Некоммерческая организация «Ассоциация московских вузов»
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Московский государственный университет пищевых производств»
Научно-образовательный материал
Формирование специализированного химического класса, обеспечивающего профессиональную ориентацию учащихся средней школы в области прикладной биотехнологии и производства здоровых продуктов питания.
Мастер-класс и разработка цикла практических занятий для формирования навыков проведения химического эксперимента по профильным разделам органической и биоорганической химии. НОМ «Мастер-класс химического эксперимента по химии»
Состав научно-образовательного коллектива:
Колпакова В.В., зав. каф., д.т.н., проф.
Панкратов В.А., д.х.н., проф.
Янковский С.А., к.т.н., доц.
Кудрякова Г.Х., к.т.н., доц.
Сдобникова О.А.. к.т.н., доц.
Ворона Н.И., к.х.н., доц.
Москва 2011
РЕФЕРАТ
Отчет: 6 с., 8 источников.
Цель: Развитие устойчивого интереса к дисциплинам химического цикла и помощь в профессиональном самоопределении трудовой деятельности учащихся средней школы в области биотехнологических и биоорганических процессов производства здоровых продуктов питания
Задачи:
1. Развитие специальных навыков химического эксперимента при профессиональном самоопределении учащихся в области прикладной биотехнологии и пищевых производств.
2. Достижение устойчивого интереса к профильным специальностям МГУПП: «Биотехнология», «Пищевая биотехнология», Технология молока и молочных продуктов, «Технология мяса и мясопродуктов», «Технология бродильных производств», «Технология кондитерского производства» и т.д., в основе изучения дисциплин учебного плана которых значительная роль принадлежит профильным разделам органической и биоорганической химии.
Полученные результаты
Общепризнано, что химический эксперимент является важнейшим методом активизации мыслительной деятельности учащихся, который, наряду с лекционным материалом, обеспечивает познание предмета химии и развитие к нему интереса как к фундаментальной основе науки о жизни человека и его окружающей среде. А если учесть, что вопросам Продовольственной безопасности в стране уделяется существенное внимание, то навыки химического эксперимента, помогающего учащимся школ и колледжей, как будущим специалистам в области производства пищевых продуктов и биотехнологии, разрабатывать новые процессы и технологии в условиях вуза пищевого профиля, мини-производств и предприятий, сегодня довольно актуальны и востребованы.
Мастер-класс для формирования навыков проведения химического эксперимента по профильным разделам органической и биоорганической химии содержит:
-цикл лекций с краткой характеристикой основных свойств профильных органических соединений, таких как кислоты, спирты, альдегиды, кетоны, углеводы, липиды, аминокислоты, белки и т.п., распространением в природе, нахождения в составе пищевых продуктов, продуктах биотехнологии, применения при разработке новых видов продуктов питания животного, растительного происхождения и роли при хранении (См. НОМ 1). Курс содержит 9 тем с демонстрацией особенностей химического строения, свойств, механизмов реакций в электронном варианте в виде презентаций и анимаций.
- тесты для самостоятельного контроля знаний учащихся старших классов и колледжей, включающие базовые разделы школьного курса химии для органической и биоорганической химии с учетом требований вуза пищевого профиля:
- методики демонстрационных опытов с соединениями неорганической, органической природы и реакциями аналитической химии как основ биоорганических соединений и процессов, предназначенных для освоения профильных дисциплин специальностей вуза пищевого профиля и биотехнологии.
Демонстрационные опыты с неорганическими веществами
Химические краски
В одинаковые химические стаканы сливают следующие водные растворы:
· для получения желтого цвета – сульфида натрия и сульфата кадмия;
· для получения синего цвета – хлорного железа и желтой кровяной соли;
· для получения красного цвета – роданида калия и хлорного железа;
· для получения малинового цвета – гидроксида натрия и фенолфталеина;
· для получения бирюзового цвета – карбоната натрия и сульфата меди;
· для получения черного цвета – сульфида натрия и нитрата свинца
· для получения «молока» – сульфата натрия и хлорида бария.
Волшебные цветы
Делают цветы из фильтровальной бумаги, пропитанной раствором фенолфталеина. Вносят влажные цветы под стеклянный колпак с аммиаком – они становятся малиновыми. Если затем их перенести под колпак с хлороводородом, окраска исчезнет.
Газировка
К раствору кислоты добавляют раствор карбоната натрия. Происходит обильное выделение газа.
Волшебный осадок
В один cтакан наливают водный раствор NaOH, в другой – раствор AlCl3. Если к раствору щелочи добавить немного раствора соли (щелочь в избытке), содержимое первого стакана остается прозрачным, если прилить наоборот – к раствору соли немного раствора щелочи (соль в избытке) – то во втором стакане образуется белый осадок Al(OH)3.
Химические часы
Предварительно готовят растворы: № 1 – 3,9 г йодата калия (KIO3) на 1 л воды и № 2 – 1 г сульфита натрия (Na2SO3), 20 капель концентрированной серной кислоты и 30 мл крахмального клейстера на 1 л воды.
В три стакана наливают по 100 мл раствора № 2 и добавляют – в первый стакан 100 мл раствора № 1, во второй – 80 мл раствора № 1 + 20 мл воды, а в третий – 67 мл раствора № 1 + 33 мл воды. Появляется резкое посинение бесцветных растворов с отставанием на равные промежутки времени. Выделяющийся йод с крахмалом образует синее окрашивание.
Дымовая завеса
Берут два стеклянных цилиндра. Стенки и дно первого цилиндра смачивают концентрированной соляной кислотой, а второго – 25 %-ной аммиачной водой. При поднесении одного цилиндра к другому наблюдается образование густого белого «дыма», состоящего из мельчайших частичек хлорида аммония
Разложение дихромата аммония
Насыпают в форме конуса горку из оранжевого порошка дихромата аммония и поджигают горящей спичкой ее верхушку. Происходит медленное сгорание вещества наподобие извержения вулкана с выбрасываем в из верхней части снопа искр и пепла. После окончания опыта на месте небольшой оранжевой кучки дихромата аммония образуется большая рыхлая масса темно-зеленого оксида хрома.
Фараоновы змеи
Осаждают роданистую ртуть, выпадающего из раствора в виде белого осадка. Следует избегать избытка роданида аммония, т.к. может образоваться растворимый комплекс (NH4)2[Hg(CNS)4]. Из полученного осадка делают конусы с помощью бумажного фильтра и оставляют сушиться при комнатной температуре. При нагревании роданистая ртуть, увеличиваясь в размерах, извивается наподобие змей.
Праздничный фейерверк
Осторожно смешивают 4-5 г сахарной пудры с 1 г бертолетовой соли и поджигают. Происходит вспышка. При добавлении солей хрома или кальция окрашивание искр – красное, бария – зеленое, натрия – желтое и т.д.
Фиолетовый дым
Смешивают в виде небольшой конусообразной горки стехиометрические количества истолченного в порошок йода и алюминиевой пудры (или цинковую пыль) и в ее верхней части делают углубление, в которое с помощью пипетки капают воду (катализатор). Наблюдается вспышка и клубы фиолетовых паров.
Симпатические чернила
Наносят надпись или рисунок 5 %-ным водным раствором хлорида кобальта на фильтровальную бумагу (или на белую ткань) и дают высохнуть при комнатной температуре. Если фильтровальную бумагу или ткань прогладить горячим утюгом, проявятся фиолетовые контуры изображения.
Демонстрационные опыты с органическими веществами
Платочек, который в огне не горит
Носовой платочек помещают в стакан со смесью равных объемов ацетона и воды. Несильно отжимают, укрепляют в тигельных щипцах и осторожно поджигают на вытянутой руке. Во время горения платка совершают круговые движения рукой. Когда пламя потухнет, демонстрируют окружающим целый платок.
Изготовление зеркал
В пробирку к раствору уксусного альдегида (формальдегида или глюкозы) прибавляют равный объем раствора аммиаката серебра и нагревают на водяной бане до кипения. Если стекло пробирки было достаточно чистым, то серебро осаждается на стенках в виде зеркала.
Окисление жидкостью Фелинга
К раствора уксусного альдегида (формальдегида или глюкозы) прибавляют равный объем жидкости Фелинга (имеющий интенсивный фиолетовый цвет) и нагревают на кипящей водяной бане 2-3 минуты. Выпадает красный осадок оксида меди (I).