10 آزمایش جذاب شیمی برای انجام در خانه

همانطور که همه می‌دانید، امکان انجام آزمایشات مختلف در شیمی، آن را به علمی جذاب تبدیل کرده است و همه ما چه در دوران مدرسه و چه در دانشگاه، حداقل یک بار تجربه کار با لوازم آزمایشگاهی و انجام آزمایش را داشته‌ایم. در این نوشته قصد داریم تا با ۷ آزمایش جالب در شیمی آشنا و با انجام آن‌ها، به این علم علاقه‌مند شویم.

۱. آزمایش مس و نیتریک اسید

زمانی که قطعه‌ای از مس را در نیتریک اسید قرار می‌دهید، یون‌های مس و نیترات در واکنش با یکدیگر، محلول را به رنگ سبز و سپس به رنگ سبز-قهوه‌ای تبدیل می‌کنند. اگر محلول حاصل را رقیق کنید، آب سبب می‌شود تا یون‌های نیترات در اطراف مس قرار بگیرند و رنگ محلول به رنگ آبی تبدیل خواهد شد.

۲. هیدروژن پراکسید و پتاسیم‌یدید

این آزمایش جالب در شیمی را بسیاری از افراد به عنوان آزمایش «خمیردندان فیلی» (Elephant Toothpaste) می‌شناسند. در حقیقت، در اثر واکنش شیمیایی بین پتاسیم‌یدید و هیدروژن پراکسید (آب‌اکسیژنه)، ستونی از فوم (کف) به بیرون از ظرف آزمایش فوران می‌کند. کافی‌ است تا کف حاصل را با رنگ‌های خوراکی تزیین کنید تا جلوه‌ای از خمیردندان پیدا کند.

۳. فلزات قلیایی در آب

خوب است بدانید که تمامی فلزات قلیایی، به شدت با آب واکنش می‌دهند. به طور مثال، در خصوص سدیم باید گفت که این عنصر در واکنش با آب، شعله‌ای روشن به رنگ زرد تولید می‌کند. البته توجه داشته باشید که این آزمایش جالب در شیمی به صورت انفجاری رخ می‌دهد و به هنگام انجام آن باید مسائل ایمنی را رعایت کنید. به همین شکل، رنگ محلول حاصل در اثر سوختن پتاسیم و لیتیوم به ترتیب، به رنگ بنفش و قرمز خواهد بود. سزیم نیز به طور کاملا انفجاری واکنش می‌دهد. سعی کنید آزمایش‌ها را به ترتیب از بالا به پایین در جدول تناوبی برای گروه فلزات قلیایی انجام دهید.

۴. واکنش ترمیت

«واکنش ترمیت» (Thermite Reaction) در حقیقت مشابه واکنش زنگ آهنی است که با سرعت بسیار زیادی روی دهد. اگر شرایط مهیا باشد، هر فلزی می‌تواند در واکنش ترمیت شرکت کند اما به طور معمول، در این واکنش، اکسید آهن با آلومینیوم طبق تصویر زیر وارد واکنش می‌شود و حرارت و نور تولید خواهد شد.

برای اینکه تصویر بهتری از این واکنش داشته باشید، بهتر است که این مخلوط را داخل ظرفی از یخ خشک قرار دهید و به انجام آزمایش بپردازید.

۵. رنگ‌آمیزی شعله

زمانی که یون‌ها در اثر اعمال شعله، حرارت ببینند، الکترون‌هایشان برانگیخته می‌شوند و به هنگام بازگشت از حالت برانگیخته، به سطوح انرژی پایین‌تر می‌رسند. در اثر این اتفاق، فوتون آزاد خواهد شد. انرژی یک فوتون، از مشخصه‌های یک ماده شیمیایی به شمار می‌آید و با رنگ مشخصی در شعله،‌ قابل مشاهده است. در شیمی تحلیلی، این روش، اساس «آزمون شعله» (Flame Test) محسوب می‌شود. علاوه بر این، با انجام این آزمایش جالب در شیمی می‌توان به رنگ‌ شعله حاصل از سوختن مواد مختلف دست پیدا کرد.

۶. تیله‌های پلیمری بسازید

برای ساخت تیله‌های پلیمری به مواد زیر نیاز دارید:

• بوراکس: این ماده را به راحتی می‌توانید از خشکشویی‌ها یا فروشگاه‌های اینترنتی تهیه کنید.
• نشاسته ذرت
• چسب چوب
• آب گرم
• رنگ خوراکی
• پیمانه
• قاشق جهت هم‌زدن
• دو فنجان کوچک پلاستیکی
• ماژیک
• خط‌کش
• کیسه‌های پلاستیکی

برای ساختن تیله‌های پلیمری، مراحل زیر را به ترتیب انجام می‌دهیم:

روی یکی از فنجان‌ها عبارت «محلول بوراکس» و روی دیگری، عبارت «تیله» را یادداشت کنید. دو قاشق غذاخوری آب گرم را با نصف قاشق چایخوری پودر بوراکس مخلوط کنید. این مخلوط را در فنجان محلول بوراکس، تا حل شدن پودر، هم بزنید. در صورت تمایل می‌توانید رنگ‌های خوراکی نیز به آن اضافه کنید.

یک قاشق غذاخوری از چسب چوب را به فنجانِ تیله اضافه کنید و نصف قاشق چایخوری از محلول بوراکس را به همراه یک قاشق غذاخوری نشاسته ذرت به فنجان اضافه کنید. ابتدا در حدود ۱۰ تا ۱۵ ثانیه به مواد فرصت دهید تا با یکدیگر برهم‌کنش انجام دهند و سپس این مواد را به طور کامل هم بزنید تا این ترکیب، سفت شود. سپس، ماده را از داخل فنجان بیرون آورید و با دست، شروع به ساختن گلوله‌های پلیمری کنید. لازم به ذکر است که مواد ساخته شده، خوراکی نیستند.

۷. یخِ داغ بسازید

در هفتمین مورد از آزمایش جالب در شیمی به ساختن یخ داغ می‌پردازیم. سدیم استات که با نام «یخِ داغ» (Hot Ice) شناخته می‌شود، ماده شیمیایی فوق‌العاده‌ای است که آن را از سرکه و جوش شیرین بدست می‌آورند. محلول سدیم استات را می‌توان تا کمتر از نقطه ذوب آن سرد کرد و در این مرحله، مایع شروع به تبلور می‌کند. این فرآیند به صورت گرماده اتفاق می‌افتد و نتیجه آن، تشکیل قالب‌هایی به شکل یخ، اما با دمای بالا خواهد بود. منجمد شدن این محلول به سرعت روی می‌دهد به گونه‌ای که می‌توانید با سرریز کردن محلول، مجسمه‌های مختلفی بسازید.

مواد لازم برای ساخت یخ داغ

برای ساخت یخ داغ و انجام این آزمایش جالب در شیمی به ابزار خاصی نیاز نداریم. تنها کافی است تا موارد زیر را تهیه کنیم:

• ۴ قاشق غذاخوری جوش شیرین
• ۱ لیتر سرکه

طرز تهیه سدیم استات

در یک ظرف یا بِشر بزرگ، جوش شیرین را به سرکه اضافه کنید. این کار را به مرور زمان انجام دهید و در این میان، مخلوط را هم بزنید. جوش شیرین و سرکه در اثر واکنش، سدیم استات و گاز دی‌اکسید کربن آزاد می‌کنند. اگر سرکه و جوش شیرین را به آرامی یه یکدیگر اضافه نکنید، ماده حاصل از واکنش، به صورت یک آتشفشان از ظرف بیرون می‌ریزد.
تست کیفیت (دورریز) روغن خوراکی چیست ؟

با انجام مرحله بالا، سدیم استات را تولید کرده‌اید اما این محلول، بسیار رقیق است و برای آزمایش جالب در شیمی که در نظر گرفته‌ایم مناسب نیست. بنابراین، نیاز داریم تا در صورت امکان، آب را از محلول خارج کنیم. بدین منظور، محلول را بجوشانید تا غلظت آن بیشتر شود. این کار را تا زمانی ادامه دهید تا بلورهای کوچکی به صورت یک فیلم نازک در سطح، بوجود بیایند. تحت حرارت ملایم، این فرآیند در حدود یک ساعت به طول می‌انجامد. در صورتی که از حرارتِ کمتر استفاده کنید، مایعی بی‌رنگ خواهید داشت اما با حرارت زیاد، مایعی به رنگ زرد یا قهوه‌ای تشکیل خواهد شد.
آزمایش اندازه گیری اندیس یدی در روغن

زمانی که شعله را خاموش کردید، برای جلوگیری از تبخیر بیشتر، به سرعت روی ظرف را بپوشانید. بهترین کار این است که محلول را در ظرفی جداگانه بریزید. اگر دانه‌های بلوری در ظرف داشتید، مقدار بسیار کمی آب به آن اضافه کنید تا دانه‌ها حل شوند. در نهایت، ظرف را در یخچال قرار دهید تا دمای آن پایین بیایید.

8-آتشفشان خوراکی

این آزمایش یه راه عالی برای یادگیری نحوه واکنش شیمیایی بین مواد مختلفه. برای انجام این آزمایش، به جوش شیرین، سرکه، رنگ خوراکی و مایع ظرفشویی نیاز دارید.

داخل یک ظرف، دو قاشق غذاخوری جوش شیرین بریزید.
به آرامی سرکه را به جوش شیرین اضافه کنید تا مخلوط شروع به کف کردن کند.
چند قطره رنگ خوراکی به مخلوط اضافه کنید.
یک قاشق غذاخوری مایع ظرفشویی به مخلوط اضافه کنید و تماشا کنید که چگونه فوران می‌کند!

9-جوهر نامرئی

با استفاده از آب لیمو و جوش شیرین می‌تونید جوهر نامرئی بسازید. برای انجام این آزمایش، به آب لیمو، جوش شیرین، یک قلم مو و یک تکه کاغذ نیاز دارید.

با استفاده از یک قلم مو، آب لیمو را روی تکه کاغذ بمالید.
بگذارید آب لیمو خشک شود.
با استفاده از یک گوش پاک کن آغشته به جوش شیرین، روی پیام یا نقاشی خود که با آب لیمو نوشته شده است، بکشید.
برای مشاهده پیام یا نقاشی، کاغذ را زیر نور گرم نگه دارید.

10- ساخت اسلایم

ساخت اسلایم یه فعالیت سرگرم‌کننده و حسی عالی برای بچه هاست. برای انجام این آزمایش، به چسب گوریلا، بوراکس، رنگ خوراکی و اکلیل نیاز دارید.

در یک کاسه، ½ فنجان چسب گوریلا را با ¼ فنجان آب مخلوط کنید.
¼ قاشق چایخوری بوراکس را به مخلوط اضافه کرده و هم بزنید تا زمانی که غلیظ شود.
رنگ خوراکی و اکلیل را به دلخواه اضافه کنید.
اسلایم را با دست ورز دهید تا صاف و یکدست شود.

11- ساخت یک فیلتر آب:

این آزمایش به شما نشان می دهد که چگونه می توان از مواد ساده برای فیلتر کردن آب استفاده کرد. برای انجام این آزمایش، به یک بطری پلاستیکی، ماسه، سنگریزه، پارچه و آب کثیف نیاز دارید.

• ته بطری پلاستیکی را ببرید.
• لایه هایی از ماسه، سنگریزه و پارچه را داخل بطری قرار دهید.
• آب کثیف را به آرامی داخل بطری بریزید.
• مشاهده کنید که چگونه آب تمیز از ته بطری خارج می شود.
• ماسه، سنگریزه و پارچه ناخالصی ها را از آب گرفته و آن را تصفیه می کنند.

12-تغییر رنگ شیر با کلم قرمز:

این آزمایش ساده، نشان‌دهنده خاصیت اسیدی و بازی مواد است.

مواد لازم:

شیر
کلم قرمز
سرکه
جوش شیرین

مراحل انجام آزمایش:

کلم قرمز را خرد کنید و در آب بجوشانید.
صبر کنید تا آب کلم قرمز خنک شود.
مقداری از آب کلم قرمز را در سه لیوان بریزید.
به یکی از لیوان‌ها چند قطره سرکه اضافه کنید.
به لیوان دیگر چند قاشق جوش شیرین اضافه کنید.

مشاهده:

آب کلم قرمز در حالت طبیعی بنفش است. با اضافه کردن سرکه، رنگ آب کلم قرمز به قرمز تغییر می‌کند. این نشان‌دهنده خاصیت اسیدی سرکه است. با اضافه کردن جوش شیرین، رنگ آب کلم قرمز به آبی تغییر می‌کند. این نشان‌دهنده خاصیت بازی جوش شیرین است.

13-آزمایش رنگین‌کمان در یک لیوان

آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که چگونه یک رنگین‌کمان زیبا در یک روز بارانی تشکیل می‌شود؟ با انجام یک آزمایش ساده می‌توانید این پدیده طبیعی را در خانه خود شبیه‌سازی کنید و به دنیای شگفت‌انگیز نور و رنگ‌ها پی ببرید.

مواد مورد نیاز:

• یک لیوان شفاف
• آب
• یک تکه کاغذ سفید
• یک منبع نور قوی (مثل نور خورشید یا چراغ قوه)

مراحل انجام آزمایش:

1. پر کردن لیوان: لیوان را تا نیمه از آب پر کنید.
2. قرار دادن کاغذ: کاغذ سفید را پشت لیوان قرار دهید تا نور شکسته شده روی آن بیفتد.
3. تاباندن نور: لیوان را طوری در مقابل منبع نور قرار دهید که نور از میان آب عبور کند و روی کاغذ بتابد.
4. مشاهده رنگین‌کمان: با دقت به کاغذ نگاه کنید. خواهید دید که نوری که از آب عبور کرده، به رنگ‌های مختلف تجزیه شده و یک رنگین‌کمان کوچک و زیبا بر روی کاغذ تشکیل شده است.

چرا رنگین‌کمان تشکیل می‌شود؟

• نور سفید مرکب است: نوری که ما می‌بینیم، در واقع از ترکیب رنگ‌های مختلف تشکیل شده است.
• شکست نور: وقتی نور از یک محیط به محیط دیگر عبور می‌کند (مثل هوا به آب)، مسیر حرکت آن تغییر می‌کند و این پدیده را شکست نور می‌نامند.
• پاشیدگی نور: در هنگام شکست نور، رنگ‌های مختلف به میزان‌های متفاوتی خم می‌شوند. به همین دلیل، نور سفید به رنگ‌های تشکیل دهنده‌اش تجزیه می‌شود و ما رنگین‌کمان را می‌بینیم.

14-بادکنک باد شونده با جوش شیرین

آیا تا به حال فکر کرده‌اید که چگونه یک بادکنک ساده می‌تواند با استفاده از مواد خانگی باد شود؟ این آزمایش سرگرم‌کننده و آموزشی، به شما نشان می‌دهد که واکنش شیمیایی بین جوش شیرین و سرکه چه قدرت شگفت‌انگیزی دارد.

مواد مورد نیاز:

• یک بطری پلاستیکی خالی
• یک بادکنک
• جوش شیرین
• سرکه
• قیف کوچک

مراحل انجام آزمایش:

1. آماده‌سازی بطری: بطری پلاستیکی را تا نیمه از سرکه پر کنید.
2. آماده‌سازی بادکنک: با استفاده از قیف، حدود دو قاشق غذاخوری جوش شیرین را داخل بادکنک بریزید. مراقب باشید که جوش شیرین به دهانه بادکنک نچسبد.
3. اتصال بادکنک به بطری: دهانه بادکنک را محکم روی دهانه بطری بکشید. مطمئن شوید که هیچ هوایی از اطراف نشت نکند.
4. شروع واکنش: بادکنک را طوری نگه دارید که جوش شیرین به داخل بطری بریزد.
5. مشاهده: به محض اینکه جوش شیرین با سرکه تماس پیدا کرد، واکنش شیمیایی شروع می‌شود و گاز دی‌اکسید کربن تولید می‌شود. این گاز بادکنک را باد می‌کند.

چرا بادکنک باد می‌شود؟

وقتی جوش شیرین (سدیم بی‌کربنات) با سرکه (اسید استیک) ترکیب می‌شود، یک واکنش اسید-باز رخ می‌دهد. در نتیجه این واکنش، گاز دی‌اکسید کربن، آب و سدیم استات تولید می‌شود. گاز دی‌اکسید کربن تولید شده، در داخل بطری به دام می‌افتد و با فشار به بادکنک وارد می‌شود و آن را باد می‌کند.

نکات مهم:

• برای نتیجه بهتر، از سرکه سفید استفاده کنید.
• می‌توانید مقدار جوش شیرین و سرکه را تغییر دهید تا سرعت و مقدار باد شدن بادکنک را تنظیم کنید.
• این آزمایش را در یک محیط امن و با نظارت بزرگترها انجام دهید.

چه چیزهایی یاد می‌گیریم؟

• واکنش شیمیایی: این آزمایش به صورت بصری، مفهوم واکنش شیمیایی و تولید گاز را نشان می‌دهد.
• فشار گاز: گاز دی‌اکسید کربن تولید شده، فشار وارد می‌کند و باعث باد شدن بادکنک می‌شود.
• علوم سرگرم‌کننده: این آزمایش یک راه سرگرم‌کننده برای یادگیری مفاهیم علمی است.

15-ساخت آتشفشان با جوش شیرین و سرکه

• مواد مورد نیاز: جوش شیرین، سرکه، رنگ غذا (اختیاری)، مایع ظرفشویی، بطری پلاستیکی کوچک.

روش انجام:

• مقداری جوش شیرین را در بطری پلاستیکی بریزید.
• چند قطره رنگ غذا و کمی مایع ظرفشویی به آن اضافه کنید.
• سرکه را به آرامی به بطری اضافه کنید و واکنش آتشفشانی را مشاهده کنید.
• توضیح علمی: این واکنش بین جوش شیرین (بی‌کربنات سدیم) و سرکه (اسید استیک) باعث تولید گاز دی‌اکسید کربن می‌شود که به شکل حباب‌های گاز خارج می‌شود.

16-ساخت لامپ گدازه

• مواد مورد نیاز: روغن گیاهی، آب، رنگ غذا، قرص جوشان (مثل آلوورا).

روش انجام:

• یک بطری پلاستیکی را تا نیمه با روغن گیاهی پر کنید.
• مقداری آب به آن اضافه کنید و چند قطره رنگ غذا بریزید.
• یک قرص جوشان را به بطری اضافه کنید و واکنش را مشاهده کنید.
• توضیح علمی: قرص جوشان با آب واکنش می‌دهد و گاز دی‌اکسید کربن تولید می‌کند که باعث حرکت حباب‌های رنگی در روغن می‌شود.

17-ساخت ابر در بطری

• مواد مورد نیاز: بطری پلاستیکی شفاف، آب گرم، الکل ایزوپروپیل (الکل طبی)، پمپ باد (مثل پمپ دوچرخه).

روش انجام:

• کمی آب گرم در بطری بریزید و بطری را تکان دهید تا دیواره‌های آن مرطوب شوند.
• آب اضافی را خالی کنید.
• چند قطره الکل ایزوپروپیل به بطری اضافه کنید.
• پمپ باد را به دهانه بطری وصل کنید و چند بار پمپ بزنید.
• با آزاد کردن فشار، یک ابر کوچک در بطری تشکیل می‌شود.
• توضیح علمی: افزایش فشار و سپس کاهش ناگهانی آن باعث می‌شود بخار آب و الکل به سرعت متراکم شده و ابر تشکیل شود.

18-ساخت پلاستیک طبیعی با شیر

• مواد مورد نیاز: شیر، سرکه، قابلمه، صافی.

روش انجام:

• شیر را در قابلمه گرم کنید تا نزدیک به جوش بیاید.
• سرکه را به شیر اضافه کنید و هم بزنید تا شیر دلمه شود.
• مخلوط را از صافی عبور دهید و مواد جامد را جمع‌آوری کنید.
• مواد جامد را فشار دهید تا آب آن خارج شود و سپس آن را به شکل دلخواه درآورید.
• بگذارید خشک شود تا به پلاستیک طبیعی تبدیل شود.

• توضیح علمی: سرکه باعث دلمه شدن پروتئین شیر (کازئین) می‌شود که به شکل پلاستیک طبیعی در می‌آید.

19-ساخت فواره با نوشابه و منتوس

• مواد مورد نیاز: نوشابه گازدار (ترجیحاً دی‌ایت)، آبنبات منتوس.

روش انجام:

• بطری نوشابه را باز کنید.
• چند عدد آبنبات منتوس را به سرعت داخل بطری بیندازید و فواره را مشاهده کنید.
• توضیح علمی: سطح ناهموار منتوس باعث آزاد شدن سریع گاز دی‌اکسید کربن از نوشابه می‌شود و فوران ایجاد می‌کند.