Явище адсорбції. Лабораторна робота з теми "Адсорбційна здатність активованого вугілля і аналогічних лікарських препаратів".

Тема уроку. Явище адсорбції.

Мета уроку: Вивчити явище адсорбції, поняття адсорбент, адсорбат.

Закріпити навички проведення лабораторних дослідів та написання висновків.

Повторити класифікацію неорганічних та органічних речовин.

Компоненти навчання:

• Знаннєвий

Учень пояснює суть явища адсорбції.

• Діяльнісний

Досліджує адсорбційну здатність активованого вугілля та аналогічних лікарських препаратів.

• Ціннісний компонент

Робить висновки на основі спостереження, доводить практичну значущість явища адсорбції.

Наскрізні змістові лінії.

• Громадянська відповідальність
• Здоров’я і безпека
• Екологічна безпека і сталий розвиток
• Фінансова грамотність
• Міжпредметні зв’язки

Ніколи не вважайте, що знаєте усе,

 що більше немає чому навчатися

М.Д. Зелінський

Сьогодні наш урок я хочу розпочати з двох загадок історії. Дивна хвороба Ньютона – англійського науковця і одна з версій отруєння Наполеона – французького полководця .

Ньютон незадовго до свого 50-річчя захворів. Невідома хвороба тривала цілий рік. Потім вона пройшла і Ньютон прожив ще 33 роки. Коли почали досліджувати волосся, то виявили, що вміст ртуті перевищував у 15 разів.

Подібному аналізу піддали волосся іншої історичної постаті Наполеона. Виявили, що у волоссі є надмірна концентрація миш’яку. Дивом зберігся шматок шпалери з кімнати, де мешкав  Наполеон під час перебування на острові Святої Єлени. Виявилося, що саме шпалери були пофарбовані речовиною, яка містила велику концентрацію цього елемента.

Отже, волосся, маючи пористу структуру, є чудовим адсорбентом як корисних так і отруйних речовин.

Випереджувальне завдання учень 1. ПРО АДСОРБЦІЮ

Адсорбція – явище поглинання будь-якої речовини з газоподібної суміші чи розчину поверхневим шаром рідини або твердого тіла. Речовина, на по­верхні якої проходить адсорбція, називаєтеся адсорбентом, а та, що по­глинається з об’ємної фази, – адсорбатом. Див. схему адсорбції твердою поверхнею. Відкрив адсорбцію Товій Ловіц, учень Ломоносова у ХVІІІ  столітті. Причому вона буває фізична – хімічний склад речовин залишається без змін, хімічна – відбувається зі зміною хімічного складу речовин.

Адсорбція відома людству з давніх-давен, її широко використовують у наші дні. Ще в Стародавньому Єгипті, Індії, Греції деревне вугілля та глину використовували для очищення води та під час лікування отруєнь, дизентерії.

Не можемо не пригадати Миколу Дмитровича Зелінського видатного вченого, педагога, хіміка – органіка, уродженця Херсону, наш земляк.

Професор М. Зелінський разом з інженером І. Кумантом  у 1915 році розробили протигаз, який врятував життя тисячам солдат. Повітря, яким дихає людина у протигазі, проходить крізь шар активованого вугілля, що міститься у спеціальній коробці, й очищується. Під час Першої світової війни німецькі війська застосовували проти англійських військ отруйний газ хлор.

Випереджувальне завдання учень 2. ПРО АКТИВОВАНЕ ВУГІЛЛЯ І АНАЛОГІЧНІ ЛІКАРСЬКІ ПРЕПАРАТИ

Адсорбенти - це високодисперсні природні та штучні пористі речовини з великою зовнішньою , або внутрішньою поверхнею, на якій протікає адсорбція газів чи рідин.

Активо́ване вугі́лля  - пориста вуглецева речовина з високими адсорбційними властивостями та гідрофобністю. Добувають зі звичайного вугілля, обробляючи водяною парою. Містить величезну кількість пор і тому має дуже велику поверхню (1 г вугілля має поверхню 500–2200 м²), унаслідок чого має високу адсорбцію,  отримують карбонізацією з органічних матеріалів: деревного вугілля, кам'яновугільного коксу, горіхової шкаралупи тощо. Застосовується як адсорбент у засобах протигазового захисту, медицині, хімії, харчовій промисловості тощо, а також як носій каталізаторів у технологічних процесах, сорбент для концентрування мікродомішок в аналітичній хімії. В кулінарії активоване вугілля використовують як сурогат натурального барвника.

Фармацевтична промисловість пропонує споживачам велику кількість лікарських препаратів з адсорбційною дією. Давайте розглянемо ці препарати.

Таблиця 1.

Приступаємо до виконання лабораторної роботи №2.

Тема: Адсорбційна здатність активованого вугілля та аналогічних лікарських препаратів.

Мета: дослідити та порівняти адсорбційну здатність активованого вугілля та різних лікарських препаратів.

Обладнання і реактиви: штатив з пробірками, плоскодонні колби на 250 мл, скляні палички, набір адсорбентів («Активоване вугіллля», «Смекта», «Ентеросгель», «Біле вугілля», розчини барвників («Діамантового зеленого, «Розчину йоду (І₂) в КІ спиртовому», калій перманганату (КМnO₄), вода (Н₂О).

Інструктаж із БЖД.

Порядок виконання роботи:

1. Приготувати  3  розчини барвників – на 100 г води додати по з краплі розчинів («діамантового зеленого», «розчину йоду» та кілька кристаликів калій перманганату.
2. У 4 пробірки налити по 1-2 мл досліджуваних розчинів та додати у кожну відповідно по 1 таблетці і ½ пакетика досліджуваних лікарських препаратів.
3. Перемішати отримані розчини і зачекати 5-10 хв. Провести спостереження із записом у таблицю.
4. Записати висновок роботи і дати відповіді на запитання.

Таблиця1 спостережень та результатів дослідження

ВИСНОВОК:

Висновок:

1. Поясніть суть явища адсорбції?

2. Порівняйте адсорбційну здатність досліджуваних речовин, їх хімічний склад та ціну  досліджуваних препаратів та оцініть доцільність використання кожного. 

3. Де застосовують явища адсорбції?

4. Яке застосування явища адсорбції у побуті?

    5. Оцініть правильність запропонованого способу.

У холодильнику виник неприємний запах. Дорослі порадили дітям не витрачати  гроші на поглинач запахів, а помістити  до холодильної камери кілька посудин з активованим вугіллям або шматочки хлібного м’якуша, або питної соди.

Випереджувальне завдання учень 3. ЯВИЩА АДСОРБЦІЇ У ЖИВІЙ І НЕЖИВІЙ ПРИРОДІ ТА ЗАСТОСУВАННЯ АДСОРБЦІЇ

Водні й газові розчини органічних і неорганічних речовин проходять крізь товщі гірських порід і ґрунти - величезні природні адсорбційні колони. Легенева тканина адсорбує кисень, який транспортується в організмі за участю гемоглобіну крові. Обмін речовин і енергії також відбувається внаслідок здатності поверхні біологічних мембран адсорбувати (поглинати) і десорбувати (вивільняти) речовини. Відчуття запаху та смаку теж пов’язані з адсорбцією.

Адсорбція - основа численних промислових операцій і наукових досліджень. Чимало процесів очищення, виокремлення та розділення речовин, каталізу, техніки напівпровідників, медицини, будівництва, оборонної галузі, криміналістики, захисту довкілля ґрунтуються на використанні цього явища. Тобто застосування адсорбції в новітніх і традиційних технологіях слугує задоволенню потреб людини в духовних і матеріальних цінностях, збереженню здоров’я. Активоване вугілля використовують у медицині, цукровому виробництві й виробництві спирту, у протигазах і побутових очисниках води, для очищення води, промислових стоків і газових викидів, а також як лікарський засіб при отруєнні.

Випереджувальне завдання учень 4. АДСОРБЦІЯ В МЕТЕОРОЛОГІЇ ДЛЯ ЯКІСНОГО ВИЗНАЧЕННЯ ЗМІНИ ВОЛОГОСТІ В НАВКОЛИШНЬОМУ СЕРЕДОВИЩІ

Для цього використовують речовину Кобальт (ІІ) хлориду моногідрату (СoСl₂*H₂O), що має синє забарвлення, якою просочені смужки паперу. Оскільки даний кристалогідрат може мати від 1 до 6 молекул води у своєму складі та різне забарвлення кожного,  то відповідно зміна вологості призведе до зміни кольору на тест смужках паперу, оскільки при поглинанні вологи, отримуємо інший кристалогідрат. Відповідно моногідрат Кобальт ІІ хлориду – синій, дигідрат – фіолетовий, окрім тригідрату, тетра – темно-червоний, пента – червоний, гекса -  насичений рожевий. Маємо хімічну адсорбцію.

Випереджувальне завдання учень 5. АДСОРБЦІЯ І НАНОТЕХНОЛОГІЇ

Китайські учені розробили розумні етикетки, що змінюють колір, коли продукт зіпсувався, оскільки виділяються шкідливі гази, що накопичуються, речовина змінюється не лише забарвленням, а й складом, тому адсорбція – хімічна.

Продукт не першої свіжості тепер буде видно здалеку. Більш того, і друга, і третя свіжість також будуть відображатися. Дослідники придумали спосіб оповіщення покупця про стан продукту ще на стадії вибору. Винайдена ними етикетка здатна змінювати колір залежно від терміну зберігання того чи іншого виду їжі. Діапазон - від білого кольору до синього і навпаки. Білий вкаже на те, що, наприклад, ковбаса або сир тільки що зійшли з конвеєра, а синє забарвлення наклейки просигналізує про те, що вживання продукту небезпечне. Існують і проміжні кольори. Вони будуть також вказувати на певну ступінь придатності.

Таким чином ця технологія вже дозволяє давати гарантії того, що продукт свіжий, що продукт не відкривався десь в торгових приміщеннях, в загальному, цей продукт є гарантовано придатним для споживання. Така етикетка дозволяє відстежити всі періоди “життєвого циклу” конкретного продукту.

Домашнє завдання.

Творче завдання. Дослідити адсорбційні властивості крейди, активованого вугілля, кукурудзяних чи вівсяних пластівців, використавши водні розчини чорнил, харчових барвників, одеколон тощо. Порівняйте адсорбційну здатність різних адсорбентів.

Підсумки

• Адсорбція – це явище поглинання речовини з газуватого середовища чи розчину поверхневим шаром рідини або твердого тіла.
• Активоване вугілля та аналогічні лікарські препарати – сорбенти.
• Адсорбційні явища поширені в живій і неживій природі.
• На адсорбції активованим вугіллям отруйних речовин з повітря грунтується дія протигазу.
• Адсорбія – основа численних промислових операцій і наукових досліджень.