Практическая работа 1. Приёмы обращения с лабораторным оборудованием. Строение пламени

Определения и обозначения

Лабораторное оборудование — приборы и приспособления, с помощью которых проводят опыты. К нему относятся, например, пробирки, штативы, держатели и спиртовки: каждый предмет выполняет свою задачу. Если заранее понимать назначение оборудования, проще выбрать нужные принадлежности и безопасно собрать установку.

Пробирка — небольшой стеклянный сосуд для работы с малым количеством вещества. У неё есть дно, стенки и открытое отверстие; при нагревании его нельзя направлять на себя или других людей. Правильное удерживание и нагревание нужны, чтобы жидкость не выплеснулась, а стекло не треснуло от неравномерного нагрева.

Спиртовка — прибор с резервуаром для спирта и фитилём, предназначенный для получения пламени и нагревания веществ. Фитиль подводит топливо к месту горения, а крышка помогает погасить пламя, перекрыв к нему доступ воздуха. Знание устройства объясняет, почему спиртовку нельзя задувать или оставлять горящей без присмотра.

Зоны пламени — участки пламени, которые различаются цветом, температурой и условиями горения топлива. В одних участках пары топлива смешиваются с кислородом слабее, в других — лучше и сгорают полнее. Различия помогают понять, куда поместить предмет для нагревания.

Как это устроено

Перед опытом уберите с рабочего места лишние предметы, особенно бумагу и другие легковоспламеняющиеся материалы. Подберите нужные принадлежности по задаче: например, пробирку, держатель или штатив и спиртовку. Проверьте, нет ли трещин на стекле, устойчиво ли стоят приборы и не качается ли штатив; неустойчивое оборудование может опрокинуться при малейшем движении.

Если пробирку нужно закрепить, установите её в зажим штатива так, чтобы она держалась надёжно и не соскальзывала. При работе без штатива используйте специальный держатель, а не голые руки около пламени. Отверстие направляйте в сторону от себя и окружающих, потому что при нагревании содержимое может вскипеть и выброситься наружу.

Перед зажиганием убедитесь, что спиртовка стоит ровно, а рядом нет горючих предметов. Зажигайте её только способом, который показал учитель или предписывает инструкция: так меньше вероятность обжечься или поджечь что-либо случайно. Не переносите горящую спиртовку и не оставляйте её без наблюдения; чтобы погасить, накройте фитиль специальной крышкой, а не задувайте пламя.

Пламя разделяется на зоны, потому что топливо и кислород распределяются в нём неодинаково. Внутри пламени находятся пары топлива, ещё не вступившие в полное горение; в других участках к ним поступает кислород. Чем лучше смешиваются пары спирта и кислород, тем полнее проходит горение и тем больше выделяется тепла.

Зоны можно сравнить по расположению и цвету: внутренняя область обычно тёмная, средняя — более яркая, внешняя окружает пламя. Цвет помогает различать участки, но для выбора места нагревания важны также условия горения и температура. Обычно предмет нагревают во внешней зоне, где горение полнее и температура выше; не подносите к пламени руки и следуйте указаниям учителя.

Зоны пламени и их особенности

Сравнивайте зоны сразу по нескольким признакам: где они расположены, как выглядят и насколько полно в них сгорает топливо. Температура указана относительно других участков, поскольку точные значения зависят от условий. Чтобы выбрать место нагревания, прежде всего ориентируйтесь на температурные различия и указания учителя.

Проследите по таблице, как меняются условия горения от центра к краю пламени. Для нагревания обычно выбирают внешнюю зону: в ней топливо сгорает полнее и температура выше. Цвет — полезная подсказка, но не единственный признак.

Разбор задач

Задача 1. Подготовьте рабочее место для опыта с пробиркой: назовите нужное оборудование и укажите, как его расположить.

Нужно определить, что потребуется для удерживания пробирки и нагревания, а затем расположить приборы так, чтобы установка была устойчивой. Также важно оставить вокруг достаточно свободного места. Это уменьшит риск опрокидывания и случайного контакта с пламенем.

1. Выберите пробирку без трещин, спиртовку и штатив с зажимом; если пробирку держат вручную, приготовьте специальный держатель.
2. Поставьте штатив на ровную устойчивую поверхность, а пробирку закрепите так, чтобы она не соскальзывала.
3. Расположите спиртовку на свободном участке вдали от бумаги и других горючих предметов. Уберите лишнее, чтобы ничто не мешало наблюдать за опытом.

Ответ: понадобятся исправная пробирка, штатив с зажимом или держатель и спиртовка. Все приборы должны стоять устойчиво, а горючие предметы — находиться вдали от пламени.

Задача 2. Нужно нагреть вещество в пробирке над пламенем спиртовки. Опишите безопасное положение пробирки и движения при нагревании.

Сначала исключите ситуации, при которых жидкость может попасть на человека или стекло перегреется в одном месте. Поэтому нужно направить отверстие в безопасную сторону и не оставлять пробирку неподвижной над огнём. Нагревание проводят осторожно, следуя инструкции учителя.

1. Закрепите пробирку в штативе или возьмите специальным держателем. Проверьте, что она не выскальзывает.
2. Наклоните её так, чтобы отверстие было направлено от себя и окружающих; не заглядывайте внутрь.
3. Плавно перемещайте пробирку в пламени, прогревая её постепенно и равномерно. Не держите всё время один участок стекла над огнём.

Ответ: пробирка должна быть надёжно закреплена или удерживаться держателем, а её отверстие — смотреть в сторону от людей. При нагревании её плавно перемещают, чтобы не перегреть одну точку.

Задача 3. Сравните три зоны пламени и определите, какую из них выбрать для наиболее эффективного нагревания предмета. Обоснуйте выбор.

Для решения сопоставьте, где находится каждая зона и как в ней сгорает топливо. Если к парам спирта поступает больше кислорода, горение идёт полнее и выделяется больше тепла. Значит, важен не только вид пламени, но и ход процесса внутри него.

1. Внутренняя зона расположена около фитиля и содержит пары топлива, которые ещё почти не сгорели; она холоднее других.
2. Средняя зона ярче, но горение в ней менее полное, чем во внешней. Поэтому она уступает внешней по температуре.
3. Во внешнюю зону поступает кислород, топливо сгорает полнее. Сопоставьте это с задачей: для эффективного нагревания нужна зона с наиболее высокой температурой.

Ответ: обычно выбирают внешнюю зону, так как в ней горение полнее и температура выше, чем в остальных участках пламени.

Типичные ошибки

Зажигать спиртовку рядом с легковоспламеняющимися предметами опасно: пламя может перекинуться на бумагу, ткань или другие материалы. Так поступают, когда не освобождают рабочее место заранее или недооценивают открытый огонь. Перед зажиганием проверьте, что рядом нет горючих предметов и спиртовка стоит устойчиво.

Гасить спиртовку задуванием не следует: так можно случайно разнести пламя или пролить спирт. Иногда задувание кажется самым быстрым способом, но для спиртовки предназначена крышка, перекрывающая доступ воздуха. Проверьте себя: пламя должно быть погашено крышкой согласно инструкции, а не выдохом.

Направлять отверстие нагреваемой пробирки на себя или окружающих — ошибка, потому что внезапно закипевшая жидкость может выплеснуться. Это часто происходит, если забыть, что содержимое нагревается и может вести себя резко. До начала нагревания посмотрите, куда направлено отверстие, и убедитесь, что оно обращено в безопасную сторону.

Держать пробирку неподвижно в одной точке пламени нельзя: один участок стекла нагреется сильнее остальных и может треснуть. Так делают, пытаясь быстрее нагреть содержимое, но результатом становится неравномерный нагрев. Проверяйте себя во время опыта: плавно перемещайте пробирку и не задерживайте стекло в одной точке.

Связь с другими темами

До начала практической работы нужно знать правила техники безопасности в кабинете химии и назначение основных лабораторных принадлежностей. Эти знания помогают заранее подобрать приборы, заметить неисправность и организовать рабочее место. Без них даже простой опыт может стать небезопасным.

Умение обращаться с оборудованием понадобится в следующих опытах, где нужно собирать установки и нагревать вещества. Навык закрепления пробирки помогает удерживать сосуд в нужном положении, а знание зон пламени — правильно выбирать место нагревания. Так практические приёмы становятся основой для самостоятельной работы в лаборатории.

Что запомнить

• Перед опытом проверь оборудование и подготовь рабочее место.
• Пробирку закрепляй надёжно, а её отверстие направляй от людей.
• Не оставляй зажжённую спиртовку без присмотра.
• Пламя спиртовки состоит из зон с разными условиями горения.
• Для нагревания выбирай зону с наиболее высокой температурой.
• Гаси спиртовку способом, предусмотренным инструкцией.