Исследование одного экспоната. "Аппарат Киппа"

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 422

Кронштадтского района Санкт-Петербурга

Проект

Аппарат Киппа

Тип проекта

Информационно-исследовательский

Санкт-Петербург

2017

Содержание:

1. Введение.

Цель:

Изучить аппарат Киппа, понять принцип его действия; выяснить, возможно ли заменить его другими приборами.

Задачи:

1) Изучить литературу по теме «Аппарат Киппа, его создание и его применение», а также об  аналогичных аппаратах.

2) Подробнее узнать о создателе и его последователях.

3) Выяснить, с какой целью используется этот аппарат.

4) Узнать, есть ли аналоги этого прибора.

5) Сделать выводы. 

6) Выступить с результатами работы.

Объект исследования: Приборы.

Предмет исследования:  лабораторный аппарат Киппа и его аналоги.

Методы исследования:

1. Научный: Анализ литературы по данному вопросу для более полного понимания темы.

2. Сравнительно-описательный: Самостоятельное изучение данного аппарата и его аналогов.

Актуальность:

В нашей жизни мы редко пользуемся аппаратом Киппа.  Как же он выглядит? Для чего предназначен? Какие правила безопасности должен соблюдать каждый человек, используя его?

Этапы работы:

• Изучение литературы.
• Изучение аппарата Киппа.
• Исследование самого аппарата.
• Выводы.

Гипотеза.

У  аппарата Киппа есть «прародители» и «последователи».

2. Основная часть.

2.1. Аппарат Киппа.

Аппарат Киппа — универсальный прибор для получения газов (ППГ) действием растворов кислот и щелочей на твёрдые вещества. Выпуск прибора налажен в середине XIX века голландской фирмой, основанной аптекарем Петером-Якобом Киппом, создавшей его на основе изобретённого в 1823 году «огнива Дёберейнера», автором которого является химик Иоганн Вольфганг Дёберейнер.

Принцип действия.

Колба-реактор имеет верхнюю шарообразную часть с тубулусом, в который вставляется газоотводная трубка, снабженная краном или зажимом Мора, и нижний резервуар в виде полусферы. Нижний резервуар и колба-реактор разделены резиновой или пластиковой прокладкой с отверстием, через которое проходит в нижний резервуар длинная трубка воронки, доходящая почти до дна.

Раствор в нижнем резервуаре прибора служит затвором, препятствующим выделению газа обратно через воронку во время опыта. Нижний резервуар обычно имеет тубулус, закрытый притёртой стеклянной пробкой: он необходим для слива жидкости после использования прибора.

На прокладку через боковой тубулус шпателем насыпают твёрдые вещества (мрамор, цинк, алюминий, сульфид натрия, сульфит натрия). Тубулус закрывается пробкой с газоотводной трубкой. Затем при открытом кране или зажиме в верхнюю воронку заливается раствор реагента. Когда уровень жидкости достигает вещества на прокладке, начинается химическая реакция с выделением газа.

При закрытии крана давление выделяющегося газа выдавливает жидкость из реактора в верхнюю часть воронки. Реакция прекращается. Открытие крана приводит к возобновлению реакции[2]. Таким образом, аппарат Киппа относится к аппаратам автоматического действия.

2.2. Предшественник аппарата Киппа.

Итак, у аппарата Киппа был предшественник: Огниво Дёберейнера (водородное огниво) — первая полноценная зажигалка.

Огниво было изобретено Иоганном Вольфгангом Деберейнером в 1823 году. Этот прибор вскоре стали продавать по всей Германии. Практичное и относительно безопасное огниво Дёберейнера имело успех, его выпуск достиг 20 000 экземпляров к 1829 году. Оно производилось до 1880 года.

Принцип действия

Во внешнюю герметичную банку, в которую налита серная кислота, встроен внутренний стеклянный сосуд без дна, в котором располагается цинковая пластина. При контакте с кислотой цинк вступает с ней в реакцию, в результате чего выделяется водород. При открытии выпускного клапана струя водорода устремляется наружу, где она, направленная на губчатую платину, воспламеняется на воздухе. Губчатая платина играет роль катализатора. Горение прекращается перекрытием выпускного клапана. При этом давление водорода в сосуде возрастает, оттесняя кислоту от цинка, в результате чего образование водорода прекращается до тех пор, пока выпускной клапан не будет вновь открыт.

2.3. Немного о создателях приборов.

2.3.1. И. Дёберейнер – не только учёный, но и выдающийся химик-технолог. Он занимался изучением процессов крашения тканей, организовал крахмально-паточное производство, изучал химические основы брожения и т.д.  В 1823 году создал огниво.

2.3.2. Петр-Якоб Кипп (1808-1864) - голландский химик и аптекарь, владелец фирмы, выпускающей приборы для научных исследований.

2.3.3. Кирюшкин Дмитрий Максимович (1889-1978)- химик-методист, д-р педагогических наук (1960). Преподавал в вузах Москвы, с 1949 в системе АПН РСФСР. Автор работ по методике преподавания химии в средней школе, по вопросам дидактики естественно-научного образования, учебников и учебных пособий.

2.4. Практическая часть.

2.4.1. Подготовка.

Проверяют герметичность всех соединений, наличие трещин. В нижний тубулус вставляют пробку и закрепляют её с помощью скобы или резинки. Воронку с длинной трубкой плотно вставляют в колбу-реактор. Прибор наклоняют и через средний тубулус засыпают твёрдое вещество, затем средний тубулус закрывают пробкой с газоотводной трубкой, кран на трубке закрывают. Далее в воронку заливают раствор кислоты (HCl), в воронку вставляют ловушку, заполненную водой. При открытии крана кислота поступает через трубку в нижний резервуар, а затем в колбу-реактор, где происхотит реакция взаимодействия с твёрдым веществом с выделением газа, время заполнения колбы-реактора газом составляет около 5 минут. Затем кран закрывают, выделяющийся газ из-за повышения давления в колбе-реакторе вытесняет кислоту в воронку, реакция прекращается. Прибор готов к работе, для этого необходимо открыть кран на газоотводной трубке.

2.4.2.Результаты практической работы.

Оказывается, в аппарате Киппа можно получить не только водород, но и другие газы.

2.5. Аппарат Кирюшкина.

Аппарат Кирюшкина – небольшая установка для получения газов. Фактически это малый аналог аппарата Киппа. На газоотводную трубку надет зажим Мора.

2.6. Использование аппаратов в наше время.

В наше время аппарат Киппа не используется нигде, кроме как в химических  лабораториях для получения  газов. Но, нельзя не  отметить, что в самом деле это изобретение  довольно опасно. Дело в том, что в нём получают в основном водород. А ведь этот газ взрывоопасен! Поэтому, не дай Бог, если рядом с этим аппаратом окажется открытое пламя или  ещё что-нибудь горящее или тлеющее. Впрочем, его аналог – аппарат Кирюшкина более распространён, потому как более безопасен.

3. Выводы.

1) Эта проектная работа дала мне возможность изучить одно из интересных химических изобретений.

2) Изучил аналоги аппарата Киппа.

 3) Смог провести несколько реакций с использованием аппарата Киппа.

4) Узнал об использовании данного изобретения в наше время.

5) Доказал свою гипотезу, которая гласит, что у аппарата Киппа есть прародители и последователи.

4. Список использованной литературы и интернет-ресурсов:

1. Журнал «Изобретения в области химии».

2. Справочник «Видаль».

3. http://www.womir.ru

4. https://globallab.org/ru

5. https://ru.wikipedia.org

6. https://yandex.ru/search

7. «Аппарат Киппа»: до и после.