Химический эксперимент, направленный на решение технических задач, как элемент профориентационной работы

Е.Г. НЕЛЮЕИНА

ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ КРАЕВЕДЧЕСКОЙ РАБОТЫ ...

синтетических жирных кислот С4-С9.

Содержимое колбы осторожно нагревают примерно до 120°С. Затем по каплям в колбу вводят жидкость из капельной воронки так, чтобы из холодильника в приемник (коническая колба) равномерно падали капли жидкости. В перегонной колбе имеет место реакция этерификации: R - СООН + С2Н5ОН ~ R - COO - С2Н5 + Н2О и процесс постепенного испарения веществ. Вначале, при 76-79°С отгоняются пары непрореаги-ровавшего этилового спирта, затем, при 82-8б°С -полученная смесь сложных эфиров этилового спирта и кислот состава С4-С9. Эту смесь собирают в сухой и предварительно взвешенный приемник (вес Pj). По окончании отгонки смеси сложных эфиров приемник вновь взвешивают (вес Р2). По полученным данным можно провести расчет выхода смеси сложных эфиров по отношению к исходному количеству этилового спирта по формуле:

где х - выход в % смеси сложных эфиров по отношению к исходному количеству этилового спирта;

Р - вес (в г ) полученной смеси эфиров Р = Р2 — Р1;

Р2 - вес (в г) приемника со смесью эфиров;

Р1 - вес приемника;

Рэ - исходный вес этилового спирта. Рэ = V • ^ где d - удельный вес этилового спирта, V - исходный объем этилового спирта (мл).

Выше было сказано, что аналогично ставили опыты по этерификации фракции С4-С9 бутиловым и амиловым спиртами. Смесь амиловых эфиров отгонялась при 140-

180°С, а бутиловых - при 120-130°С.

Выход смеси сложных эфиров по отношению к исходному количеству спиртов во всех трех случаях был в пределах 50-60%. Для проведения опыта по этерификации одним каким-либо спиртом требуется 1-1,5 часа.

Полученные смеси сложных эфиров представляли собой бесцветные прозрачные жидкости, не растворимые в воде. Они легче воды и имеют приятный цветочный запах, в то время как исходная фракция синтетических жирных кислот С4-С9 является желто-коричневой, жидкостью с резким специфическим запахом. Температура кипения этой фракции в пределах 180-210°С (пределы температур кипения полученных смесей сложных эфиров).

Опыты по этерификации синтетических жирных кислот состава С4-С9 различными спиртами рекомендуются для занятий химического кружка, факультатива или в рамках организации внеурочной работы. Они разнообразят школьный эксперимент по сложным эфирам и продемонстрируют учащимся, что в некоторых производствах синтетическими кислотами можно заменить уксусную кислоту, столь необходимую в народном хозяйстве.

Все описанные опыты можно рекомендовать к внедрению в учебный процесс или в организацию внеурочной работы, описанные опыты могут быть интересны не только учителям химии, но и преподавателям дополнительного образования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Цветков Л.А. Эксперимент по органической химии в средней школе. М. : Просвещение. 1994. 345 с.

FEATURES OF REGIONAL STUDIES ACTIVITIES ON THE BASIS OF CHEMICAL

EXPERIMENT

©2014

E.G. Nelyubina, Candidate of pedagogical sciences, associate professor of Department of Chemistry,

Geography and Their Teaching Methodology

Samara State Academy of Social Sciences and Humanities, Samara

Annotation: The article describes the development and implementation of chemical experiment based on the replacing foods with synthetic materials on industrial scale, as exemplified in the local history.

Keywords: regional studies activities; acids fractions; synthetic fatty acids; esterification; chemical experiment.

УДК 372.854

ХИМИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ, НАПРАВЛЕННЫЙ НА РЕШЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ, КАК ЭЛЕМЕНТ ПРОФОРИЕНТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

©2014

Е.Г. Нелюбина, кандидат педагогических наук, доцент кафедры химии, географии и методики

их преподавания

Поволжская государственная социально-гуманитарная академия, Самара

Аннотация: Профориентация является одной из наиболее важных педагогических проблем. В данной работе описан опыт использования химического эксперимента с краеведческим содержанием, направленного на решение технических задач, который можно использовать при решении вышеуказанной проблемы.

Ключевые слова: казеин; молочная сыворотка; профориентация; химический опыт; галалит; клей; фенол-формальдегидная смола.

Одной из актуальных задач химической науки и практики является высвобождение из технических производств пищевых продуктов. В различных отраслях промышленности широко используют пищевые жиры, крахмал, казеин, молоко и другие. Большинство школьников даже не предполагают масштабов использования пищевого сырья в химической промышленности, поэтому разработанный в данном направлении материал актуален.

На территории Самарской области и города Самары расположено несколько сотен нефтеперерабатывающих предприятий и химических производств, которые целенаправленно проводят замену сырьевых пищевых про-

дуктов на синтетические вещества. Это является одним из приоритетных направлений при решении технических задач, которое помогают решать ученые-химики.

Данный аспект помогает организовывать профори-ентационную работу среди учащихся средних общеобразовательных школ. При объяснении технических процессов ученикам целесообразно использовать примеры веществ из повседневного обихода, например молоко, крахмал и т. д. Такой подход будет носить практикоо-риентированный характер. Включение в рассмотрение данных вопросов химического эксперимента, демонстрирующего решение таких технических задач, будет способствовать повышению уровня мотивационной

Е.Г. НЕЛЮЕИНА

ХИМИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ..

сферы учащихся, ориентированного на изучение химии. Следовательно, профориентация на специальности, связанные с данной научной областью, должна повыситься. Таким образом, параллельно будет решаться и социальная задача нашего общества - нехватка специалистов в данном промышленном секторе.

Мы разработали ряд опытов, основанных на краеведческом материале, иллюстрирующих решение описанной выше технической проблемы - замена пищевых продуктов на синтетические вещества, выпускаемые промышленностью. Рассмотрим примеры некоторых опытов.

Так, в промышленности осуществляется замена казеина, расходуемого на технические цели. Считаем, что целесообразно вначале поставить опыты выделения казеина молока, а затем рассмотреть переработку его в пластмассу (типа галалит), а также в казеиновый клей. В результате будет показано, каким образом такой продукт питания как молоко расходуется в технике. Затем можно перейти к разбору вопроса: чем же в настоящее время заменяют галалит и казеиновый клей?

Опыт № 1. Выделение казеина из молока и молочной сыворотки.

В пособии В.Ф. Егоркина и других [1] опыт выполняют так: к порции обезжиренного молока (250 мл) приливают 20-40 мл 10% раствора соляной кислоты и тщательно перемешивают. В осадок в виде белых хлопьев выпадает белок молока - казеин. Спустя 30 минут казеин отжимают через ткань, отмывают дистиллированной водой от избытка соляной кислоты до отрицательной реакции на ион хлора в промывных водах. Казеин вновь отжимают, высушивают в сушильном шкафу при 50-60°С.

Взяв за основу этот опыт, мы выделяли казеин из молочной сыворотки, принесенной с самарского молочного завода «Самаралакто». Выход казеина из молока составил 16 г, а из молочной сыворотки - 12 г (в том и другом случае из 250 мл).

Опыт № 2. Получение пластмасс типа галалита.

В две фарфоровые чашки помещают по 1 г выделенного казеина, добавляют по 0,01 г красителя (в одну -метиленового голубого, а в другую - конго-красного), тщательно перемешивают. Из полученных окрашенных систем прессуют таблетки и высушивают их на воздухе. В одном случае получаются таблетки светло-голубого цвета, а в другом - красно-фиолетового.

В заключении с учащимися можно рассмотреть вопросы: что такое пресс-таблетки и каково их назначение.

Опыт № 3. Получение казеинового клея.

В основу опыта положена методика А.Г. Забродкина [2]. 2 г казеина помещают в ступку, добавляют 6-8 мл дистиллированной воды, тщательно растирают и переносят в химический стаканчик емкостью 100-150 мл. Систему оставляют стоять 45-60 минут для набухания казеина.

Затем в набухший казеин вводят известковое молоко (0,4-0,5 г оксида кальция растворяют в таком количестве дистиллированной воды, чтобы получилась молочноо-бразная система) и перемешивают до полного растворения казеина. Полученным клеем можно производить склеивание полосок: бумаги с бумагой, бумаги с хлопчатобумажной тканью, ткани с тканью. Во всех трех случаях склеивание дает положительные результаты.

Опыт № 4. Получение таблеток из фенолформальдегидной смолы.

Данный опыт демонстрирует замену казеина молока химическими веществами.

Замену галалита в производстве пуговиц и расчесок производят некоторыми пластмассами, изготовленными из синтетических смол. В школе для этой цели можно использовать фенолформальдегидную смолу.

Смолу можно получить по методике И.Н. Черткова [3]. Опыт получения смолы в присутствии раствора аммиака проводят в вытяжном шкафу. В химический стакан на 100 мл или большую пробирку помещают 2,5 г кри-

сталлического фенола, 7,5 мл формалина (35-40-процентного) и 1-1,5 мл 25-процентного раствора аммиака. Смесь нагревают несколько минут (стакан на асбести-рованной сетке) до появления эмульсии (признак образования смолы).

При охлаждении происходит расслоение смеси. Воду сливают, а темную массу нагревают в пламени до образования густой, вспенивающейся, желтой жидкости. Быстро выливают ее на бумагу или стекло (или оставляют в пробирке). Смола застывает в желтую, твердую, хрупкую массу.

Затем к смоле добавляют тонко измельченные древесные опилки (наполнитель), малое количество красителя и прессуют таблетки. Этот опыт показывает, что, используя фенол и формалин через стадию получения фенолформальдегидной смолы, можно избежать расходования молока в производстве пуговиц, расчесок и пр.

Опыт № 5. Получение синтетического клея.

Казеиновый клей во многих случаях можно заменить синтетическим (например, клеем НИИФМ-1), изготовляемым из мочевины, формальдегида и хлористого аммония. Описание промышленного способа приготовления клея НИИФМ-1 приведено у А.Г. Забродкина [2].

В школьных условиях опыт можно поставить так: в вытяжном шкафу в фарфоровую чашку отмеривают 10 мл формалина, добавляют 5 г мочевины и по каплям 40% раствора гидроксида натрия до щелочной реакции по фенолфталеину. Содержимое чашки нагревают до 85-90°С (на электроплитке через асбестовую сетку) при периодическом перемешивании. Систему выдерживают при этой же температуре до тех пор, пока реакция на фенолфталеин не станет отрицательной, затем - еще 50 минут. После этого содержимое чашки постепенно охлаждают. Получается фенолформальдегидная смола в жидком виде.

Для приготовления клея в эту смолу добавляют хлористый аммоний (1-2% от веса смолы), тщательно перемешивают до получения сметанообразной системы. Это и будет мочевиноформальдегидный клей. Полученным клеем можно производить склеивание, как в предыдущем опыте. Результаты получаются аналогичные.

Этот опыт можно поставить на занятиях химического кружка, факультатива или в рамках элективных курсов после изучения темы «Синтетические высокомолекулярные соединения». При этом учащиеся познакомятся еще с одним представителем синтетических смол - мочевиноформальдегидной смолой.

Приведенные опыты с использованием фенолфор-мальдегидной и мочевиноформальдегидной смол показывают, как с помощью фенола, мочевины, формальдегида можно уменьшить расходование молока на технические цели.

В некоторых школьных опытах, не изменяя их целенаправленности, можно устранить расходование пищевых продуктов. Например, в литературе рекомендуются опыты по доказательству наличия в молоке белков и углевода лактозы. Эти опыты очень важные, они доказывают пищевую ценность молока. Та же задача будет решена, если использовать не молоко, а молочную сыворотку с молокоперерабатывающих заводов.

Опыт № 6. Цветные реакции белков.

Выполняют биуретовую и ксантопротеиновую реакции по известным методикам, но не с молоком, а с молочной сывороткой. Получаются хорошие результаты. Отсюда учащиеся делают вывод о том, что в молочной сыворотке, как и в молоке, содержатся белки.

Опыт № 7. Выделение молочного сахара.

По той же методике, что и для молока, из сыворотки можно выделить молочный сахар (лактозу). Для этого в порцию сыворотки малыми частями добавляют однопроцентный раствор уксусной кислоты (до полного свертывания и осаждения белков). Свернувшиеся белки отфильтровывают, фильтрат осторожно выпаривают в фарфоровой чашке на водяной бане. В чашке остается

Е.Г. НЕЛЮЕИНА

ХИМИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ...

кристаллический, слегка желтоватый осадок, в составе которого есть и лактоза. Для ее обнаружения с частью этого осадка выполняют реакцию с гидроксидом меди в щелочной среде при нагревании. Реакция, как и в опыте с молоком, получается положительной.

При выполнении этого опыта было получено из 100 мл сыворотки самарского молочного завода «Самаралакто» 1,1 г кристаллического продукта, а из 100 мл молока - 0,9 г. Практически это близкие результаты. Учащиеся делают вывод о том, что в молоке содержится лактоза, так как она открыта в молочной сыворотке.

Все описанные опыты можно рекомендовать к вне-

дрению в учебный процесс или в организацию внеурочной работы, описанные опыты могут быть интересны не только учителям химии, но и преподавателям дополнительного образования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Егоркина В.Ф., Кирюшкин Д.М., Полосин В.С. Внеклассные практические занятия по химии. 2-е изд. М.: Учпедгиз, 1965. 347 с.

2. Забродкина А.Г. Химия и технология клеевых веществ. 2-е изд. М.: Учпедгиз, 1966. 140 с.

3. Черткова И.Н. Эксперимент по органической химии. 2-е изд. М.: Учпедгиз, 1972. 211 с.

CHEMICAL EXPERIMENT AS PART OF TECHNICAL PROBLEMS SOLUTION AND

CAREER GUIDANCE

© 2014

E.G. Nelyubina, Candidate of pedagogical sciences, associate professor of Department of Chemistry,

Geography and Their Teaching Methodology,

Samara State Academy of Social Sciences and Humanities, Samara

Annotation: Career guidance is one of the most important problems of education. The author shares her experience of trying a chemical experiment with local content. Its objective was solving technical problems, which can be of help in career guidance as well.

Keywords: casein; whey; career guidance; chemical experiment; artificial horn; glue; phenolformaldehyde resin.

УДК 930.253

СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ КАФЕДРЫ ХИМИИ И МЕТОДИКИ ЕЕ ПРЕПОДАВАНИЯ

©2014

Е.Г. Нелюбина, кандидат педагогических наук, доцент кафедры химии, географии и методики их преподавания Л.В. Панфилова, доктор педагогических наук, профессор кафедры химии, географии и методики их преподавания

Поволжская государственная социально-гуманитарная академия, Самара

Аннотация: В статье представлена история становления и развития кафедры химии (с 1929 года). Отмечен вклад в развитие данного структурного подразделения сотрудников кафедры.

Ключевые слова: кафедра химии; преподаватели; сотрудники; студенты; история развития кафедры.

Статья посвящается 85-летию создания кафедры химии

10 июля 1929 года было опубликовано Постановление СНК РСФСР об открытии института на 100 человек [1, с. 516, 728], а 8 декабря того же года состоялось его торжественное открытие [2, с. 3]. В 1929 году на три отделения было принято 157 студентов. Коллектив преподавателей состоял из 21 человека [3, с. 26].

Кафедра химии является одной из старейших кафедр в вузе. Она была организована на естественно-математическом факультете в 1929 году. Первым заведующим кафедрой 28 августа 1931 года был назначен профессор А.Г. Огородников.

Характерной особенностью первых лет работы было участие преподавателей и студентов в оснащении учебных лабораторий под руководством профессора К.М. Родионова. Студенты сами получали, разгружали, распаковывали и расставляли оборудование. Разбирали посуду, реактивы, приборы. Приготавливали растворы, этикировали их, изготовляли учебные таблицы, схемы. Лаборатории оформляли надписями, портретами ученых, заряжали, испытывали приборы и др. С каждым годом лаборатория становилась все более подготовленной для успешного проведения занятий студентов последующих наборов. К недостаткам системы обучения данного периода следует отнести значительный крен в сторону широчайшей и разносторонней практической подготовки студентов. Так, на химическом отделении имели место самые разнообразные практики в совхозах по уходу за сельскохозяйственными животными, в полеводческих бригадах по растениеводству, в парниковых хозяйствах, агробиостанции, практика на металлообрабатывающих заводах, где студенты пробовали себя

в роли слесаря, токаря, литейщика и т. д.

Вслед за первым набором студентов (1929) на естественно-математический факультет в последующие годы (1930-1931) стал осуществляться набор на агро-педфак и индустрпедфак, которые просуществовали недолго. Приказом по институту от 1 сентября 1932 года на базе агропедфака и индустрпедфака был организован химико-биологический факультет. В этом же году после организации химического отделения, на кафедре химии создаются и оснащаются четыре учебные лаборатории:

- общей химии и качественного анализа,

- количественного анализа и физической химии,

- органической химии,

- агрохимии и химической технологии.

В декабре 1932 года былпроведен первый ускоренный выпуск 15 студентов первого набора. Выпускникам выдавалось удостоверение на право преподавания химии в техникумах и средних школах. Большинство выпускников были направлены в сельхозтехникумы, трое - в химические производственные лаборатории, двое остались работать в институте и лишь несколько человек - на работу в среднюю школу.

В 1934 году был осуществлен второй выпуск учителей химии, а с 1935 по 1938 годы ежегодно, наряду с очередным выпуском, было несколько выпусков учителей химии по вечернему отделению.

В 1936 году кафедра состояла из четырех научных сотрудников: Г.М. Мазанко - доцент, Д.Е. Чуркин - доцент, А.И. Деревнин - старший преподаватель, В.Г. Ярцев - ассистент.

В 1938 году заведывание кафедрой было возложено