Темы проектов по химии для 7 класса
1. Азотная кислота HNO3 – "взрывоопасная царская особа".
2. Белок в организме человека.
3. Влияние автотранспорта на содержание ионов тяжелых металлов в почве.
4. Вредна ли губная помада?
5. Вредные химические вещества.
6. Выращивание кристаллов в домашней лаборатории.
7. Гигиенические аспекты загрязнения пищевых продуктов.
8. Горение.
9. Графит и алмаз: сходства и различия.
10. Жевательная резинка: польза или вред?
11. Жизнь и деятельность А.М.Бутлерова.
12. Жиры, белки и углеводы.
13. Загрязнение природных вод.
14. Знаки химических элементов. Относительная атомная масса химических элементов.
15. Значение химии в создании новых материалов, красителей и волокон.
16. Интересные и полезные химические явления в природе.
17. Ионизирующие излучения.
18. Исследование пищевых продуктов.
19. Исследование почв.
20. Исследование химического состава школьного мелка.
21. Источники и виды загрязнения атмосферного воздуха.
22. Как выделяют эфирные масла из растений?
23. Как запахи влияют на человека?
24. Как исследовать качество чая.
25. Как определить качество меда.
26. Как правильно выбрать весы для работы в лаборатории.
27. Комплексные соединения и их использование в медицине.
28. Красота с помощью химии. Бытовая химия.
29. Кристаллы вокруг нас.
30. Лабораторное оборудование, посуда и средства защиты.
31. Металлы в организме человека.
32. Модели молекул простого и сложного вещества.
33. Можно ли получить резину из картошки? Пластмассы вчера, сегодня, завтра.
34. Научная химическая лаборатория Ломоносова.
35. Образование аммиака в организме.
36. Окислительно-восстановительные реакции.
37. Определение витамина С в продуктах питания.
38. Определение содержания нитратов в корнеплодах овощей.
39. Определение содержания регуляторов кислотности в маринованных продуктах методом кислотно-основного титрования.
40. Основные свойства воды.
41. Оценка загрязненности почвы в городе Гродно с использованием кресс – салата в качестве биоиндикатора.
42. Парадокс влияния химических веществ на живой организм.
43. Пигменты растительного мира.
44. Подсластители как пищевые добавки (природные и
45. Поиск растительных ингибиторов коррозии железа и его сплавов.
46. Получение и применение этилена.
47. Получение и свойства эфирных масел.
48. Получение индикаторов из природных источников.
49. Почему зубной порошок заменили зубной пастой?
50. Продукты питания как химические соединения.
51. Различные свойства воды и значение воды в живой и неживой природе.
52. Состав и лечебные свойства природной минеральной воды.
53. Строение атомного ядра.
54. Строение газообразных, жидких и твёрдых тел.
55. Уникальный мед.
56. Ученые - химики в годы Великой Отечественной войны.
57. Физические и химические явления
58. Химическая природа кислорода, углекислого газа и гемоглобина.
59. Химические явления в повседневной жизни.
60. Химия – наука чудес и превращений.
61. Химия и лекарственные вещества.
62. Химия и пища.
63. Чай – знакомый незнакомец.
64. Чем можно заменить натуральный каучук?
65. Что входит в состав духов?
66. Что можно обнаружить в баночке с кремом?
67. Что мы знаем о кислотах.
68. Что мы знаем о мобильных телефонах?
69. Чужеродными веществами и меры профилактики.
Темы проектов по химии для 8 класса
1. Алхимия и поиск философского камня
2. Анализ качества пищевых продуктов.
3. Анализ лекарственных препаратов.
4. Ароматерапия.
5. Безопасное питание. Оценка качества продуктов питания.
6. Биологически активные добавки: профанация или польза?
7. Бытовые фильтры для очистки водопроводной воды и способ их регенерации.
8. Вкусное – невкусное. О пищевых добавках.
9. Влияет - ли рН воды на рост бобовых.
10. Влияние тяжелых металлов на растения гороха.
11. Вода: необычные свойства.
12. Водород – топливо будущего.
13. Вред энергетических напитков.
14. Выращивание кристаллов солей.
15. Выявление качества листового чая разных фирм.
16. Жвачка: история вредной привычки (мифы и реалии).
17. Железо и здоровье человека.
18. Желтое, красное, зеленое – какое полезнее? (О яблоках).
19. Жесткость воды и способы ее устранения.
20. Загадки малахита.
21. Знаете ли Вы, из чего состоит корпус вашей авторучки?
22. Изучение влияния зелёных насаждений на содержание тяжёлых металлов в почве.
23. Искусство фотографии и химия.
24. Исследование особенностей образования нерастворимых силикатов. Силикатный сад и силикатные медузы.
25. Исследование влияние йода на организм человека и определение его содержания в продуктах питания методом йодометрического титрования.
26. Исследование химических свойств цинка и его влияния на организм человека.
27. История получения и производства алюминия.
28. Как превращается фенол и формальдегид в смолу?
29. Как распознать подлинность молока?
30. Какие бывают полимеры?
31. Какие молекулы можно назвать гигантами?
32. Какие пластики называют полусинтетическими?
33. Какие полимеры могут синтезировать бактерии?
34. Какое стекло называют органическим?
35. Какой полимер относят к самым стойким?
36. Коллоидные растворы и их роль в жизни человека.
37. Медицинские полимеры.
38. Металлы в жизни человека.
39. Метан в нашей жизни.
40. Мир металлов глазами химика, физика и биолога.
41. Мусорный кризис.
42. Нефть – прошлое, настоящее, будущее.
43. Определение качества мёда.
44. Определение качества пчелиного мёда.
45. Определение количества витамина С в лимоне.
46. Определение содержания витамина С в соках и фруктах.
47. Органические кислоты – консерванты пищевых продуктов.
48. Органические кислоты как антиокислители.
49. Охрана окружающей среды. Контроль качества воды.
50. Очистка поверхности медного сплава.
51. Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева.
52. Пищевые добавки: вред или польза?
53. Пленка-это полимер?
54. Почему пенопласт такой легкий?
55. Препараты бытовой химии в нашем доме.
56. Редкие элементы и их география.
57. Роль неорганических веществ в жизнедеятельности живых организмов.
58. Соль на дорогах.
59. Средства для мытья посуды.
60. Средства защиты от насекомых (инсектициды и репелленты).
61. Физические и химические явления в природе.
62. Химическая лаборатория в нашем доме.
63. Химические реакции на службе у человека.
64. Химия в судмедэкспертизе.
65. Химия и искусство: на чем держится живопись?
66. Химия и кулинария: что общего?
67. Химия и превращения алкоголя.
68. Химия и превращения сахара.
69. Химия и цвет. Натуральные и искусственные красители.
70. Химия курения.
71. Химия лекарств и наркотиков.
72. Химчистка на дому.
73. Чем можно изолировать электрический провод?
74. Экспертиза губной помады.
75. Экспертиза органолептических свойств пшеничного хлеба.
76. Экспертиза шампуня.
Темы проектов по химии для 9 класса
1. Безопасность эфирных масел.
2. Биологические и пищевые добавки.
3. Борьба с вредителями.
4. Влияние тяжелых металлов на активность фермента каталазы.
5. Влияние фторид-иона на эмаль зубов.
6. Вода, которую мы пьем
7. Водород как альтернативный вид топлива.
8. Водород.
9. Воздух, которым мы дышим
10. Все о пище с точки зрения химика
11. Есть ли память у воды?
12. Загрязнение снега.
13. Запахи, которые лечат (фитотерапия).
14. Изготовление батареи термопар и измерение температуры.
15. Изготовление самодельных приборов для демонстрации действия магнитного поля на проводник с током.
16. Изучение воздействия кислотных дождей на окружающую среду (растения, памятники).
17. Изучение состава и свойств противогололёдных реагентов, используемых на дорогах города.
18. Изучение ферментативной активности биологических жидкостей.
19. Изучение химической основы пищевых добавок.
20. Искусственное выращивание кристаллов, в т. ч. жемчуг, алмаз.
21. Использование минеральных удобрений.
22. Использование нефтепродуктов.
23. Исследование влияния концентрации реагирующих веществ, температуры и катализатора на скорость химической реакции.
24. Исследование орехов миндаля на содержание цианид- ионов.
25. Исследование физико-химических свойств крахмала.
26. Исследование химических свойств аспирина и изучение его влияния на организм человека.
27. Исследование химического состава мармелада.
28. Исследование химического состава чая.
29. Как получать электроэнергию из химических взаимодействий веществ (литиеникельные батарейки и другие виды).
30. Какие химические реакции переводят жидкость в четвёртое агрегатное состояние (плазма).
31. Карбоновые кислоты в жизни человека.
32. Коррозия железа в различных средах.
33. Красители - натуральные или искусственные?
34. Липовый ли мед?
35. Методы замораживания воды.
36. «Народное» применение неутилизированных бочек из-под химреагентов.
37. Наука на страже здоровья. Влияние ультразвука на организм человека и ультразвуковая диагностика.
38. Неблагоприятные экологические последствия работы тепловых двигателей.
39. Определение качества воды в нашем водоёме.
40. Определение поверхностного натяжения воды при наличии различных примесей.
41. Определение химического состава сливочного масла разных производителей.
42. Оптимизация заваривания чая.
43. Открытие ПСХЭ Д. И. Менделеевым случайность или закономерность.
44. Очистка и использование сточных вод
45. Передаточные механизмы и их виды.
46. Питание и здоровье.
47. Правда и ложь о водопроводной воде.
48. Природные и синтетические волокна.
49. Природные и синтетические красители.
50. Природные и синтетические лекарства.
51. Природные и синтетические моющие средства.
52. Производство газировок.
53. Производство зеркал.
54. Развитие пищевой промышленности.
55. Развитие пороха, ВВ и оружия.
56. Расчет выхода меди по току.
57. Рациональное питание (витамины и микроэлементы).
58. Реакции горения на производстве и в быту.
59. Роль металлов в создании исторического лица города.
60. Сахара в продуктах питания
61. Состав и лечебные свойства природной минеральной воды.
62. Съедобное из несъедобного (о синтетической пище).
63. Углеводы и их роль и значение в жизни человека.
64. Удобрения – добро или зло?
65. Фармацевт – это медик или химик?
66. Ферменты – что это?
67. Химическая сущность фотографии.
68. Химический анализ бензина.
69. Химия и пища
70. Химия и экономика: основная номенклатура.
71. Химия космического корабля (запасы воздуха в твёрдом виде, очистка воды).
72. Химия целлюлозно-бумажного производства.
73. Электронным сигаретам-нет.
74. Энергосберегающие лампы и экологический кризис.
Чтобы пользоваться предварительным просмотром создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Предварительный просмотр:
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
Химический анализ состава шоколада и его влияния на здоровье человека Проект выполнили учащиеся 10 класса: ХХХХХ Руководитель учитель химии: ХХХХХ Муниципальное общеобразовательное учреждение ХХХХХХ
Цель проекта: Исследовать химический состав и свойства шоколада разных сортов и изучить его влияние на здоровье человека.
Задачи исследования: Найти и изучить теоретический материал по данной теме. Познакомиться с разными сортами шоколада. Выявить наиболее популярные сорта шоколада. Определить качество шоколада согласно ГОСТу. Изучить химический состав шоколада разных сортов. Провести качественный анализ исследуемых образцов шоколадкой продукции и сравнить их химический состав. Изучить влияние шоколада на здоровье человека. Провести опрос среди учащихся о вреде и пользе шоколада. Выяснить, как в настоящее время используется шоколад в медицине и косметологии. Выработать рекомендации по оценке качеств шоколада (по внешним признакам) и его использовании для рядового покупателя.
Предмет исследования- шоколад. Объект исследования- химический состав шоколада, выяснение его качества согласно ГОСТу.
Странное иноземное слово «Шоколад». Шоколад он везде – шоколад, равно как и в Европе, Азии, Австралии, Америке и Антарктиде и Африке.
Современный период в истории шоколада открыл голландец Конрад ван Гутен, запатентовавший в 1828 году недорогой способ выжимки масла какао из какао тёртого. Это открытие позволило создавать твёрдый шоколад, который постепенно вытеснил из рациона европейцев шоколад жидкий. Принято считать, что первый плиточный шоколад был произведён в 1847 году в Лондоне, однако годом ранее французский кондитер Жан Пьетре уже получил твёрдый шоколад.
Классификация видов шоколада По содержанию какао горький десертный молочный По способу обработки обыкновенный пористый десертный
Правильное хранение шоколада Шоколад – это очень капризный продукт. Он боится всего: воздуха, влаги, солнечного света, перепада температуры. Чтобы шоколад не испортился и не принес больше вреда, чем пользы, его нужно хранить правильно.
1. Боится тепла солнечных лучей. 2. Температура хранения шоколада от +16 до +20 градусов. 3. Влажность хранения шоколада не более 75% . 4. Шоколад боится запахов. 5. Соблюдать срок годности и срок хранения. Правильное хранение шоколада
Самый продолжительный срок хранения у плиточного шоколада – это 12 месяцев. Десертный шоколад без добавок хранится не больше 6-10 месяцев. Десертный шоколад с добавками и начинками – 3 месяца. Белый шоколад, как говорилось выше, хранится не более 1 месяца. Весовой шоколад без упаковки должен храниться не более 2 месяцев. Сроки хранения:
Химический состав шоколада 5-8% белка, 35-40% жира, 50-60% углеводов, алкалоиды – теобромин и кофеин по 0,5% каждого, 1% дубильных веществ и солей калия, фосфора, магния, железа.
В ходе исследований мы предложили ответить нашим школьникам на следующие вопросы… ФОТО
В ходе исследований мы сделали вывод, что большинство любителей шоколада употребляют его один раз в неделю, меньше всего употребляют шоколад каждый день.
Опрос показал, что у большинства опрашиваемых настроение улучшается от кусочка шоколада.
В ходе опроса мы пришли к выводу, что большинство уверены в пользе шоколада, а меньшинство не задумывается о пользе и вреде шоколада.
На основе исследований мы сделали вывод, что большинство предпочитает молочный шоколад, чуть реже люди употребляют белый шоколад, и лишь небольшая часть предпочитает горький и темный шоколад.
Объекты исследования: Молочный шоколад «Аленка» Белый шоколад «Воздушный» Темный шоколад «Бабаевский»
Эксперименты: Изучить химический состав шоколада. Чтобы наглядно изучить состав шоколада разного вида, мы проделали ряд качественных реакций: Обнаружение углеводов; Ксантопротеиновая реакция; Определение качества «шоколадной плитки».
Опыт №1 . Как проверить шоколад "на полезность"? 25-30% содержания в плитке какао-бобов свидетельствует о достаточно низком качестве данного шоколада, 35-40% характеризует шоколад среднего качества, 40-45% - вполне хороший шоколад, 45- 60% - перед вами отличная шоколадка, которая пойдет вам на пользу
Опыт № 2. Определение качества «шоколадной плитки». Для проведения эксперимента берем образцы шоколадных плиток разных марок массой 5 г, помещаем их в разные пробирки и нагреваем на водяной бане до окончания плавления. Термометром определяем температуру плавления образца. Результаты измерений заносим в таблицу (табл. №2). С увеличением в составе шоколада доли жиров растительного происхождения, следовательно, и химического состава шоколада, уменьшается температура плавления шоколада.
Вывод: Чем меньше температура плавления, тем больше растительных жиров и меньше масла какао бобов. Лучший состав у шоколада темного «Бабаевского». Образец Температура плавления, 0 С Темный «Бабаевский» 67 0 С Молочный «Аленка» 62 0 С Белый «Воздушный» 64 0 С Таблица 2.
Опыт № 3. Обнаружение в шоколаде углеводов. В пробирку насыпаем шоколад и приливаем 2мл дистиллированной воды. Содержимое пробирки несколько раз встряхиваем и фильтруем. К фильтрату добавляем 1мл раствора гидроксида натрия NaOH и 2-3 капли 10% раствора CuSO 4 , пробирку интенсивно встряхиваем. Появляется ярко-синее окрашивание. Такую реакцию даёт сахароза, представляющая собой многоатомный спирт.
Вывод: Самое яркое окрашивание дал белый шоколад, в связи с пониженным содержанием какао-бобов и большим количеством сахаров. Таким образом, больше всего сахарозы в белом «Воздушном», а меньше всего в темном «Бабаевском». ФОТО
Опыт № 4. Обнаружение в шоколаде белков (ксантопротеиновая реакция). Насыпаем в пробирку тёртый шоколад (примерно 1 см по высоте) и приливаем 2 мл дистиллированной воды. Хорошо встряхиваем содержимое пробирки несколько раз и фильтруют. К 1 мл полученного фильтрата приливаем 0,5 мл концентрированной азотной кислоты HNO 3 и нагреваем полученную смесь. Наблюдаем жёлтое окрашивание, переходящее в оранжево-жёлтое при добавлении 25% водного раствора аммиака. Такую реакцию дают остатки ароматических аминокислот, входящих в состав белков шоколада.
Вывод: Во всех образцах присутствуют белки. Больше всего в темном шоколаде «Бабаевский», а меньше – в белом «Воздушном». ФОТО
Выводы о проделанной работе: В начале нашей работы были поставлены задачи изучить информацию о шоколаде, провести исследования и сравнить результаты экспериментов и полученной информации. В качестве объектов исследования мы использовали три вида шоколада: молочный шоколад «Аленка», белый шоколад «Воздушный», темный шоколад «Бабаевский».
Выводы о проделанной работе: Было обнаружено повышенное содержание сахарозы в белом «Воздушном» шоколаде. Таким образом, можно убедиться на опытах, что компоненты, входящие в состав данного шоколада, резко повышают уровень глюкозы в крови, что в свою очередь усложняет работу щитовидной железы и влияет на появление лишнего веса.
Теперь можно с уверенностью сказать, что наиболее полезным видом шоколада для человеческого здоровья и фигуры является горький шоколад, содержание какао-бобов в котором наибольшее. По медицинским показателям, идеальное количество этого лакомства – 20 г в сутки, с содержанием какао не менее 70%. Поэтому мы рекомендуем придерживаться этого количества продукта для сохранения своего здоровья и поддержания хорошего настроения! Выводы о проделанной работе:
Как выбрать качественный шоколад? Чем длиннее список ингредиентов. Тем менее полезно лакомство. Е476 (яичный лецитин), Е322 (соевый лецитин), ароматизатор идентичный натуральному (чаще всего ванилин) – в хорошем шоколаде их быть не должно! Качественный шоколад изготавливается по ГОСТ 6534 с весьма жесткими требованиями к составу продукта. Если вы видите, что ваше любимое лакомство произведено по ТУ, то это говорит о том, что производитель соблюдал не все стандарты настоящего качества.
Источники информации: 1. http://abrikosov-sons.ru/istoriya_shokolada 2. http://f-journal.ru/istoriya-shokolada/ 3. http://chocolatery.net/choco_sorting/ 4. http://chocolatery.net/keep_choco/ 5. http://allchoco.com/interesnoe-o-shokolade/gost-shokolad.html 6 . http://zdorovoe-pitanie.by/chto-my-edim/produkty/sladosti/sostav-shokolada.html 7. http://www.sevchem.narod.ru/opyt.files/pischa.htm ?
Спасибо за внимание! Наслаждайтесь шоколадом. Заряжайтесь позитивом и … Будьте счастливы!
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Бутовская средняя общеобразовательная школа Яковлевского района Белгородской области»
III районная научно-практическая конференция «Юность и наука»
Номинация «Химия»
Изучение пищевых продуктов
Выполнила:
обучающаяся 8 класса
Крамаренко Злата
Руководитель:
учитель химии
Романькова Анна
Алексеевна
с.Бутово-2014
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………3
ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………4
1.1.Качественный состав чипсов…………………….…………………………………4
1.2. Состав чая и его полезные свойства …………. ………………………………......4
1.3.Органолептические и химические показатели воды ……………………………..6
1.4. Полезные качества фруктовых соков……………..……………………………….8
1.5. Полезные свойства меда……………………………………………………………9
ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ………………………………………………..10
2.1. Материалы исследования………………………………………………….............10
2.2. Методы исследования……………………………………………………………...10
ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ ……………………………………15
3.1. Результаты химического анализа чипсов.………………………………………..15
3.2. Результаты анализа состава чая.…………………………………………………..17
3.3. Результаты определения рН, органолептических и химических показателей природных вод села Бутово……………………………………………………………18
3.4. Результаты определения рН, содержания витаминов А и С в фруктовых соках.………………………….........................................................................................21
3.5. Результаты определения содержания глюкозы в меде…………………………..22
ВЫВОДЫ………………………………………………………………………………..23
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ………………………………………………………………………..24
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………25
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время вопросы, касающиеся изучения качества пищевых продуктов, становятся наиболее актуальными. Ежедневно, употребляя пищу, мы не задумываемся о том, что ее качество – это наше здоровье, самочувствие, радость жизни или безразличие к ней.
В продуктах питания содержатся важные для роста и развития организма вещества такие как: витамины, микроэлементы, белки, углеводы, жиры и др. Помимо полезных компонентов в пище могут присутствовать вещества чужеродные, иногда даже в высоких концентрациях. Они добавляются в пищу с целью совершенствования технологии ее изготовления, сохранения или улучшения продукта, или же образуются в результате технологической обработки.
Современные потребители, особенно жители мегаполисов, привыкли к тому, что продукты питания попадают на стол из супермаркетов и магазинов. Очень редко можно встретить покупателя, который тщательно изучает состав продукта, стараясь выбрать более полезный или хотя бы безопасный для организма. Исследовав состав некоторых пищевых продуктов, и выявив в них содержание полезных или вредных веществ, мы сможем дать практические рекомендации по употреблению тех или иных продуктов в пищу. Именно в этом и заключается новизна данной исследовательской работы.
Впервые в нашей школьной лаборатории проводятся исследования по данной теме. И мне кажется, что школьникам, которые часто посещают магазины и покупают продукты, бросаясь на яркую и красивую упаковку, не читая состава, будет очень интересно и полезно услышать о качестве пищи, употребляемой ими в повседневной жизни.
Целью исследования является изучение пищевых продуктов.
Для достижения цели были выдвинуты следующие задачи :
Провести химический анализ чипсов различных марок.
Проанализировать состав чая различных марок.
Изучить качество природных вод села Бутово по величине рН, органолептическим и химическим показателям.
Определить рН и содержание витаминов А и С в фруктовых соках различных марок.
Выявить наличие глюкозы в цветочном меде.
Данное исследование проводилось в марте 2014 года в МБОУ «Бутовская СОШ».
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Качественный состав чипсов.
В состав всех чипсов входят: картофель, чаще всего генномодифицированный, потому что его клубни большие, ровные и неповреждённые; растительное масло, соль; глутамат натрия (Е621), который может вызвать аллергию, астму, нарушение сердечной деятельности, головную боль; лимонная кислота (Е330) – может вызвать злокачественную опухоль; лактоза (добавляется во все чипсы и сухарики и иногда после употребления чипсов бывает тошнота, спазмы – причиной тому может быть непереносимость лактозы); натуральные и идентичные натуральным ароматические вещества; добавка, препятствующая комкованию и слеживанию (Е 551); краситель натуральный папричный жирорастворимый (Е 160С) (1).
Жир, накапливающийся в чипсах, приводит к образованию «плохого» холестерина – а это атеросклероз, тромбофлебиты и другие опасные заболевания. Чипсы в процессе готовки так пропитываются жиром, что, съев маленький пакетик, мы получаем этого жира целых 30 г (2).
Также необходимо помнить, что жареный картофель и чипсы содержат акриламид – вещество, которое может привести к развитию раковых заболеваний, поражению нервной системы и бесплодию. Акриламид – это органическое соединение, которое обладает канцерогенным действием. Несколько лет назад в чипсах был найден глицидамид, «брат» акриламида, способный не только вызывать возникновение раковых опухолей, но и разрушать ДНК. Кроме этих, уже найденных веществ, ещё существуют токсины, образующихся при приготовлении чипсов, которые просто не изучались (3) .
1.2. Состав чая и его полезные свойства.
Чай состоит на 30-50% из экстрактивных, т.е. растворимых в воде частей. Зеленые чаи содержат больше растворимых веществ (40-50%), а черные – меньше (30-45%). Из растворимых веществ прежде всего следует обратить внимание на шесть самых важных групп или составных частей чая: это дубильные вещества, эфирные масла, алкалоиды, аминокислоты, пигменты и витамины и их производных. Танины оказывают успокаивающее действие на желудок и кишечник (4).
Дубильные вещества – один из существенных компонентов чая и чайного настоя. Они составляют 15-30% чая и представляют собой сложную смесь более трех десятков полифенольных соединений, состоящую из танина и различных (по крайней мере, семи) катехинов, полифенолов и их производных. Танины оказывают успокаивающее действие на желудок и кишечник (4).
Эфирные масла имеются как в зеленом листе, так и в готовом чае. Установлено, что эфирных масел в зеленом листе чая содержится всего лишь около 0,02%. Это значит, что для получения 100 г этих масел в чистом виде надо переработать свыше полутоны чайного листа. Хотя при переработке чайного листа потеря эфирных масел достигает 70-80%, при этом происходит и другой процесс – возникновение новых эфирных масел и их производных. Танины оказывают успокаивающее действие на желудок и кишечник (5).
Белковые вещества вместе со свободными аминокислотами составляют от 16 до 25% чая. Белки – важнейшая составная часть чайного листа. Белками являются все ферменты. По содержанию белков и их качеству, а следовательно, по питательности чайный лист не уступает бобовым культурам. Особенно богаты белками зеленые чаи (среди них более всего японские) (5).
Пигменты , входящие в состав чая, играют также немаловажную роль. Исследования последних лет показали, что цветность настоя связана главным образом с двумя группами красящих веществ – теарубигинами и теафлавинами. Первые, дающие красновато-коричневые тона, составляют 10% сухого чая; вторые, золотисто-желтую гамму, - лишь 2% (5).
Другую группу растворимых органических соединений в чае образуют органические кислоты (около 1%), в состав которых входят щавелевая, лимонная, яблочная, янтарная, пировиноградная, фумаровая и еще две-три кислоты. В составе чая они еще слабо исследованы, но ясно, что в целом они повышают пищевую и диетическую ценность чая (5).
Ферменты, или энзимы , содержатся в чае в основном в нерастворимом, связанном состоянии. Это биологические катализаторы. С их помощью происходят все химические превращения как в живом чайном растении, при его росте, так и в процессе фабричного приготовления чая. Основных ферментов чая три, а всего свыше десяти. Главные из них – полифенолоксидаза, пероксидаза и каталаза (5).
П ектиновые вещества – это коллоидные вещества со сложным составом. Содержание их в чае колеблется от 2 до 3%. В присутствии сахаров и кислот они могут образовывать студенистые массы – желе. Пектины имеют немаловажное значение для сохранения качества чая: с ними связано такое физическое свойство чая, как его гигроскопичность. При недостатке в чае пектиновой кислоты его гигроскопичность резко повышается, а следовательно, чай портится быстрее. Дело в том, что пектиновая кислота покрывает каждую чаинку тонкой, слабопроницаемой для влаги желатиновой пленкой и таким образом играет для чая роль «дождевого плаща» (5).
Углеводы в чае содержаться разнообразные – от простых сахаров до сложных полисахаридов. Чем выше в сахаре процент содержания углеводов, тем ниже его сорт. Поэтому углеводы являются своего рода балластом для чая, большинство их нерастворимы. Причем нерастворимы как раз ненужные человеку полисахариды – крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза, составляющие от 10 до 12% чая. Зато полезные углеводы – сахароза, глюкоза, фруктоза, мальтоза (их в чае от 1 до 4%) – растворимы.
В чае присутствуют почти все витамины. В нем имеется провитамин витамина А – каротин, важный для зрения, а также обширная группа витамина В. Имеется в нем витамин С. В свежесорванном чайном листе его в 4 раза больше, чем в соке лимона и апельсина. Но основной витамин чая – это витамин Р. Витамин Р (или С 2) в комплексе с витамином С резко усиливает эффективность аскорбиновой кислоты, способствует ее накоплению и задержанию в организме (5).
1.3. Органолептические и химические показатели воды.
Любую природную воду можно охарактеризовать по органолептическим и химическим показателям. К первым относят совокупность свойств воды, которые непосредственно фиксируются различными органами чувств: прозрачность, запах, вкус, цветность, мутность. П розрачность – это важный показатель чистоты воды. Это способность пропускать свет и делать видимыми предметы, находящиеся на определенной глубине. Прозрачность определяется количеством содержащихся в ней механических и химических примесей. Питьевая вода должна быть бесцветной. Мутность, делает воду неприятной для питья. Совершенно прозрачная вода встречается редко, например, в подземных водоносных слоях. В открытых водоемах вода обычно имеет тот или иной оттенок. Желтоватый оттенок чаще всего свидетельствует о наличии в воде солей железа или гуминовых веществ, образующихся при гниении или разложении растительных остатков. Прозрачность должна быть не менее 30см (6).
Наличие в питьевой воде летучих и пахнущих веществ, которые попадают в нее естественным путем или со сточными водами, обуславливают неприятные запахи. В зависимости от происхождения запахи делятся на естественные (ароматический, болотный, древесный, рыбный, травянистый и др.) и искусственные (хлорфенольный, камфорный, бензиновый, хлорный и др.) (6). Чистая питьевая вода не должна иметь никакого запаха . Любой запах указывает на присутствие в воде либо продуктов биологического распада растений или животных, либо каких-либо химических соединений, посторонних для питьевой воды. Запах сероводорода указывает на возможное наличие в воде патогенных микроорганизмов. Хотя иногда это лишь следствие избыточного количества в воде солей серной кислоты, например сернистого железа (минеральные воды Нижнесергинские). Фенольный, смоляной и другие запахи свидетельствуют о возможном загрязнении воды промышленными сточными водами, запах хлора – об избыточных концентрациях остаточного хлора, используемого для обеззараживания питьевой воды и воды плавательных бассейнов (выше 0,5 – 0,6 мг в 1 л воды) (7).
Питьевая воды не должна иметь посторонних привкусов . Вкус воды зависит от ее минерального состава, температуры, концентрации растворенных в ней газов (кислорода и углекислого газа). Кипяченая вода менее вкусна вследствие потери газов и двууглекислых солей кальция и магния.
Для характеристики химических показателей воды используют водородный показатель, содержание хлоридов, сульфатов, фенола, железа и др.
Водородный показатель рН - показатель концентрации в воде водородных ионов. Его величина характеризует фон водной среды: от кислого до щелочного. Для питьевой воды величина рН должна составлять от 6 до 9. Изменение значения рН должно быть сигналом о нарушении технологического режима водоподготовки.
Вода, когда ее перекачивают насосом прозрачна и бесцветна. Но по мере того, как отдельные молекулы этого соединения собираются вместе, появляется характерный ржавый цвет (такую воду часто называют «красной водой» или «ржавой водой»). В воде, содержащей железо, неизбежно образовываются железобактерии - рассадник бактерий самого различного класса и уровня опасности для организма человека. По мере нарастания, эти бактерии образуют красно-коричневые наросты, которые забивают трубы и снижают напор воды. Разлагающаяся масса этих бактерий является причиной неприятного запаха и вкуса воды. Вода с повышенным содержанием железа имеет металлический привкус. Такая вода оставляет следы буквально на всем. Даже при самом малом содержании железа в воде (0,3 мг/л) она оставляет ржавые пятна на любой поверхности. Нерастворимые соединения железа могут образовывать илистые отложения в водонапорных резервуарах, водонагревателях и других водопроводных установках. Повышенное содержание железа в воде (а следовательно в организме человека) является причиной серьезных аллергенных заболеваний (8).
Хлориды присутствуют практически во всех водах. В основном их присутствие в воде связано с вымыванием из горных пород наиболее распространённой на Земле соли - хлорида натрия (поваренной соли). Повышенное содержание хлоридов в совокупности с присутствием в воде аммиака, нитритов и нитратов может свидетельствовать о загрязнённости бытовыми сточными водами. ПДК хлоридов в воде питьевого качества – 300-350 мг/л (в зависимости от стандарта).
Сульфаты попадают в подземные воды в основном при растворении гипса, находящегося в пластах. Повышенное содержание сульфатов в воде приводит к расстройству желудка. ПДК сульфатов в воде питьевого качества - 500 мг/л (6).
ПДК фенола варьирует от 0,1 мг/л в не хлорированной воде до 0,001 мг/л в хлорированной. Такая разница – не случайна. Основной метод обеззараживания в нашей стране – хлорирование. При этом фенол, если он присутствует в воде, превращается в пентахлорфенол (в 250 раз более токсичный, чем фенол) и 2,4,6 хлорфенол (канцероген). Дальнейшее превращение этих веществ ведет к диоксинам (9).
1.4. Полезные качества фруктовых соков.
О пользе соков людям было известно еще в глубокой древности. Употребление свежевыжатых фруктовых и овощных соков поможет сохранить здоровье и красоту, повысить уровень энергетики организма, приобрести гибкость суставов. Регулярное употребление соков благоприятно действует на активизацию обмена веществ; в организм поступают полезные витамины и минералы в натуральном виде; улучшается работа ЖКТ благодаря содержанию клетчатки в мякоти соков; повышается иммунитет и даже снижается холестерин крови; происходит выведение лишней жидкости из организма.
Витамины и микроэлементы , содержащиеся в соках – необходимая часть рациона любого человека. Состояние нашей кожи, волос и ногтей, тонус и хорошее настроение напрямую зависят от них. Жизненно важные витамины – это в первую очередь А (ретинол, каротин), С и Е, являющиеся антиоксидантами, а также витамины группы В. Основных минеральных веществ, необходимых для здорового организма, шесть: это кальций, йод, железо, магний, фосфор и цинк (10).
Фруктовые соки – прекрасное очищающее организм человека средство. Соки овощей являются строителями и восстановителями организма. Они содержат все жизненно необходимые аминокислоты, минеральные соли, витамины, необходимые человеческому организму. Полезно медленно пить сок, смешивая его во рту со слюной, при этом происходит оздоровление носоглотки, улучшается кровоснабжение мозга, защищается эмаль зубов (слюна нейтрализует сахар и кислоту). Не следует смешивать соки с другой пищей, чтобы не вызвать процессы брожения в кишечнике, нельзя сочетать соки с крахмалистой и сладкой пищей. Полезными свойствами обладает любой сок, но есть индивидуальные противопоказания. Например, диабетикам нельзя пить соки из сладких фруктов. Больным язвой желудка и двенадцатиперстной кишки противопоказаны слишком кислые соки (11).
1.5. Полезные свойства меда.
Мёд - продукт, представляющий собой частично переваренный в зобе медоносной пчелы (Apis mellifera ) нектар (12). Мёд содержит 13-22 % воды, 75-80% углеводов (глюкоза , фруктоза , сахароза , мальтоза и др.), витамины В 1 , В 2 , В 6 , Е , К , С , провитамин А-каротин , фолиевую кислоту (13).
Определение качества мёда проводят комплексно, путем химического анализа, с помощью физико-химических методов, при помощи микроскопии, органолептически . Чаще всего определяют следующие показатели: наличие нерастворимых веществ; количество пыльцевых зёрен , реже определяют виды пыльцы растений (пыльцевой анализ); содержание воды; содержание минеральных веществ; содержание сахаров ; активность диастазы ; кислотность ; концентрации опасных и токсических веществ (антибиотики , пестициды , радионуклиды ); концентрация оксиметилфурфурола ; электропроводность (14).
Натуральный пчелиный мед обладает следующими свойствами: термолабильность - мед нельзя разогревать, так как уже при температуре 40°С начинается разрушение ферментов и, соответственно, качество меда ухудшается; антибактериальность - в процессе изготовления меда пчелы добавляют особый фермент ингибин, который превращает глюкозу в глюкуроновую кислоту. Одновременно с этим выделяется перекись водорода. Этим, а также наличием органических кислот и высокой концентрацией сахара объясняется антибактериальное действие меда. Фунгицидность: при правильном хранении мед никогда не покрывается плесенью, в сотах может порой храниться столетиями, то есть в меде не растут грибы и споры. Гигроскопичность: при хранении не допускается высокая влажность окружающей среды. Мед впитывает в себя до 30% влаги и при высокой влажности и температуре воздуха 11-19° С может закиснуть. Кроме того, мед легко впитывает посторонние запахи, поэтому его не стоит хранить рядом с сильно пахнущими продуктами и веществами. Высокая энергетическая ценность : мед - высококалорийный продукт, в 100 г меда содержится 335 ккал. Хорошая усвояемость : благодаря преобладанию в меде глюкозы и фруктозы, он легко усваивается организмом человека (14).
Благодаря насыщенности меда микроэлементами, витаминами и минеральными веществами он повышает сопротивляемость организма инфекциям (14).
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Материалы исследования.
Изучение пищевых продуктов проводилось в марте 2014 года в МБОУ «Бутовская СОШ».
Для достижения первой задачи исследования были взяты образцы чипсов разных марок: 1 образец – «Lays », 2 образец – «Русская картошка», 3 образец – «Estrella », 4 образец – «Kracks », 5 образец – «Mega Line Chips ».
Химический анализ чая проведен на образцах таких марок, как: «Bernley » листовой черный – образец №1, «Bernley » пакетированный черный – образец №2, «Беседа» пакетированный черный – образец №3, «Майский» пакетированный черный – образец №4, «Майский» листовой черный – образец №5, «Ahmad Tea » пакетированный зеленый – образец №6, «Ahmad Tea » листовой зеленый – образец №7, «Беседа» листовой черный – образец №8.
Для определения рН, органолептических и химических показателей природных вод села Бутово были отобраны пробы из пяти источников: 1 – колодец на ул. Орловка, 2 – колодец на ул. Речная, 3 – колодец на ул. Лощина, 4 – колодец на ул. Малиновка, 5 – водопроводная вода.
Определение рН и содержание витаминов А и С в фруктовых соках проводилось на образцах соков пяти марок: образец 1 – «Малышам», 2 – «Фруктовый сад», 3 – «Ладушки», 4 – «Сады Придонья», 5 – «Тонус».
Для выявления наличия глюкозы в цветочном меде были взяты следующие образцы: 1 – мед школьный светлый, 2 – мед школьный темный, 3 – мед домашний.
2.2. Методы исследования.
2.2.1. Методы химического анализа чипсов.
Химический анализ чипсов различных марок заключается в изучении содержания масла, крахмала и поваренной соли в пяти образцах чипсов. Для определения масла необходимо положить чипс на фильтровальную бумагу, согнуть бумагу и раздавить чипс. Удалив кусочки чипса с фильтровальной бумаги, посмотреть бумагу на свет. Количество масла определяется по размеру пятна, пропускающего свет.
Наличие крахмала в чипсах различных марок определяется качественной реакцией на крахмал (образование сине-фиолетового пятна при нанесении капли спиртового раствора йода на чипс).
Содержание поваренной соли NaCl в фильтрате чипсов изучается двумя способами: первый – по цвету пламени медной проволоки, опущенной в фильтрат (окрашивается в зеленый цвет), второй – взаимодействием с качественным реактивом на хлорид-ион – нитратом серебра AgNO 3 (выпадение белых хлопьев хлорида серебра (AgCl ) (2).
2.2.2. Методы изучения состава чая.
Изучение состава чая различных марок проводится по показателям величины рН, содержания витамина С и танинов в водной вытяжке чая. Характер среды (кислотный, нейтральный или щелочной) определяется по изменению окраски универсальной индикаторной бумаги.
Содержание витамина С в чае различных марок определяется с помощью йодометрического метода. В колбу помещается 2 мл чая и добавляется вода до объема 10 мл, а затем немного раствора крахмала. Далее добавляется по каплям спиртовой раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего 10-15 с. Техника определения основана на том, что молекулы аскорбиновой кислоты легко окисляются йодом. Как только йод окислит всю аскорбиновую кислоту, следующая же капля, прореагировав с йодом, окрасит йод в синий цвет.
Для определения наличия танинов в чае в к 1 мл раствора чая добавляется 1-2 капли хлорида железа (III ) (FeCl 3). При наличии танина в чае наблюдается появление темно-фиолетового окрашивания. Содержание танина в чае определяется визуально-колориметрическим методом (5).
2.2.3. Методы изучения природных вод.
Определение рН, органолептических показателей (характер и интенсивность запаха, прозрачность), химических показателей (наличие хлоридов, сульфатов, фенолов и железа) природных вод села проводили по апробированной ранее методике (6).
Характер среды (кислотный, нейтральный или щелочной) определяется по изменению окраски универсальной индикаторной бумаги.
Характер и интенсивность запаха воды определяется органолептическим методом. Для определения запаха воды 100 мл исследуемой воды при 20 0 С наливают в колбу вместимостью 150-200 мл с широким горлом, накрывают стеклом и встряхивают вращательным движением, сдвигают стекло и быстро определяют характер и интенсивность запаха полагаясь на следующие таблицы. Затем колбу нагревают до 60 0 С и также оценивают запах.
Таблица 1.
Определение характера запаха воды
| Характер запаха | Примерный род запаха |
|
| Ароматический | Огуречный, цветочный |
|
| Болотный | Илистый, тинистый |
|
| Древесный | Запах мокрой щепы, древесный |
|
| Землистый | Прелый, свежевспаханной земли |
|
| Рыбы, рыбьего жира |
||
| Сероводородный | Тухлых яиц |
|
| Травянистый | Сена, скошенной травы |
|
| Неопределенный | Не подходящий под предыдущие определения |
Таблица 2.
Определение интенсивности запаха воды
| Интенсивность запаха | Описание определения |
|
| Никакого | Отсутствие ощутимого запаха |
|
| Очень слабый | Запах, обнаруживаемый опытным исследователем |
|
| Запах, не привлекающий внимания, но такой, который можно заметить, если указать на него |
||
| Отчетливый | Запах, обращающий на себя внимание и делающий воду непригодной для питья |
|
| Заметный | Запах, легко обнаруживаемый и могущий дать повод относиться к воде с неодобрением. |
|
| Очень сильный | Запах настолько сильный, что делает воду непригодной для питья |
Для определения прозрачности воды в цилиндр с внутренним диаметром 2,5 см и высотой 30 см наливают исследуемую воду и помещают его неподвижно над шрифтом на высоте 4 см. Сливая и доливая исследуемую воду, находят высоту столба, еще позволяющую читать шрифт. Исследование проводят в хорошо освещенном помещении, но не на прямом свету, на расстоянии 1 м от окна. Измерение повторяют 2-3 раза.
Таблица 3.
Определение содержания хлоридов
Таблица 4.
Определение содержания сульфатов
Для определения наличия фенолов в воде в коническую колбу ёмкостью 200 мл вносят 100 мл исследуемой воды и осторожно добавляют раствор хлорной извести или хлорную воду. При наличии фенолов через 10 минут появится характерный для хлорфенолов «аптечный запах».
Для определения общего содержания железа в пробирку наливают 10 мл исследуемой воды, добавляют 1 каплю концентрированной азотной кислоты (HNO 3), несколько капель раствора пероксида водорода (H 2 O 2) и 0,5 мл 1%-ного раствора роданида калия (KSCN ). При содержании железа – 0,1 мг/л появляется розовое окрашивание, при более высоких содержаниях – красное.
2.2.4. Методы изучения фруктовых соков.
Изучение состава фруктовых соков различных марок проводили по показателям величины рН, содержания витамина А и С. Характер среды (кислотный, нейтральный или щелочной) определяется по изменению окраски универсальной индикаторной бумаги.
Для обнаружения витамин А в пробирку с соком добавляют 2-3 капли 1% раствора хлорида железа (III ) FeCl 3 . При наличии витамина А появляется ярко-зеленое окрашивание (16).
2.2.5. Методы изучения меда.
Исследование меда заключалось в определении наличия глюкозы в образцах. Глюкоза является альдегидом и многоатомным спиртом одновременно. Поэтому при добавлении к раствору меда, нагретому на пламени горелки, свежеприготовленного гидроксида меди (II ) (Cu (OH ) 2 ) при нагревании отмечается изменение окраски содержимого пробирки с ярко-синего до краснокирпичного в связи с образованием оксида меди (I ) (Cu 2 O ) (16).
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Результаты химического анализа чипсов.
Распределение образцов чипсов по содержанию масла можно наблюдать на рисунке 3.1.1. Больше всего масла содержит образец марки «Lays », меньше всего – чипсы марки «Kracks ». Остальные марки расположены в ряду по убывающему количеству масла: «Estrella » - «Русская картошка» - «Mega Line Chips ».
Рис.3.1.1. Содержание масла в чипсах.
Рис.3.1.2. Содержание поваренной соли в чипсах по качественной реакции на нитрат серебра.
Результаты содержания поваренной соли в пяти марках чипсов представлены на рисунке 3.1.2. и в таблице 5. Максимальное количество NaCl содержит образец марки «Mega Line Chips », меньше всего соли содержит образец марки «Kracks ». Остальные образцы чипсов марок «Русская картошка», «Estrella » и «Lays » содержат поваренную соль в пределах 10-50, 50-100 мг/л.
Таблица 5.
| № образца | Марка чипсов | Наличие поваренной соли (NaCl) |
| Lays | Зеленая окраска долгое время |
|
| Русская картошка | Зеленая вспышка |
|
| Estrella | Зеленая вспышка |
|
| Kracks | Отсутствует |
|
| Mega Line Chips | Зеленая окраска долгое время |
В ходе проведения качественной реакции, выяснилось, что в каждом из образцов чипсов содержится крахмал (рис.3.1.3.).
Рис.3.1.3. Наличие крахмала в чипсах пяти марок (1 – «Lays », 2 – «Русская картошка», 3 – «Estrella », 4 – «Kracks », 5 – «Mega Line Chips »).
3.2. Результаты анализа состава чая.
Рис.3.2.1. Содержание витамина С, танинов и значение рН в чае различных марок.
Проведенный химический анализ чая различных марок показал, что во всех образцах пакетированного и листового чая присутствует витамин С. В образце №2 - «Bernley » пакетированный черный содержится максимальное количество аскорбиновой кислоты, т.к. для образования устойчивого темно-синего окрашивания потребовалось больше капель спиртового раствора йода. В остальных образцах чая содержание витамина С находится примерно на одном уровне, что не позволяет сделать вывод о зависимости между типом чая (листовой или пакетированный) и содержанием исследуемого витамина в нем (рис.3.2.1.).
Измерение величины рН позволило сделать вывод о том, что среда исследуемых водных растворов чая имеет слабовыраженную кислую среду с рН=5,0-6,0 или нейтральную среду рН=7,0. («Bernley » листовой черный, «Беседа» пакетированный черный, «Майский» пакетированный черный, «Майский» листовой черный, «Ahmad Tea » пакетированный зеленый, «Беседа» листовой черный). Два образца чая марок «Bernley » пакетированный черный и «Ahmad Tea » листовой зеленый обладают нейтральной реакцией среды
Анализ наличия танинов позволил выделить два образца чая: «Bernley » пакетированный черный и «Ahmad Tea » пакетированный зеленый, содержащих большее количество исследуемого вещества. В остальных образцах количество танинов находится примерно на одном уровне, т.к. для появления темно-фиолетового окрашивания при взаимодействии с раствором (FeCl 3) потребовалось примерно одинаковое количество хлорида железа (III ) (рис.3.2.1.).
3.3. Результаты определения рН, органолептических и химических показателей природных вод села Бутово.
Результаты определения рН и органолептических показателей природных вод, отобранных из пяти источников, представлены на диаграмме рис.3.3.1. и в таблице 6.
Как видно из диаграммы рисунка 3.3.1., вода из колодца ул.Речной имеет нейтральную реакцию среды, кислыми являются остальные образцы под номерами 1, 3-5 (рН=5,0 – 6,0).
По интенсивности запаха данные пробы при 20 С° распределены в порядке возрастания следующим образом: воды колодца ул.Орловка (никакого), ул.Лощина (никакого), ул.Малиновка (никакого), ул.Речная (очень слабый), водопроводная (очень слабый); при 60 С° - таким образом: воды колодца ул.Орловка (очень слабый), ул.Малиновка (слабый), водопроводная (слабый), ул.Лощина (слабый), ул.Речная (отчетливый).
Рис. 3.3.1. Результаты определения рН, интенсивности запаха и прозрачности природных вод села Бутово (1 – колодец на ул. Орловка, 2 – колодец на ул. Речная, 3 – колодец на ул. Лощина, 4 – колодец на ул. Малиновка, 5 – водопроводная вода).
Самой прозрачной является вода образца №1 (ул.Орловка). Воды из колодцев на ул.Лощина, Речной, Малиновка и водопроводная имеют меньшие показатели прозрачности: 22, 15, 9 см соответственно (рис.3.3.1.).
Таблица 6.
Характер запаха анализируемых образов воды
| № образца | Наименование образца | ||
| Ул.Орловка | Неопределенный | Землистый (прелый) |
|
| Ул.Речная | Древесный (запах мокрой щепы) | Болотный (илистый) |
|
| Ул.Лощина | Неопределенный | Ароматический (цветочный) |
|
| Ул.Малиновка | Неопределенный | Травянистый (сено) |
|
| Водопроводная | Землистый (прелый) | Древесный (запах мокрой щепы) |
При 20°С имеют неопределенный запах воды колодцев на ул.Орловка, Лощина, Малиновка, остальные образцы имеют характерные запахи, представленные в таблице 6. При 60°С все водные образцы имеют запахи, отличные друг от друга (таблица 6).
Учитывая, что чистые природные воды запаха не имеют (6), можно предположить, что ни одна из указанных проб не является пригодной для питья.
Рис.3.3.2. Содержание железа в образцах воды.
Рис.3.3.3. Содержание хлоридов в образцах воды.
По наличию хлоридов анализируемые пробы воды распределены следующим образом: 0-10 мг/л – образцы вод ул.Орловка, Речная, водопроводная, 10-50 мг/л – образец ул.Лощина, 50-100 мг/л – ул.Малиновка (рис.3.3.3.).
Рис.3.3.4. Содержание сульфатов в образцах воды.
Наличие фенолов в образцах под номерами 2 (ул.Речная) и 5 (водопроводная) были обнаружены по ярко выраженному «аптечному» запаху хлорфенолов, в остальных образцах подобного запаха обнаружено не было (таблица 7).
Таблица 7.
| № образца | Наименование образца | Наличие фенолов |
| 0 отсутствует |
||
| 1 слабо выражено |
||
| 0 отсутствует |
||
| Малиновка | 0 отсутствует |
|
| Водопроводная | 2 сильно выражено |
3
.4. Результаты определения рН, содержания витаминов А и С в фруктовых соках.
Рис. 3.4.1. Содержание витаминов А и С, значение величины рН в образцах фруктовых соков.
В ходе анализа было обнаружено, что только три образца фруктового сока содержат витамин А, а именно: «Фруктовый сад», «Тонус» и «Сады Придонья» причем, в последнем – его содержится больше (рис.3.4.1.).
Максимальное количество витамина С содержит также образец под № 4 – «Сады Придонья». Остальные образцы соков распределены в порядке убывания по количеству витамина С следующим образом: «Фруктовый сад» - «Тонус» - «Малышам» = «Ладушки» (рис.3.4.1.).
Характер среды всех исследуемых растворов соков является слабовыраженным кислым, имея значение рН=5,0.
3.5. Результаты определения содержания глюкозы в меде.
Проведение качественной реакции на глюкозу во всех трех образцах меда показал, что в каждом из них содержится исследуемый углевод С 6 Н 12 О 6 (рис.3.5.1.- 3.5.2.).
3.5.1.1. 3.5.1.2.
Рис.3.5.1. Качественная реакция на глюкозу в образцах мёда: 3.5.1.1. – образование свежеприготовленного гидроксида меди (II ); 3.5.1.2. – образцы после размешивания.
3.5.2.1. 3.5.2.2.
Рис.3.5.2. Образование краснокирпичного осадка оксида меди (I ):
3.5.2.1. – переход от светло-голубого окрашивания до коричного при нагревании; 3.5.2.2. – выпадение в осадок краснокирпичного оксида меди (I ).
Таким образом, проводя химический анализ продуктов питания, мы выявили, что больше всего масла содержат чипсы марки «Lays », меньше всего – марки «Kracks ». Максимальное количество поваренной соли содержится в чипсах марки «Mega Line Chips », меньше всего - «Kracks ». В ходе проведения исследования выяснилось, что в каждом из образцов пяти марок чипсов содержится крахмал.
Проведенный химический анализ чая различных марок показал, что во всех образцах пакетированного и листового чая присутствует витамин С. В чае марке «Bernley » пакетированный черный содержится максимальное количество аскорбиновой кислоты. Измерение величины рН позволило сделать вывод о том, что среда исследуемых водных растворов чая имеет слабовыраженную кислую с рН=5,0-6,0 или нейтральную среду рН=7,0. Анализ наличия танинов позволил выделить два образца чая: «Bernley » пакетированный черный и «Ahmad Tea » пакетированный зеленый, содержащих большее количество дубильного вещества.
Проводя химический анализ мы выявили, что вода из колодца ул.Речной имеет нейтральную реакцию среды, кислыми являются остальные воды (рН=5,0 – 6,0). При 20С° интенсивность запаха была обнаружена у воды на ул.Речная и водопроводной. При 60С° воды колодца на ул.Орловка, ул.Малиновка, ул.Лощина, водопроводная имеют слабый запах, на ул.Речная - отчетливый. Самой прозрачной является вода из колодца на ул.Орловка. Анализ содержания железа показал, что все пробы исследуемых природных вод содержат железо на уровне, безопасном для здоровья человека (до ПДК 0,3 мг/л), больше всего элемента обнаружено в водопроводной воде (выше 0,1 мг/л). Изучение содержания хлоридов показал, что во всех пробах солей содержится на безопасном уровне. Анализ содержания сульфатов показал, что все пробы воды находятся на одном уровне по содержанию названных солей (от 0 до 0,1 мг/л), безвредном для здоровья. Наличие фенолов было обнаружено в воде колодца на ул.Речная и в водопроводной.
В ходе анализа было выявлено, что только три марки фруктового сока содержат витамин А, а именно: «Фруктовый сад», «Тонус» и «Сады Придонья» причем, в последнем – его содержится больше. Максимальное количество витамина С содержит также фруктовый сок марки «Сады Придонья». Характер среды всех исследуемых растворов соков является слабовыраженным кислым, имея значение рН=5,0.
Проведение качественной реакции на глюкозу во всех трех образцах меда показал, что в каждом из них содержится исследуемый углевод С 6 Н 12 О 6 .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, цель нашего исследования достигнута, задачи реализованы. Полученные результаты позволяют разработать следующие практические рекомендации:
1. Прежде чем купить товар, необходимо внимательно изучить этикетку по показателям жира, крахмала и калорийности. Каждый человек должен понимать, что съедая пачку чипсов, мы получаем: 0 граммов витаминов, минералов; половину дневной нормы соли, красители и ароматизаторы. Чтобы избежать ожирения, заболевания печени, почек, желудочно-кишечного тракта, нервной системы, гипертонии, лучше исключить этот продукт из своего рациона или хотя бы уменьшить его употребление.
2. Чай препятствует развитию сердечнососудистых заболеваний , снижает вероятность развития онкологических заболеваний , усиливает активность пищеварительного тракта и нормализует микрофлору кишечника, замедляет старение организма и оказывает на организм тонизирующее воздействие. Так как в чае содержится большое количество витаминов, танинов, эфирных масел, белков, углеводов, пектинов и др., он является очень полезным, но еще и очень вкусным напитком. Советую, чаще пить чай, особенно марок « Bernley ” и “ Ahmad Tea ”.
3. В том случае, когда природные воды становятся источниками питьевой воды, желательно подвергать их кипячению, отстаиванию, использовать фильтры в связи с тем, что они могут иметь неприятные запахи различной интенсивности и содержать различные химические вещества (железо, сульфаты, хлориды, фенолы и др.), в количествах, небезопасные для здоровья человека.
4. Соки – верное средство от авитаминоза и недостатка минеральных веществ в организме. Нужно читать состав и отдавать предпочтение наиболее полезному. Советую пить сок марки «Сады Придонья», т.к. в нем содержится самое большое количество витаминов А и С.
5. Мёд - натуральный продукт с богатым содержанием витаминов, сахаров ферментов, микроэлементов и других, полезных для человека веществ. Мед и его целебные свойства известны людям с древних времен. Поэтому рекомендую включить его в свой рацион.
В заключении хочется отметить, что проведенное исследование, позволяет лишь сказать о качестве и безопасности продукта и наличии в нем полезных или вредных веществ, а не о их количестве, т.к. возможности нашей школьной лаборатории ограничены. В будущем мы хотели бы расширять спектр объектов исследования и постараться более детально изучить состав и качество продуктов питания.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Разговор о правильном питании / Методическое пособие. - М.: ОЛМА ПРЕСС, 2001. – 211 с.
Краузер Б., Фримантл М. Химия. Лабораторный практикум. - М.: Химия, 1995. – 78 с.
Исследовательская деятельность учащихся по химии: метод. Пособие / Е.В. Тяглова. – 2-е изд. – М: Глобус, 2007. – 224 с. – (Уроки мастерства).
Научно – методический журнал «Химия в школе» / Л.С. Левина, – М: «Центрхимпресс», «Химия в школе», 2010, №1. – 80 с.
Научно – методический журнал «Химия в школе» / Л.С. Левина, – М: «Центрхимпресс», «Химия в школе», 2009, №10. – 80 с.
Методическое руководство по выполнению школьных исследовательских работ по экологии: в 5 ч. / сост. Л.А. Дейнека. – Белгород: Изд-во БелГУ, 2008. – Ч. 5. – 32 с.
Экология Белгородской области: Учеб. Пособие для учащихся 8 – 11- классов / А.Н. Петин, Л.Л. Новых, В.И. Петина, Е.Г. Глазунов. – М.: Изд-во МГУ, 2002. – 288 с.
Эйхлер В. Яды в нашей пище: Пер. с нем. – М: Мир, 1993. – 217 с.
Юфит С.С. Яды вокруг нас. Вызов человечеству. – М.: Классикс Стиль, 2002. – 368с.
http://www.vitagid
Энциклопедия для детей. Биология. Том 2. «Аванта+», М., 1996. – 256 с.
Химия: проектная деятельность учащихся / авт. – сост. Н.В. Ширшина. – 2-е. изд., стереотип. – Волгоград: Учитель, 2008. – 184 с.
Кривцов Н.И., Лебедев В.И. Получение и использование продуктов пчеловодства. – М.: Нива России, 1993. – 285 с.
Шеметков М.Ф., Шапиро Д.К, Данусевич И.К. Продукты пчеловодства и здоровье. – Минск: Ураджай, 1987. – 101 с.
Экология 6-11 классы: внеклассные мероприятия, исследовательская деятельность учащихся / сост. И.П. Чередниченко. – Волгоград: Учитель, 2009. – 134 с.
Химия. 10 класс: Учеб. для общеобразоват. учреждений / О.С.Габриелян, Ф.Н. Маскаев, С.Ю. Пономарев, В.И. Теренин; Под ред. В.И. Теренина. – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2003. – 304 с.: ил.
Исследовательская работа учащихся по химии
из опыта работы учителя химии Габдрахмановой Т.В.
«МБОУ СОШ №5» г.Усинск Республика Коми
Сомневаясь, мы начинаем исследовать,
а исследуя, находим истину.
Пьер Абеляр
Введение
Одной из основных функций учителя является обучения и развитие личности ученика. Особую значимость приобретает организация исследовательской деятельности, которая оказывает существенное влияние на личностное и профессиональное развитие учащихся.
На протяжении многих лет я занимаюсь организацией исследовательской работы среди учащихся 8-11 классов по химии в нашей школе.
Целью исследовательской работы является воспитание любознательного, активно познающего мир, владеющего основами умения учиться ученика, умеющего слушать и слышать других .
Задачи :
развивать умение проектировать свою деятельность (учебную, исследовательскую);
развивать коммуникативные и творческие способности учащихся;
совершенствовать навыки работы с методами, необходимыми для проведения исследований − наблюдением, измерением, экспериментом;
оформлять результаты работы, представлять свою работу на различных конкурсах;
использовать опыт учащихся для получения новых знаний;
развитие способности к самостоятельной работе с различной информацией.
Актуальность исследовательской работы:
поиск наибольшей эффективности между тенденциями инновационного образовательного процесса и традиционными технологиями обучения учащихся;
потребность формирования уникальной творческой личности, способной нестандартно мыслить.
обучение учащихся способам поиска, систематизации и обработки полученной информации путем самостоятельной исследовательской деятельности.
Организация исследовательской работы на уроках химии
При организации исследовательской работы необходима теоретическая подготовка, которую учащиеся получают на традиционных занятиях по первичному закреплению знаний.
Элементы исследовательской работы учащиеся получают на уроках химии, но при этом возникают различные проблемы, так как школьники очень расплывчато представляют методы исследования, этапы работы, оформление результатов своей исследовательской работы. Им трудно подобрать источники информации для темы, генерировать идеи, найти пути решения проблем, анализировать, сравнивать, делать обобщения и выводы, соотнести достигнутое с ранее поставленными целями и задачами. Когда учащиеся подготовлены теоретически, следует применять у роки с элементами исследования и уроки-исследования. Для стимулирования интереса к исследовательской деятельности на уроках химии необходимо создать ситуацию успеха.
Уроки с элементами исследования .
Учащиеся отрабатывают на уроке отдельные учебные приемы, которые составляют исследовательскую деятельность . Что бы учащимся предлагать провести исследование требуется сформировать у них понятие о предмете и объекте исследования, гипотезе, показать способы проверки гипотез. Алгоритм исследования учащимся можно предложить на примере простой проблемной задачи с химическим содержанием. Например «Какими свойствами должен обладать оксид и гидроксид элемента с порядковым номером 13?» (Приложение 1). После выполнения работы учащимся можно предложить самостоятельные исследования по проблеме: «Какими свойствами обладает гидроксид химического элемента, если электронное строение атома выражается схемой: 2е; 8е; 5е?». По содержанию элементов исследовательской деятельности выделяют разнообразные типы уроков: уроки по выбору темы и метода исследования, работа с источниками информации, уроки с проведением эксперимента, заслушивание сообщений, защита рефератов и т.д.
В развитии исследовательских умений учащихся очень важна роль проблемного обучения. Проблемная ситуация побуждает учеников к мыслительной деятельности (анализ, синтез, обобщение, конкретизация и т.д.) При рассмотрении темы «Коррозия металлов» можно создать проблемную ситуацию. Ребенок выступает с сообщением, в котором рассказывает о вреде коррозии. Докладчик преследует цель дать общее представление о коррозии и о вреде, наносимом этим явлением. Строки из доклада: «Коррозия наносит не только прямой ущерб (ежегодно от нее теряется около одной трети произведенного за год во всем мире металла), но и косвенный: ведь разрушаются металлические конструкции (машины, крыши, памятники, мосты)». Определяем проблему, которую следует разрешить на уроке: как защитить металлы от коррозии? Учащиеся предлагают и обосновывают методы защиты металлов от коррозии.
Химический эксперимент является одним из способов формирования и развития исследовательских умений учащихся. Эксперимент на уроке используют для создания проблемной ситуации, а так же как средство подтверждения или опровержения выдвинутых учащимися гипотез. При изучении темы «Гидролиз солей» в начале урока можно провести лабораторный опыт и с помощью универсальной индикаторной бумаги определить среду растворов солей. Наблюдения можно записать в таблицу.
После проведения опыта совместно с учащимися выдвигаем проблему. Соли рассматриваем как результат реакции нейтрализации. Почему растворы солей имеют разную среду? Опираясь на известные знания о диссоциации, учащиеся выдвигают различные гипотезы. Учащиеся вспоминают различные признаки классификации кислот и оснований, анализируют формулы предложенных солей. В ходе беседы учащиеся приходят к выводу, что происходит гидролиз, который является одним из химических свойств солей.
Урок-исследование
На уроке-исследовании учащиеся осваивают методику научного исследования, устанавливают этапы научного познания. Исследовательские знания и умения учащиеся осваивают поэтапно, постепенно увеличивая степень самостоятельности учеников в их исследовательской учебной деятельности .
На уроках-исследованиях используются разнообразные формы обучения учащихся: индивидуальная, групповая, парная, коллективная. Предпочтение отдается работе в группах по 2-4 человека, так как работа в группе способствуют формированию коммуникативных ОУУН. Чтобы избежать недостатков групповой работы (конфликты, «спрятаться за чужими спинами» и т.д.) разрабатываются и используются правила групповой работы .
Урок-практикум
На уроках-практикумах учащиеся также работают в группах. Каждая группа, состоящая из 2-3 человек получает экспериментальное задание, которое в течении урока необходимо выполнить. При проведении практикума для учащихся создается инструкция, которая по определенным правилам последовательно устанавливает действия ученика.
Исходя из имеющегося опыта можно предложить следующую структуру уроков-практикумов:
Сообщение темы, цели и задач практикума;
Актуализация опорных знаний и умений учащихся;
Мотивация учебной деятельности учащихся;
Ознакомление учащихся с инструкцией;
Подбор необходимых дидактических материалов, средств обучения и оборудования;
Выполнение работы учащихся под руководством учителя;
Составление отчета;
Обсуждение и теоретическая интерпретация полученных результатов работы.
Эту структуру можно изменять в зависимости от содержания работы, подготовки учащихся и наличия оборудования. Уроки-практикумы проводятся в 11 классе, например по теме «Получение, собирание и изучение свойств газов», «Решение экспериментальных задач по неорганической и органической химии».
В преподавании учебных предметов основная задача заключается в том, чтобы, прежде всего, заинтересовать учащихся процессом познания: научить их задавать вопросы и пытаться найти на них ответы, уметь объяснять результаты, делать обоснованные выводы. Внедрение исследовательского подхода способствует усилению мотивации учебной деятельности в обучении химии.
Исследовательская работа в школе может быть разнообразной. Навыки исследовательской работы на уроках химии учащиеся получают на практических работах, в которых сочетаются разнообразные задания: экспериментальные задачи, расчетные задачи, которые требуют теоретической подготовки к работе, и отражают основные этапы исследовательской деятельности.
При решении экспериментальных задач учащиеся видят связь химии с жизнью, что способствует развитию интереса к изучению предмета, а также подготовить их к осознанному выполнению практических работ (Приложение 2). Исследовательская деятельность учащихся осуществляется как на уроках химии, так и во внеурочное время.
Исследовательская работа во внеурочное время+
- выявление талантливых и одарѐнных учащихся
Многие учащиеся способны заниматься исследовательской, а тем более научно-исследовательской деятельностью. Важно уметь определять талантливых и способных учеников. Необходимо учитывать, что общая успеваемость учащегося не является главным показателем его реальных способностей. Сложнее выявить у учащихся готовность к данному виду деятельности. Необходимо найти такого ученика, которому это интересно, и который доведет работу до конца.
На уроке такие дети заметны при выполнении практических и лабораторных работ, составлении проектов, выступлении с презентациями. При проверке таких заданий необходимо обращать внимание на творческий подход к выполнению заданий, на использование дополнительной литературы. Во время представления такой работы учащимся предлагается подискутировать на тему, что понравилось в данной работе и что можно еще порекомендовать. После выступления, предлагается ответить на несколько вопросов, направленных на выявление отношения к данному виду деятельности.
При анализе таких выступлений нужно обратить внимание на тех учащихся, у которых к данному виду работы проявляется стабильный интерес. В дальнейшем этим детям можно предложить поучаствовать в исследовательской работе.
- формирование интереса к научному творчеству
Не всегда учащиеся проявляют интерес к научно-исследовательской работе, поэтому необходимо сделать упор на исполнительность и ответственность школьника. Как заинтересовать ученика? Для этого можно использовать несколько приемов. Во-первых, убедить, что участие в научно-исследовательской работе пригодится в дальнейшей жизни, за пределами школы. Во-вторых, зная, что подростки стремятся, как-то выделиться, быть не похожими на большинство, то участие в научно-исследовательской работе позволит ощутить свое особенное положение среди одноклассников. В-третьих, создать атмосферу соревнования.
- работа с литературой
Любая деятельность, и школьный реферат и докторская диссертация, невозможны без работы с источниками литературы. Необходимо объяснить и показать ученику, что литературный источник − основа его работы. В ходе исследовательской работы учащимся приходится работать с различными источниками информации. Задача ученика − научиться работать с источником, приобрести навык самостоятельной работы, правильного оформления. Необходимо дать некоторые рекомендации при работе с литературными источниками. Объяснить учащимся, что не вся собранная информация может оказаться необходимой, не пытаться включить в работу весь собранный материал.
- практическая часть работы
При проведении практической части учащиеся выделяют задачи исследования, выдвигают гипотезы и проверяют их, проводя теоретические или экспериментальные исследования, обрабатывают полученные результаты. Роль учителя на данном этапе организации исследовательской деятельности не является доминирующей. Учитель сотрудничает с учащимся, консультирует, подсказывает, как правильно работать с оборудованием, поставить эксперимент .
Выполняя научное исследование, учащиеся приобретают навыки самостоятельного творчества, самостоятельного получения новых знаний, информации и их практического применения, которые будут полезны в любой области деятельности.
- выступление на научных конференциях
Научно-практические конференции учащихся ежегодно проходят в школе. Успех выступления на научно-практической конференции зависит от того, насколько учащиеся смогут хорошо и уверенно представить свою работу в секции, подготовить компьютерную презентацию, текст выступления. Необходимо четко изучить критерии оценивания работы. Защита работы будет результативной, когда ученик свободно владеет информацией, ориентируются во всех частях выполненной работы, знает термины, обладает навыками ораторского искусства, хорошо подготовлен к выступлению на конференции. Ученик, занимающийся исследованием, проявляет значительную самостоятельность на всех этапах работы. У таких детей растѐт их познавательная активность и как правило, повышается качество знаний по предмету. Приобретенный опыт и исследовательские навыки учащихся влияют на качество выполнения опытов на практических работах: они быстрее подбирают реактивы для проведения реакций, делают правильные наблюдения и выводы. Исследовательская работа может помочь учащимся, определиться с выбором профессии, где основным направлением является работа с химическими веществами.
Исследовательская работа требует много времени, и в основном происходит во внеурочное время. Учащиеся 9-10 -ых классов ежегодно участвуют в школьной научно-практической конференции, с некоторыми работами выступают на муниципальной научно-практической конференции. В 2016 г ученица 9б класса Берестецкая Екатерина выступила на городской конференции с темой «Пищевые добавки и влияние их на организм человека», презентация размещена на сайте https://sites.google.com/site/gabdrakhmanova5/home/vneklassnaa-rabota/gorodskaa-konferencia
В 2017 г учащиеся 9г класса Щеглов Артем с темой «Адсорбционные свойства угля» и Скворцов Денис с темой «Железо - элемент цивилизации и жизни» выступили на муниципальной научно-практической конференции и заняли третье место. В приложении 3 представлены фрагменты работы Щеглова Артема. Ссылка на презентации к работам https://sites.google.com/site/gabdrakhmanova5/home/issledovatelskaa-rabota/zelezo
реактив
№ пробирки
лакмус
NaOH
синий
NaCl
фиолетовый
HCl
красный
Задача 2
В трех пронумерованных пробирках под №1, №2, №3 находятся растворы хлорида бария, сульфата натрия и карбоната калия. Распознать вещества, составить уравнения реакций в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.
Работа в парах (заполнение таблицы, составление уравнений реакций)
| реактивы | |||||
| Формулы веществ | HCl | BaCl 2 | H 2 SO 4 | № пробирки |
|
| BaCl 2 | Белый осадок | ||||
| Na 2 SO 4 | Белый осадок | ||||
| K 2 CO 3 | Газ без цвета и запаха | ||||
Одно из веществ реагирует с добавленным реактивом, а два других нет. При этом мы наблюдаем, что в одной из пробирок реакция действительно прошла, то есть должен наблюдаться какой-либо ее внешний признак - выделение газа, изменение цвета, выпадение осадка и т.п.
Уравнения реакций
K 2 CO 3 +2 HCl → 2 KCl +H 2 O + CO 2
2 K + +CO 3 2- + 2 H + + 2 Cl - → 2 K + + 2 Cl - + H 2 O + CO 2
2 H + + CO 3 2- → H 2 O + CO 2
Na 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 ↓ + 2 NaCl
2 Na + + SO 4 2- + Ba 2+ + 2 Cl - → BaSO 4 ↓ + 2 Na + + 2 Cl -
Ba 2+ + SO 4 2- → BaSO 4 ↓
H 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 ↓ + 2 HCl
2 H + + SO 4 2- + Ba 2+ + 2 Cl - → BaSO 4 ↓ + 2 H + + 2 Cl -
Ba 2+ + SO 4 2- → BaSO 4 ↓
Задача 3
В трех пронумерованных пробирках находятся растворы хлоридов натрия, магния, алюминия. Распознать вещества, составить уравнения реакций в молекулярном, полном и сокращенном виде.
Работа в парах (заполнение таблицы, составление уравнений реакций).
| Формулы веществ | Реактивы | № пробирки |
| NaOH Уравнения реакций MgCl 2 + 2 NaOH → Mg ( OH ) 2 ↓+ 2 NaCl Mg 2+ + 2 Cl - + 2 Na + + 2 OH - → Mg ( OH ) 2 ↓ + 2 Na + + 2 Cl - Mg 2+ + 2 OH - → Mg ( OH ) 2 ↓ AlCl 3 + 3 NaOH → Al ( OH ) 3 ↓ + 3 NaCl Al 3+ +3 Cl - + 3 Na + + 3 OH - → Al(OH) 3 ↓ + 3 Na + +3 Cl - Al 3+ +3 OH - → Al(OH) 3 ↓ Al(OH) 3 + NaOH → Na Al(OH) 3 + Na + + OH - → Na + + - Приложение 3 (Фрагменты работы) Исследовательская работа по химии «Адсорбционные свойства угля» Выполнил ученик 9г класса Щеглов Артем Введение В природе широко распространено явление поглощения одним веществом других веществ, называемое сорбцией. Тела с развитой поверхностью способны поглощать, т. е. адсорбировать, из окружающего объема молекулы газа, жидкости. Практическое значение явления адсорбции в жизни человека весьма велико. Вспомним хотя бы противогаз или бытовые фильтры для очистки воды. В жизни чаще применяют активированный уголь и в медицине в качестве адсорбента. Актуальность работы : привлечение внимания к изучению химии с практической стороны и применения полученных знаний в быту, развитие интереса к получению теоретических и практических навыков по химии: работа в лаборатории, работа с Интернетом для поиска и передачи информации. Целью данной работы является изучение и сравнение адсорбционной способности белого и черного активированного угля. Задачи, поставленные для достижения цели : найти примеры практического применения адсорбционной способности активированного угля в деятельности и в жизни человека. изучить адсорбционную способность черного и белого активированного угля; понаблюдать и проанализировать явление адсорбции, на примере активированного угля. Изучить, как использовать разнообразные углеродосодержащие средства без вреда для здоровья и каковы возможности активированного угля. Для исследования я ознакомился с различными источниками, технической литературой, интернет ресурсами, и выяснил, что явление адсорбции широко представлено и хорошо изученное явление. Адсорбция лежит в основе очистки, осушки, разделения газов и других процессов. На основе адсорбции производят очистку и осветление воды, которую в дальнейшем используют для питья и технических нужд. В теоретической части я использовал материалы технической и исторической литературы, а для эксперимента я воспользовался учебником для студентов Аналитическая химия, Лабораторный практикум. Методы исследования, которые использовались в работе : Изучение и подбор материала; Наблюдение и анализ явлений адсорбции; Эксперимент. Гипотеза Не смотря на высокую эффективность белого угля, большинство людей отдает свое предпочтение проверенному натуральному препарату - черному активированному углю. Черный активированный уголь проявляет лучшие адсорбирующие свойства по сравнению с белым активированным углем. Заключение Активированный уголь продемонстрировал нам свои адсорбционные способности, т.е. поглощающие свойства. Почему же, маленькая черная таблетка способна так эффективно поглощать различные вещества? Как я выяснил, изучая литературные источники, дело в особом строении углерода, которое представляет собой слои атомов углерода, расположенных хаотично относительно друг друга, из-за чего между слоями образуется пространство - поры. Эти поры и придают активированному углю его свойства - поры способны поглощать и удерживать в себе другие вещества. Таких пор невероятное количество. Так, площадь пор всего 1 грамма активированного угля может доходить до 2000м 2 ! Белый и черный активированный уголь находит широкое применение на основе своих свойств. Вывод ы Уголь - лекарственное средство, принимать нужно следуя инструкции. Черный активированный уголь более известен и более привычен учащимся, чем белый. Белый уголь, не смотря на своё синтетическое происхождение, является более качественным адсорбентом. При изучении литературы углубил свои знания о применении адсорбционной способности активированного угля в жизни человека. При сравнении адсорбционной способности белого и черного угля выяснил, что черный уголь лучше поглощает запахи; обесцвечивает натуральный брусничный сироп. Белый уголь лучше обесцветил лакмус. Не все вещества полностью адсорбируются активированным углем. Одной из причин того, что эти вещества остались в растворе, и окраска не изменилась, может быть то, что размеры молекул этих веществ больше чем размеры пор адсорбента. Выдвинутая гипотеза нашла своё подтверждение частично. |
Мокроусовская средняя общеобразовательная школа №1.
Научно - исследовательская работа по химии:
Шанаурова Татьяна,
ученицы 10 класса
Научный руководитель: Кокорина
Татьяна Сергеевна
учитель химии МСОШ№1.
с. Мокроусово, 2010 год
Содержание
1.Введение………………………………………………………3стр.
2.Цели и задачи…………………………………………….….4стр.
3.Классификация……………………………………………….4-6стр.
4.Свойства и строение…………………………………………7-10стр.
5.Получение……………………………………………………11-14стр.
6.Наши исследования…………………………………………14-19стр.
7.Применение………………………………………………….19-26стр.
8.Пластмассы…………………………………………………….27-33стр.
9. Заключение……………………………………………………34-35стр.
10.Приложение №1………………………………………………36-
11.Приложение №2………………………………………………
12.Приложение№3…………………………………………………
13.Список литературы…………………………………………..
Введение
Мы выбрали темой исследовательской работы такие химические вещества как полимеры. Актуальность данной тематики обусловлена тем, что полимеры широко используются в науке, технике и других областях, современная жизнь без них немыслима. Ни одна отрасль промышленности не обходится без пластмасс(прил.№ 1,рис.1), химических волокон(прил.№1,рис.2), каучуков и резине на их основе. Трудно представить современный автомобиль, из которого убраны все детали , изготовленные из полимеров. Такой автомобиль представляет металлический не окрашенный каркас, в котором половина оборудования отсутствует, нет шин, аккумулятора, такой автомобиль, конечно же, не поедет. Повседневная жизнь немыслима без изделий из полимеров от полиэтиленовой пленки до посуды, а также жевательная резинка, белки молока, рыбы, мяса и такой углевод, как крахмал. А если возьмем производство лекарств, медицинского оборудования, то тут уж точно не обойтись без полимеров. Решив стать медицинскими работниками, мы поняли, что тема про полимерные материалы для нас весьма актуальна и необходима.
Термин “полимерия” был введен в науку И. Я. Берцелиусом(прил.№1,рис.3) в 1833 для обозначения особого вида изомерии, при которой вещества (полимеры), имеющие одинаковый состав, обладают различной молекулярной массой, например этилен и бутилен, кислород и озон. Такое содержание термина не соответствовало современным представлениям о полимерах. “Истинные” синтетические полимеры к тому времени еще не были известны.
Ряд полимеров был, по-видимому, получен еще в первой половине 19 века. Однако химики тогда обычно пытались подавить полимеризацию и поликонденсацию, которые вели к “осмолению” продуктов основной химической реакции, т.е., собственно, к образованию полимеров (до сих пор полимеры часто называют “смолами”). Первые упоминания о синтетических полимерах относятся к 1838 (поливинилиденхлорид) и 1839 (полистирол).
Химия полимеров возникла только в связи с созданием А.М.Бутлеровым (прил.№1,рис.4)теории химического строения. А.М.Бутлеров изучал связь между строением и относительной устойчивостью молекул, проявляющейся в реакциях полимеризации. Дальнейшее свое развитие наука о полимерах получила главным образом благодаря интенсивным поискам способов синтеза каучука, в которых участвовали крупнейшие учёные многих стран (Г. Бушарда, У. Тилден, немецкий учёный К. Гарриес, И.Л.Кондаков, С.В.Лебедев и другие). В 30-х годов было доказано существование свободнорадикального и ионного механизмов полимеризации. Большую роль в развитии представлений о поликонденсации сыграли работы У. Карозерса.
Цель исследования:
По различным источникам изучить свойства химических веществ полимеров и выяснить важнейшие соединения применяемые в природе, жизни, медицине и технике.
Задачи:
1. Изучить применение полимеров в медицине, различных видах техники, строительстве.
2. Провести экспериментальное исследование полимеров, широко применяемых в быту, технике и медицине, а также самостоятельно получить некоторые полимеры.
3. Сделать выводы, приготовить презентационные материалы и выступить на Дне науки в школе.
Общая характеристика и классификация.
Полимером называется органическое вещество, длинные молекулы которого построены из одинаковых многократно повторяющихся звеньев мономеров.
Размер молекулы полимера определяется степенью полимеризации n, т.е. числом звеньев в цепи. Если n=10...20, вещества представляют собой легкие масла. С возрастанием п увеличивается вязкость, вещество становится воскообразным, наконец, при n=1000 образуется твердый полимер. Степень полимеризации неограниченна: она может быть 10 4 , и тогда длина молекул достигает микрометров. Молекулярная масса полимера равна произведению молекулярной массы мономера и степени полимеризации. Обычно она находится в пределах 10 3 ... 3*10 5 . Столь большая длина молекул препятствует их правильной упаковке, и структура полимеров варьирует от аморфной до частично кристаллической. Доля кристалличности в значительной мере определяется геометрией цепей. Чем ближе укладываются цепи, тем более кристалличным полимер становится. Конечно, кристалличность даже в лучшем случае оказывается несовершенной.
Аморфные полимеры плавятся в диапазоне температур, зависящем не только от их природы, но и от длины цепей; кристаллические имеют точку плавления.
По происхождению полимеры делятся на три группы.
Природные образуются в результате жизнедеятельности растений и животных и содержатся в древесине, шерсти, коже. Это протеин, целлюлоза(прил.№1,рис.5), крахмал, шеллак, лигнин, латекс.
Обычно природные полимеры подвергаются операциям выделения очистки, модификации, при которых структура основных цепей остается неизменной. Продуктом такой переработки являются искусственные полимеры. Примерами являются натуральный каучук, изготовляемый из латекса, целлулоид, представляющий собой нитроцеллюлозу, пластифицированную камфарой для повышения эластичности.
Природные и искусственные полимеры сыграли большую роль в современной технике, а в некоторых областях остаются незаменимыми и до сих пор, например в целлюлозно-бумажной промышленности. Однако резкий рост производства и потребления органических материалов произошел за счет синтетических полимеров - материалов, полученных синтезом из низкомолекулярных веществ и не имеющих аналогов в природе. Развитие химической технологии высокомолекулярных веществ-неотъемлемая и существенная часть современной НТР. Без полимеров уже не может обойтись ни одна отрасль техники, тем более новой. По химической структуре полимеры делятся на линейные, разветвленные, сетчатые и пространственные. Молекулы линейных полимеров химически инертны по отношению друг к другу и связаны между собой лишь силами Ван-дер-Ваальса. При нагревании вязкость таких полимеров уменьшается и они способны обратимо переходить сначала в высокоэластическое, а затем и в вязкотекучее состояния (рис. 1). Поскольку единственным следствием нагрева является изменение пластичности, линейные полимеры называют термопластичными. Не следует думать, что термин «линейные» обозначает прямолинейные, наоборот, для них более характерна зубчатая или спиральная конфигурация, что придает таким полимерам механическую прочность.
Термопластичные полимеры можно не только плавить, но и растворять, так как связи Ван-дер-Ваальса легко рвутся под действием реагентов.
Разветвленные (привитые) полимеры более прочны, чем линейные. Контролируемое разветвление цепей служит одним из основных промышленных методов модификации свойств термопластичных полимеров.
Сетчатая структура характерна тем, что цепи связаны друг с другом, а это сильно ограничивает движение и приводит к изменению как механических, так и химических свойств. Обычная резина мягка, но при вулканизации серой образуются ковалентные связи типа S-0, и прочность растет. Полимер может приобрести сетчатую структуру и спонтанно, например, под действием света и кислорода произойдет старение с потерей эластичности и работоспособности. Наконец, если молекулы полимера содержат реакционноспособные группы, то при нагревании они соединяются множеством поперечных прочных связей, полимер оказывается сшитым, т. е. приобретает пространственную структуру. Таким образом, нагрев вызывает реакции, резко и необратимо изменяющие свойства материала, который приобретает прочность и высокую вязкость, становится нерастворимым и неплавким. Вследствие большой реакционной способности молекул, проявляющейся при повышении температуры, такие полимеры называют термореактивными. Нетрудно представить, что их молекулы активны не только по отношению друг к другу, но и к поверхностям инородных тел. Поэтому термореактивные полимеры, в отличие от термопластичных, обладают высокой адгезионной способностью даже при низких температурах, что позволяет использовать их в качестве защитных покрытий, клеев и связующего в композиционных материалах.
Термопластичные полимеры получают по реакции полимеризации, протекающей по схеме пМ-->М п (рис.2), где М - молекула мономера, М п - макромолекула, состоящая из мономерных звеньев, п- степень полимеризации.
При цепной полимеризации молекулярная масса нарастает почти мгновенно, промежуточные продукты неустойчивы, реакция чувствительна к присутствию примесей и требует, как правило, высоких давлений. Неудивительно, что такой процесс в естественных условиях невозможен, и все природные полимеры образовались иным путем. Современная химия создала новый инструмент - реакцию полимеризации, а благодаря ему большой класс термопластичных полимеров. Реакция полимеризации реализуется лишь в сложной аппаратуре специализированных производств, и термопластичные полимеры потребитель получает в готовом виде.
Реакционноспособные молекулы термореактивных полимеров могут образоваться более простым и естественным путем- постепенно от мономера к димеру, потом к тримеру, тетрамеру и т. д. Такое объединение мономеров, их «конденсацию», называют реакцией поликонденсации; она не требует ни высокой чистоты, ни давлений, но сопровождается изменением химического состава, а часто и выделением побочных продуктов (обычно водяного пара) (рис. 2). Именно эта реакция реализуется в природе; она может быть легко осуществлена за счет лишь небольшого нагрева в самых простых условиях, вплоть до домашних. Такая высокая технологичность термореактивных полимеров предоставляет широкие возможности изготовлять различные изделия на нехимических предприятиях, в том числе на радиозаводах.
Независимо от вида и состава исходных веществ и способов получения материалы на основе полимеров можно классифицировать следующим образом: пластмассы, волокниты, слоистые пластики, пленки(прил.№1,рис.6), покрытия, клеи(прил.№1,рис.7).
Свойства полимеров.
Механические свойства .
Одна из основных особенностей полимеров состоит в том, что отдельные отрезки цепей (сегменты) могут перемещаться путем поворота вокруг связи и изменения угла (рис.3). Такое смещение, в отличие от растяжения связей при упругой деформации истинно твердых тел, не требует большой энергии и происходит при невысокой температуре. Эти виды внутреннего движения - смена конформаций, несвойственные другим твердым телам, придают полимерам сходство с жидкостями. В то же время большая длина искривленных и спиралеобразных молекул, их ветвление и взаимная сшивка затрудняют смещение, вследствие чего полимер приобретает свойства твердого тела.
Для некоторых полимеров в виде концентрированных растворов и расплавов характерно образование под действием поля (гравитационного, электростатического, магнитного) кристаллической структуры с параллельной упорядоченностью макромолекул в пределах небольшого объема-домена. Эти полимеры - так называемые жидкие кристаллы- находят широкое применение при изготовлении светоиндикаторов(прил.№1, рис.8)..
Полимерам наряду с обычной упругой деформацией свойствен ее оригинальный вид - высокоэластическая деформация, которая становится преобладающей при повышении температуры. Переход из высокоэластического состояния в стеклообразное, характеризующееся лишь упругой деформацией, называется стеклованием. Ниже температуры стеклования Тст состояние полимера твердое, стекловидное, высокоупругое, вышеэластическое. Если температура стеклования выше температуры эксплуатации, то полимер используется в стеклообразном состоянии, если Тст
Для прочных (конструкционных) полимеров кривая растяжения подобна аналогичной кривой для металлов (рис.4). Наиболее эластичные полимеры-эластомеры (каучуки) имеют модуль упругости E=10 МПа. Как видно, даже высокомодульные полимеры уступают по жесткости металлам в десятки и сотни раз. Этот недостаток удается в значительной мере преодолеть введением в полимер волокнистых и листовых наполнителей.
Особенность полимеров состоит также в том, что их прочностные свойства зависят от времени, т. е. предельная деформация устанавливается не сразу после приложения нагрузки. Такая замедленная реакция их на механические напряжения объясняется инерционностью процесса смены конформаций, что можно представить с помощью модели (рис.4). Для полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии, закон Гука в простейшей форме неприменим, т. е. напряжение непропорционально деформации. Поэтому обычные методы испытаний механических свойств применительно к полимерам могут давать неоднозначные результаты. По той же причине инженерных расчетных способов конструирования деталей из полимеров пока еще не существует и преобладает эмпирический подход.
Теплофизические свойства.
Диапазон температур, при которых можно эксплуатировать полимеры без ухудшения их механических свойств, ограничен. Нагревостойкость большинства полимеров, к сожалению, очень низка - лишь 320...400 К и ограничивается началом размягчения (деформационная стойкость). Помимо потери прочности повышение температуры может вызвать и химические изменения в составе полимера, которые проявляются как потеря массы. Способность полимеров сохранять свой состав при нагревании количественно характеризуется относительной убылью массы при нагреве до рабочей температуры. Допустимым значением убыли массы считается 0,1 - 1%. Полимеры, стойкие при 500 К, считаются нагревостойкими, а при 600-700 К - высоконагревостойкими. Их разработка, расширение выпуска и применения приносят большой народнохозяйственный эффект.
Химические свойства.
Химическая стойкость полимеров определяется разными способами, но чаще всего по изменению массы при выдержке образца в соответствующей среде или реагенте. Этот критерий, однако, не является универсальным и не отражает природу химических изменений (деструкции). Даже в стандартах (ГОСТ 12020-66) предусмотрены лишь качественные ее оценки по балльной системе. Так, полимеры, изменяющие за 42 суток массу на 3 - 5%, считаются устойчивыми, на 5 - 8% - относительно устойчивыми, более 8 - 10%-нестойкими. Эти пределы зависят от вида изделия и его назначения.
Для полимеров характерна высокая стойкость по отношению к неорганическим реактивам и меньшая - к органическим. В принципе все полимеры неустойчивы в средах, обладающих резко выраженными окислительными свойствами, но среди них есть и такие, химическая стойкость которых выше, чем золота и платины. Поэтому полимеры широко используются в качестве контейнеров для особо чистых реактивов и воды, защиты и герметизации радиокомпонентов, и особенно полупроводниковых приборов(прил.№1,рис.9) и ИС.
Особенность полимеров состоит еще и в том, что они по своей природе не являются вакуумплотными. Молекулы газообразных и жидких веществ, особенно воды, могут проникать в микропустоты, образующиеся при движении отдельных сегментов полимера. даже если его структура бездефектна.
Полимеры выполняют роль защиты металлических поверхностей от коррозии в случаях, когда:
толщина слоя велика
полимер оказывает пассивирующее действие на активные (дефектные) центры металла, тем самым подавляя коррозионное действие влаги, проникающей к поверхности металла.
Для большинства полимеров характерно старение - необратимое изменение структуры и свойств, приводящее к снижению их прочности. Совокупность химических процессов, приводящих под действием агрессивных сред (кислород, озон, растворы кислот и щелочей) к изменению строения и молекулярной массы, называется химической деструкцией. Наиболее распространенный ее вид - термоокислительная деструкция-происходит под действием окислителей при повышенной температуре. При деструкции не все свойства деградируют в равной мере: например, при окислении кремнийорганических полимеров их диэлектрические параметры ухудшаются несущественно, так как Si окисляется до оксида, который является хорошим диэлектриком.
Электрические свойства.
Как правило, полимеры являются диэлектриками, по многим параметрам лучшими в современной технике. Величина удельного объемного сопротивления р v зависит не только от строения, ной от содержания ионизированных примесей - анионов Сl-, F-, I-, катионов Н+, Na+ и других, которые чаще всего вводятся в смолу вместе с отвердителями, модификаторами и т.д. Их концентрация может быть высокой, если реакции отверждения не были доведены до конца. Подвижность этих ионов резко увеличивается с повышением температуры, что приводит к падению удельного сопротивления. Наличие даже весьма малых количеств влаги также способно значительно уменьшить удельное объемное сопротивление полимеров. Это происходит потому, что растворенные в воде примеси диссоциируют на ионы, кроме того, присутствие воды способствует диссоциации молекул самого полимера или примесей, имеющихся в нем. При повышенной влажности значительно уменьшается удельное поверхностное сопротивление некоторых полимеров, что обусловлено адсорбцией влаги.
Строение макромолекул, характер их теплового движения, наличие примесей или специальных добавок влияют на вид, концентрацию и подвижность носителей. Так, удельное сопротивление полиэтилена повышается в 10-1000 раз после очистки от низкомолекулярных примесей. Сорбция 0.01-0,1% воды полистиролом приводит к снижению удельного сопротивления в 100-1000 раз.
Диэлектрическая проницаемость более или менее резко зависит от двух основных внешних факторов: температуры и частоты приложенного напряжения. В неполярных полимерах она лишь слабо уменьшается с ростом температуры вследствие теплового расширения и уменьшения числа частиц в единице объема . В полярных полимерах диэлектрическая проницаемость сначала растет, а затем падает, причем максимум обычно приходится на температуру, при которой материал размягчается, т. е. лежит вне пределов рабочих режимов.
Для полимеров, как ни для одних других диэлектриков, характерны процессы накопления поверхностных зарядов - электризация . Эти заряды возникают в результате трения, контакта с другим телом, электролитических процессов на поверхности. Механизмы электризации до конца неясны. Одним из них является возникновение при контакте двух тел так называемого двойного слоя, который состоит из слоев положительных и отрицательных зарядов, расположенных друг против друга. Возможно также образование на поверхности контактирующих материалов тонкой пленки воды, в которой имеются условия для диссоциации молекул примесей. При соприкосновении или трении разрушается пленка воды с двойным слоем и часть зарядов остается на разъединенных поверхностях. Электролитический механизм накопления зарядов при контактировании имеет место в полимерных материалах, на поверхности которых могут быть низко молекулярные ионогенные вещества - остатки катализаторов, пыль, влага.
Технологические свойства.
Принадлежность полимеров к термопластичному или термореактивному видам во многом определяет и способы их переработки в изделия. Соотношение их выпуска примерно 3:1 в пользу термопластичных материалов, но следует учитывать, что термореактивные полимеры, как правило, используются в смеси с наполнителями, доля которых может достигать 80%. Поэтому в готовых изделиях соотношение оказывается обратным: большее их количество - реактопласты(прил.№1,рис.10).. Это объясняется высокой технологичностью фенолформальдегидных, полиэфирных, но особенно эпоксидных смол. В производстве последних получение полимера удается приостановить на начальной стадии, когда молекулярная масса составляет всего 500 - 1000. Такие вещества по длине цепи средние между мономерами и полимерами, обладающие низкой вязкостью, называются олигомерами. Именно их появление произвело в 60-е годы переворот в технологии переработки полимеров в изделия, которая раньше основывалась на применении давления.
Достоинство олигомеров(прил.№1, рис.11) - низкая вязкость - дает возможность формования изделий при минимальном усилии прессования или вообще без него, под действием собственного веса. Более того, даже в смеси с наполнителями олигомеры сохраняют текучесть, что позволяет набрасывать материал на поверхность макета, не применяя давления, получать детали крупных размеров сложной формы. Низкая вязкость олигомеров позволяет также пропитывать листы ткани, а их склеивание под прессом и отверждение лежит в основе производства слоистых пластиков-оснований печатных плат. Олигомеры как ни один полимер подходят для пропитки и наклейки компонентов, особенно когда применение давления недопустимо. Для снижения вязкости в олигомер можно вводить добавки, которые способствуют повышению пластичности, негорючести, биологической стойкости и т, д. Мы исследовали такие олигомеры, как текстолит, стеклотекстолит. Фенолформальдегидную смолу получили сами и из неё изготовили кусочек олигомера с наполнителями.
Применяемая для этих целей смола чаще всего является смесью различных веществ, которую не всегда удобно готовить на месте, на предприятии-потребителе, из-за необходимости смесительного и дозирующего оборудования, пожароопасности, токсичности и других ограничений. Поэтому широкое распространение получили компаунды(прил.№1,рис.12) - смеси олигомеров с отвердителями и другими добавками, полностью готовые к употреблению и обладающие при обычной температуре достаточной жизнестойкостью. Компаунды - жидкие или твердые легкоплавкие материалы формируются в изделие, после чего при повышенной температуре проводится отверждение и образование пространственной структуры.
Если изделия на основе термореактивных смол получают методом горячего прессования, то композиция, содержащая кроме смолы еще рубленое стекловолокно(прил.№1,рис.13) или какой-либо порошкообразный наполнитель и другие добавки, готовят заранее, и она поступает потребителю в виде гранул или порошка, называемых прессовочным материалом (иногда - пресс-порошком). Технологические свойства как термореактивных, так и термопластичных полимеров характеризуются текучестью (способностью к вязкому течению), усадкой (уменьшением линейных размеров изделий по отношению к размерам формующего инструмента), таблетируемостыо (пресс-порошков).
Необычные свойства смесей жидких смол с мелкодисперсными наполнителями, частицы которых имеют асимметричную форму: (тальк, слюдяная мука, аэросил-коллоидный SiO 2), проявляются в том, что в спокойном состоянии они обладают высокой вязкостью, свойственной гелям, а при механическом воздействии (перемешивании или встряхивании) переходят в жидкое состояние . Смеси, обладающие этим свойством, называются тиксотропными . Тиксотропные компаунды нашли широкое применение для защиты радиодеталей наиболее простым методом - окунания. Вязкость компаунда снижают с помощью вибрации (нагрев не требуется). При извлечении детали из жидкой смеси с одновременным встряхиванием избыток ее стекает, а оставшаяся часть ее после извлечения вновь гелирует, образуя равномерное по толщине покрытие, не содержащее пузырей и вздутий, так как изделие и компаунд не нагреваются. Тиксотропные свойства некоторых полимерных композиций используют также при изготовлении специальных красок и клеев.
Получение.
Полимеризация и поликонденсация
Синтетические полимеры получают в результате реакций полимеризации и поликонденсации.
Полимеризация - это процесс соединения друг с другом большого числа молекул мономера за счет кратных связей (С = С, С = О и др.) или раскрытия циклов, содержащих гетероатомы (О, N, S). При полимеризации обычно не происходит образования низкомолекулярных побочных продуктов, вследствие чего полимер и мономер имеют один и тот же элементный состав:
n CH 2 =CH 2 → (-CH 2 -CH 2 -)n
Сополимеризация
вставтиь из моей презентации)
Поликонденсация
- зто процесс соединения друг с другом молекул одного или нескольких мономеров, содержащих две и да более функциональные группы (ОН, СО, СОС, NHS и др.) способные к химическому взаимодействию, при котором происходит отщепление низкомолекулярных продуктов. Полимеры, получаемые поликонденсационным способом, по элементному составу не соответствуют исходным мономерам.
Полимеризация мономеров с кратными связями протекает по законам цепных реакций в результате разрыва непредельных связей. Макромолекула при цепной полимеризации образуется очень быстро и сразу же приобретает конечные размеры, т. е не возрастает при увеличении длительности процесса.
Полимеризация мономеров циклического строения происходит за счет раскрытия цикла и в ряде случаев пропекает не по цепному, а по ступенчатому механизму. Макромолекула при ступенчатой полимеризации образуется постепенно, т. е. сначала образуется димер затем тример и т.д., поэтому молекулярная масса полимера растет со временем.
Поликонденсация , процесс получения полимеров из би- или полифункциональных соединений (мономеров ), сопровождающийся выделением побочного низкомолекулярного вещества (воды, спирта, галогеноводорода и др.). Типичный пример поликонденсации - синтез сложного полиэфира:
n HOAOH + n HOOCA’COOH Û [¾OAOOCA’CO¾] n + 2n H 2 O,
где А и А"- остатки соответственно гликоля (-О-СН 2 -СН 2 -О-) и дикарбоновой кислоты (-СО-С 6 Н 4 -СО-). Процесс называется гомополиконденсацией, если в нём участвует минимально возможное для данного случая число типов мономеров. Чаще всего это число равно 2, как в приведённой выше реакции, однако может быть и единицей, например:
n H 2 NACOOH Û [¾HNACO¾] n + n H 2 O.
Если помимо мономеров, необходимых для данной реакции, в поликонденсации участвует, по крайней мере, ещё один мономер, процесс называется сополиконденсацией, поликонденсации, в которую вступают только бифункциональные соединения, приводит к образованию линейных макромолекул и называется линейной. Если в поликонденсации участвуют молекулы с тремя или большим числом функциональных групп, образуются трёхмерные структуры, а процесс называется трёхмерной поликонденсации. В тех случаях, когда степень завершённости поликонденсации и средняя длина макромолекул лимитируются равновесными концентрациями реагентов и продуктов реакции, поликонденсации называется равновесной (обратимой). Если лимитирующими являются не термодинамические, а кинетические факторы, поликонденсации называется неравновесной (необратимой).
Поликонденсации часто осложняется побочными реакциями, в которые могут вступать как исходные мономеры, так и продукты их поликонденсации (олигомеры и полимеры). К таким реакциям относятся, например, взаимодействие мономера или олигомера с монофункциональным соединением (которое может присутствовать в виде примеси), внутримолекулярная циклизация, деструкция макромолекул образовавшегося полимера. Конкуренция (по скоростям) поликонденсации и побочных реакций определяет молекулярную массу, выход и молекулярно-массовое распределение поликонденсационного полимера.
Для поликонденсации характерно исчезновение мономера на ранних стадиях процесса и резкое увеличение молекулярной массы при небольшом изменении глубины процесса в области более чем 95%-ного превращения.
Необходимое условие образования высокомолекулярных полимеров при линейной поликонденсации - эквивалентность реагирующих между собой исходных функциональных групп.
Поликонденсации осуществляют тремя различными способами: в расплаве, когда смесь исходных соединений длительно нагревают при температуре, на 10-20 °С превышающей температуру плавления (размягчения) образующегося полимера; в растворе, когда мономеры находятся в одной жидкой фазе в растворённом состоянии; на границе раздела двух несмешивающихся жидкостей, в каждой из которых растворено одно из исходных соединений (межфазная поликонденсации).
Процессы поликонденсации играют важную роль в природе и технике. Поликонденсации или подобные ей реакции лежат в основе биосинтеза наиболее важных биополимеров - белков
, нуклеиновых кислот
, целлюлозы
и др. Поликонденсации широко используется в промышленности для получения полиэфиров (полиэтилентерефталата
, поликарбонатов
, алкидных смол
), полиамидов
, феноло-формальдегидных смол
, мочевино-формальдегидных смол
, некоторых кремнийорганических полимеров
и др. В 1965-70 поликонденсации приобрела большое значение в связи с организацией промышленного производства ряда новых, в том числе термостойких, полимеров (полиарилатов, ароматических полиимидов
, полифениленоксидов, полисульфонов и др.).
Наши исследования
1.Проба на плавление.
Сначала выясним, плавится ли исследуемая пластмасса вообще. Для этого мы нагрели исследуемые образцы на асбестовой подставке. В зависимости оттого, что будет происходить с пластмассой, мы сможем отнести ее к термо - или реактопластам. Мы взяли 5 образцов для исследования: поливинилхлорид, политетрафторэтилен, полиэтилен, полиэтилен высокого давления, текстолит.
Из исследуемых образцов получили, что 3 образца плавятся (поливинилхлорид, полиэтилен высокого давления, полиэтилен), и поэтому они относятся к термопластам. Два других образца относятся к реактопластам, так как не плавятся.(прил.№2,рис.1)
2.Температура размягчения.
Вставили пробы пластмассы - полоски длинной 5-10 см и шириной 1 см – в железный тигель, заполненный сухим песком. Тигель постепенно нагрели маленьким пламенем горелки. В песок вставили термометр. Когда полоски согнулись, по показаниям термометра заметили температуру размягчения. Определили температуру плавления полиэтилена - 117º, пластик - 93º, полистирола - 83º, поливинилхлорида - 77º.(прил.№2,рис.2)
3.Температура текучести.
Аналогично определили и температуру текучести, т.е. тот интервал температуры, в котором пластмассы приобретают текучесть. Мы наблюдали, что фенолформальдегидная смола и на её основе пластмасса разлагаются раньше, чем достигается температура текучести. Из этого можно сделать вывод, что изделия из таких пластмасс нельзя держать около печей и нагревательных приборов. Разлагаясь, они выделяют в помещение ядовитые химические вещества (фенол, формальдегид)(прил.№2,рис.3)
4.Проба на сгорание.
Взяли тигельными щипцами образец пластмассы и поместили его ненадолго в верхнюю часть высокотемпературной зоны пламени горелки. Когда вынули пластмассу из пламени, мы посмотрели, будет ли она гореть дальше. При этом обратили внимание на цвет пламени; заметили, образуется ли копоть или дым, потрескивает ли огонь, плавится ли пластмасса с образованием капель. Хорошо горят, исследованные нами полиэтилен, полипропилен, полиметаметилакрилат с характерным потрескиванием, поливинилхлорид (копоть), не горел политетрафторэтилен. Согласно исследованиям, составлена таблица (прил№2, рис.4)
5.Исследование продуктов разложения.
В маленьких пробирках нагрели измельченные пробы различных пластмасс и обратили внимание на запах, цвет и реакцию на лакмусовую бумагу образующихся продуктов разложения. Так поливинилхлорид разлагается с выделением хлороводорода(прил.№2,рис.5)
6.Химическая стойкость.
Пробы пластмасс погрузили в разбавленные и концентрированные растворы кислот и щелочей. Для изучения набухания пластмассы – полистирола, поместили в различные жидкости: - в воде, кислотах, щелочах, метилбензоле (толуоле). Пробирки оставили на 5 дней. Чтобы жидкостей меньше испарялась, заткнули пробирки пробками. В результате полистирол растворился только в толуоле, в остальных пробирках остался неизменным. Делаем вывод, что изделия из полистирола стойки к неорганическим реактивам и нестойки к органическим растворителям. Такой же опыт провели с полиэтиленом и полипропиленом. Здесь выяснили, что они стойки в органических и неорганических веществах. Поэтому широко применяются в химической промышленности.(прил.№2, рис.6).
7. Получение нитрата целлюлозы.
В смеси 1:2 азотной и серной кислоты пронитровали вату, промыли и высушили. Мы получили, таким образом, динитрат и тринитрат целлюлозы. (прил.№2,рис.7).
8. Дальнейшая переработка динитрата целлюлозы.
Чтобы ознакомиться со свойствами полученного динитрата, тигельными щипцами внесли в пламя маленькие кусочки необработанной и пронитрованной целлюлозы. Мы увидели, что динитрат целлюлозы сгорает немного быстрее, чем исходная целлюлоза.
Малую пробу динитрата нагреем в пробирке на слабом огне. Вещество разлагается с образованием коричневых паров оксида азота(IV) NO2.
Поместили в пробирку приблизительно одну треть полученного динитрата целлюлозы и добавили смесь 2 частей эфира и 1 части спирта (денатура). Пробирку неплотно закрыли пробкой. В зависимости от количества растворители мы можем получить раствор от разбавленного до очень вязкого. Этот раствор называется коллодием.
Малое количество коллодия намажем на небольшую часть руки и дадим ему испариться. Место, на которое был нанесен раствор, сильно охлаждается (отнимается теплота испарения). Остается прозрачная пленка из коллодия может служить «жидким пластырем» для заклеивания мелких ран и ссадин. Коллодий входит также в качестве пленко-образователя в состав некоторых лаков. Наряду с ним, для этой цели используется и тринитрат целлюлозы. Быстро высыхающие цветные нитролаки и бесцветный цапон-лакшироко производятся и применяются для покрытия различных изделий из дерева, металла, пластика.
Остаток динитрата целлюлозы в химическом стакане смочили спиртом . Одновременно в другом стакане растворили в спирте немного камфоры – столько, чтобы в конечном продукте ее было 20-25% по массе. К раствору камфоры будем малыми порциями добавлять смоченный спиртом динитрат целлюлозы, тщательно перемешивая. Образующуюся кашицу наносили не слишком толстым слоем на металлическую или стеклянную пластинку и оставили ее в умеренно теплом месте, чтобы спирт испарился. На поверхности образуется шероховатый слой, похожий на покрытие фотопластинки. Это целлулоид .
Можно выровнять его поверхность - стоит только наложить сверху нагретую металлическую пластинку. Поскольку температура размягчения целлулоида составляет 70-80 °С, его форму легко можно изменять в горячей воде.
Полоску полученного целлулоида тигельными щипцами внесли в пламя. Он загорается при 240 °С и горит очень интенсивно, сильно увеличивая температуру пламени и окрашивая его в желтый цвет. Кроме того, при горении появляется запах камфоры.(прил.№2, рис8)
9.Опыты с тринитратом целлюлозы
Пока мы проводили опыты с динитратом целлюлозы, тринитрат высох на воздухе. По виду эта «вата» после нитрования не изменилась, но, если ее поджечь, то она сгорит мгновенно - в отличие от исходной ваты.
При обработке смесью спирта и эфира (1: 1), этилэтанатом (этилацетатом) тринитрат целлюлозы набухает или, иными словами, желатинируется
. При нанесении полученной массы на пластинку образуется пленка, которая при поджигании быстро сгорает без остатка.
10. Изготовим пергаментную бумагу.
Плоскую фарфоровую чашку заполнили наполовину раствором серной кислоты. Для его приготовления тонкой струйкой добавим 30 мл концентрированной серной кислоты к 20 мл воду. Затем раствор нужно охладить - по возможности до 5 °С.
Пластмассовым пинцетом - поместим шесть пронумерованных карандашом проб фильтровальной бумаги (полоски шириной 1 см) на 5, 10, 15, 20, 25 и 30 секунд в кислоту. После этого быстро перенесли пробы в большой стакан с водой, к которой добавлено немного нашатырного спирта. Оставили их в этой воде надолго, а затем высушили. Прежде мягкая и пористая бумага становится твердой и гладкой. Если мы измерим полоски, то обнаружим, что они уменьшились в размерах.
Испытаем прочность нашей «пергаментной бумаги
» на разрыв. Для этого, отступив от края полоски на 0,5 см, согнем ее конец и наложим его на остальную часть. Так же загнем и другой конец. К укрепленным краям присоединим два зажима и закрепим полоску в штативе. В середине навесим на нее груз .
Необработанная бумага (полоска шириной 1 см из круглого фильтра) порвется скорее всего при нагрузке 450 г, тогда как проба, обработанная серной кислотой, выдержит нагрузку 1750 г. Для опытов взяли не слишком плотную бумагу. В промышленности для той же цели используют бумагу толщиной 0,1-0,2 мм.
С помощью направляющих роликов из стекла и резины ее в течение 5-20 секунд протягивают через ванну с 73%-ной серной кислотой. Благодаря специальному приспособлению, которое удерживает бумагу в растянутом состоянии, при этом предотвращается ее чрезмерная усадка.
Фибра-материал
для изготовления чемоданов получается в результате обработки бумаги раствором хлорида цинка. "Пергаментированные" полосы бумаги наматываются на барабан, где слои ее спрессовываются. Полученный рулон разрезают на пластины, еще раз обрабатывают их водой и затем прессуют.
Для приготовления раствора хлорида цинка чуть-чуть разбавили концентрированную соляную кислоту. Будем добавлять к ней цинк до тех пор, пока кислота не перестанет с ним реагировать.
В раствор, который мы отделили декантацией от избыточного цинка, опустим на 5-10 минут фильтровальную бумагу. После этого тщательно промыли ее водой.
При этих процессах, которые называются пергаментированием , бумага очень сильно набухает. Длинные молекулы целлюлозы в результате частичного расщепления превращаются в так называемую гидроцеллюлозу , а при более продолжительной обработке - в продукт с еще более короткими цепями - амилоид .
В результате первоначально рыхлая волокнистая структура бумаги в значительной степени изменяется, и высушивание сопровождается усадкой.
При действии этановой (уксусной) кислоты и ее ангидрида целлюлоза превращается в растворимую форму - этанат (ацетат ) целлюлозы (Применяется также другое наименование - ацетилцеллюлоза ).
Последний используют для получения пластмасс, а из его растворов в органических растворителях изготовляют лаки, клеи, фото- и кинопленку, волокна. Целлон - материал, из которого делают негорючую пленку, - состоит из этаната целлюлозы и камфоры(прил.№2,рис.9).
11.Фенолоформальдегидные лаки и клеи
В маленьком химическом стакане осторожно нагрели на водяной бане 10 г фенола с 15 мл формалина и 0,5 мл 30%-ного раствора гидроксида натрия (едкого натра
). После длительного нагревания масса стала вязкой. Когда взятая стеклянной палочкой проба при охлаждении начала затвердевать, прекратили нагревание и часть полученной в стакане резольной смолы перенесли в пробирку, заполненную на одну треть денатуратом или метанолом.
При этом смола растворяется. Полученным раствором мы можем лакировать мелкие металлические предметы.
Чтобы лак не был липким, его понадобится еще отвердить. Для этого лакированный предмет осторожно нагревают не выше 160 °С - током воздуха, нагретого пламенем горелки, или в сушильном шкафу. Вполне подойдет и духовка кухонной плиты.
После обжига лак надежно пристает к металлу, он стоек по отношению к кислотам и щелочам, тверд, прочен на изгиб и к удару. Такие лаки во многих отраслях промышленности заменили старые природные лаки. Для лакировки деревянных изделий применяют самоотверждающиеся лаки.
Резольными фенолоформальдегидными смолами можно также склеивать дерево с деревом или с металлом. Сцепление получается очень прочным, и этот способ склеивания в настоящее время находит все более широкое применение, особенно в авиационной промышленности.
Изготовили снова вязкотекучую резольную смолу путем нагревания смеси фенола, формалина и раствора едкого натра. Этой смолой склеили две тонкие деревянные дощечки. Для этого одну из них намажем полученной смолой, а на другую нанесем концентрированную соляную кислоту.
Плотно прижмем дощечки друг к другу, подержим несколько минут в токе горячего воздуха или в сушильном шкафу и затем дадим остыть. Соляная кислота служит в этом опыте отвердителем и превращает смолу в резит. Дощечки склеиваются очень прочно.
В промышленности склеивание смолами на основе фенола применяется при изготовлении клееной фанеры и древесноволокнистых пластиков. Кроме того, такие смолы успешно используются для изготовления щеток и кистей, а в электротехнике ими отлично склеивают стекло с металлом в лампах накаливания, люминесцентных лампах и радиолампах(прил.№2, рис.10).
12.Изготовление пенопласта.
В большой пробирке растворили 3 г мочевины в как можно более концентрированном (40%-ном) формалине. В другой пробирке смешаем 0,5 мл шампуня с 2 каплями 20%-ной соляной кислоты, добавим раствор из первой пробирки и взболтаем полученную смесь до образования обильной пены.
Затем нагрели пробирку на слабом пламени. При этом пена затвердела. Подождем 10 минут, снова слегка нагреем пробирку, дадим ей остыть и затем разобьем.
Мы получим твердый белый пенопласт, правда с более крупными порами, чем у того, который производит промышленность(прил.№2,рис.11).
13.Изготовление мочевиноформальдегидной смолы.
Изготовление мочевиноформальдегидной смолы, в основном, не отличается от только что описанного опыта. Заполнили пробирку на одну треть насыщенным раствором мочевины в формалине, добавили 2 капли 20%-ной соляной кислоты и нагрели смесь на малом огне до кипения. Далее она кипит самопроизвольно, в конечном счете мутнеет и быстро загустевает, приобретая консистенцию резины.
Выдержали пробирку не менее 20 минут в кипящей водяной бане . При этом мочевиноформальдегидная смола отверждается. Разбив пробирку, мы извлечем из нее очень твердую массу - от прозрачной до почти белой.
Мочевиноформальдегидные пластики служат для изготовления товаров бытового назначения - посуды, рукояток, пуговиц, футляров и т. п. Если эти смолы получать в нейтральной среде, то конденсация останавливается на стадии резола. Полученная при этом сиропообразная масса растворима в воде. Этот раствор известен как синтетический карбамидный клей (В нашей стране клай марки К-17 и др.)(прил.№2, рис12).
14.Приготовим карбамидный клей
В круглодонной колбе, в которую вставлен обратный холодильник, на малом огне нагрели до кипения смесь 15 г мочевины, 25 г 30%-ного формалина и 3 капель концентрированного раствора едкого натра. Через 15 минут нагревание прекратили и посмотрели, стала ли масса вязкой. Это состояние было достигнуто, и мы разбавили ее очень малым количеством воды. Полученной массой густо намажем одну сторону деревянной дощечки, а другую дощечку пропитаем отвердителем.
Проведем три опыта: испытаем в качестве отвердителя соляную и метановую (муравьиную) кислоты, а также концентрированный раствор хлорида аммония. При использовании хлорида аммония клей не следует наносить слишком густым слоем. Хлорид аммония при нагревании разлагается, образуя хлористый водород и аммиак. Это приводит к появлению трещин и расклеивайте.
Образцы плотно сжали друг с другом. Склеивание длится 15-20 часов. Процесс можно ускорить - нагревать образцы не менее 30 минут при 80-100 °С. В лаборатории для этого лучше всего использовать сушильный шкаф. Карбамидный клей хорошо подходит для склеивания слоистой древесины, фанеры, фибры, изготовления моделей и т. п. Важнейшим свойством полученных клеевых соединений является их стойкость по отношению к холодной и горячей воде(прил.№2, рис.13).
Применение полимеров.
Полимеры в сельском хозяйстве
Сегодня можно говорить, по меньшей мере, о четырех основных направлениях использования полимерных материалов в сельском хозяйстве. И в отечественной и в мировой практике первое место принадлежит пленкам. Благодаря применению мульчирующей перфорированной пленки на полях урожайность некоторых культур повышается до 30%, а сроки созревания ускоряются на 10-14 дней. Использование полиэтиленовой пленки для гидроизоляции создаваемых водохранилищ обеспечивает существенное снижение потерь запасаемой влаги. Укрытие пленкой сенажа, силоса, грубых кормов обеспечивает их лучшую сохранность даже в неблагоприятных погодных условиях. Но главная область использования пленочных полимерных материалов в сельском хозяйстве - строительство и эксплуатация пленочных теплиц(прил.№1, рис.14). В настоящее время стало технически возможным выпускать полотнища пленки шириной до 16 м, а это позволяет строить пленочные теплицы шириной в основании до 7,5 и длиной до 200 м. В таких теплицах можно все сельскохозяйственные работы проводить механизированно; более того, эти теплицы позволяют выращивать продукцию круглогодично. В холодное время теплицы обогреваются опять-таки с помощью полимерных труб, заложенных в почву на глубину 60-70 см.
С точки зрения химической структуры полимеров, используемых в тепличных хозяйствах такого рода, можно отметить преимущественное использование полиэтилена, не пластифицированного поливинилхлорида и в меньшей мере полиамидов. Полиэтиленовые пленки отличаются лучшей светопроницаемостью, лучшими прочностными свойствами, но худшей погодоустойчивостью и сравнительно высокими теплопотерями. Они могут исправно служить лишь 1-2 сезона. Полиамидные и другие пленки пока применяются сравнительно редко.
Другая область широкого применения полимерных материалов в сельском хозяйстве - мелиорация . Тут и разнообразные формы труб и шлангов для полива, особенно для самого прогрессивного в настоящее время капельного орошения; тут и перфорированные пластмассовые трубы для дренажа. Интересно отметить, что срок службы пластмассовых труб в системах дренажа, например, в республиках Прибалтики в 3-4 раза дольше, чем соответствующих керамических труб. Вдобавок использование пластмассовых труб(прил.№1,рис.15), особенно из гофрированного поливинилхлорида, позволяет почти полностью исключить ручной труд при прокладке дренажных систем.
Два остальных главных направления использования полимерных материалов в сельском хозяйстве - строительство, особенно животноводческих помещений, и машиностроение.
