«Світ хімічних реакцій подібний до сцени, на якій безперервно грається епізод за епізодом. Акторами на ній є елементи.»

«Die Welt der chemischen Vorgänge gleicht einer Buhne, auf welcher sich in unablässiger Aufeinanderfolge Szene um Szene abspielt. Die handelnden Personen auf ihr sind die Elemente.»

— Клеменс Вінклер

Раді вітати Вас у другому турі нашого веб-квесту! Маємо надію, що Вас зацікавила подорож у світ природи і сьогодні ми поринемо у її "хімічну" складову.

Отже, блок перший:

На чергове засідання гуртка Наталка принесла цікавий мінерал, який багато років зберігався в її родині. Тривалий час Наташа не знала, що це за мінерал, і зараз, захопившись чарівним світом кристалів, відкрила для себе таємницю.

1. Назвіть мінерал. (1 бал)
2. Як і де він формується? (1 бал)
3. Напишіть хімічну формулу та дайте наукову назву. (1 бал)

Підказка (для насолоди та відпочинку): (якщо відео не ситається браузером, то скачайте і переглянте стандартними програвачами)

Блок другий:

Цей елемент періодичної системи відкрили наприкінці 18 ст. Німецький хімік Клапрот назвав його так на честь міфологічного сина Землі.

Цей елемент ніяк не можна зарахувати до рідкісних елементів, бо тільки 8 елементів є в земній корі в більших кількостях.

Зразу ж після виділення перших порцій йому був винесений суворий вирок: цей метал за своїми якостями безперспективний, бо неміцний, крихкий, погано піддається механічній обробці. Видобувати і виділяти його в чистому вигляді важко. А коли так, то чи не краще зовсім відмовитись від спроб застосування його в промислових цілях? Подумали і... відмовились.

У 1947 р. одержали перші дві тонни відносно чистого металу. За якихось вісім років ця цифра виросла в десять тисяч разів. Десять тисяч! Для цього гігантського стрибка були поважні причини.

Він має найбільшу серед усіх металів питому міцність (питома міцність — це міцність, віднесена до одиниці ваги). Питома вага його лише в 1,7 раза більша, ніж алюмінію, але міцність його втричі більша. Ось і виходить, що деталь може мати вдвічі меншу вагу і в той же час не поступатися міцністю перед алюмінієм. Як тільки про це дізнались авіаконструктори, вони зразу ж насторожились.

Обшивка літаків, що летять із швидкістю звуку, нагрівається при терті об повітря до температури вище 300°. Алюмінієві сплави при такій високій температурі втрачають свою міцність,стають дуже м'якими. Цьому ж металу таке нагрівання не страшне. Навіть при нагріванні ще на 100° він лишається таким самим міцним і твердим.

Цей метал один з найінертніших у відношенні до різноманітних хімічних впливів. Більшість металів добре розчиняється в соляній або сірчаній кислотах. Майже всі метали розчиняються в нітратній кислоті. Для стійких металів до цих кислот існує спеціальний розчин— «царська водка» — суміш соляної та нітратної кислот. «Царською» ця суміш називається через те, що вона розчиняє «царя» всіх металів — золото. Цей метал стійкий навіть до цієї агресивної суміші, він не піддається корозії. Підводні частини кораблів, зроблені з цього металу, не бояться морської води, яка є активним руйнівником інших металів.

Увага:

4. Назвіть метал. (1 бал)

5. Назвіть 5 найважливіших мінералів, що містять цей елемент. (1 бал)

6. Назвіть країну, що має найбільші поклади руд цього елемента. (1 бал)

7. Запишіть рівняння реакцій добування цього металу з руд. (1 бал)

8. Як використовують цей хімічний елемент у вигляді простої і складних речовин? (1 бал)

Блок третій:

9. Уважно подивіться відео – дослід. Дайте пояснення. (2 бали)

Блок четвертий:

«Це було давно. Жив в аулі старий Мокиш. Було у нього три сини. Коли Мокиш помер, він залишив спадок – 17 верблюдів і заповів їх розділити так: старшому сину віддати половину стада, середньому –  третину, а молодшому – дев’яту частину. З умовою – жодного верблюда не різати. Похоронили діти батька і прийнялися спадок ділити. Ділили, ділили та розділити не зуміли. Старший вимагає половину стада – 17 пополам, тобто 8,5: як же верблюда розділити? Середній вимагає третину від 17 – 5,75 верблюда; знову не виходить. Та й менший не хоче поступатися, вимагає   дев’яту частину – 1,33 верблюда. Довго сперечалися брати, але вирішити нічого не могли. У цей час через аул на верблюді проїжджав старий дід. Під’їхав він до братів і спитав, про що вони сперечаються. Брати йому все й розповіли. Посміхнувся старий і допоміг братам розділити спадок. Всі три брати залишилися задоволеними, а старий сів на свого верблюда і поїхав далі.

Отже:

10. Як мудрий дід поділив верблюдів? (1 бал)

11. Зробіть хімічний  висновок щодо верблюда мудрого старця. (1 бал)

Практичне завдання:

Яка довжина вашого середнього пальця в (увага!) міліметрах. Вимірюйте від заглибини між пальцями. Дівчата! Ніготь не враховуйте. :)

ФОРМА ДЛЯ ВІДПОВІДЕЙ

Відповіді:

1. Пустинна (піщана) роза.

2. Формується із гіпсу, селеніту і піску.

У Тунісі, Алжирі, Єгипті та деяких інших країнах, де багато піщаних пустель. Мінерали являють собою зростки кристалів гіпсу, що утворюються в шарі піску. «Роза пустелі» виникає тільки при певних умовах, коли в пустелі випадають опади. Вода швидко йде в сухий пісок, несучи в його глиб частинки гіпсу. Під час випаровування вода знову піднімається до поверхні, утворюючи вже нові гіпсові кристали скрученої форми. Пісок також стає частиною кристала, а його розміри можуть бути найрізноманітнішими.

3. CaSO₄·2H_²O - кальцій сульфат дигідрат.

4. Титан.

5. рутил TiO2, ильменит FeTiO3, титаномагнетит FeTiO3 + Fe3O4, перовскит CaTiO3, титанит (сфен) CaTiSiO5.

6. Австралія.

7. Процес видобування титану (Кролль-процес) був розроблений Вільямом Джасті Кроллем — люксембургським металургом у 1940 році. Виходячи з руд титану рутилу чи ільменіту при дії високої температури і вугілля переводять їх у оксид з виплавкою заліза: FeTiO3+C = Fe+TiO2+CO Далі пірометалургійним методом за температури 750–1000 °C оксид титану спікають з коксом і обробляють хлором, отримуючи пари титану тетрахлориду TiCl4: TiO2+2C+2Cl2 = TiCl4+2CO, у третій стадії процесу відновлюють тетрахлорид титану дією рідкого магнію до металевого титану при 800–900 °C під захисною атмосферою аргону: TiCl4+2Mg = 2MgCl2 + Ti.

8.Титан і його сплави з Al, V, Mo, Mn, Cr, Si, Fe, Sn, Zr, Nb, Ta застосовуються як конструкційний метал в авіаційній і ракетній техніці, суднобудівній, енергомашинобудівній, харчовій, медичній промисловості і кольоровій металургії, де вони надійно і тривало експлуатуються в багатьох хімічних агресивних середовищах в діапазоні температур від наднизьких до +(500–600)°C і вище. Найголовніше значення мають титано-ванадієві сплави, які мають високу міцність, ковкість і зварюваність; карбід титану застосовується для виготовлення надтвердих сплавів, діоксид титану TiO2 — для виробництва стійких титанових білил, пластмас і в целюлозно-паперовій промисловості; оксид титану TiO має металічну провідність, використовується в електрохромних системах.

9. Пероксиди лужних металів бурхливо взаємодіють з водою з виділенням кисню (він є однією з причин горіння паперу в порцеляновій чашці), а також з виділенням великої кількості тепла (екзотермічна реакція, що є другою причиною горіння). Na2O2 + H2O = NaOH+H2O2 H2O2 = H2O+O2 Отож горіння відбулось, бо є три необхідні умови: велика концентрація кисню, папір та висока температура, яка ймовірно дорівнює температурі займання паперу. А коли вже реакція відбулась і чистий кисень не утворюється, то можна залити все великою кількістю холодної води і горіння припинеться.

10. Старий додав до 17 верблюдів свого. Потім стадо у 18 верблюдів він розділив на дві частини і дев’ять верблюдів передав старшому сину. Потім 18 поділив на 3 і 6 верблюдів віддав середньому сину. І, нарешті, 18 поділив на 9 і 2 верблюди досталися молодшому сину. Таким чином він розділив 17 верблюдів ( 9 + 6 + 2 = 17). А на своєму поїхав далі.

11. Верблюд старого як каталізатор, «прискорив реакцію», але сам при цьому не змінився.

12. Довжина середнього пальця руки 60-80 мм, а  ноги - 15-30 мм.