Как увлечь детей наукой на каникулах? 6 небанальных домашних опытов от Sciencely

Помните, что говорил домовенок Кузя в мультфильме перед тем, как открыть волшебный сундучок? «Сейчас будет сказка!». А затем из сундучка вырывался луч света, в котором плыли тени сказочных персонажей. Похожую «сказку» можно устроить дома. А в качестве актеров мы пригласим микроорганизмы. Разглядеть их в луче света поможет световой микроскоп, сделанный из лазерной указки.

Как это работает? Капля воды выполняет роль линзы и тем самым сильно увеличивает изображение. По тому же принципу работал первый микроскоп ЛевенгукаАнтони ван ЛевенгукНидерландский натуралист и основоположник научной микроскопии, исследовавший с помощью своих микроскопов структуру различных форм жизни. Он первым начал полировать и шлифовать стеклянные линзы и обнаружил, что определенные формы линз увеличивают размер изображения. Качество полученных им линз позволило впервые в истории увидеть множество микроскопических животных, бактерий и сложные детали обычных объектов. Микроскоп Левенгука использовался в научных исследованиях более 100 лет практически в неизменном виде., созданный в XVII веке.

Часто ребята, играя в химиков на кухне, смешивают подряд все «сыпучие порошки» в одной чашке в ожидании какого‑нибудь открытия. Обычно получается просто невкусно. Но есть один опыт, с помощью которого можно добиться вкусного результата: попробуем создать искусственный мед — для этого нужно будет сымитировать те процессы, которые производят пчелы, используя сахар и науку.

Мед почти на 90% состоит из виноградного сахара (глюкозы), фруктового сахара (фруктозы) и воды. Делать искусственный мед мы будем с помощью реакции гидролиза — разложения веществ водой, при котором образуются новые соединения. В природе живые организмы тоже проводят гидролиз — с помощью ферментов. В ходе гидролиза при участии пищеварительных ферментов белки расщепляются на аминокислоты, жиры — на глицерин и жирные кислоты, полисахариды (крахмал и целлюлоза) — на моносахариды (например, на глюкозу).

Когда пчелы делают мед, они используют фермент инвертазу для разложения сахарозы на глюкозу и фруктозу. Разумеется, сами они об этом не знают, но именно этим человек и отличается от пчелы — тем, что способен смотреть на природные процессы с научной точки зрения, изучать и воспроизводить их.

Свежий пчелиный мед, который только что достали из сот, выглядит почти так же, как тот, что мы получили в ходе эксперимента. Он отличается лишь цветом: пчелы собирают нектар и пыльцу с цветов разных растений, которые влияют на окраску меда (от почти белого до темно-коричневого), а также придают натуральному меду различный аромат.

Чтобы придать нашему искусственному меду более натуральный вкус, можно добавить в него медовую эссенцию или прополис. Его можно добавить в чай, намазать на хлеб или полить им оладушки на завтрак.

Помните мультфильм «В поисках Немо»? Там было мощное Восточно-Австралийское течение — настоящий «хайвей» для морских обитателей. Сейчас мы расскажем, как всего за несколько минут сымитировать образование течений в домашних условиях.

Океанские течения подобны огромной реке в океане, текущей из одного места в другое. Течения образуются из‑за разницы температуры и солености, формирующих плотность морской воды. Более холодные и соленые воды являются более плотными и, соответственно, более тяжелыми. Течения перемещают водные массы по океану, а также с их помощью перемещаются и морские животные. Забавный факт: кожистая морская черепаха мигрирует почти на 25 тысяч километров океан, используя течения!

В завершение нашей научной программы предлагаем провести несколько простых экспериментов, чтобы разобраться в нескольких химических процессах и узнать, что разлитая зеленка — не приговор. Попробуем сначала создать, а потом избавиться от несмываемых пятен: это не только познавательно с точки зрения химии, но и полезно в бытовом плане.

Для этого эксперимента нам будут нужны специальные вещества — реактивы. Искать их нужно в аптеке.

Пятно йода — сильный противник, с которым почти не справляются стиральные порошки. Но его легко обесцветить, применив тиосульфат натрия.

Почему так произошло? Простое вещество йод (I2) — сильный окислитель, а тиосульфат натрия — восстановитель. Между этими веществами происходит химическая реакция, и йод превращается в бесцветную соль — йодид натрия. Чтобы в этом убедиться, можно капнуть несколько капель йода прямо в ампулу с тиосульфатом.

Кстати, с пятном йода можно провести еще один интересный эксперимент.

Почему так произошло? Дело в том, что йод способен превращаться из твердого вещества в пар, минуя стадию жидкости (это называется возгонкой). Когда вы греете ткань феном, молекулы йода в прямом смысле сдувает с ниток. Волокна ткани хорошо удерживают йод, поэтому, чтобы избавиться от пятна, потребуется много времени. А вот со стола «сдуть» пятно йода можно очень быстро.

Бриллиантовый зеленый — один из самых активных антисептиков. Как ни странно, механизм его действия на бактерии пока не изучен, и никто не знает, почему он работает. Зато многим известно, что отмыть пятно от зеленки еще сложнее, чем следы йода. Но наука поможет нам справиться и с ними!

Почему так произошло? Порошок с кислородным отбеливателем содержит перкарбонат натрия. Чтобы усилить его действие, мы добавляем раствор перекиси водорода. На свету, при температуре выше 25 градусов, это вещество разлагается с образованием воды и молекулярного кислорода (О2). В этом процессе есть мгновение, когда атом кислорода существует сам по себе, в виде радикала. Этот радикал способен окислять молекулу бриллиантового зеленого с образованием нового бесцветного вещества.

Фуксин — самый серьезный противник в наших опытах с пятнами. До середины XX века его использовали в качестве красного красителя тканей, а также для борьбы с бактериями как антисептик. Но сегодня мы знаем, что это вещество ядовито в больших концентрациях, поэтому не рекомендуем использовать его в качестве антисептика. Единственная причина, почему он до сих пор продается в аптеках, — его сильная активность против грибков: в некоторых медицинских случаях применение фуксина для борьбы с ними по-прежнему оправдано.

Фуксин выглядит как темный порошок. Чтобы сделать пятно на ткани, положите ее в воду, добавьте фуксин и взболтайте. В воде фуксин практически нерастворим, поэтому она останется чистой. А вот на ткани появятся пятна. Попробуем их убрать!

Почему так произошло? Фуксин — сложная соль, которая в растворе почти полностью распадается (диссоциирует) на большой органический катион с положительным зарядом, и анион хлора с отрицательным зарядом. Этот катион соединяется с анионами слабых кислот, уксусной или ацетилсалииловой, и переходит в раствор.

Наконец, расскажем про еще один способ добавить щепотку науки в жизнь детей на каникулах — это научная новогодняя елка Sciencely. На ней мы будем зажигать гирлянды с помощью физических законов и рисовать морозные узоры на окнах, используя химические реакции. А в роли Дедов Морозов выступают настоящие ученые.

Это мероприятие, где дети не наблюдают за праздником, а создают его сами. За два часа группа из 16–20 человек проходит квест, в ходе которого самостоятельно ставит опыты в лабораториях. Ребята будут работать в парах, у каждой из которых будет свое оборудование и материалы — поучаствуют точно все. Подарок, который получают участники научной елки, — химическая настольная игра, которую разработали наши молодые ученые.