Підручник з Хімії. 7 клас. Григорович - Нова програма

§ 3. Робота в хімічній лабораторії. Маркування небезпечних речовин. Спостереження й експеримент у хімії

Лабораторне обладнання та хімічний посуд

Робота в хімічній лабораторії для необізнаних людей іноді нагадує чаклунство чарівника, а для інших вона нічим не відрізняється від звичайних дій господині на кухні. І дійсно, хімік у лабораторії — це все одно, що кухар на кухні. Але хімік орудує не звичайним посудом, а спеціальним — хімічним — і змішує не харчові продукти, а хімічні реактиви.

Для того щоб успішно впоратися з виконанням хімічних експериментів, необхідно чітко знати, яке обладнання є в хімічній лабораторії, який посуд використовується хіміками і для чого він потрібний. А також необхідно вміти правильно виконувати прості хімічні дії.

На малюнку 14 зображено найпоширеніший пристрій у хімічній лабораторії — лабораторний штатив. На його стрижні за допомогою муфти кріпляться кільця й тримачі, у яких закріплюється хімічний посуд. У такий спосіб на лабораторному штативі збираються найрізноманітніші установки для дослідів.

Мал. 14. Лабораторний стрижневий штатив: 1 — підставка, 2 — стрижень, 3 — затискачі (муфти), 4 — тримачі, 5 — кільця

На малюнку 15 зображено найнеобхідніший хімічний посуд, з яким працює кожний хімік. Прості досліди проводять у пробірках — скляних трубках, запаяних з одного кінця. Якщо необхідне нагрівання, пробірку закріплюють у пробіркотримачі. Для роботи з розчинами використовують хімічні склянки та колби різної ємності.

Мал. 15. Хімічний посуд та інше лабораторне обладнання

Щоб пробірки та колби можна було нагрівати, їх роблять зі спеціального тонкого та термостійкого скла. Але такі тонкостінні посудини легко розбити, тому поводитися з ними слід набагато обережніше, ніж зі звичайним кухонним посудом.

Для визначення об’ємів рідин використовують спеціальний вимірювальний посуд: мірний циліндр, мірну склянку, мірну піпетку та мірну колбу.

Якщо необхідно відібрати невелику кількість порошкоподібної речовини, користуються шпателем.

Трапляється так, що під час зберігання сипка речовина злежалася й перетворилася на тверду грудку. Щоб перетворити її знову на порошок, слід скористатися ступкою — товстостінною керамічною чашею із шорсткуватою внутрішньою поверхнею. Невеликий шматочок твердої речовини поміщається на дно ступки й коловими рухами розтирається товкачиком до внутрішніх стінок (мал. 16).

Мал. 16. Подрібнення речовин у ступці товкачиком

Для роботи при високих температурах використовують порцеляновий посуд. Порцелянова чашка — це тонкостінний керамічний посуд, призначений спеціально для випарювання рідин. Її можна нагріти й не боятися, що вона трісне. Якщо ж необхідно дуже сильно нагрівати речовину в закритій посудині, використовують порцеляновий тигель. Його можна нагрівати в спеціальних печах до температури 1200 °С. Щоб пересунути гарячі порцелянову чашку або порцеляновий тигель, використовують тигельні щипці.

Нагрівальні прилади. Будова полум'я

Багато хімічних дослідів потребують нагрівання. У хімічних лабораторіях найчастіше використовують газові пальники (мал. 17, с. 22). У газових пальниках горить природний газ, який змішується з повітрям у спеціальній камері. Зазвичай газ, змішаний із достатньою кількістю повітря, згоряє блакитнуватим полум’ям, що не світиться, температура якого може досягати 1500 °С. Якщо повітря недостатньо, то полум’я пальника стає яскраво-жовтим і чадить.

Мал. 17. Газові пальники: а — пальник Бунзена: 1 — трубка з отворами, 2 — заслінка з отворами для надходження повітря, 3 — трубка для подачі газу; б — пальник Теклю: 1 — трубка, 2 — змішувач, 3 — диск для регулювання притоку повітря, 4 — гвинт для регулювання подачі газу, 5 — трубка для подачі газу

У шкільних лабораторіях частіше використовують спиртові пальники — спиртівки (мал. 18). У них горить етиловий спирт. Полум’я спиртівки «холодніше» за полум’я газового пальника, його температура не перевищує 1200 °С. Іноді для нагрівання користуються спресованим сухим пальним — «сухим спиртом» (мал. 19). Його полум’я ще «холодніше» й до того ж дуже чадить.

Мал. 18. Спиртівка: 1 — резервуар; 2 — ковпачок; 3 — ґніт; 4 — трубка з диском

Мал. 19. Пристрій для спалювання сухого спирту: 1 — тринога, 2 — підставка; 3 — ковпачок для гасіння полум'я

Якщо уважно подивитися на полум’я, то можна помітити декілька зон, які відрізняються за кольором, а отже, й за температурою (мал. 20, 21). У внутрішній, найхолоднішій, частині полум’я повітря тільки змішується з газом або випарами спирту, там ще не відбувається горіння. Середня частина полум’я, що світиться, — зона неповного згоряння. Найбільш гарячою є зовнішня частина полум’я — зона повного згоряння пального, вона майже безбарвна.

Мал. 20. Будова полум'я: 1 — найхолодніша зона; 2 — середня зона; 3 — найгарячіша, зовнішня зона

Мал. 21. Порівняння температури полум'я: а — газовий пальник; б — спиртівка

Якщо необхідно нагріти предмет, то його слід помістити у верхню частину полум’я — туди, де температура найвища.

Легкозаймисті рідини (ЛЗР) — спирт, бензин, ацетон — у жодному разі не можна нагрівати на відкритому полум’ї! Вони за таких умов можуть зайнятися. Такі рідини нагрівають тільки(!) на електричних плитках із закритою спіраллю.

Цікаво, що...

Навіть у верхній частині полум'я неможливо нагріти предмет до температури полум'я. Передусім через те що у великих предметах теплота дуже розсіюється, а не концентрується в одній точці. Наприклад, під час нагрівання на газовому пальнику температура пробірки з речовиною рідко перевищує 600 °С.

Маркування небезпечних речовин. Безпека під час роботи в хімічній лабораторії

Швидкий розвиток хімічної промисловості сприяє появі великої кількості різноманітних речовин для побутових і промислових потреб. Деякі речовини становлять певну небезпеку для здоров’я та життя людини. Багато з них, такі як кислоти і луги, у разі потрапляння на шкіру або в очі можуть спричинити подразнення та навіть хімічні опіки. А багато речовин є дуже токсичними, у разі потрапляння в дихальні шляхи або ротову порожнину вони можуть спричинити тяжке отруєння. Певну небезпеку становлять хімічно активні, легкозаймисті та вибухонебезпечні речовини.

Для застереження про небезпеку застосовують маркування речовин спеціальними знаками (мал. 22). Їх зазвичай зображають на етикетках і упаковках. Часто знаки доповнюють словесними застереженнями та правилами користування. Їх обов’язково слід прочитати та дотримуватися.

Мал. 22. Основні попереджувальні та заборонні знаки: 1 — «Небезпека»; 2 — «їдка речовина»; 3 — «Легкозаймиста речовина»; 4 — «Вибухонебезпечна речовина»; 5 — «Працювати в окулярах»; 6 — «Вогненебезпечно»; 7 — «Радіоактивність» (підвищена радіація); 8 — «Висока напруга»; 9 — «Лазерне випромінювання», 10 — «Електромагнітне випромінювання»

Робота в хімічній лабораторії завжди пов’язана з певною небезпекою, тому під час дослідів необхідно дуже обережно поводитися з хімічними реактивами та обладнанням.

Особливо обережними слід бути під час роботи з нагрівальними приладами. Щоб уникнути опіку під час нагрівання хімічного посуду, слід використовувати спеціальне приладдя — тримачі, щипці. Пам’ятайте, що гарячий посуд на вигляд нічим не відрізняється від холодного! Крім того, особливі запобіжні заходи слід застосовувати при нагріванні легкозаймистих речовин.

Під час виконання хімічних дослідів дуже важливо дотримуватися техніки експерименту. Це допоможе досягнути правильного результату й запобігти виникненню ситуацій, небезпечних для здоров’я. Уважно вивчіть правила безпеки в хімічній лабораторії та дотримуйтесь їх. Пам’ятайте, що більшість аварій і пожеж у лабораторіях і на виробництві відбуваються тоді, коли нехтують цими простими правилами.

Спостереження й експеримент у хімії

Хімія займається пошуком, накопиченням і систематизацією знань про речовини. Пошук і накопичення знань неможливі без оволодіння певними методами пізнання, серед яких можна виділити спостереження та експеримент.

Першим методом пізнання навколишнього світу було спостереження тіл, речовин або явищ. Спостереження — це цілеспрямоване й свідоме сприйняття об’єкта для отримання знань про його властивості.

Спостереження має бути активним. Що це означає? Пригадайте, як ви їхали в автобусі та дивилися у вікно. Якщо запитати вас, що відбувалося між другою і третьою зупинкою, то ви навряд чи зможете відповісти.

Чи можна сказати, що ви проводили спостереження? Ні. Ви просто споглядали краєвид. Якби ви цілеспрямовано спостерігали саме те, про що вас запитали, то легко відповіли б на запитання.

Але можливості нашого організму не безмежні: ми не бачимо мікроскопічні об’єкти, електричний струм, ультрафіолетове випромінювання і ще багато чого. Тому ми використовуємо різноманітні прилади й пристрої: мікроскоп, вольтметр, лінійку тощо. Прилади немовби підсилюють наші органи чуття.

Людина завжди ставила запитання: «Як?», «Чому?», «А що буде, якщо ... ?». Для відповідей на ці запитання самих лише спостережень замало. Ми можемо нескінченно довго спостерігати за краплею води, але дізнаємося тільки про здатність води випаровуватися. Ми не визначимо, що відбувається з водою при високій температурі, чи проводить вона електричний струм. Для отримання відповіді необхідно виконати експеримент (від латин. experimentum — проба, дослід). Експеримент є способом отримання знань і перевірки істинності припущень.

Під час експериментів створюються певні умови. Об’єкти дослідження нагрівають або охолоджують, поміщають під прес, змішують з іншими речовинами або діють на них електричним струмом. Експеримент нерозривно пов’язаний зі спостереженням, оскільки зміни, що відбуваються з об’єктом, необхідно спостерігати. Експеримент має проводитися з певною метою й відбуватися за заздалегідь складеним планом.

Експеримент може бути реальним і уявним. До речі, існування найдрібніших частинок речовини — атомів — уперше було доведене античним філософом Демокрітом саме за допомогою уявного експерименту.

Описуючи та порівнюючи явища, які спостерігали, ми можемо виділити певні закономірності. Ви, звісно, помічали, що в гарячій воді цукор розчиняється швидше, ніж у холодній.

Ви спостерігали, як іржавіють залишені під дощем залізні вироби. А срібло та золото не «бояться» води. Подібні спостереження підводять нас до висновку про те, що в гарячій воді речовини розчиняються швидше, а метали виявляють різну активність при взаємодії з водою.

Для того щоб пояснити отримані факти, ми будуємо припущення, або гіпотезу (від грец. ηψποτηεσισ — підстава, припущення). Будь-яка гіпотеза має бути підтверджена експериментально.

Доведене припущення перестає бути гіпотезою і стає теорією. Теорія — це комплекс поглядів або думок, який описує, пояснює і передбачає які-небудь явища. Теорія може бути створена на підставі низки експериментів. Але деякі теорії були виведені спочатку теоретично і лише потім перевірені дослідами та спостереженнями, як, наприклад, найважливіший у хімії Періодичний закон Д. І. Менделєєва.

Під час навчання в школі та впродовж свого життя вам неодноразово доведеться спостерігати й експериментувати. Більшість знань про властивості речовин, теорії та закони були отримані та відкриті експериментально. І ви також частину своїх пізнань у хімії отримуватимете або підтверджуватимете, здійснюючи експерименти самостійно або спостерігаючи за діями вчителя. Уміння спостерігати і робити висновки, ґрунтуючись на своїх спостереженнях, формулювати гіпотези й відстоювати свої погляди — найважливіші якості будь-якої людини.

Висновки:

1. Для проведення хімічних експериментів використовують спеціальні посуд, пристрої та прилади. Кожний пристрій та прилад використовують за певним призначенням із дотриманням відповідних правил.

2. Для нагрівання використовують газові пальники, спиртівки або сухе пальне. Газові пальники дозволяють нагрівати предмети й речовини до вищої температури. При нагріванні пробірку або інше тіло, що нагрівають, слід тримати у верхній частині полум'я, оскільки в ньому найвища температура.

3. При роботі в хімічній лабораторії слід дотримуватися певних правил безпеки, брати до уваги запобіжні позначки на реактивах та предметах.

4. Для дослідження речовин передусім проводять спостереження або експеримент (неозброєним оком або використовуючи спеціальні прилади). Ґрунтуючись на результатах досліджень, формулюють гіпотези. Експериментально доведені гіпотези стають основою законів та узагальнюються в теорії.

Контрольні запитання

1. З яких матеріалів найчастіше виготовляють хімічний посуд?

2. Для чого призначені: 1) пробірки; 2) колби; 3) мірний циліндр; 4) порцелянова чашка; 5) ступка?

3. Назвіть основні частини лабораторного штатива.

4. Чим хімічний посуд відрізняється від звичайного скляного кухонного посуду?

5. Яке обладнання використовують для нагрівання у лабораторії? Який пристрій дає найвищу температуру полум'я?

6. Які частини полум'я мають найвищу та найнижчу температуру?

Завдання для засвоєння матеріалу

1. Чому в полум'ї пальника пробірка може тріснути, якщо ззовні на ній є краплі води?

2. Якщо в полум'я газового пальника внести тонкий мідний дріт, то його кінчик оплавляється, а якщо велику мідну пластинку, то вона тільки нагрівається. Як це можна пояснити? (Температура плавлення міді становить 1083 °С.)

3^*. У кабінеті хімії дуже важливо дотримуватися правил безпеки. Але їх так важко вивчити! Виявіть винахідливість і творчість — складіть розповідь, вірш або зробіть малюнок, які допоможуть вам і вашим друзям легко запам'ятати ці правила.

Правила безпеки під час роботи в кабінеті хімії. Прийоми роботи з хімічним обладнанням

Кабінет хімії — це невелика хімічна лабораторія. У ньому вам доведеться проводити безліч дослідів. Робота буде безпечною для вас і для оточуючих, якщо дотримуватися простих правил.

1. Роботу починайте з вивчення опису дослідів і тільки з дозволу вчителя. Виконуйте тільки ті досліди, що наведено в описі.

2. Перед роботою одягніть захисний халат, а також рукавички та окуляри (якщо вони необхідні).

3. Під час роботи підтримуйте чистоту та порядок на робочому місці. Після роботи помийте використаний посуд і вимийте руки з милом.

4. Під час виконання роботи не розмовляйте, не займайтеся сторонніми справами та не відволікайте сусідів.

5. Кожна ємність із реактивами обов’язково повинна мати етикетку з назвою або формулою реактиву. Не використовуйте ємності з реактивами, на яких відсутня етикетка.

6. Відкривши банку з реактивом, не кладіть корок на стіл боком, а кладіть його догори низом.

7. Реактиви для дослідів слід брати тільки в кількості, передбаченій в описі досліду. Залишки взятого реактиву не можна зливати (зсипати) назад у посудину, де він зберігався, а слід поміщати в спеціальну банку для відходів.

8. Ніколи не беріть реактиви руками, користуйтесь для цього спеціальними ложечками, шпателями або пінцетами.

9. Наливаючи рідини, посудину з реактивом беріть так, щоб етикетка була спрямована вгору (мал. 23). Знімайте краплю з краю шийки посудини, оскільки рідина стікатиме по склу і псуватиме етикетку або може пошкодити шкіру рук. Набирати рідину із посудини можна також за допомогою піпетки.

Мал. 23. Як правильно наливати рідину

10. Хімічні реактиви не можна куштувати. Це стосується навіть тих речовин, які в повсякденному житті вживаються в їжу (кухонна сіль, цукор, оцет).

11. Якщо ви хочете перевірити запах реактиву, ніколи не підносьте посудину до обличчя, а, утримуючи її на певній відстані, спрямуйте рухами руки повітря над посудиною у напрямку до себе (мал. 24).

Мал. 24. Як правильно перевіряти запах реактиву

12. Для нагрівання розчинів у пробірці користуйтесь пробіркотримачем. Уважно стежте за тим, щоб отвір пробірки був спрямований убік від вас та інших осіб, оскільки рідина внаслідок перегрівання може вихлюпнутись із пробірки.

13. Пробірка, що нагрівається в полум’ї, ззовні має бути абсолютно сухою. Щоб уникнути перегрівання, спочатку рівномірно прогрівайте всю пробірку, рухаючи нею в полум’ї вгору і вниз, а потім нагрівайте її вміст знизу.

14. Не заглядайте в пробірку, в якій нагрівається рідина. Не нахиляйтеся над посудиною, в яку наливають яку-небудь рідину, оскільки дрібні крапельки можуть потрапити в очі. Краще одягнути захисні окуляри.

15. Гарячий посуд на вигляд не відрізняється від холодного. Перш ніж узяти посуд рукою, переконайтеся, що він охолов.

16. Під час роботи з розчинами кислот і лугів стежте за тим, щоб вони не потрапили на шкіру й одяг. Якщо випадково проллєте кислоту на руки, негайно змийте її водою і протріть руки розбавленим розчином соди. У разі потрапляння на шкіру розчину лугу відразу ж змийте його водою і протріть це місце розбавленим розчином борної кислоти.

17. У разі потрапляння їдких розчинів в очі необхідно негайно промити їх під струменем води, нахилившись над раковиною.

18. Якщо ви розбили посуд з хімічними реактивами, уламки можна викидати тільки в спеціальний бак для сміття.