§ 31. Как получают некоторые вещества в лабораторных условиях?

Естествознание, 5 класс. Учебник: Верховцева Л. А. и др. (Алматыкітап баспасы, 2023). Глава 3: Вещества и материалы. Страницы 160–163.

Чему научишься

• Объяснять, зачем учёные проверяют открытия в лабораториях.
• Получать углекислый газ из соды и уксуса и показывать, что он тушит огонь.
• Называть «плюсы» и «минусы» лабораторных исследований.
• Приводить примеры открытий, сделанных в лаборатории.

Разминка

• Что нужно, чтобы горел огонь? Горючее вещество, воздух (точнее, кислород в нём) и жар.
• Какой газ мы выдыхаем? Углекислый.
• Что такое лаборатория? Специальное помещение с приборами, где учёные проводят опыты.
• Почему в кабинете химии нельзя пробовать вещества на вкус? Многие из них ядовиты.

Разбираемся

У науки две стороны

Научные открытия дают людям огромные возможности: электричество, лекарства, интернет. Но некоторые из них таят страшную разрушительную силу. Из открытий создают новое оружие, способное уничтожить всё живое на Земле. Аварии сложной техники и бездумная работа заводов наносят природе непоправимый вред.

🌟 Казахстан знает об этом не понаслышке. На Семипалатинском ядерном полигоне больше сорока лет испытывали атомное оружие. 29 августа 1991 года полигон закрыли, а Казахстан отказался от ядерного оружия.

Чернобыль: что бывает без проверки

26 апреля 1986 года на Чернобыльской атомной электростанции взорвался один из четырёх ядерных реакторов. Людей из посёлков в радиусе 30 км вокруг станции вывезли. Радиоактивное загрязнение попало на большую территорию Украины и соседних областей России.

Справляться с последствиями отправили около 600 тысяч человек со всего Советского Союза. Среди этих ликвидаторов было больше 31 тысячи казахстанцев.

💡 Как избежать таких бед? Учёные считают: каждое новое вещество и открытие надо сначала тщательно проверить в лаборатории. Там можно «проиграть» все опасные последствия заранее, пока они никому не навредили.

Зачем нужна лаборатория

В лаборатории исследуемый объект помещают в особые условия. Учёный меняет по одному условию за раз — температуру, свет, состав воздуха — и смотрит, как объект себя ведёт. Почти все приборы и машины вокруг тебя когда-то прошли лабораторные испытания.

Огонь под микроскопом учёных

Один из главных объектов исследований — огонь. В Казахстане в год случается около 18 тысяч пожаров. Больше 14 тысяч из них, то есть 78 %, — в сельской местности, вместе со степными пожарами.

Благодаря исследованиям сейчас есть чёткие правила тушения пожаров, огнетушители и пожарные машины. Учёные выяснили: огонь гаснет, если вокруг него углекислый газ.

📌 Углекислый газ тяжелее воздуха и не поддерживает горение. Он вытесняет воздух вокруг пламени — и огонь «задыхается» без кислорода.

Чего боится огонь

⚠️ Частая ошибка. «Водой можно потушить всё». Нет! Горящее масло на сковороде водой тушить нельзя: оно разлетится брызгами. И электроприборы под током водой не тушат. Сковороду накрывают крышкой — огонь гаснет без воздуха.

Виртуальные лаборатории

Сегодня многие опыты сначала проводят на компьютере: молекулы, реакции и даже аварии можно смоделировать на экране. Это быстрее и безопаснее. Но полностью заменить настоящие опыты компьютер не может: ответственность учёных слишком велика, ведь от их выводов зависит безопасность всей природы.

Проверь, как понял

Проверь себя

• Почему научные открытия бывают опасными? Из них могут сделать оружие; при аварии сложной техники страдают люди и природа.
• Как уменьшить опасность? Тщательно проверять каждое открытие и вещество в лаборатории.
• Что случилось в Чернобыле? В 1986 году взорвался ядерный реактор, местность заразило радиацией.
• Почему углекислый газ тушит огонь? Он не поддерживает горение и, будучи тяжелее воздуха, вытесняет его от пламени.

Решаем упражнения

№ 1

(задание без номера в учебнике: работа в паре) Вспомни исследования и достижения науки, которые привели к трагедиям, может быть, мирового масштаба. Можно ли было их избежать? Как?

Пример ответа.

1. Атомная бомба. Её сбросили на японские города Хиросима и Нагасаки в 1945 году, погибли сотни тысяч людей.
2. Испытания на Семипалатинском полигоне. От радиации пострадали жители окрестных сёл.
3. Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 году.
4. Избежать можно было: не применять открытия для войны, строже проверять безопасность техники, учить персонал, договариваться между странами о запрете опасного оружия.

Ответ: да, многих трагедий можно было избежать — тщательной проверкой, соблюдением правил и отказом от оружия.

№ 2

(задание без номера в учебнике: «Как ты думаешь?») Почему учёные так много изучали огонь и пожары? Чего боится огонь? Какое оборудование создали на основе этих знаний?

Пример ответа.

1. Зачем изучать. Пожары каждый год уносят жизни и уничтожают дома, леса и степь. Чтобы бороться с огнём, надо знать, как он устроен.
2. Чего боится огонь. Без горючего, без воздуха (кислорода) и без жара он гаснет. Поэтому его тушат водой (охлаждает), песком и покрывалом (перекрывают воздух), углекислым газом и пеной.
3. Оборудование. Огнетушители (порошковые, углекислотные, пенные), пожарные машины и рукава, датчики дыма и пожарная сигнализация, огнеупорная одежда пожарных.

Ответ: огонь изучают, чтобы спасать жизни; он боится отсутствия воздуха, охлаждения и негорючих веществ; на этом основаны огнетушители, сигнализация, спецодежда.

№ 3

(задание без номера в учебнике: опыт «Выделение веществ в лабораторных условиях») Насыпь в стакан столовую ложку соды, осторожно влей 2–3 ложки уксусной кислоты (3 %). Понаблюдай. Поднеси зажжённую спичку и опусти её в стакан. Что с огнём? Сделай выводы: где это применяют?

🧪 Опыт. Нужны: стакан (лучше мерный), пищевая сода, уксус 3 %, спички, столовая ложка.

Решение.

1. Что происходит. Сода и уксусная кислота реагируют, выделяется углекислый газ — пузырьки и пена.
2. Что с огнём. Спичка в стакане гаснет. Газ тяжелее воздуха и стоит в стакане «невидимой лужицей». Горение он не поддерживает.
3. Где применяют. В углекислотных огнетушителях. Ими тушат электроприборы и технику, потому что газ не оставляет воды и грязи.
4. В каких условиях проверили. В лабораторных: маленький стакан, малые количества веществ, под присмотром, с соблюдением правил безопасности.

Ответ: выделяется углекислый газ, спичка в нём гаснет; это свойство используют в огнетушителях.

⚠️ Правила безопасности (знаки рядом с опытом: «не есть и не пить», «работать в перчатках», «осторожно с огнём»). Ничего не пробуй на вкус. Уксус не нюхай близко и береги глаза. Спичку зажигает и держит взрослый, рядом не должно быть бумаги и штор.

👨‍👩‍👧 Родителю. Эффектное продолжение: зажгите свечку и «перелейте» на неё газ из стакана, наклонив его, как будто льёте воду (без жидкости!). Пламя погаснет. Ребёнок своими глазами увидит, что газ тяжелее воздуха.

№ 4

(задание без номера в учебнике: «Сделай огнетушитель сам») Изучи, как сделать огнетушитель в домашних условиях, и сделай его.

Как думать. Нужен тот же углекислый газ из соды и уксуса, только его надо «выстрелить» на огонь через трубочку.

План модели (только со взрослым).

1. Возьми пластиковую бутылку 0,5 л и крышку с проделанным в ней отверстием, вставь трубочку для коктейля, щели замажь пластилином.
2. Налей в бутылку стакан уксуса.
3. Насыпь 2 ложки соды в бумажный кулёчек или салфетку.
4. Опусти кулёчек в бутылку, сразу закрой крышкой и направь трубочку на пламя свечи на тарелке.
5. Газ с пеной вырвется из трубочки и погасит свечу.

Ответ: самодельный огнетушитель работает на углекислом газе из соды и уксуса. Это лишь модель — настоящий пожар тушат настоящим огнетушителем, а в беде звонят 101 или 112.

⚠️ Не закручивай бутылку без отверстия в крышке: давление может её разорвать. Делай опыт над раковиной или на улице.

№ 5

(задание без номера в учебнике: вопрос по тексту) Почему современная наука не может обойтись без исследований в лаборатории?

Пример ответа.

1. В лаборатории можно заранее найти опасные последствия новых веществ и приборов.
2. Можно менять одно условие и точно видеть, к чему это приводит.
3. Опыты повторяют много раз, чтобы убедиться в результате.
4. Ошибка в лаборатории маленькая и безопасная, а ошибка в жизни может стоить здоровья людей.

Ответ: только в лаборатории открытия можно безопасно и точно проверить.

№ 6

(задание без номера в учебнике: вопрос по тексту) Какие «плюсы» и «минусы» есть у лабораторных исследований?

Пример ответа.

• Плюсы: безопасность для людей и природы, точность, возможность повторить опыт и менять условия.
• Минусы: дорого, долго; в маленьком стакане не всё происходит так, как в огромной природе; работа с опасными веществами рискованна для самих учёных.

Ответ: плюсы — безопасность и точность; минусы — дорого, долго и не всё повторяет природу.

№ 7

(задание без номера в учебнике: вопрос по тексту) Какие научные открытия были сделаны в лаборатории?

Пример ответа.

1. Пенициллин — первый антибиотик. Его открыл Александр Флеминг в 1928 году, заметив, что плесень убивает бактерии в чашке.
2. Прививки (вакцины) — Луи Пастер создал вакцину от бешенства.
3. Радий и полоний — открыли Мария и Пьер Кюри.
4. Получение капрона, нейлона и других синтетических волокон (см. § 30).

Ответ: пенициллин, вакцины, радиоактивные элементы, синтетические волокна и многое другое.

№ 8

(задание без номера в учебнике: вопрос по тексту) Нужны ли научные исследования в лаборатории? Почему?

Пример ответа. Да, нужны. Без них не было бы лекарств, безопасных машин и приборов, новых материалов. Главное — чтобы учёные проверяли последствия открытий и думали о людях и природе. Тогда наука приносит пользу, а не беду.

Ответ: да — чтобы создавать полезное и заранее находить опасное.

№ 9

(задание без номера в учебнике: «Подготовь презентацию») Найди в справочниках или в Интернете сведения о современном лабораторном исследовании. Опиши его, предскажи полезные и вредные последствия и сделай презентацию.

Как думать. Выбери понятную тему: новые лекарства, биоразлагаемый пластик, выращивание мяса в пробирке, роботы, новые аккумуляторы. Ищи на детских научных сайтах и в энциклопедиях, указывай источники.

План презентации.

1. Слайд 1: название исследования и чем оно занимается.
2. Слайд 2: где и как проводят опыты.
3. Слайд 3: какая польза может быть.
4. Слайд 4: какой вред возможен и как его избежать.
5. Слайд 5: мой вывод.

Пример (образец текста). Учёные во многих странах создают биоразлагаемый пластик. Его делают из крахмала кукурузы или картофеля. В лаборатории проверяют, насколько он прочный и за сколько времени разлагается в почве. Польза: меньше мусора, который лежит в природе сотни лет. Возможный вред: для производства нужно много растений, а значит — полей и воды. Поэтому учёные ищут сырьё из отходов, например из соломы. Я считаю, что такое исследование очень нужно нашей планете.

Ответ: презентация по плану выше.

№ 10

(задание без номера в учебнике: техника «Круги по воде») К каждой букве слова НАУКА подбери слово по теме урока, чтобы буква стояла внутри слова. Ответь на вопрос: в чём значение лабораторных исследований для современной науки?

Как думать. Буква может быть в любом месте слова, не обязательно первой.

Пример ответа. Пишем слова столбиком так, чтобы нужные буквы встали одна под другой:

Ответ на вопрос (образец). Лабораторные исследования помогают проверить открытия безопасно и заранее узнать их вред. Без них не было бы новых лекарств, материалов и способов тушить пожары.

Шпаргалка

• Открытия бывают полезными и опасными, поэтому их проверяют в лабораториях.
• Сода + уксус → углекислый газ. В нём спичка гаснет.
• Углекислый газ тяжелее воздуха и не поддерживает горение — на этом работают огнетушители.
• Компьютер помогает, но полностью настоящие опыты не заменит.

Мини-тест