pĒtnieciskĀ darbĪbaold.kimijas-sk.lv/.../pdf/12/kimija_12_2.1_st.pdf · 2012-07-29 · 1. rosina...

P Ē T N I E C I S K Ā D A R B Ī B A

12. klase

ĶĪMIJA

2.1

Projekts “Mācību satura izstrāde un skolotāju tālākizglītība dabaszinātņu, matemā-tikas un tehnoloģiju priekšmetos”“Pētnieciskā darbība. Ķīmija 12. klase”

Autortiesības uz šo darbu pieder ISECAutordarbus drīkst izmantot bez ISEC atļaujas nekomerciāliem nolūkiem saskaņā ar LR Autortiesību likumu, norādot atsauces, ja tas nav pretrunā ar autordarba normālas izmantošanas noteikumiem un nepamatoti neierobežo ISEC likumīgās intereses

© ISEC, 2008ISBN 978-9984-573-23-6

S A T U R S

ĶĪMIJA 12. klase

DeMonSTRēJUMIO g ļ ū d e ņ r a ž u h i d r O k s i l at v a s i n ā j u m i u n k a r b O n i l at v a s i n ā j u m i

K _ 1 2 _ D D _ 0 1 _ 0 1 Ū D E Ņ R A Ž S A I T E S V E I D O Š A N Ā S S P I R T O S U N S P I R T U Ū D E N S Š Ķ Ī D U M O S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

K _ 1 2 _ D D _ 0 1 _ 0 2 M E TA N Ā L A O K S I D Ē Š A N A PA R M E TĀ N S K Ā B I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

k a r b O n s k ā b e s u n t O at v a s i n ā j u m i

K _ 1 2 _ D D _ 0 2 _ 0 1 E T I Ķ S K Ā B E S E T I L E S T E R A I E G Ū Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

K _ 1 2 _ D D _ 0 2 _ 0 2 B O R S K Ā B E S E T I L E S T E R A I E G Ū Š A N A U N Ī PA Š Ī B A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

LAboRAToRIJAS DARbIO g ļ ū d e ņ r a ž u h i d r O k s i l at v a s i n ā j u m i u n k a r b O n i l at v a s i n ā j u m i

K _ 1 2 _ L D _ 0 1 _ 0 1 S P I R T U M O L E K U L U M O D E Ļ U V E I D O Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

K _ 1 2 _ L D _ 0 1 _ 0 2 V I E N V Ē R T Ī G O P I E S ĀT I N ĀT O S P I R T U F I Z I K Ā L Ā S Ī PA Š Ī B A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1

K _ 1 2 _ L D _ 0 1 _ 0 3 O G Ļ Ū D E Ņ R A Ž U H I D R O K S I L AT V A S I N Ā J U M U U N K A R B O N I L AT V A S I N Ā J U M U P I E R Ā D Ī Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3

k a r b O n s k ā b e s u n t O at v a s i n ā j u m i

K _ 1 2 _ L D _ 0 2 _ 0 1 O R G A N I S K O U N N E O R G A N I S K O S K Ā B J U Ķ Ī M I S K O Ī PA Š Ī B U S A L Ī D Z I N Ā Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6

K _ 1 2 _ L D _ 0 2 _ 0 2 E S T E R U I E G Ū Š A N A U N T O Ī PA Š Ī B U P Ē T Ī Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8

K _ 1 2 _ L D _ 0 2 _ 0 3 A M I N O S K Ā B J U Š Ķ Ī D U M U V I D E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0

4

d a b a s v i e l a s

K _ 1 2 _ L D _ 0 3 _ 0 1 TA U K U Š Ķ Ī D Ī B A D A Ž Ā D O S Š Ķ Ī D I N ĀTĀ J O S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2

K _ 1 2 _ L D _ 0 3 _ 0 2 G L I K O Z E S O K S I D Ē Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4

K _ 1 2 _ L D _ 0 3 _ 0 3 O L B A LT U M V I E L U P I E R Ā D Ī Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6

s a d z ī v ē i z m a n t O j a m ā s v i e l a s u n m at e r i ā l i

K _ 1 2 _ L D _ 0 4 Z I E PJ U I E G Ū Š A N A U N Ī PA Š Ī B A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8

Ķ ī m i j a s u n v i d e s t e h n O l O ģ i j a s

K _ 1 2 _ L D _ 0 5 _ 0 1 N O T E K Ū D E Ņ U AT T Ī R Ī Š A N A S M O D E L Ē Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0

K _ 1 2 _ L D _ 0 5 _ 0 2 C E L U L O Z E S H I D R O L Ī Z E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2

Ķ ī m i j a u n s a b i e d r ī b a s i l g t s p ē j ī g ā at t ī s t ī b a

K _ 1 2 _ L D _ 0 6 V I E L A S S I N T Ē Z E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4

ĶĪMIJA 12. klase

5

ŪDeŅRAŽSAITeS VeIDoŠAnĀS SPIRToS Un SPIRTU ŪDenSŠĶĪDUMoSDarba izpildes laiks 10 minūtes K _ 1 2 _ D D _ 0 1 _ 0 1

Mērķis Veidot izpratni par ūdeņražsaišu veidošanos starp spirta un ūdens molekulām,

analizējot novērojumus.

Sasniedzamais rezultātsNovēro šķīduma kopējā tilpuma samazināšanos, šķīdinot spirtu ūdenī.•Novēro animētu ūdeņražsaišu veidošanās modeli.•Secina par ūdeņražsaišu veidošanās ietekmi uz spirta šķīšanas procesu. •

Darba piederumi, vielasEtilspirts; destilēts ūdens, kuram pievienots indikators metiloranžs; apmēram

50 cm gara stikla caurule, kuras diametrs ir ≈ 10 – 15 mm; laboratorijas statīvs ar skavu; stikla caurulei piemērota diametra piltuve; divi stikla caurulei piemērota diametra aizbāžņi.

K_12_DD_01_VM.Stikla caurules vietā var izmantot vecu bireti.Šo demonstrējumu var veikt arī, izmantojot mērcilindru ar šlifa aizbāzni un di-

vus parastos mērcilindrus. Var izmantot arī divas 50 ml mērkolbas un vienu 100 ml mērkolbu.

Pirms stundas sākuma stikla caurules vienu galu noslēdz ar cieši pieguļošu aizbāzni. Izmēra tās garumu (var mērīt arī tilpumu) un uz stikla izdara 2 atzīmes, sadalot cauruli trīs šķietamās daļās tā, lai divas apakšējās daļas būtu vienādas (ap-mēram 20 cm), bet trešās – augšējās – daļas garums ir 5 – 10 cm.

Atzīmes var izdarīt ar ūdensizturīgu marķieri vai gumiju.

Darba gaitaStikla caurulē caur piltuvi ielej ar metiloranžu iekrāsoto ūdeni līdz pirmajai 1. atzīmei un to iestiprina statīvā. Cauruli statīvā pagriež nedaudz ieslīpi un uzmanīgi gar caurules sieniņu tajā ielej etilspirtu līdz otrajai atzīmei tā, lai ūdens un spirts veidotu divus atsevišķus slāņus. Pievērš skolēnu uzmanību tam, ka ielietā ūdens un spirta tilpums pirms to sajaukšanas ir vienāds.

Stikla cauruli blīvi noslēdz ar aizbāzni, izņem no statīva un sajauc abus šķid-2. rumus, vairākas reizes apvēršot cauruli. Stikla cauruli novieto atpakaļ statīvā. Novēro, ka iegūtā šķīduma tilpums ir samazinājies. Demonstrē animāciju “Ūdeņražsaišu veidošanās starp ūdens un spirta mole-3. kulām” (K_12_DD_01_VM).Skaidro animāciju skolēniem, saistot tilpuma maiņu eksperimentā ar ūdeņ-4. ražsaites veidošanos.

Informācijai! Istabas temperatūrā sajaucot 50 ml ūdens ar 54 ml spirta, iegūst nevis 104, bet gan tikai 100 ml šķīduma.

Spirta reģenerācijaNo iegūtā spirta ūdensšķīduma ir iespējams atdalīt spirtu, to izsālot. Šim nolū-

kam to pārlej mērcilindrā un pieber 40 – 60 g kālija karbonāta uz 100 ml šķīduma. Cilindru noslēdz ar aizbāzni un enerģiski krata. Novēro divu šķidruma slāņu vei-došanos, spirts ir augšējā slānī. Mērcilindra saturu pārlej dalāmajā piltuvē un pēc neilga laika atdala vienu slāni no otra. Atdalīto spirtu var izmantot spirta lampiņās.

6

MeTAnĀLA oKSIDēŠAnA PAR MeTĀnSKĀbIDarba izpildes laiks 40 minūtes K _ 1 2 _ D D _ 0 1 _ 0 2

MērķisVeidot izpratni par aldehīdu oksidēšanās reakcijām, novērojot demonstrējumu.

Sasniedzamais rezultātsNovērojot demonstrējumu, secina par aldehīdu reducējošajām īpašībām un

aldehīdu oksidēšanās produktiem.

Darba piederumi, vielasFormalīns (metanāla šķīdums ūdenī), 30 % H2O2, Virca kolba 300 ml, pilināmā

piltuve, 2 laboratorijas statīvi, gāzu novadcaurule, liela mēģene, divi 50 ml mēr-cilindri, indikators metiloranžs, kristalizators, gumijas aizbāznis, spirta lampiņa, elektriskā plītiņa.

Darba gaitaSastāda gāzu iegūšanas iekārtu (attēls).1. Virca kolbā ar mērcilindru ielej 30 m2. l formalīna.Pilināmajā piltuvē ar mērcilindru ielej 20 m3. l ūdeņraža peroksīda.Virca kolbu silda un pa pilienam no pilināmās piltuves pilina ūdeņraža 4. peroksīdu.Tiklīdz sākas reakcija (šķīdums sāk putot), sildīšanu pārtrauc.5. Izdalījušos gāzi uztver mēģenē, izspiežot no tās ūdeni.6.

Iegūtā gāze ir ūdeņradis! To var pārbaudīt, aizdedzinot to pie spirta lampiņas liesmas. Ja ūdeņradis ir tīrs, tas sadeg ar vāju troksni.

Kolbā iegūtā skābe ir metānskābe. To pārbauda ar indikatoru metiloranžu.Ķīmiskās reakcijas vienādojums: 2HCHO + H2O2 → 2HCOOH + H2↑Pēc demonstrējuma pārrunā ar skolēniem, kādus citus oksidētājus varētu izman-

tot aldehīdu oksidēšanai.

Att. Metanāla oksidēšanas iekārta

ĶĪMIJA 12. klase

7

Darba izpildes laiks 20 minūtes K _ 1 2 _ D D _ 0 2 _ 0 1

Mērķis Veidot izpratni par esterificēšanas reakcijas norisi un dažādu faktoru ietekmi uz

ķīmiskā līdzsvara nobīdi, analizējot novērojumus.

Sasniedzamais rezultātsNovēro etiķskābes etilestera iegūšanas procesu.•Secina par ķīmiskā līdzsvara nobīdi etilestera iegūšanas reakcijā.•

Darba piederumi, vielasDestilēšanas iekārta: Virca kolba 100 ml, pilināmā piltuve, Lībiga dzesinātājs,

novadule (alonžs), 100 ml uztvērējkolba, termometrs 0 – 130°C, divi laboratorijas statīvi, divi mērcilindri 25 ml, mērcilindrs 50 ml, smilšu vanna, elektriskā plītiņa, vārķermeņi, zilā lakmusa papīrs.

Vielas: etilspirts, koncentrēta sērskābe, etiķskābe, nātrija karbonāta piesātināts šķīdums, nātrija sulfāts, 50 % kalcija hlorīda ūdensšķīdums (šķīdums gatavots no bezūdens kalcija hlorīda).

Darba gaitaUzmanību! Darbs ar viegli gaistošām un uzliesmojošām vielām!

Sastāda etiķskābes etilestera 1. iegūšanas iekārtu (attēls) un sagatavo vielas.Iepazīstina skolēnus ar iekārtu.2. 100 m3. l Virca kolbā ar mērcilin-dru ielej 15 ml etanola.Uzmanīgi, skalinot kolbu, pievie-4. no 15 ml koncentrētas sērskābes un vārķermeņus. Uzmanību! Koncentrēta sērskābe!

Pilināmajā piltuvē ar mērcilindru ielej 30 m5. l etanola un 30 ml etiķskābes.Kolbu karsē smilšu vannā, līdz šķīduma temperatūra tajā sasniedz 6. 100 – 120 °C.Pēc tam uzkarsētajam šķīdumam no pilināmās piltuves pa pilienam pievieno 7. etilspirta un etiķskābes maisījumu tā, lai pievienotā šķīduma tilpums būtu vienāds ar atdestilētā etiķskābes etilestera tilpumu.Uzraksta ķīmiskās reakcijas vienādojumu.8.

CH3COOH + C2H5OH t°, H2SO4

CH3COOC2H5 + H2O

Demonstrējuma laikā skolēni pierakstos raksta ķīmiskās reakcijas vienādoju-9. mu un atbildes uz skolotāja uzdotajiem jautājumiem.

Kāda veida reakcija tā ir (apgriezeniska/neapgriezeniska)?a) Kas ir ķīmiskais līdzsvars?b) Kurā virzienā vēlamies novirzīt ķīmisko līdzsvaru etiķskābes etilestera c) iegūšanas reakcijā?Kāds paņēmiens tiek izmantots šajā eksperimentā ķīmiskā līdzsvara d) nobīdei?

Kad reakcija beigusies (destilēšanas process vairs nenotiek), karsēšanu pār-10. trauc un no destilēšanas iekārtas atvieno kolbu ar reakcijas produktu.

Destilēšanas procesā neiegūst tīru esteri. Tas satur etilspirta un etiķskābes piemaisījumus.

Lai iegūtu tīru etiķskābes etilesteri, jāatdala izejvielu piemaisījumi.Etiķskābi neitralizē, uztvērējkolbas saturam nelielām porcijām pievienojot nāt-

rija karbonāta šķīdumu, vienlaicīgi šķīdumu skalinot. Uzmanīgi, veidojas putas! Skalināšanu turpina, līdz zilā lakmusa indikatora papīrs vairs nekļūst sarkans.

Maisījumu pārlej šķirpiltuvē un atdala nātrija karbonāta šķīduma slāni (apakšējais slānis). Lai no estera atdalītu etilspirta piemaisījumu, šķirpiltuvē tam pievieno 15 ml

50 % kalcija hlorīda šķīduma un maisījumu saskalina. Atkal atdala apakšējo ūdens fāzi, bet estera slāni pārlej 50 ml koniskajā kolbā un žāvē, pievienojot bez-ūdens nātrija sulfātu.

Pēc tam esteri pārlej mazā destilēšanas kolbā, destilē ūdens vannā un savāc frak-ciju ar viršanas temperatūru 73 – 78 °C.

Att. Etiķskābes etilestera iegūšanas iekārta

eTIĶSKĀbeS eTILeSTeRA IeGŪŠAnA

8

Darba izpildes laiks 10 minūtes K _ 1 2 _ D D _ 0 2 _ 0 2

Mērķis Pilnveidot izpratni par esteru sastāvu un īpašībām, analizējot novērojumus.

Sasniedzamais rezultātsNovēro borskābes etilestera iegūšanas un tā sadedzināšanas procesu.•Secina par neorganisko skābju un spirtu esteru iegūšanas iespējamību.•Uzzina par esteru gaistamību, degšanas spēju un drošības pasākumiem, strā-•dājot ar tiem.

Skolēni pirms demonstrējuma zina, kas ir esteri; ir veikuši laboratorijas darbu “Esteru iegūšana”.

Šo demonstrējumu var izmantot kā “brīnumeksperimentu”.

Darba piederumi, vielasKristāliska borskābe, etilspirts, koncentrēta sērskābe, laboratorijas statīvs, gāzes

deglis, divi mērcilindri 25 ml, 50 – 100 ml apaļkolba ar aizbāzni, kurā iestiprināta gara stikla caurule ar nedaudz sašaurinātu galu, garš skaliņš vai kamīna sērkociņš.

Darba gaitaRosina skolēnus atcerēties, no kādām 1. izejvielām viņi ieguva esterus laboratorijas darbā. Informē skolēnus, ka šī demonstrējuma 2. mērķis ir parādīt, ka esterus var iegūt arī no neorganiskām skābēm un spirtiem.Apaļkolbā ievieto 2 – 3 g kristāliskas 3. borskābes, ar mērcilindru pielej 20 – 25 ml etilspirta un 3 – 5 ml koncentrētas sērskābes. Kolbu blīvi noslēdz ar gumijas aizbāzni, 4. kuram cauri ir izvadīta gara stikla caurule ar nedaudz sašaurinātu augšējo galu, un nostiprina laboratorijas statīvā (attēls).

Par stikla cauruli var izmantot arī mērpipeti.Uzmanību! Obligāti lietot aizsargbrilles!5. Kolbā esošo reakcijas maisījumu karsē ar gāzes degli līdz viršanai. Karsējot borskābe reaģē ar etilspirtu, un reakcijā rodas borskābes etilesteris, kas ir viegli gaistošs un veido tvaikus, kuri koncentrējas apaļkolbas augšējā daļā, tad garajā stikla caurulē un caur tās sašaurināto galu izdalās gaisā. Koncentrētā sērskābe katalizē reakciju un saista reakcijā radušos ūdeni. Notiekošo procesu apraksta šāds ķīmiskās reakcijas vienādojums:

H3BO3 + 3C2H5OH → B(OC2H5)3 + 3H2O.

Ar garu skaliņu aizdedzina no stikla caurules izplūstošos borskābes etiles-6. tera tvaikus. Tvaiki sadeg ar raksturīgu zaļu liesmu, kas vislabāk novērojama nedaudz aptumšotā telpā. Virs zaļās liesmas var novērot baltus dūmus, kurus veido bora oksīds. Borskābes etilestera sadegšanu apraksta ķīmiskās reakcijas vienādojums:

2B(OC2H5)3 + 18O2 → B2O3 + 12CO2 + 15H2O.

Piezīme. Borskābes vietā var izmantot arī boraku (Na2B4O7⋅10H2O). Tādā gadījumā borskābes etilestera veidošanos apraksta ķīmiskās reakcijas vienādojums:

Na2B4O7 + 12C2H5OH + H2SO4 → 4B(OC2H5)3 + 7H2O + Na2SO4.

Pēc šā demonstrējuma noskatīšanās skolēniem var uzdot mājas darbu – sa-meklēt datus par vēl vienu ļoti populāru neorganiskas skābes un spirta esteri – nitroglicerīnu.

Att. Borskābes etilestera iegūšanas iekārta

boRSKĀbeS eTILeSTeRA IeGŪŠAnA Un ĪPAŠĪbAS

ĶĪMIJA 12. klase

9

Darba izpildes laiks 20 minūtes K _ 1 2 _ L D _ 0 1 _ 0 1

Mērķis Izprast vienvērtīgo piesātināto spirtu izomēriju, veidojot molekulu modeļus.

Sasniedzamais rezultātsVeido spirtu molekulu izomēru modeļus.•Secina par spirtu molekulu izomērijas veidiem.•

Saskata un formulē pētāmo problēmu –

Formulē hipotēzi –

Saskata (izvēlas) un sagrupē lielumus, pazīmes –

Izvēlas atbilstošus darba piederumus un vielas Dots

Plāno darba gaitu,izvēlas drošas, videi nekaitīgas darba metodes Dots

Novēro, mēra un reģistrē datus Patstāvīgi

Lieto darba piederumus un vielas Patstāvīgi

Apstrādā datus Patstāvīgi

Analizē, izvērtē eksperimenta rezultātus, secina Patstāvīgi

Prezentē darba rezultātus –

Sadarbojas, strādājot pārī vai grupā –

Laboratorijas darbu var izmantot jaunās vielas apguvei, iepazīstinot ar spirtu izomērijas veidiem.

Uzdevums Izpētīt, kāda veida izomērija ir iespējama vienvērtīgajiem piesātinātajiem

spirtiem.

Darba piederumi, vielasAtomu modeļu komplekts, līmlapiņas.

Darba gaita Izveido etanola (C1. 2H5OH) molekulas modeli.Izveido iespējamos propanola (C2. 3H7OH) molekulas modeļus.Izveidoto izomēru skaitu un to struktūrformulas ieraksta 1. tabulā. 3. Izveido butanola-1 molekulas modeli. Tā struktūrformulu uzraksta uz divām 4. atsevišķām līmlapiņām.Pārveido izgatavoto modeli tā, lai saglabātos spirta funkcionālā grupa. 5. Izveidotā savienojuma struktūrformulu uzraksta uz citas līmlapiņas.Modeļus turpina pārveidot, līdz iegūst visus iespējamos C6. 4H9OH izomērus. Katra izomēra struktūrformulu uzraksta uz citas līmlapiņas. Izomēru skaitu un struktūrformulas ieraksta 1. tabulā.7. Sadala līmlapiņas divās grupās tā, lai uz tām uzrakstītās struktūrformulas 8. attēlotu atšķirīgus izomērijas veidus.Līmlapiņas ielīmē atbilstošajās 2. tabulas ailēs.9.

Iegūto datu reģistrēšana un apstrāde Spirtu formulas un izomēru skaits

1. tabula

Molekulformula Izomēru skaits Izomēru struktūrformulas

C2H5OH 1 H C C O H

H

H

H

H

C3H7OH 2 C C C O H

H

H

H

H

H

H

HC C C H

H

H

H

O

H

H

H

H

SPIRTU MoLeKULU MoDeĻU VeIDoŠAnA

10

C4H9OH 4

C C C O H

H

H

H

H

C

H

H

H

H

HC C C H

H

H

H

O

C

H

H

H

H

H

H

C C C O H

H

H

H

C

H

H

H

HH

H

C C O H

C

C

H

H

H

H

H

H

H

H

H

Butanola izomēru struktūrformulas2. tabula

I grupa II grupa

C C C O H

H

H

H

H

C

H

H

H

H

H

C C C O H

H

H

H

H

C

H

H

H

H

H C C C O H

H

H

H

C

H

H

H

HH

H

C C C H

H

H

H

O

C

H

H

H

H

H

H

C C O H

C

C

H

H

H

H

H

H

H

H

H

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumi Izmantojot 2. tabulas datus, formulē spirta izomērijas veidus katrā grupā.•I grupā ir funkcionālās grupas izomēri, bet II grupā ir virknes izomēri.

Izskaidro butanola izomēru daudzveidību.•Butanola izomēri svar piederēt gan pie virknes, gan funkcionālās grupas izomēriem.

ĶĪMIJA 12. klase

11

VIenVēRTĪGo PIeSĀTInĀTo SPIRTU FIZIKĀLĀS ĪPAŠĪbASDarba izpildes laiks 20 minūtes K _ 1 2 _ L D _ 0 1 _ 0 2

MērķisPilnveidot prasmes izmantot informācijas avotus eksperimenta rezultātu skaid-

rošanai, veicot laboratorijas darbu.

Sasniedzamais rezultātsPatstāvīgi nosaka šķidruma (vienvērtīga piesātināta spirta) viršanas •temperatūru.Izmanto datus literatūrā, nosakot likumsakarības starp dažādu spirtu viršanas •temperatūrām.Izmanto eksperimentā iegūtos datus un dotās tabulas datus, lai noteiktu ek-•sperimentā izmantoto spirtu.








Apstrādā datus –




UzdevumsNoteikt nezināmu spirtu, izmantojot vielas viršanas temperatūru.

Darba piederumi, vielasSpirta paraugs.Ieteicams izvēlēties izopropanolu (tvirš .= 82,3 oC), jo tad skolēnam ir iespēja seci-

nāt, izmantojot tabulas datus.Liela mēģene, spirta lampiņa karsēšanai, termometrs (0 – 100 °C), mēģenes

turētājs, vārķermeņi (izkarsētas porcelāna lauskas vai stikla kapilāru lauskas), aizsargbrilles.

Darba gaitaMēģenē ielej 5 m1. l nezināmā spirta, ievieto vārķermeņus. Iestiprina mēģeni turētājā un ievieto 2. tajā termometru (attēls).Karsē mēģeni, līdz šķidrums sāk 3. vārīties.Izņem mēģeni no liesmas un nolasa 4. temperatūru.Atkārto šo procedūru (karsēšanu un 5. mērīšanu) 5 reizes. Pēdējā izmērītā temperatūra ir viršanas temperatūra.Uzmanību! Spirta tvaiki var aizdeg-ties! Karsēt uzmanīgi!Mēģeni ar spirtu karsē vairākkārt, lai panāktu šķidruma vienmērīgu sasilšanu.Izmantojot iegūto viršanas tem-6. peratūru un tabulas datus, nosaka nezināmā spirta ķīmisko formulu.

Att. Spirta viršanastemperatūras noteikšana

12

Vienvērtīgo piesātināto spirtu viršanas temperatūrasTabula

Struktūrformula Viršanas temperatūra, °C

CH3OH 64,7

CH3CH2OH 78,4

CH3CH2CH2OH 97,2

CH3CH2CH2CH2OH 117,7

CHCH3

CH3

CH3 OH 108,4

CH3CH2CH2CH2CH2OH 138,0

CH CH2 CH2CH3 OH

CH3

130,5

(O. Neilands. Organiskā ķīmija. R.: ”Zvaigzne”, 1977)

Iegūto datu reģistrēšana Aptuvenā viršanas temperatūra ir 83 °C.

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumiPēc tabulas datiem atrod likumsakarību starp viršanas temperatūru un nesa-•zarotas oglekļa atomu virknes garumu.Jo garāka oglekļa atomu virkne, jo augstāka ir spirta viršanas temperatūra.Pēc tabulas datiem salīdzina viršanas temperatūru spirtu izomēriem ar vienā-•da garuma sazarotu un nesazarotu oglekļa atomu virkni.Ja oglekļa atomu skaits virknē ir vienāds, tad sazarotas oglekļa atomu virknes gadījumā spirta viršanas temperatūra ir zemāka nekā izomēram ar nesazarotu oglekļa atomu virkni.Secina par spirta parauga ķīmisko formulu un struktūrformulu. Secinājumus •pamato.Praktiski noteiktā viršanas temperatūra ir 83 °C. Pēc tabulas datiem redzams, ka tā ir augstāka par etanola, bet zemāka par propanola viršanas temperatūru. Tātad dotais spirts ir propanola izomērs.

ĶĪMIJA 12. klase

13


MērķisVeidot izpratni par ogļūdeņražu hidroksilatvasinājumu un karbonilatvasināju-

mu pierādīšanas reakcijām, novērojot un patstāvīgi veicot eksperimentu.

Sasniedzamais rezultātsNovēro etanola, glicerīna, fenola un metanāla pierādīšanas reakcijas.•Pamatojoties uz eksperimentā iegūtajiem novērojumiem, atšķir vienvērtīgos •piesātinātos un daudzvērtīgos spirtus, fenolus un aldehīdus.












Darbs sastāv no divām daļām.1. daļa – demonstrējums, kurā skolēni novēro etanola, glicerīna, fenola un meta-

nāla pierādīšanas reakcijas, pieraksta novērojumus un ķīmisko reakciju vienādoju-mus darba lapā.

2. daļa – skolēni patstāvīgi numurētajā mēģenē pierāda metanolu, glicerīnu, feno-lu vai metanālu.

I DAĻADemonstrējumsUzdevums

Vērojot demonstrējumu, aizpildīt 1. tabulu darba lapā.

1. Metanāla oksidēšanas reakcijaDarba piederumi, vielas

2 % AgNO3 šķīdums, 3 % amonjaka šķīdums, silts 0,1 M nātrija hidroksīda šķī-dums, destilēts ūdens, 50 –1 00 ml apaļkolba, formalīns (metanāla šķīdums ūdenī), elektriskā plītiņa, 1000 ml vārglāze vai ūdensvanna.

50 – 100 ml apaļkolbu attauko, vispirms izskalojot to ar siltu 15 % nātrija hidrok-sīda šķīdumu, bet pēc tam vairākas reizes – ar destilētu ūdeni.

Darba gaita50 m1. l apaļkolbā ielej 15 ml 2 % sudraba nitrāta šķīduma.Tad pa pilienam piepilina 3 % amonjaka šķīdumu tik ilgi, līdz sākumā radu-2. šās sudraba oksīda nogulsnes pilnīgi izšķīst, veidojoties šķīstošam komplek-sajam savienojumam – diamīnsudraba(I) nitrātam. Pie iegūtā šķīduma pielej 0,5 – 1 m3. l tikko pagatavota formalīna. Apaļkolbu ar iegūto reakcijas maisījumu iestiprina statīvā un ievieto vārglāzē ar vārošu ūdeni.Novēro sudraba spoguļa rašanos.Kolbu var karsēt arī spirta lampiņas liesmā. Kolba jāapsilda vienmērīgi. 4. Uzmanību! Kolbu nedrīkst sakratīt!5. Raksta ķīmisko reakciju vienādojumu.6.

2. Etanola oksidēšanas reakcijaDarba piederumi, vielas

Etanols, vara stieplīte, spirta lampiņa, 1 liela mēģene, pincete.Ieteicams vara stieplītes vienu galu satīt, lai palielinātu stieplītes virsmas

laukumu.

oGĻŪDeŅRAŽU HIDRoKSILATVASInĀJUMU Un KARbonILATVASInĀJUMU PIeRĀDĪŠAnA

14

Darba gaita Mēģenē ielej ≈ 2 m1. l etilspirta.Vara stieplīti tur spirta lampiņas liesmā, līdz tā oksidējas. 2. Stieplīti izņem no liesmas un 3. nekavējoties ievieto mēģenē ar spirtu. Šo procedūru atkārto 3 – 4 reizes. 4. Vērš skolēnu uzmanību uz to, ka spirta raksturīgā smarža vairs nav sajūtama. Raksta ķīmisko reakciju vienādojumu!5.

3. Glicerīna reakcija ar Cu(OH)2

Darba piederumi, vielas0,1 M šķīdumi: CuSO4, NaOH; glicerīns, liela mēģene, stikla nūjiņa.

Darba gaitaMēģenē ielej ≈ 10 m1. l 0,1 M CuSO4 šķīduma. Pievieno 0,1 M NaOH šķīdumu, līdz radušās nogulsnes sāk šķīst. 2. Tad pielej ≈ 2 m3. l glicerīna un samaisa mēģenes saturu ar stikla nūjiņu. Ja nogulsnes neizšķīst, un neveidojas intensīvi zils šķīdums, tad pielej vēl 4. nedaudz sārma šķīduma. Raksta ķīmisko reakciju vienādojumu.5.

4. Fenola reakcija ar FeCl3 šķīdumu Darba piederumi, vielas

3 % fenola šķīdums, 0,1 M FeCl3, liela mēģene.

Darba gaitaMēģenē ielej ≈ 10 m1. l fenola šķīduma. Pievieno 2 m2. l FeCl3 šķīduma. Fenola pierādīšanai ķīmisko reakciju vienādojumu neraksta!

Ogļūdeņražu hidroksilatvasinājumu un karbonilatvasinājumu raksturīgās īpašības.

1. tabula

Organiskā viela

Novērojumi Darba gaita Raksturīgā īpašība

Formalīns (metanāla šķīdums ūdenī)

Rodas sudraba spogulis.

Mēģenē ielej ≈ 2ml 2 % AgNO3

šķīduma un pa pilienam piepilina 3 % amonjaka šķīdumu tik ilgi, līdz sākumā radušās sudraba oksīda nogulsnes pilnīgi izšķīst. Pie iegūtā šķīduma piepilina 3 pilienus formalīna. Mēģeni karsē spirta lampiņas liesmā. Uzmanību! Mēģene jāsilda vienmērīgi, to nedrīkst sakratīt!

Reaģē ar Ag2O amonjakālu šķīdumu (sudraba spoguļa reakcija).

Ķīmiskās reakcijas vienādojums:

H CO O

H OHAg2O H C

t°NH 3 H 2O. 2Ag+ +

Etanols Vara stieplīte pēc karsēšanas kļūst melna.Pēc ievietošanas spirtā tā kļūst spoža.

Vara stieplīti ar pinceti tur spirta lampiņas liesmā, līdz tā oksidējas.Stieplīti izņem no liesmas un nekavējoties ievieto mēģenē ar spirtu.

Reducē vara(II) oksīdu.

Ķīmiskās reakcijas vienādojums:

CO

H

t°C2H5OH CuO CH3 Cu OH2+ + +

ĶĪMIJA 12. klase

15

Glicerīns Pēc glicerīna pievienošanas zilās nogulsnes izšķīst un veidojas intensīvi zils šķīdums.

Apmaiņas reakcijā iegūst vara(II) hidroksīdu. Mēģenē vara(II) hidroksīda nogulsnēm pievieno glicerīna šķīdumu un mēģenes saturu sakrata.

Reaģē ar vara(II) hidroksīdu bez karsēšanas.

Ķīmiskās reakcijas vienādojums:CH2

CH

CH2

OH

OH

OH

Cu(OH)2Cu

O2H2+

CH2

CH

CH2

O

O

OH

+

Fenols Šķīdums maina krāsu uz violetu.

Fenola šķīdumam pievieno dzelzs(III) sāls šķīdumu.

Reaģē ar dzelzs(III) jonu.

II DAĻALaboratorijas darbs

Skolēni ar raksturīgu ķīmisko reakciju palīdzību nosaka, vai numurētajā mēģenē ir etanols, formalīns, glicerīna vai fenola šķīdums.

Uzmanību! Atgādiniet skolēniem, ka pirms darba sākšanas izsniegtais šķīdums jāsadala četrās aptuveni vienādās daļās!

Skolēnam nepieciešamie darba piederumi un vielas0,1 M FeCl3 šķīdums, 0,1 M CuSO4 šķīdums, 0,1 M NaOH šķīdums, 2 % AgNO3

šķīdums, 3 % amonjaka šķīdums ūdenī, vara stieplīte, spirta lampiņa, pilināmā pipete, pincete, 4 mēģenes, numurēta mēģene ar vielas šķīdumu, mēģeņu statīvs.

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumiPēc darba kopā ar skolēniem pārrunā iegūtos rezultātus.Pārrunā par ķīmiskajām reakcijām, kuras ir raksturīgas vienvērtīgajiem un

daudzvērtīgajiem spirtiem, fenoliem un aldehīdiem.

16


Mērķis Pilnveidot pētnieciskās darbības prasmes, pētot organisko un neorganisko skāb-

ju ķīmiskās īpašības.

Sasniedzamais rezultātsFormulē hipotēzi atbilstoši pētāmajai problēmai, izvēlas darba piederumus, •vielas un plāno darba gaitu. Veicot eksperimentus ar organisku un neorganisku skābi, salīdzina to •īpašības.Secina par neorganisko un organisko skābju līdzīgajām ķīmiskajām īpašī-•bām un raksta veikto ķīmisko reakciju molekulāros, jonu un saīsinātos jonu vienādojumus.

Saskata un formulē pētāmo problēmu Dots

Formulē hipotēzi Patstāvīgi


Izvēlas atbilstošus darba piederumus un vielas Patstāvīgi

Plāno darba gaitu,izvēlas drošas, videi nekaitīgas darba metodes Patstāvīgi





Prezentē darba rezultātus

Sadarbojas, strādājot pārī vai grupā

Pirms laboratorijas darba katrs skolēns individuāli veic mājas darbu – uz lapas uzraksta ķīmisko reakciju vienādojumus, kas apraksta atšķaidītu neorganisko skābju (HCl vai H2SO4) ķīmiskās īpašības un prognozē, kuras ķīmiskās īpašības piemīt arī organisko skābju šķīdumiem. Pirms laboratorijas darba skolēni apvienojas grupās, salīdzina mājas darbus.

Skolēni laboratorijas darbu veic un darba lapas aizpilda individuāli.Skolotājs vērš uzmanību: ja ķīmiskā reakcija nesākas uzreiz, tad mēģeni ar reaģē-

jošo vielu maisījumu silda.

Pētāmā problēma Vai ūdensšķīdumos organiskajām un neorganiskajām skābēm piemīt līdzīgas

ķīmiskās īpašības?

Hipotēze Ūdensšķīdumos organiskās un neorganiskās skābes disociē jonos; kā pozitīvais

jons atšķeļas ūdeņraža jons, tāpēc skābes maina indikatora krāsu. Tās reaģē ar bā-zēm, bāziskajiem oksīdiem, vājāku skābju sāļiem un metāliem, kuri metālu elektroķī-misko spriegumu rindā atrodas pirms ūdeņraža.

Darba piederumi, vielas Reaģentu un piederumu komplekts katram skolēnam:0,1 M HCl vai H2SO4 šķī-

dums, 0,1 M HCOOH vai CH3COOH šķīdums, 0,1 M NaOH šķīdums. Cietas vielas: NaHCO3, Mg skaidiņas, Cu stieplīte vai pulveris, MgO, metiloranža šķīdums, 10 mēģenes, mēģeņu statīvs, mēģeņu turētājs, spirta lampiņa (viena uz sola) un sērkoci-ņi, aizsargbrilles.

Darba gaita Vienā mēģenē ielej 1 ml HCl vai H1. 2SO4 šķīduma, otrā – 1 ml HCOOH vai CH3COOH šķīduma.Abām mēģenēm piepilina metiloranža šķīdumu. 2. Novērojumus pieraksta tabulā.3. Iepriekšējā eksperimentā izmantotajās mēģenēs katrā pielej 1 ml NaOH 4. šķīduma.Novērojumus pieraksta tabulā.5. Divās mēģenēs ieber magnija skaidiņas. 6. Vienā mēģenē pievieno 1 ml HCl vai H7. 2SO4 šķīduma, otrā – 1 ml HCOOH vai CH3COOH šķīduma.Novērojumus pieraksta tabulā.8. Divās mēģenēs ieber vara pulveri vai ieliek vara stieplīti. 9.

oRGAnISKo Un neoRGAnISKo SKĀbJU ĶĪMISKo ĪPAŠĪbU SALĪDZInĀŠAnA

ĶĪMIJA 12. klase

17

Vienā mēģenē pievieno 1 ml HCl vai H10. 2SO4 šķīduma, otrā – 1 ml HCOOH vai CH3COOH šķīduma.Novērojumus pieraksta tabulā.11. Divās mēģenēs ieber magnija oksīdu.12. Vienā mēģenē pievieno 1 ml HCl vai H13. 2SO4 šķīduma, otrā – 1 ml HCOOH vai CH3COOH šķīduma.Novērojumus pieraksta tabulā.14. Divās mēģenēs ieber nātrija hidrogēnkarbonātu.15. Vienā mēģenē pievieno 1 ml HCl vai H16. 2SO4 šķīduma, otrā – 1 ml HCOOH vai CH3COOH šķīduma.Novērojumus pieraksta tabulā.17.

Iegūto datu reģistrēšanaIzveido tabulu iegūto datu (novērojumu) reģistrēšanai.

Vielu raksturojums pirms reakcijas

Novērotās ķīmiskās reakcijas pazīmes ar neorganisko skābi

Novērotās ķīmiskās reakcijas pazīmes ar organisko skābi

Iegūto datu apstrādeUzraksta veikto ķīmisko reakciju molekulāros, jonu un saīsināto jonu

vienādojumus.Vienādojumus skolēni raksta uz atsevišķas A4 formāta lapas un pievieno darba

lapai.

Secinājumi Secina, ka ūdensšķīdumos neorganisko un organisko skābju ķīmiskās īpašības ir

līdzīgas, jo tās disociē jonos, atšķeļot pozitīvos ūdeņraža jonus.

18

Darba izpildes laiks 15 + 25 minūtes K _ 1 2 _ L D _ 0 2 _ 0 2

MērķisIzprast esterificēšanas reakcijas norisi, tās apgriezeniskumu un vides pH ietek-

mi uz estera hidrolīzi, veicot laboratorijas darbu.Laboratorijas darbu var veikt divās mācību stundās. Pēc laboratorijas darba pir-

mās daļas, skolotājs var piedāvāt demonstrējumu “Etiķskābes etilestera iegūšana”.

Sasniedzamais rezultāts.Sintezē esteri no dotā spirta un karbonskābes.•Veicot eksperimentu, pārbauda vides ietekmi uz estera hidrolīzi.•Secina par dažādiem apstākļiem, kas ietekmē ķīmiskā līdzsvara nobīdi apgrie-•zeniskā reakcijā.











Sadarbojas, strādājot pārī vai grupā Patstāvīgi

I DAĻAEstera iegūšanaUzdevums

No skolotāja piedāvātajiem reaģentiem iegūt esteri!

Darba piederumi, vielas Ieraksta skolotāja piedāvātās vielas.70 % etānskābe, 3-metil-1-butanols (izoamilspirts), koncentrēta H2SO4, piesā-

tināts NaCl šķīdums, aizsargbrilles, mēģene, 2 vārglāzes 250 ml, elektriskā plītiņa, pipete, mēģeņu statīvs.

Darba gaita Mēģenē ielej 2 m1. l karbonskābes un pievieno 2 ml spirta. Saskalina.Uzmanību! Koncentrēta skābe!2. Uzmanīgi ar pipeti pievieno 0,5 ml koncen-trētas sērskābes.Mēģeni ievieto 250 m3. l vārglāzē ar vārošu ūdeni (≈ 150 ml) un karsē 5 minūtes. Mēģenes var karsēt arī klasei vai skolēnu grupai kopīgā ūdensvannā, kurā ievietots statīvs. Šādā gadījumā mēģenēm jābūt marķētām.Pēc reakcijas mēģenes saturu izlej 250 m4. l vārglāzē, kurā ieliets ≈ 100 ml pie-sātināta NaCl šķīduma vai auksta ūdens, un pārbauda aromātu.Uzmanīgi pārbauda izejvielu aromātu, salīdzina to ar iegūto produktu un 5. datiem literatūrā (1. tabula).

eSTeRU IeGŪŠAnA Un To ĪPAŠĪbU PēTĪŠAnA

ĶĪMIJA 12. klase

19

Daži pārtikā un parfimērijā izmantojamie esteri1. tabula

Nosaukums Viršanas temperatūra, °C

Izmantošana

Skudrskābes etilesteris 54 Ruma esenceEtiķskābes etilesteris 77 Šķīdinātājs, smaržvielu komponentsEtiķskābes amilesteris 147 Banānu esenceSviestskābes etilesteris 121 Ananāsu esenceSviestskābes benzilesteris

238 Jasmīnu esence

Etiķskābes izoamilesteris 142 Bumbieru esenceBaldriānskābes izoamilesteris

193 Ābolu esence

(D. Cēdere, J. Logins. Organiskā ķīmija ar ievirzi bioķīmijā. R.: “Zvaigzne ABC”, 1996.)

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumiUzraksta estera iegūšanas ķīmiskās reakcijas vienādojumu.•

CH3 C

O

OH O CH2 CH2 CH

CH3

CH3

H CH3 C

O

O CH2 CH2 CH

CH3

CH3+ +t,°C

H2SO 4

H2O

Secina, kāda loma estera sintēzē ir koncentrētai sērskābei.•Koncentrēta H2SO4 saista ūdeni, un ķīmiskās reakcijas līdzsvars tiek nobīdīts estera veidošanās virzienā.Secina, kāds esteris ir sintezēts, un raksturo tā fizikālās īpašības.•Sintezēts etiķskābes izoamilesteris. Tā ir viegli gaistoša viela ar raksturīgu bum-bieru smaržu.

II DAĻAEstera hidrolīze

Pētāmā problēma Kā estera hidrolīzi ietekmē vides pH?

Lielumi/ pazīmesĶīmiskās reakcijas pazīme – aromāts.

Darba piederumi, vielasHidrolizēt var savu iegūto esteri, ja laboratorijā ir pietiekami maza dalāmā piltu-

ve. (Ar dotajiem reaģentu daudzumiem labas izdošanās gadījumā iespējams iegūt ≈ 2 ml estera.) Ja estera fāzes atdalīšana sagādā problēmas, tad var izmantot skolotāja iepriekš sintezētu esteri vai veikalā nopērkamo nagu lakas šķīdinātāju, kas nesatur acetonu. Šāda kosmētiskā līdzekļa sastāvā parasti ir etilacetāts vai tā maisījums ar izoamilacetātu.

Esteris, 0,1 M NaOH šķīdums, 0,1 M H2SO4 šķīdums, destilēts ūdens, universā-lindikatora papīrs, 3 mēģenes, 3 pipetes, 250 ml vārglāze, elektriskā plītiņa, stikla nūjiņa, mēģeņu statīvs.

Darba gaita Trijās mēģenes iepilina pa 3 – 4 pilieniem estera un pārbauda tā aromātu.1. Vienā mēģenē pielej 2 m2. l destilēta ūdens, otrā – 2 ml NaOH šķīduma, bet trešajā – 2 ml H2SO4 šķīduma. Katrā mēģenē nosaka aptuvenu vides pH ar universālindikatora papīru.Mēģeņu saturu sakrata un ievieto tās vārglāzē ar vārošu ūdeni un karsē 5 – 3. 10 minūtes.Pēc reakcijas 4. uzmanīgi pārbauda aromātu visās trijās mēģenēs.

Iegūto datu reģistrēšana un apstrāde Izveido datu tabulu un ieraksta tajā savus novērojumus.

Hidrolīzes reakcijas norise atkarībā no vides pH2. tabula

Mēģ. nr. Vides pH Aromāts pirms hidrolīzes Aromāts pēc hidrolīzes

1. 7 Spēcīgs, esterim raksturīgs Vājš, esterim raksturīgs

2. 10 Spēcīgs, esterim raksturīgs Nav esterim raksturīgā aromāta

3. 2 Spēcīgs, esterim raksturīgs Jūtams estera aromāts

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumiSecina, kādā vidē estera hidrolīze notiek labāk un kāpēc.Estera hidrolīze labāk notiek bāziskā vide, jo bāziskā vidē hidrolīze nav apgrieze-

nisks process.

20

AMInoSKĀbJU ŠĶĪDUMU VIDeDarba izpildes laiks 20 minūtes K _ 1 2 _ L D _ 0 2 _ 0 3

Mērķis Veidot izpratni par aminoskābju uzbūvi, pētot dažādu aminoskābju molekulu

uzbūvi un ūdensšķīdumu vidi.

Sasniedzamais rezultātsNosaka dažādu aminoskābju šķīdumu vidi ar indikatorpapīru un digitālo pH-•metru.Secina par aminoskābju šķīduma vides saistību ar funkcionālo grupu skaitu •aminoskābju molekulā.











Sadarbojas, strādājot pārī vai grupā

Pētāmā problēmaKāpēc dažādu aminoskābju ūdensšķīdumos ir dažāda vide?

Lielumi/ pazīmesAminoskābju šķīduma pH, indikatora krāsas maiņa.

Darba piederumi, vielasAminoskābju ūdensšķīdumi: aminoetānskābe (glicīns, Gly), 2,6-diaminohek-

sānskābe (lizīns, Lyz), 2-amino-pentāndiskābe (glutamīnskābe, Glu); trīs vārglāzes 100 ml, universālindikatora papīrs, stikla nūjiņa, pH-metrs.

Lizīns pārdošanā parasti ir sāls formā. Pirms eksperimenta aminoskābes šķīdumu neitralizē, pakāpeniski pievienojot cietu Na2CO3 vai NaHCO3 tik daudz, līdz šķīduma pH vērtība sasniedz 9,7, ko nosaka ar pH-metru.

Darba gaitaKatras aminoskābes šķīduma vienu pilienu ar stikla nūjiņu pārnes uz univer-1. sālindikatora papīra. Nosaka izsniegto aminoskābju šķīdumu aptuveno pH vērtību.Nosaka aminoskābju šķīdumu precīzu pH vērtību ar pH-metru.2. pH vērtības ieraksta datu tabulā.3. Tabulā ieraksta aminoskābju struktūrformulas.4. Nosaka un tabulā ieraksta karboksilgrupu un aminogrupu skaitu.5.

ĶĪMIJA 12. klase

21

Iegūto datu reģistrēšana un apstrādeDažādu aminoskābju šķīdumu pH vērtības

Tabula

Glicīns Lizīns Glutamīnskābe

≈pH vērtība (ar indikatorpapīru)

6 10 3

pH vērtība(ar pH-metru)

5,9 9,7 3,2

Vide Gandrīz neitrāla

Bāziska Skāba

Struktūrformula CH2

NH2

COOH NH2 (CH2)4 CH

NH2

COOH CH2HOOC CH2 CH

NH2

COOH

Karboksilgrupu skaits

1 1 2

Aminogrupu skaits

1 2 1

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumiSecina par aminoskābju šķīduma vides saistību ar funkcionālo grupu skaitu

aminoskābju molekulā.Aminoskābju šķīdumiem ir skāba vide, ja karboksilgrupu skaits ir lielāks par

aminogrupu skaitu tās molekulā.Attiecīgi – bāziska vide, ja vairāk ir aminogrupu, bet neitrāla, ja aminogrupu un

karboksilgrupu skaits ir vienāds.

22


Mērķis Veidot izpratni par tauku šķīdību dažādos šķīdinātājos, prognozējot un eksperi-

mentāli pārbaudot to šķīdību sadzīves šķīdinātājos.

Sasniedzamais rezultātsFormulē pētāmo problēmu un hipotēzi par sadzīves šķīdinātāja izvēli.•Izmantojot iepriekšējās zināšanas, pamato izvirzīto hipotēzi.•Praktiski pārbaudot tauku šķīdību dažādos šķīdinātājos, secina par izvirzītās •hipotēzes pareizību.

Saskata un formulē pētāmo problēmu Patstāvīgi











Situācijas apraksts Katram var gadīties sātīgas maltītes laikā uzpilināt uz apģērba tauku pili vai,

darbojoties ap auto, notraipīt drēbes ar mašīneļļu. Mazgājot ar ūdeni un ziepēm, traips saglabājas. Aiznest uz ķīmisko tīrītavu vairs nevar pagūt. Varbūt mēģināt tī-rīt ar degvīnu vai acetonu? Tā kā dzīvoklī nesen veikts remonts, tad mājās ir arī citi šķīdinātāji: vaitspirts (satur benzīnu B70) un krāsas šķīdinātājs R-4 (satur acetonu un toluolu).

Pētāmā problēma Kādu šķīdinātāju izvēlēties, lai iztīrītu tauku traipu no apģērba?

Hipotēze Tauku traipu jāšķīdina nepolārā šķīdinātājā, jo tauki ir nepolāras vielas, kas šķīst

nepolāros šķīdinātājos. Vaitspirta sastāvā ir benzīns. Benzīns ir ogļūdeņražu maisījums. Ogļūdeņraži

ir nepolāras vielas, tie nešķīst ūdenī un citos polāros šķīdinātājos. Tauki arī nešķīst ūdenī, tātad tie šķīdīs šķidro ogļūdeņražu maisījumā, jo “līdzīgs šķīst līdzīgā”.

Darba piederumi, vielasHeksāns; etanols; propanons (acetons); sviests, margarīns, kas paredzēts cepšanai

vai citi cietie tauki, 4 mēģenes, mēģeņu statīvs, stikla nūjiņa, plastmasas nazītis vai lāpstiņa; neliels kokvilnas auduma gabaliņš ar tauku traipu, 2 papīra salvetes, marles vai vates gabaliņš, destilēts ūdens, gumijas cimdi, biežāk lietotie sadzīves šķīdinātāji, kuru vidū noteikti jābūt vaitspirtam (lakbenzīnam) vai benzīnam.

Darba gaita Tauku šķīdināšana

Četrās numurētās mēģenēs ievieto pa nelielam gabaliņam (ø ≈ 5 mm) cieto 1. tauku. Pirmajā mēģenē pielej ≈ 2 m2. l destilēta ūdens.Pārējās trijās mēģenēs pielej ≈ 2 m3. l kādu no dotajiem šķīdinātājiem.Mēģeņu saturu maisa ar stikla nūjiņu.4. Novērojumus ieraksta datu tabulā. 5.

Tauku traipa tīrīšanaŠo laboratorijas darba daļu skolēni var veikt kā mājas laboratorijas darbu.

No skolotāja piedāvātā sadzīves šķīdinātāju klāsta izvēlas piemērotāko un 1. samērcē ar to vates vai vairākkārt salocītu marles gabaliņu.No papīra salvetes, to vairākkārt salokot, izveido paliktni (8 vai vairāk kārtas).2. Uz paliktņa novieto kokvilnas auduma gabalu ar tauku traipu un šķīdina to, 3. beržot ar izvēlētajā šķīdinātajā samērcētu vati. Ja traips ir tumšs (piemēram, notraipīts ar mašīneļļu), tad to pārvieto uz tīra 4. paliktņa un procedūru atkārto.

TAUKU ŠĶĪDĪbA DAŽĀDoS ŠĶĪDInĀTĀJoS

ĶĪMIJA 12. klase

23

Iegūto datu reģistrēšanaTauku šķīšana dažādos šķīdinātājos

Tabula

Šķīdinātāja nosaukums

Šķīdinātāja ķīmiskā formula Novērojums

Heksāns CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3 Izšķīst ≈ 2 minūšu laikā

Etanols CH3—CH2—OH Gandrīz nešķīst

Acetons CH3—CO—CH3 Nemaz nešķīst

Destilēts ūdens H2O Nemaz nešķīst

Benzīns Ogļūdeņražu maisījums Izšķīst ≈ 2 minūšu laikā

Rezultātu analīze un izvērtēšanaAnalizē novērojumus. Pēc eksperimenta rezultātiem pamato šķīdinātāja izvēli.

Secinājumi Secina, kādos šķīdinātājos tauki šķīst un kādus sadzīvē lietotus šķīdinātājus

var izmantot tauku traipu tīrīšanai vai, piemēram, virsmas attaukošanai pirms līmēšanas.

24

GLIKoZeS oKSIDēŠAnADarba izpildes laiks 40 minūtes K _ 1 2 _ L D _ 0 3 _ 0 2

Mērķis Pilnveidot eksperimentālās prasmes, kvalitatīvi nosakot glikozi dažādos pārti-

kas produktos.

Sasniedzamais rezultātsNovērtē glikozes saturu dažādos pārtikas produktos.


Formulē hipotēzi Dots










Situācijas apraksts “Jūties noguris? Pārlauz “Kit Kat”!” – vēstī reklāma, bet krāsainas etiķetes veika-

lu plauktos mūs aicina lietot dažādus enerģijas dzērienus. Šiem produktiem līdz ar cukuru, citronskābi, mākslīgām aromātvielām, konservantiem u.c. piedevām (skat. E apzīmējumus uz etiķetēm) ir pievienota arī glikoze. Nonākot asinīs, tā oksidējas, tādējādi ātri apgādājot organisma šūnas ar enerģiju. Tieši tādu pašu efektu var pa-nākt, lietojot dabīgus produktus, kas satur glikozi, piemēram, augļus, sulas, medu.

Laboratorijā glikozi var oksidēt, sildot to kopā ar svaigi pagatavotu vara(II) hid-roksīdu. Tā kā ķīmiskās reakcijas gaitā rodas vara savienojumi ar raksturīgu krāsu (1. tabula). Tad to var izmantot glikozes pierādīšanai.

Vara savienojumu krāsas1. tabula

Cu(OH)2 CuOH Cu2O

zils dzeltens sarkans

Pētāmā problēma Kā pēc raksturīgām reakcijas pazīmēm var salīdzināt glikozes saturu pārtikas

produktos?

Hipotēze Ja glikozes saturs pārtikas produktos būs atšķirīgs, tad glikoze reducēs vara(II)

hidroksīdu par dažādiem vara savienojumiem, kurus var pazīt pēc krāsas.

Darba piederumi, vielas Skolotājs rosina skolēnus veikt eksperimentus ar dažādiem augļiem, ieskaitot tā-

dus, kur glikozes saturs ir mazāks, piemēram, citroniem vai apelsīniem. Tas palīdzēs saprast, ka glikoze ir arī augļos, kas nav saldi, tikai tās tajos tā ir mazāk. Turklāt būs iespēja novērot, ka ne vienmēr krāsu pāreja reakcijas gaitā ir no zilas uz oranžu, un skolēns spēs izvirzīt hipotēzi par sakarību starp glikozes koncentrāciju produktā un reakcijā iegūto krāsu.

10 % NaOH šķīdums; 2 % CuSO4 šķīdums; 10 % glikozes šķīdums; 3 mēģenes, stikla nūjiņa, mēģenes turētājs, spirta lampiņa, pilināmās pipetes; augļu gabaliņi, medus šķīdums ūdenī, enerģijas dzērieni.

Darba gaita Mēģenē ielej ≈ 4 m1. l NaOH šķīduma un pievieno 1 ml CuSO4 šķīduma. Iegūtās Cu(OH)2. 2 nogulsnes samaisa ar stikla nūjiņu. Citā mēģenē ielej ≈ 1 m3. l glikozes šķīduma. Pielej ≈ 1 ml sagatavotā Cu(OH)2. Silda spirta lampiņas liesmā.4. Citā mēģenē ar stikla nūjiņu ievieto kāda augļa gabaliņu un pievieno iegūto 5. Cu(OH)2. Karsē. Eksperimentu atkārto ar citiem paraugiem. 6.

ĶĪMIJA 12. klase

25

Iegūto datu reģistrēšana un apstrāde Novērojumi dažādu produktu sastāvā esošās glikozes reakcijā ar vara(II) hidroksīdu

2. tabula

Viela vai produkts Novērojums

Glikoze Krāsa mainās no zilas uz zaļu, pēc tam uz dzeltenu, oranžu un visbeidzot sarkanbrūnu.

Vīnogas Krāsa mainās no zilas uz oranžu.

Banāns Krāsa mainās no zilas uz oranžu.

Apelsīns Krāsa mainās no zilas uz zaļu.

Medus Krāsa mainās no zilas uz oranžu.

Dzēriens “Fruits Active” Krāsa mainās no zilas uz dzeltenu.

Skolēni var iegūt atšķirīgus datus. Krāsas maiņa ir atkarīga no glikozes koncen-trācijas, kā arī no karsēšanas ilguma. Ja glikozes koncentrācija ir neliela, tad rodas dzeltenais CuOH, kas sajaucas ar neizreaģējušo Cu(OH)2 un parādās zaļa krāsa.

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumiKāpēc visiem produktiem glikozes pierādīšanas gaitā neparādās vienāds •krāsojums?Tas atkarīgs no glikozes satura produktā.Kāpēc reakcijas sākumstadijā parādās zaļa krāsa, ja zināms, ka neviens vara •savienojums, kas rodas reakcijā, nav zaļā krāsā? Tāpēc, ka izveidojas dzeltens savienojums, kas sajaucas ar vēl neizreaģējušo zilo Cu(OH)2.Secina, kuri produkti satur visvairāk glikozes, kuri – vismazāk.•Secina, kādus produktus skolēns izvēlētos kā alternatīvu reklamētajiem ener-•ģijas atjaunotājiem “Snickers”, “Kit Kat” u.c.

26


MērķisPilnveidot izpratni par olbaltumvielu atrašanos dabā, pamatojoties uz to pierā-

dīšanas reakcijām.

Sasniedzamais rezultātsPierāda olbaltumvielas pārtikas produktos un šķiedrās. Secina, kuri pārtikas produkti un šķiedras satur olbaltumvielas.



Saskata (izvēlas) un sagrupē lielumus, pazīmes Dots









Situācijas apraksts Mūsu dienās cilvēki dažādu apsvērumu dēļ pievēršas veģetārismam.

Visstingrākie veģetārieši – vegani – uzturā nelieto dzīvnieku valsts produktus, bet tikai augu valsts produktus, atsakoties no gaļas, piena, olām un pat medus. Tik principiālas nostājas gadījumā būtu jāievēro arī tas, kādas šķiedras audums ir iz-mantots apģērbā, vai apavi nav no dabīgās ādas, vai šampūns nesatur keratīnu utt. Arī mūsdienu pārtikas produkti nav iedomājami bez pārtikas piedevām, no kurām daudzas ir dzīvnieku valsts izcelsmes olbaltumvielas. Lai nodrošinātu organismu ar tam nepieciešamajām aminoskābēm, veģetārietim jālieto uzturā tie augu valsts produkti, kas satur vairāk olbaltumvielu.

Pētāmā problēma Kuri produkti un šķiedras satur olbaltumvielas?

Darba piederumi, vielasOlas baltuma šķīdums, želatīna šķīdums, vārītas auzu pārslas, vārīti rīsi, vārītas

pupiņas, piens, zivs, augļi – ābols, banāns u.c. produkti. Balta vilnas dzija, balts dabīgā zīda diegs vai auduma gabaliņš, nekrāsotas dabī-

gās ādas gabaliņš, kokvilnas diegs.Koncentrēta HNO3, 20 % NaOH šķīdums, 0,5 M CuSO4 šķīdums, NH3∙H2O;

spirta lampiņa, mēģenes, pilināmā pipete, stikla nūjiņa. Mēģeņu skaits atkarīgs no tā, vai darbu veic pārī vai grupā, kā arī no skolēnu

skaita grupā. Iepriekšējā stundā varētu aicināt skolēnus atnest uz stundu dažādus produktus un

materiālus.Olas baltumu izmanto kā salīdzināšanas šķīdumu, kas satur olbaltumvielas.

Darba gaita 1 m1. l šķīduma vai nelielu gabaliņu parauga ievieto mēģenē. Pievieno ≈ 1 ml NaOH šķīduma un 2 pilienus CuSO4 šķīduma. Mēģenes saturu sakrata vai samaisa ar stikla nūjiņu. Tādu pašu paraugu ievieto citā mēģenē un pievieno ≈ 0,5 m2. l koncentrētas HNO3 un karsē. Uzmanību! Strādājot ar koncentrētu HNO3, jālieto aiz-sargbrilles un gumijas cimdi! Pēc tam mēģeni atdzesē un tās saturam pielej koncentrētu NH3∙H2O šķīdumu.Eksperimentu atkārto ar citiem paraugiem. Novērojumus ieraksta datu 3. tabulā.

oLbALTUMVIeLU PIeRĀDĪŠAnA

ĶĪMIJA 12. klase

27

Iegūto datu reģistrēšana un apstrāde Olbaltumvielu konstatēšana dažādos paraugos ar raksturīgām krāsu reakcijām

Tabula

Novērojumi

Reaģenti

Pētāmais paraugsNaOH, CuSO4 Konc. HNO3

Olas baltums Izteiktsviolets krāsojums

Izteiktsdzeltens krāsojums

Auzu pārslas Vājšviolets krāsojums

Vājšdzeltens krāsojums

Rezultātu analīze un izvērtēšanaIzskaidro, kāpēc āda varētu kļūt dzeltena vietās, kur uz rokām nokļūtu kon-•centrēta slāpekļskābe. Salīdzina krāsojuma intensitāti paraugos pēc reakcijas un skaidro tā •atšķirības.Secina, kuros augu valsts produktos olbaltumvielu ir visvairāk.•Secina, kuros dzīvnieku valsts produktos olbaltumvielu ir visvairāk.•Secina, kuri produkti būtu jāiekļauj veģetārieša uzturā.•

28

Darba izpildes laiks 40 minūtes K _ 1 2 _ L D _ 0 4

MērķisPilnveidot pētnieciskās darbības prasmes, sintezējot ziepes un pētot to īpašības.

Sasniedzamais rezultātsPraktiski sintezē ziepes atbilstoši dotajai darba gaitai, salīdzina šo ziepju un •rūpnieciski ražoto ziepju putošanu cietā ūdenī.Salīdzina praktiski iegūto un rūpnieciski ražoto ziepju sastāvu. •












Situācijas apraksts Latvijā ziepes izsenis ieguva, vārot taukus kopā ar “ziepju zālēm” jeb “ziepjak-

meni” (tie ir nātrija hidroksīda vēsturiskie nosaukumi). Rūpnieciski ražoto ziepju sastāvs ir ļoti sarežģīts. Izlasot vielu sarakstu uz šo ziepju iepakojuma, redzams, ka to sastāvā bieži nav taukskābju sāļu (klasisko ziepju galvenā sastāvdaļa), bet gan sintētiskie mazgāšanas līdzekļi un naftas pārstrādes produkti. Šādu ziepju, līdzīgi kā sintētisko mazgāšanas līdzekļu mazgājošā darbība piemīt arī cietā ūdenī. Daudziem cilvēkiem šādi ražotās ziepes izraisa alerģiju, tāpēc pēdējā laikā var no-pirkt arī ziepes, kas ražotas, izmantojot vēsturiskās ziepju ražošanas metodes.

Pētāmā problēmaVai laboratorijā iegūtu ziepju un rūpnieciski ražotu ziepju īpašības ir atšķirīgas?

Darba piederumi, vielasGabaliņš tauku vai eļļas ≈ 3 g.Piedāvā skolēniem izvelēties dažādas izejvielas, piemēram, sviestu, olīveļļu, rapšu

eļļu, cūku taukus utt. 20 % NaOH šķīdums, etilspirts, ciets NaCl, destilēts ūdens (mīksts ūdens),

ūdens, kas satur Ca2+, vai Mg2+ jonus (ciets ūdens).Porcelāna bļodiņa, mērcilindrs 25 ml, stikla nūjiņa, pilināmās pipetes, 4 mē-

ģenes, spirta lampiņa, svari, rūpnieciski ražotas ziepes, laboratorijas statīvs ar piederumiem.

Darba gaita Porcelāna bļodiņā nosver 3 g taukus vai eļļas.1. Ar mērcilindru pielej 7 – 8 m2. l 20 % NaOH šķīduma. Ar pilināmo pipeti pielej ≈ 1 – 2 m3. l etilspirta.Bļodiņu ar maisījumu ievieto statīvā, vāra 15 – 20 minūtes, maisot ar stikla 4. nūjiņu un papildinot ūdeni līdz sākotnējam līmenim.Vārīšanas beigās reakcijas masai pieber ≈ 0,5 g NaCl un vēl ≈ 2 minūtes vāra.5. Nedaudz iegūtā produkta ar stikla nūjiņu pārnes divās mēģenēs.6. Pirmajā mēģenē pielej ≈ 2 m7. l destilēta ūdens un spēcīgi sakrata. Otrajā mēģenē pievieno ≈ 2 m8. l cieta ūdens un spēcīgi sakrata.Divās citās mēģenēs ievieto apmēram vienāda lieluma gabaliņus rūpnieciski 9. ražotu ziepju. Atkārto darba gaitas 7. un 8. soli.

ZIePJU IeGŪŠAnA Un ĪPAŠĪbAS

ĶĪMIJA 12. klase

29

Iegūto datu reģistrēšana un apstrāde Novērojumi ziepju iedarbībai destilētu (mīkstu) ūdeni un cietu ūdeni

Tabula

Novērojumi

Ziepes Iedarbība ar destilētu ūdeni

Iedarbība ar cietu ūdeni

Laboratorijā iegūtās ziepes Puto labi Puto slikti

Rūpnieciski ražotās ziepesNosaukums:

Puto labi Puto labi

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumiKā var zināt, ka laboratorijas darbā iegūtā viela ir ziepes?•

Iegūtā viela ūdenī puto. Salīdzina laboratorijas darbā iegūto un rūpnieciski ražoto ziepju iedarbību ar •destilētu (mīkstu) un cietu ūdeni.

Rūpnieciski ražotās ziepes cietā ūdenī puto labi, bet laboratorijas darbā iegūtās – slikti.

Salīdzina laboratorijā iegūto un rūpnieciski ražoto ziepju sastāvu.•Praktiski iegūto ziepju sastāvā ir taukskābes nātrija sāls un glicerīns, bet rūpnie-

ciski ražotās ziepes satur daudz citu vielu, to vidū arī sintētiskos ūdens mīkstinātājus.Skolēni diskusijas veidā salīdzina praktiski iegūto un rūpnieciski ražoto ziepju

priekšrocības un trūkumus. Skolotājs var piedāvāt Stendera ziepju fabrikas “Rožu ziepju” sastāvu: ūdens, propilēnglikols, nātrija stearāts, sorbitols, saharoze, nātri-ja laurāts, nātrija laurilsulfāts, glicerīns, stearīnskābe, laurilskābe, nātrija hlorīds, nātrija tetraEDTA, nātrija pentapentāts, nātrija tetraetidronāts, smaržviela, alvejas sula, CI 16255.

http://seife.de/shop/product_info

30

noTeKŪDeŅU ATTĪRĪŠAnAS MoDeLēŠAnADarba izpildes laiks 40 minūtes K _ 1 2 _ L D _ 0 5 _ 0 1

MērķisPilnveidot izpratni par notekūdeņu attīrīšanu, modelējot notekūdeņu attīrīšanu.

Sasniedzamais rezultātsPatstāvīgi formulē pētāmo problēmu un hipotēzi, izmantojot situācijas •aprakstu.Pārbauda hipotēzi, izgulsnējot fosfātjonus no modelētiem notekūdeņu parau-•giem ar izvēlēto alumīnija vai dzelzs(III) sāls šķīdumu.Secina par izvēlētās hipotēzes pareizību, pamatojot secinājumus ar ķīmiskās •reakcijas saīsināto jonu vienādojumu.












Situācijas aprakstsAntropogēnā piesārņojuma rezultātā ūdenstilpēs nonāk fosfors H2PO–

4, HPO2–4 ,

PO3–4 vai polifosfātjonu veidā. Lai attīrītu notekūdeņus no fosfātjonu piesārņojuma, nepieciešama īpaša tehno-

loģija. Izmanto divas metodes: bioloģisko un ķīmisko. Bioloģiskajā attīrīšanā lieto baktērijas, kas akumulē fosforu, veidojot biomasu.

Ķīmiskajā – fosfātjonus atdala izgulsnēšanas ceļā. Iegūtās ķīmiskās dūņas ir grūti apstrādāt, arī reaģenti var būt dārgi, tomēr šai metodei nepieciešamās iekār-tas ir vienkāršākas nekā bioloģiskajā attīrīšanā. Turklāt metode ir drošāka rajonos, kur notekūdeņu sastāvs apgrūtina fosfātu bioloģisko atdalīšanu. Fosfātjoni veido mazdisociētus savienojumus ar daudzu metālu joniem, tomēr praktiskai ūdens attīrīšanai lieto divus no tiem.

Firma “Kemira” ūdens attīrīšanai piedāvā koagulantus, kuru nosaukums atspo-guļo to galveno sastāvdaļu: “Ferix-3” un “ALS-7,2 %”.

Pētāmā problēmaKādus reaģentus varētu lietot fosfātjonu izgulsnēšanai no notekūdeņiem?

HipotēzeFosfātjonus iespējams izgulsnēt ar Fe3+ vai Al3+ sāļu šķīdumiem, jo tie ar fosfātjo-

niem veido praktiski nešķīstošus savienojumus.

Darba piederumi, vielasSkolotājs informē skolēnus, ka tiks izsniegti modelēti notekūdeņu paraugi, kas

satur NaH2PO4, Na3PO4 aicina skolēnus pieprasīt nepieciešamos reaģentus. Skolotājs sagatavo:1 % Na3PO4 šķīdumu, 1 % NaH2PO4 šķīdumu, veļas mazgājamā pulvera

šķīdumu,0,5 M, Fe2(SO4)3 šķīdumu, 0,5 M Al2(SO4)3 šķīdumu.3 vārglāzes 100 ml, pilināmo pipeti, vielu šķīdības tabulu.

Darba gaitaPirmajā 100 m1. l vārglāzē ielej nātrija ortofosfāta šķīdumu ≈ 1 cm slānī.Pievieno ≈ 10 pilienus izvēlētā reaģenta fosfātjonu izgulsnēšanai.2. Novērojumus reģistrē tabulā.3. Otrajā vārglāzē ielej nātrija dihidrogēnortofosfāta šķīdumu ≈ 1 cm slānī.4. Pievieno ≈ 10 pilienus izvēlētā reaģenta fosfātjonu izgulsnēšanai.5. Novērojumus reģistrē tabulā.6. Trešajā vārglāzē ielej veļas mazgājamā pulvera šķīdumu ≈ 1 cm slānī.7. Pievieno ≈ 10 pilienus izvēlētā reaģenta fosfātjonu izgulsnēšanai.8. Novērojumus reģistrē tabulā.9.

ĶĪMIJA 12. klase

31

Iegūto datu reģistrēšana Reaģenta iedarbība uz notekūdeņu paraugiem

Tabula

Notekūdeņu sastāvs Novērojumi pēc reaģenta pievienošanas

PO43- Veidojas nogulsnes

H2PO4- Veidojas nogulsnes

Veļas mazgājamā pulvera šķīdums Veidojas nogulsnes

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumiIzskaidro savus novērojumus.•Uzraksta ķīmiskās reakcijas saīsināto jonu vienādojumu ortofosfātjonu izguls-•nēšanai ar izvēlēto reaģentu, piemēram: PO4

3-+ Fe3+ → FePO4↓ Secina par izvēlētā reaģenta piemērotību fosfātjonu izgulsnēšanai.•Fosfātjonus no notekūdeņiem var atdalīt, izgulsnējot ar Fe3+ vai Al3+, jo veidojas mazšķīstoši savienojumi.

32


MērķisPilnveidot izpratni par etanola ražošanas procesā notiekošo ķīmisko pārvērtību

norises likumsakarībām, modelējot celulozes hidrolīzi un novērtējot tās nozīmi kokapstrādes ražošanas atlikumu pārstrādē.

Sasniedzamais rezultātsPatstāvīgi formulē pētāmo problēmu un hipotēzi, izmantojot situācijas •aprakstu.Pārbauda hipotēzi, veicot celulozes hidrolīzi un pierādot radušos glikozi.•Secina par izvēlētās hipotēzes pareizību, pamatojot secinājumus ar ķīmisko •reakciju vienādojumiem.












Situācijas aprakstsKokapstrādes uzņēmumu ražošanas atlikumus kopā ar 0,1 % sērskābi autoklā-

vos karsē paaugstinātā spiedienā. Šajā procesā notiek celulozes hidrolīze. Iegūto produktu šajā stadijā neatdala*, bet tālāk pārstrādā etilspirtā.

* Tīrā veidā šo vielu iegūst, hidrolizējot cieti.

Pētāmā problēmaKādu produktu var iegūt, hidrolizējot celulozi?

OC

C

C

CH2

OH

OH

C

CH

OH

O

HH

H

H

OC

C

C

CH2

OH

OH

C

CH

OH

O

HH

H

H

OC

C

C

CH2

OH

OH

C

CH

OH

O

HH

H

H

OC

C

C

CH2

OH

OH

C

CH

OH

O

HH

H

OH

...

...

HipotēzeCelulozes hidrolīzes galaprodukts ir glikoze.Tā kā celulozes hidrolīzes produkts tiek tālāk pārstrādāts etilspirtā, tad tā ir gliko-

ze, jo, glikozi raudzējot, rodas etilspirts. (C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6

Darba piederumi, vielas0,1 M šķīdumi: CuSO4, NaOH; H2SO4 (1:4), koncentrēta H2SO4, 1 % NH3 šķī-

dums ūdenī, destilēts ūdens, filtrpapīrs, 4 vārglāzes 150 ml, piesta ar piestalu, stikla nūjiņa, pilināmās pipetes, 3 mērcilindri 50 ml, mēģene, lakmusa vai universālindi-katora papīrs, elektriskā plītiņa, spirta lampiņa, mēģenes turētājs, pincete, pamatne pergamenta žāvēšanai, aizsargbrilles, gumijas cimdi.

Darba gaitaSmalki saplucina filtrpapīra gabaliņu un ievieto piestā. 1. Uzmanību! Lietot aizsargbrilles un gumijas cimdus! 2. Pievieno koncentrētu sērskābi, cenšoties ar minimālu tās daudzumu samitrināt filtrpapīru.Ar piestalu berž tik ilgi, līdz iegūst viendabīgu masu.3. Piepilina dažus pilienus destilēta ūdens. Samaisa. 4. Pakāpeniski pievieno ≈ 50 m5. l destilēta ūdens un pārlej vārglāzē.Vārglāzi novieto uz elektriskās plītiņas un vāra 20 minūtes, laiku pa laikam 6. pievienojot ūdeni līdz sākotnējam tilpumam.

CeLULoZeS HIDRoLĪZe

ĶĪMIJA 12. klase

33

Iegūto maisījumu atdzesē. 7. Apmēram 3 m8. l maisījuma no vārglāzes ielej mēģenē un neitralizē ar NaOH šķīdumu. Pārbauda ar indikatorpapīru. Ar dotajiem reaģentiem skolēni patstāvīgi pierāda radušos vielu. 9. Kamēr celulozes paraugs hidrolizējas, skolēni var veikt papildu eksperimentu “Pergamenta pagatavošana”.

PeRGAMenTA PAGATAVoŠAnASituācijas apraksts

Ja celulozi īslaicīgi hidrolizē ar sērskābi, iegūst pergamenta papīru, ko lieto kā nesamirkstošu iepakojuma materiālu un dažkārt sauc par mākslīgo pergamentu. Šajā procesā rodas hidrolīzes starpprodukti, kuri “salīmē” papīra šķiedras.

Dabīgo pergamentu 2. gs. p. m. ē. izgudroja Mazāzijā. Tas tika izgatavots no liellopu ādas, un to lietoja rakstīšanai papīra vietā.

Darba gaitaVienā vārglāzē ielej ar mērcilindru 50 m1. l sērskābes šķīdumu, otrā – 50 ml 1% amonjaka šķīduma, bet trešajā – 50 ml destilēta ūdens.Uzmanību! Sērskābe ir kodīga viela! Lietot aizsargbrilles un gumijas cim-2. dus! Filtrpapīra strēmeli satver ar pinceti un lēni izvelk caur sērskābes šķīdu-mu, ļauj šķidrumam notecēt atpakaļ vārglāzē un noskalo, ievietojot glāzē ar destilētu ūdeni.Noskaloto filtrpapīru, lēni izvelk caur amonjaka šķīdumu, lai neitralizētu uz 3. tā palikušo sērskābi. Novieto uz pamatnes un izžāvē. 4.

Iegūto datu reģistrēšana un apstrādeHidrolīzes produktu var pierādīt ar ............................................................................

Veicot pierādīšanu, rodas ..................................................................................................krāsojums.

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumiUzraksta celulozes hidrolīzes reakcijas vienādojumu.•(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6

Uzraksta ķīmiskās reakcijas vienādojumu etilspirta iegūšanai no kokapstrādes •uzņēmuma ražošanas atlikumu hidrolīzes produkta.C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

34

Darba izpildes laiks 80 minūtes K _ 1 2 _ L D _ 0 6

MērķisPārbaudīt prasmes plānot eksperimentu, praktiski iegūt vielu un aprēķināt sin-

tēzes praktisko iznākumu, izvēloties vienkāršāko un drošāko metodi.1. daļā skolēns veic aprēķinus, plāno darba gaitu un iesniedz sintēzei nepiecieša-

mo vielu un darba piederumu sarakstu. 2. daļā veic sintēzi, reģistrē iegūtos datus un aprēķina sintēzes praktisko

iznākumu.

Sasniedzamais rezultātsIzvēlas vienkāršu un drošu metodi, plāno eksperimenta darba gaitu vielas •iegūšanai.Aprēķina izejvielu masu un ūdens tilpumu, kas nepieciešami, lai pagatavotu •reaģentus vielas iegūšanai.Praktiski iegūst vielu, nosaka iegūtās vielas masu, aprēķina vielas praktisko •iznākumu un secina.





Plāno darba gaitu,izvēlas drošas, videi nekaitīgas darba metodes Patstāvīgi







1. VARIAnTSUzdevums

Iegūt 1,0 gramu vara(II) oksīda no vara(II) sulfāta pentahidrāta, izvēloties nepieciešamās vielas un piederumus no skolas laboratorijā esošajām. Aprēķināt sintēzes praktisko iznākumu.

Ja skolēniem ir grūtības eksperimenta plānošanā patstāvīgi izveidot darba gaitu, skolotājs piedāvā darba gaitas aprakstu.

HipotēzeUzraksta pārvērtību virkni pārvērtībām, kuru rezultātā no CuSO4 var iegūt CuO.CuSO4 → Cu(OH)2 → CuO.Uzraksta ķīmisko reakciju vienādojumus. CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4

Cu(OH)2 → CuO + H2O

Darba piederumi un vielasCuSO4·5H2O, NaOH, destilēts ūdens, svari, vārglāze 200 ml, vārglāze100 ml,

mērcilindrs 100 ml, 2 sverglāzītes, stikla nūjiņa, laboratorijas statīvs ar piederumiem, piltuve, filtrpapīrs, elektriskā plīts, žāvskapis, Petri trauks, aizsargbrilles.

Aprēķinin(CuO)=1,0 g : 80 g/mol = 0,0125 moln(CuSO4) = n(CuSO4 ·5H2O) = n(CuO)= 0,0125 molm(CuSO4 ·5H2O) = 0,0125mol · 250g/mol = 3,1 gn(NaOH) = n(CuSO4) · 2= 0,0125 · 2 = 0,025 molm(NaOH) = n ∙ M = 0,025 mol ∙ 40 g/mol = 1,0 g

Atbilde Norāda aprēķinātās vielu masas un ūdens tilpumu, kas nepieciešams, lai pagata-

votu šķīdumus.m(CuSO4 ·5H2O)= 3,1 gm(NaOH)= 1,0 gV(H2O). Skolēni ūdens tilpumu nosaka pēc vielu šķīdības līknēm vai norāda tilpu-

mu, kas nav mazāks par 20 ml.

VIeLAS SInTēZe

ĶĪMIJA 12. klase

35

Darba gaitaSverglāzītē nosver 3,1 g CuSO1. 4·5H2O un vielas masu ieraksta datu tabulā.Vielu ieber 200 ml vārglāzē un ar mērcilindru pielej 20 ml ūdens. Ūdens tilpu-2. mu pieraksta datu tabulā.Sverglāzīti izskalo ar 5 ml destilēta ūdens. Skalojamo ūdeni pievieno vārglāzē.3. Maisa ar stikla nūjiņu, līdz visa viela izšķīdusi.4. Sverglāzītē nosver 1,0 g NaOH un vielas masu ieraksta datu tabulā.5. 100 ml vārglāzē ar mērcilindru ielej 20 ml ūdens. Tajā ieber NaOH un izšķīdi-6. na, maisot ar stikla nūjiņu. Ūdens tilpumu pieraksta datu tabulā.Sverglāzīti izskalo ar 5 ml destilēta ūdens. Skalojamo ūdeni pievieno vārglāzē.7. NaOH šķīdumu pielej pie CuSO8. 4 šķīduma.100 ml vārglāzi izskalo ar destilētu ūdeni un skalojamo ūdeni pievieno 200 ml 9. vārglāzē. 200 ml vārglāzi novieto uz elektriskās plītiņas un vāra.10. Sagatavo iekārtu filtrēšanai un nosver filtrpapīru. 11. Kad vielas krāsa mainījusies no zilas uz melnu, maisījumu atdzesē un filtrē.12. Filtru ar CuO novieto uz Petri trauka un ieliek žāvskapī.13. Pēc izžāvēšanas filtrpapīru kopā ar CuO nosver.14. Aprēķina CuO masu.15. Aprēķina sintēzes praktisko iznākumu.16.

Iegūto datu reģistrēšana un apstrāde

m(CuSO4·5H2O) 3,1 g

V(H2O) 25 ml

m(NaOH) 1,0 g

V(H2O) 25 ml

Filtrpapīra masa pirms filtrēšanas

Filtrpapīra masa kopā ar CuO pēc izžāvēšanas

m(CuO)

Sintēzes praktiskā iznākuma aprēķins

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumiNovērtē sintēzes praktisko iznākumu, analizē iespējamos zudumus sintēzes gaitā.Piemērs. Vara(II) hidroksīda izkarsēšana nav bijusi pilnīga, un tas nav pilnībā

sadalījies; filtrēšanas laikā var būt zudumi.

2. variantsUzdevums

Iegūt 1,0 gramu vara(II) oksīda no vara(II) hlorīda dihidrāta, izvēloties nepie-ciešamās vielas un piederumus no skolas laboratorijā esošajām. Aprēķināt sintēzes praktisko iznākumu.

Ja skolēniem ir grūtības eksperimenta plānošanā patstāvīgi izveidot darba gaitu, skolotājs piedāvā darba gaitas apraktu.

HipotēzeUzraksta pārvērtību virkni pārvērtībām, kuru rezultātā no CuCl2 var iegūt CuO.CuCl2 → Cu(OH)2 → CuO.Uzraksta ķīmisko reakciju vienādojumus.CuCl2+ 2NaOH → Cu(OH)2 + 2 NaClCu(OH)2 → CuO + H2O

Darba piederumi un vielasCuCl2·2H2O, NaOH, destilēts ūdens, svari, vārglāze 200 ml, vārglāze100 ml,

mērcilindrs 100 ml, 2 sverglāzītes, stikla nūjiņa, laboratorijas statīvs ar piederumiem, piltuve, filtrpapīrs, elektriskā plīts, žāvskapis, Petri trauks, aizsargbrilles.

36

Aprēķinin(CuO) = 1,0 g : 80 g/mol = 0,0125 moln(CuCl2) = n(CuCl2 ·2H2O)= n(CuO)=0,0125 molm(CuCl2 · 2H2O)= 0,0125mol · 171g/mol = 2,14 gn(NaOH)= n(CuCl2) · 2= 0,0125 · 2 = 0,025 molm(NaOH)= n ∙ M =0,025 mol ∙ 40 g/mol =1,0 g

AtbildeNorāda aprēķinātās vielu masas un ūdens tilpumu, kas nepieciešams, lai pagata-

votu šķīdumus.m(CuCl2 ·2H2O) = 2,14 gm(NaOH)= 1,0 gV(H2O)Skolēni ūdens tilpumu nosaka pēc vielu šķīdības līknēm vai norāda tilpumu, kas

nav mazāks par 20 ml.

Darba gaitaSverglāzītē nosver 2,1 g CuCl1. 2·2H2O un vielas masu ieraksta datu tabulā.Ieber 200 ml vārglāzē un ar mērcilindru pielej ≈ 20 ml ūdens. Ūdens tilpumu 2. pieraksta datu tabulā.Sverglāzīti izskalo ar 5 ml destilēta ūdens. Skalojamo ūdeni pievieno vārglāzē.3. Maisa ar stikla nūjiņu, līdz visa viela izšķīdusi.4. Sverglāzītē nosver 1,0 g NaOH un vielas masu ieraksta datu tabulā. 5. 100 ml vārglāzē ar mērcilindru ielej 20 ml ūdens. Tajā ieber NaOH un izšķīdi-6. na, maisot ar stikla nūjiņu. Ūdens tilpumu pieraksta datu tabulā.NaOH šķīdumu pielej pie CuCl7. 2 šķīduma.Sverglāzīti izskalo ar 5 ml destilēta ūdens. Skalojamo ūdeni pievieno vārglāzē. 8. 100 ml vārglāzi izskalo ar destilētu ūdeni un skalojamo ūdeni pievieno 200 ml 9. vārglāzē.200 ml vārglāzi novieto uz elektriskās plītiņas un vāra.10. Sagatavo iekārtu filtrēšanai un nosver filtrpapīru. 11. Kad vielas krāsa mainījusies no zilas uz melnu, maisījumu atdzesē un filtrē.12. Filtru ar CuO novieto uz Petri trauka un ieliek žāvskapī.13. Pēc izžāvēšanas filtrpapīru kopā ar CuO nosver.14. Aprēķina CuO masu.15. Aprēķina sintēzes praktisko iznākumu.16.

Iegūto datu reģistrēšana un apstrāde

m(CuCl2·2H2O) 2,14 g

V(H2O) 25 ml

m(NaOH) 1,0 g

V(H2O) 25 ml

Filtrpapīra masa pirms filtrēšanas

Filtrpapīra masa kopā ar CuO pēc izžāvēšanas

m(CuO)

Sintēzes praktiskā iznākuma aprēķins

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumiNovērtē sintēzes praktisko iznākumu, analizē iespējamos zudumus sintēzes gaitā.Piemērs. Vara(II) hidroksīda izkarsēšana nav bijusi pilnīga, un tas nav pilnībā

sadalījies; filtrēšanas laikā ir zudumi.

ĶĪMIJA 12. klase

37

pĒtnieciskĀ darbĪbaold.kimijas-sk.lv/.../pdf/12/kimija_12_2.1_st.pdf · 2012-07-29 · 1. rosina...

Documents