorban olyan kísér-letek felvételét, bemutatását és rövid magyarázatát igyekeztünk megadni,amelyek hosszadalmasak. Pl. a kőolaj lepárlása. Másrészt megpróbáltukátfogni az egész szerves kémiai anyagot az általános iskola igényénekmegfelelően a szénhidrogénektől kezdve, a fehérjékkel bezárólag. Tud-juk, hogy ezeknek a kísérleteknek egy része eszközigényes. Ebből adó-dóan azok az általános iskolák, amelyek felszerelése hiányos, alkalman-ként felhasználhatják ezt az anyagot. Kiemelten szeretnénk két dolgothangsúlyozni: Semmiféle VIDEO felvétel nem pótolja az órán élőbenbemutatott tanári kísérletezést. Nagyon sajnálnánk, ha segítő szándé-kunkkal egyes tanárok elkényelmesedését segítenénk.Másrészt: Ez a szerves kémiai anyag több helyen messze túlha-ladja az általános iskola jelenlegi tantervi követelményét, amely a jövőtilletően feltehetően csökkenni fog. Nagyon sok múlik majd azon, hogy a kémiatanár milyen mértékben vállalja fel a szerves kémia oktatását. Fő-ként ez utóbbi gondolatainkat erősítve azt javasoljuk, hogy kémiai szak-körökön vagy a kémiával kapcsolatba hozható — főként az élő világ ~ szakköri foglalkozásain nyerjenek bemutatást az egyes anyagrészek.Bízunk abban, hogy tanártársaink az egyes részletek feldolgozásasorán az általuk szükségesnek vélt magyarázattal segítik a megértést.Az összeállítás anyagát - a forgatókönyvet — teljes terjedelmébenközöljük azzal a céllal, hogy az itt leírtak esetenként óravázlatok alapjátis szolgálhatják.A videoanyag tanszékünkön megtalálható és megtekinthető.166A szövegben előforduló rövidítések magyarázata:Idő = I Narrátor = N Kép + Hang = K Inzert = InIn: Néhány érdekesebb szerves kémiai kísérlet az általános iskola 8. osz-tályában és a szakkörökbenK: Eszterházy Károly Tanárképző Főiskola képe a Bazilika felől, távlatikép, majd a nagykapu egyre közelebb. A felirat a közelítéssel együtt.A kép alatt Bach zene.Leányka úti bejárati ajtó a szoborral az útról közelítve.Zene: Vivaldi Négy évszak, Tavasz.In: A metán előállítása, kísérletek metánnalN: A legegyszerűbb szerves vegyület a metán. A molekulát egy szén- ésnégy hidrogénatom alkotja (K: narrátor). A természetben megtalálhatóa földgázban, annak fő alkotórésze. A szénbányák súlytólégrobbaná-saiért is a metán a felelős. (K: földgázfogadó állomás.) Az iparban a metánt a földgázból, vagy más, egyszerű szénhidrogén keverékbőlállítják elő. A laboratóriumi előállítása nátrium-acetát és nátrium-hidroxid reakciójával történik. A reakcióegyenlet a következő:In: CH3 — C['°NaOH> CH4nátrium-acetát metánK: Az egyenletet lépésenként, öt másodpercenként írjuk ki.N: Az előállítást a következő berendezésben végezzük: (K: berendezés)frakcionáló lombikba bemérjük a kiindulási anyagokat, tehát a nát-rium-acetátot és a nátrium-hidroxidot. A reakció érzékeny a levegőnedvességtartalmára is, ezért kalcium-oxidot adunk hozzá segéd-anyagként. A lombikot lezárjuk és melegítjük, az oldalcsövön távozógázt üvegkádba vezetjük és a keletkezett metánt víz alatt felfogjuk, ígykísérletezünk vele.A keletkező gáz a levegővel robbanóelegyet alkot, így meggyújtása előttdurranógáz-próbát végzünk annak megállapítására, hogy a metánkiszorította-e az eredetileg bent lévő levegőt. A durranógáz-próbajelezte, hogy meggyújthatjuk a gázt. Vizsgáljuk meg a láng színét,majd tartsunk a lángba óraüveget! írjuk fel az égés egyenletét!167K: Villogó kérdőjel — 20 másodpercig.In: CH4 +202 = C02 +2H20 exoterm folyamatK: Az egyenlet lépésenként kiírva, utána rendezve. (60 sec.)N: Az válaszolt helyesen, aki 1 mól metán és 2 mól oxigén reakciójakor1 mól szén-dioxid és 2 mól víz terméket kapott. Az óraüvegen aliglátható korom, az égés tökéletes volt. Vizsgáljuk meg a metán reak-cióképességét! Vezessük a metánt megsavanyított kálium-permanga-nát oldaton át. (1 = 15 sec) Látható, hogy nincs változás, a metán nemreakcióképes. Vezessük át most brómos vízen. 1 = 15 sec. Most sincsváltozás, tehát a metán nem lép reakcióba a brómmal.In: A kőolaj desztillációjaK: Narrátor.N: A kőolaj a mindennapi életben nélkülözhetetlen alapanyag, hiszen a mai vegyipar szinte kizárólagos nyersanyag ellátója. A kőolaj a földmélyén található, fúrótornyok segítségével kerül a felszínre. A nyerskőolaj a lelőhelytől a feldolgozás helyére csővezetéken és tartályhajó-kon jut el. A feldolgozás célja, hogy a szénhidrogénekből álló bonyo-lult vegyületelegyet különböző, gyakorlati célra alkalmas szénhidro-génelegyekből álló párlatokra bontsuk. Az eljárás a kőolaj desztiHá-lása. Hazánkban a kőolaj legnagyobb feldolgozója a Dunai Kőolaj-ipari Vállalat, Százhalombattán.A desztilláció során forráspont alapján különítjük el az általunk kivá-lasztott szénhidrogénelegyet. (K: készülék elemei)Készülékünk gömblombikból, hűtőből, felfogóedényből és hőmérőbőláll. A gömblombik tartalmazza a nyers kőolajat. Ne feledkezzünk elforrkövet beletenni, hogy a forrás egyenletes legyen. A párahőmérsék-letet hőmérő méri. A hűtő az elpárolgó szénhidrogén-gőzök cseppfo-lyósítására szolgál. A feifogóedény cserélhető, hogy a megfelelő párla-tokat külön foghassuk fel. A párlatokat forráshőmérséklet-tartományalapján osztályozzuk. így beszélhetünk benzinről, petróleumról, gáz-olajról és párlási maradékról.Melegítsük a kőolajat! A 180°C-ig átdesztilláló párlat a benzin. (In:180°C-ig benzin.) Figyeljük meg a színét! A benzinkutaknál kaphatóbenzint mesterségesen színezik, hogy a minőséget a szín alapján fellehessen ismerni. (K: a berendezés 120-130°C körül.) A második168párlat a petróleum, amely a 180°C-tól 260°C-ig elpárolgó szénhidro-gének gyűjtő neve.K: Vágás , berendezés 220-240°C körül . In: 230—240°C petróleum.N: A tovább finomított petróleum a kerozin, ami a sugárhajtású repülő-gépek hajtóanyaga.N: A harmadik párlat a gázolaj, ami a 260°C-tól 350°C-ig elpárolgó szén-hidrogének gyűjtő neve.K: Vágás, berendezés 300°C körül.In: 260—350°C gázolaj.N: A gázolajat a diesel üzemű motorok hajtóanyagaként használják,ezenkívül gyengébb minőségben tüzelőolajként. (K: kamion az or-szágúton.) A párlás maradéka nagyobb szénatomszámú szénhidrogé-neket tartalmaz. (K: a maradék a lombikban.) További feldolgozásacsökkentett nyomáson végzett lepárlást igényel. Az ezzel a technoló-giával kapott termékek különböző kenőolajok, gépzsírok, paraffinok.A visszamaradó anyag az aszfalt, amit az utak burkolatának haszná-lunk fel. (K: kenőolaj pohárba kiöntése, In: kenőolajN: Napjaink élete nélkülözhetetlen a vegyipar ilyen termékei nélkül,amelyek előállítása a kőolaj feldolgozásával kapcsolatos. Vigyáznunkkell okosan, ésszerűen felhasználni kőolajkészletünket, hiszen termé-szeti kincseink végesek, nem szabad pazarolni azokat.In: Az etilén előállítása, kísérletek etilénnelN: Az etilén a vegyipar egyik alapvető nyersanyaga. A kőolaj egyéb célrahasználhatatlan származékaiból állítják elő speciális úton, az ún.krakk üzemben. Az etilén felhasználása közül elsősorban a műanyag-ipart említjük, hiszen az etilénből készülő polietilén fólia, vagy azetilén kis változtatásából előállítható polivinil-klorid köznapian PVC,számunkra legismertebbek ezek közül. Laboratóriumban az etiléntetil-alkohol és kénsav egymásra hatásával állítjuk elő. A kénsav a fo-lyamatot katalizálja.In: CH3CH2OH = C2H4 +H20etil-alkohol etilénK: Az egyenletet lépésenként írjuk ki.169N: A reakció 160°C-on vezet etilénhez, alacsonyabb hőmérsékleten mástermékek keletkeznek.A kénsavat és az alkoholt rázogatás és hűtés közben elegyítjük. (K: be-rendezés.) A lehűtött elegyet csepegtető tölcsérbe tesszük, ami egykétnyakú gömblombikra illeszkedik. A lombikba homokot tettünk,melynek a felületnövelés a szerepe. Kis adag elegyet a homokra enge-dünk. Melegítjük, majd a keletkező gázt víz alatt felfogjuk. Az elegyadagolását olyan ütemben végezzük, amilyen ütemű a gáz fejlődése.Az etilén a levegővel robbanóelegyet alkot, ezért el kell végezni a durranógáz-próbát, hogy meggyőződjünk: a keletkezett etilén kiszorí-totta-e az eredetileg benn levő levegőt. (1 = 15 sec.) A próba sikerült, a gáz így már meggyújtható. Vizsgáljuk meg a láng színét, valamint a lángba tartott üvegetl írjuk fel a folyamat egyenletét!K: A képen kérdőjel vil log ~ 30 sec. Az egyenletet lépésenként kiírni,utána rendezni.In: C2H4 + 302 = 2 C 0 2 +2 i / 2 0exo te rm folyamatN: A helyes egyenletben 1 mól etilén 3 mól oxigénnel reagálva szén-dioxiddá és vízzé égett el. Az óraüvegen látható korom a tökéletlenégésből származik. (K: narrátor.) Vezessük az etiléngázt megsavanyí-tott kálium-permanganát oldaton keresztül! (1 = 15 sec, K = készülék.)Látható, hogy az oldat a színét elveszti, tehát az etilén reakcióba lé-pett a kálium-permanganáttal, -- az etilén reakcióképes vegyület.Vezessük a gázt brómos vízbe! (1 = 15 sec, K = berendezés Azt tapasz-taljuk, hogy reagált a brómmal, amit a bróm színének eltűnése jelzett.Tehát az etilén telítetlen vegyület, a brómmal addíciós reakcióba lé-pett. írjuk fel az egyenletet!K: A képen kérdőjel vil log - 20 sec. Az egyenletet lépésenként kiírni.N: A helyes egyenletben 1 mól etilén 1 mól brómmal reagált dibróm-etánkeletkezése közben.etilén+ Br—> H~~~C — C — H dibróm-etánI IBr Br H H í i 170meggy újthatók, tehát az acetilén kismértékben oldódik vízben. Gömb-lombikot töltsünk meg acetilénnel! (K: lombik) Kis mennyiségű ace-tont juttatunk a lombikba, lezárjuk egy dugóval, melynek végén ka-pilláris van. A kapillárist szorosan befogjuk és jól összerázzuk a lombikot, majd a kapillárissal felfelé, festett vizet tartalmazó kádbatesszük és elengedjük a kapillárist (I = 25 sec).N: Látható, hogy a víz felszökött a kapillárisba, behatolt a lombikba. Milehet a magyarázata?K: 10 sec-ig kérdőjel villog.N: Azok válaszoltak helyesen, akik az acetilén acetonban való jól oldó-dásával magyarázták a kísérletet. így a lombikban légritkulás keletke-zett, aminek kiegyenlítésére a külső légnyomás beáramoltatja a vizet.Vizsgáljuk meg az acetilén kémiai tulajdonságait! Vezessünk acetilén-gázt megsavanyított kálium-permanganát oldaton keresztül! (1 = 15sec) Látható, hogy az acetilén reagált, amit a színváltozás jelzett. Te-hát az acetilén reakcióképes vegyület. Vezessünk acetiléngázt brómosvízbe (1 = 15 sec). Látható, hogy a brómos víz elszíntelenedett, tehátaz acetilén telítetlen vegyület, addícióra képes. írjuk fel a folyamategyenletét!K: A képen kérdőjel vil log - 10 sec. Az egyenletet lépésenként kiírni,utána rendezniH H I tIn: HC = CH + 2Br 2 = Br— C— C — Br- tetrabróm-etánI IBr Br acetilénN: A helyes válasz: 1 mól acetilén 2 mól brómmal reagál, tetrabróm-etánkeletkezése közben.In: Az aldehidek képződése alkoholokból, gyenge oxidációvalN: Az etil-alkohol gyenge oxidációjával előállítható anyag az acet-alde-hid. Kísérletünkben etil-alkoholból indulunk: ki. A gyenge oxidálószeraz enyhén megsavanyított kálium-dikromát. Készülékünk 2 db vastagkémcső, amelyeket összekapcsoltunk egy üvegcsővel. (K = készülék)Az oxidációban keletkező acet-aldehid gázalakú termékként távozik,172a második kémcső hideg vizében ez lecsapódik. Kezdjük el a kísérle-tet! Az első kémcsőbe bemérjük az alkoholt és a megsavanyított ká-lium-dikromátot. Melegítjük az elegyet. A sárga színű kálium-dikromát zöldülése jelzi a reakció haladását. A gépkocsivezetők el-lenőrzésére szolgáló alkoholszonda is ugyanezen az elven működik.(K = vágás) Pár perc múlva befejezzük a melegítést. A keletkezettacet-aldehid vizes oldatát kaptuk.írjuk fel a folyamat egyszerűsített egyenletét (csak a szerves anyagfeltüntetésével).K: A képen kérdőjel villog -- 30 sec.In: CH3CH2OH ~> CH.CHO etil-alkohol acet-aldehidN: Az acet-aldehid kimutatása két módszerrel történhet (K = narrátor). Az ezüsttükör-próbáta következőképpen végezzük:Gondosan kitisztított kémcsőbe 5 cm^ 5 %-os ezüst-nitrát oldatot ön-tünk (K - kémcső), majd ehhez 5 %-os ammónium-hidroxid oldatotcsepegtetünk míg a keletkező csapadék feloldódik. Tegyünk hozzá 1 cm^-t az előbb kapott acet-aldehid oldatból. Óvatosan melegítsük éslassan forgassuk a kémcsövet! Aldehid tartalmú csoport esetén tükrözőfémezüst válik ki a kémcső falára. Mi lehet a magyarázata?K: A képen kérdőjel villog — 30 sec.In: CH3CHO-^—>CH,COOH Ag+ -> Ag (redukció)acet-aidehid ecetsavN: Az aldehid oxidációjával egyidőben az oldatban levő ezüstionok re-dukálódnak, fémezüst válik ki. (K = narrátor) A másik kimutatási re-akció a Fehling-próba. Fehling I. és Fehling II. reagensekből 1-1 cm^-telegyítek (K = kémcső), majd ehhez 1 cm^ aldehid tartalmú oldatotöntök. Melegítés hatására vörösbarna csapadék válik le. 0 = 5 sec) Azoldat tartalmazott aldehidet.In: Ecetsav képződése etil-alkohol oxidálásávalN: Etil-alkohol erélyesebb oxidálásával ecetsavat állíthatunk elő. (K = narrátor) Az oxidációhoz kálium-dikromátot és tömény kénsavathasználunk. A berendezés gömblombikból, csepegtető tölcsérből,hűtőből és felfogóedényből áll. A gömblombikba mérjük a kálium-dikromátot és a kénsavat, majd lassan rázogatás közben adagoljuk az173etil-alkoholt. Melegítsük a lombikot! A képződő ecetsav gáz alakbantávozik és a szedőedénybe gyűlik össze. Hogyan tudnánk kimutatni azecetsav jelenlétét?K: A képen kérdőjel villog — 15 sec.N: Azok válaszoltak helyesen, akik az ecetsav savasságát mutatják ki.Vizsgáljuk meg kék lakmusszal (1=5 sec), megpirosodott, tehát az ol-dat savas.In: Kísérletek fehérjékkelN: A fehérjék az élet számára nélkülözhetetlen anyagok. (K = narrátor).Ezt kifejezi a protein görög szó is, mely "elsőnek" lennit jelent. A fe-hérjék felépítésében különféle aminosavak vesznek részt. Azaminosavak ún. peptid kötéssel kapcsolódnak egymáshoz. A fehérjékkémiailag nagyon érzékeny vegyületek, kémiai anyagok hatására át-meneti vagy maradandó, idegen szóval reverzibilis vagy irreverzibilisváltozáson mennek át.(I:reverzibilis megfordítható, irreverzibilis megfordíthatatlan)Készítsünk elóször fehérje oldatot, az egyik legismertebb fehérje for-rásból, a tojásból. (K = berendezés) Válasszuk el a fehérjét a sárgájá-tól, majd a fehérjét oldjuk fel térfogatának hatszoros mennyiségű víz-ben, rázogatás közben. (I = 25 sec) Szűrjük le szűrőpapíron! Az ígyelőállt fehérje oldattal kísérletezzünk. Könnyű fémsót, pl. ammónium-szulfátot adva a fehérjéhez, zavarosodás lép fel, a fehérje kicsapódott.Öntsünk kevés vizet hozzá! Látható, hogy a fehérje oldódott, tehát a kicsapás átmeneti, reverzibilis, öntsünk a fehérje oldathoz etil-alko-holt! Csapadék keletkezett, tehát a fehérje kicsapódott. Tegyünkhozzá vizet, a fehérje oldatba megy. A kicsapás átmeneti, reverzibilis.Öntsünk réz-szulfát oldatot a fehérjéhez! A keletkezett csapadék a fe-hérje kicsapódását jelzi. Próbáljuk oldani a csapadékot. Látható, hogya keletkezett fehérje nem oldható, maradandó, irreverzibilis kicsapástörtént. Ezért veszélyesek a vízben oldódó ezüst, réz, ólom, higanyvegyületek.N: Öntsünk a fehérje oldatra erős ásványi savat, pl. sósavat. A keletkezettcsapadékot próbáljuk oldani. Nem sikerült. Az erős ásványi savak isirreverzibilisen csapják ki a fehérjét. Melegítsük a fehérje oldatot! Lát-ható, hogy ebben az esetben is kicsapódott a fehérje. Lehűlve, desztil-lált vízzel próbáljuk oldani. Nem sikerült. A fehérje most is irrever-174zibilisen, maradandóan csapódott ki. Ez történik akkor is, amikor a tojást megfőzzük, vagy megsütjük.A fehérjéknek jellemző szfnreakcióik vannak. Ezek közül kettőt muta-tunk be. A Biuret-próba esetén 2 cm3 fehérje oldathoz öntsünk 1 cm310 %-os NaOH-oldatot, majd 1-2 csepp 1 %-os CuS04-oldatot. Egymásik kémcsőbe csak réz-szulfát oldatot és nátrium-hidroxid oldatotöntsünk, hogy össze tudjuk hasonlítani a fehérje hatására bekövetkezőszínváltozást! Látható, hogy fehérje esetében ibolya színeződés leszaz oldatban. A reakciót minden, legalább 2 peptidkötést tartalmazóvegyület adja, így minden fehérje is.A Xantoprotein-próbához öntsünk a fehérje oldathoz tömény salét-romsavat. Melegítsük az oldatot! (I -=15 sec) Az intenzív sárga szín a fehérje jelenlétére utal.175

Néhány  érdekesebb szerves kémiai kísérlet az általános  iskola 8. osztályában   és  a szakkörökön

http://publikacio.uni-eszterhazy.hu/2420/1/165-175_Gaal_Prokai.pdf

Néhány érdekesebb szerves kémiai kísérlet az általános iskola 8. osztályában és a szakkörökön

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

EKE Repository of Publications