XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Каждый школьник желает знать – радуга в пробирке

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Лашина М.А. 1

---

1МБОУ лицей №4 г.Россоши

Суглобова И.В. 1

---

1МБОУ лицей №4 г.Россоши

Работа в формате PDF

363.9 KB

Введение.

Практически все из нас слышали на уроках рисования выражение «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан», которое позволяет запомнить основные цвета - цвета радуги.

Каждый из нас хоть раз в жизни видел радугу - это великолепное красочное зрелище на небосводе. С самого раннего детства мы испытываем радость и трепет при виде разноцветной дуги - цветные полосы, протянувшиеся от края до края огромного неба. Когда-то люди считали радугу Божьим знамением. Это неудивительно. Радуга появляется из ничего и также таинственно исчезает вникуда. Представьте мое удивление, когда к нам на урок пришла, учитель химии и сделала радугу в колбе. Мне настолько это понравилось, что я решила узнать больше про это природное явление, которое можно создать самим.

Гипотеза:

Если радуга явление природы, возможно ли сотворить её самому.

Цель: 

Изучение природного явления – радуги и создание ее в лабораторных условиях из природного сырья.

Предмет исследования:

Химические вещества, способные изменять свой цвет в разных средах и создать химическую радугу.

Объект исследования:

Процесс получения химической радуги в лабораторных условиях из природного сырья.

Задачи:

- узнать, что такое радуга;

- выяснить какие виды радуги существуют;

- попробовать получить химическую радугу из природного сырья.

Методы исследования:

- сбор информации в Интернете;

- беседа с учителем;

- эксперимент;

- наблюдение и фиксация наблюдений;

2. Основная часть.

2.1 Изучение радуги учеными. Что такое радуга?

С давних времен люди стали задумываться, почему же на небе появляется радуга. Человечество связало радугу с множеством поверий и легенд, считая ее чем-то таинственным и волшебным. Но нашлись и те, кто разгадал тайну разноцветной дуги. Окончательно развеять все мифы удалось Исааку Ньютону в 1666 - 1672 году, который провел научный опыт с призмой (рисунок 1) - в темной комнате он пропустил узкий луч солнечного света через стеклянную призму. Луч преломился и разложился на стене в разноцветную полосу, которую ученый назвал спектром (от лат. «видение»). Так Ньютон объяснил, что природная радуга возникает по тому же принципу: каждая капля дождя работает как крошечная призма, преломляя и разлагая солнечный свет.

Радуга – это атмосферное, оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое при освещении ярким источником света (в природе Солнцем) множества капель дождя или тумана.

Рис. 1

Солнечный луч проходит через дождевые капли, преломляется и отражается на противоположной стороне неба в виде огромной, разноцветной дуги.По-научному радугу можно назвать дисперсией (разложение цвета).

Радугу можно наблюдать только перед дождем или после него. И только в том случае, если одновременно с дождем сквозь тучи пробивается солнце. Лучи Солнца проходят через капельки дождя, каждая из которых работает как призма.

Рис.2

То есть она разлагает белый свет Солнца на его составляющие - лучи красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового цвета. Белый свет разлагается в разноцветную полосу, которую называют 

спектром (рисунок2).

Радугу можно увидеть в брызгах водопада, фонтана или даже поливальной машины. Иногда можно наблюдать побочную радугу, которая расположена над первой и имеет обратное чередование цветов. Это бывает в тех случаях, когда солнечный луч дважды отражается в каплях воды.

Солнце, наши глаза и центр радуги должны находиться примерно на одной линии! Если солнце высоко в небе, то такую прямую линию провести невозможно. Вот почему радугу можно наблюдать только рано утром или ближе к вечеру.Яркость оттенков и ширина радуги зависят от размера капель дождя. Чем крупнее капли, тем уже и ярче радуга, тем в ней больше красного насыщенного цвета.

М

Рис. 3

ы чаще всего видим радугу в форме дуги, но дуга – это лишь часть радуги. Радуга имеет форму окружности (рисунок 3), но мы наблюдаем лишь половину ее, потому что центр находится на одной прямой с нашими глазами и Солнцем. Целиком радугу можно увидеть лишь на большой высоте, с борта самолёта или с высокой горы.

2.2 Виды радуги.

Радуга бывает не только классической семицветной. Ученые выделяют до 12 различных типов этого явления. Википедия нас просветит в этом вопросе.

Основные виды, которые можно встретить:

1. По количеству дуг:

• Первичная: обычная яркая дуга, где красный цвет снаружи, а фиолетовый внутри.

• Двойная (вторичная): появляется над основной из-за двойного отражения света в каплях. Цвета в ней расположены в обратном порядке (красный внутри), а небо между дугами кажется темнее — это «полоса Александра».

• Тройная и четверная: экстремально редкие явления, возникающие при многократном отражении света. 

2. По времени и источнику света:

• Лунная (ночная): появляется ночью при яркой луне. Из-за особенностей человеческого зрения она часто кажется белой, хотя на фото видны все цвета.

• Монохромная (красная): возникает на закате или рассвете. В это время короткие синие волны рассеиваются, и в небе остается только эффектная красная дуга. 

3. Необычные формы:

• Туманная (белая): появляется в очень мелких каплях тумана. Цвета в ней практически отсутствуют, и она выглядит как широкая белая полоса.

• Околозенитная («улыбка в небе»):  напоминает перевернутую радугу высоко в небе. Она возникает не в каплях дождя, а в ледяных кристаллах перистых облаков.

• Круговая: с земли мы видим лишь дугу, но из окна самолета или с высокой горы радугу можно увидеть как полный замкнутый круг. 

4. Редкие оптические эффекты:

• Сдвоенная (близнецы): две дуги, выходящие из одной точки основания, но немного расходящиеся. Считается, что это происходит из-за смеси капель разного размера и формы.

• Дополнительные дуги: тонкие цветные полоски внутри основной радуги, вызванные дифракцией света.

Я же хочу получить химическую радугу. В этом мне помогут мама и учитель химии в моей школе.

3. Практическая часть.

Опытным путём я хочу получить цвета радуги в лабораторных условиях из природного сырья. Для этого мы проштудировали информацию в интернете, нашли несколько «рецептов» радуги и подобрали оптимальный для моего возраста и знаний в химии. Было решено сделать химическую радугу из краснокочанной капусты, в которой содержится природный пигмент антоциан, изменяющий цвет при контакте с разными веществами. Антоциан является природным индикатором – это вещество, изменяющее цвет и сигнализирующее об изменении среды раствора. Прежде чем приступать к любому эксперименту, необходимо ознакомиться с правилами техники безопасности при работе – об этом мне рассказала учитель химии.

Оборудование для эксперимента:

Колба, воронка, фильтровальная бумага, дистиллированная вода, плитка, пробирки, штатив для пробирок, уксусная эссенция, яблочный уксус, пищевая сода, стиральный порошок или мыло, средство для прочистки труб, раствор аммиака.

Ход эксперимента:

1. Нарезать стакан краснокочанной капусты мелко.

2. Залить горячей водой и дать настояться 10–25 минут, пока вода не станет темно-фиолетовой.

3. Процедить растворс помощью воронки через фильтр. Мы получили наш «магический» индикатор.

4. Берем 7 пробирок с раствором природного индикатора и делаем радугу. «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан».

5. Пробирка №1 красный цвет – добавляем уксусную эссенцию, лимонную кислоту или соляную кислоту. Отмечаем изменение цвета.

6. Пробирка №2 оранжевый цвет – добавляем яблочный уксус или бесцветный лимонад. Отмечаем изменение цвета.

7. Пробирка №3 желтый цвет – раствор щелочи. Отмечаем изменение цвета.

8. Пробирка №4 зеленый цвет– добавляем раствор аммиака или кальцинированной соды. Отмечаем изменение цвета.

9. Пробирка №5 голубой цвет – добавляем раствор питьевой соды. Отмечаем изменение цвета.

10. Пробирка №6 синий цвет – добавляем порошок питьевой соды. Отмечаем изменение цвета.

11. Пробирка №7 фиолетовый цвет – водный раствор капусты.

Все результаты я зафиксировала в таблицу.

Вывод: антоциан – природный индикатор под воздействием различных веществ и в разных средах изменил свой цвет таким образом, что мы получили почти все цвета радуги, исключая оранжевый.

4. Заключение.

В ходе работы над проектом я узнала много нового, научилась работать с химической посудой, фильтровать, узнала про индикаторы, а главное смогла сделать химическую радугу из природного сырья – краснокочанной капусты. Теперь я смело могу себя назвать юным химиком.

Я познаю науку, познавая природу.

Нам удалось получить широкую палитру цветов, изменяя кислотность среды с помощью различных веществ. Работа подтверждает, что химия окружает нас повсюду. Цель исследования - изучение природного явления – радуги и создание ее в лабораторных условиях достигнута, поставленные задачи выполнены.

V. Список источников информации:

1. Интернет-ресурсы: сайты «Википедия», «Загадки природных явлений».

2. А. Дитрих, Г. Юрмин, Р. Кошурникова. Почемучка. Энциклопедия для детей. – М.: «Педагогика – пресс», 1998.

3. «Что такое? Кто такой?» Издательство «Педагогика», М., 1990 год.

4. Я познаю мир: Дет. Энцикл./М.: ООО «Издательство АСТ»,2002г.

5. Майер В. В., Майер Р. В. «Искусственная радуга» – Квант 2008г.

6. https://tavika.ru/2020/05/opyty-po-himii.html

7. https://nik-show.ru/experiments/experience/kak-sdelat-indikator-iz-krasnokochannoy-kapusty/