Химические опыты в познании основ науки 0


МОУ «Ключевская средняя общеобразовательная школа № 1»
Ключевского района, Алтайского края
Научно – исследовательское общество химиков

Химические опыты в познании основ науки
(исследовательская работа)

Выполнила: Шевченко Елена
ученица 8»А» класса,
Руководитель: Видершпан И. П.,
учитель химии


Ключи 2009 г.
1
Оглавление
1. Введение…………………………………………………………………3
1.1 Введение в предмет………………………………………………...3
1.2 Восприятие информации органами чувств………………………3
2. Химический эксперимент………………………………………………4
2.1 Значение химического эксперимента……………………………...4
2.2 Исследовательская работа…………...……………………………..5
2.3. Индикаторы…………………………………………………………6
2.4. Интервалы перехода цвета индикаторов…………………………8
2.5 Водородный показатель………………………………………….8
2.6 Химические опыты продуктами питания…………………………11
2.7 Химические опыты с мыльными растворами………………….12
2.8 Химические опыты с растворами синтетических моющих средств……………………………………………………………………..13
2.9 Химические опыты с растворами солей натрия…………………..14
3. Заключение…………………………………………………………......15
4. Источники и литература………………………………………………16
5. Приложение…………………………………………………………….17



2
Введение.
1.1 Введение в предмет.
Химия – наука о веществах, их свойствах, превращениях, получении и применении. В этом определении и заложены этапы изучения предмета.
Самое первое и главное понятие химии – это понятие о веществе. Без этого невозможно полноценное восприятие химических знаний. А если основные объекты химии – вещество и химическая реакция, то не с этого ли и надо начинать изучать химию? Что такое вещество? Какое оно? Почему оно такое? Химия – это прежде всего то, что можно посмотреть. По мнению профессора Л. Аликберовой, начальный курс изучения химии нужно посвятить химической феноменологии: рассматривать вещества и любоваться химическими превращениями. Важно сначала увидеть, какие вообще бывают реакции. Даже проведение простейших химических реакций вызывает самый искренний восторг.
Многие могут сразу представить себе лабораторию, оснащенную загадочными приборами, необыкновенной химической посудой, лабораторию, в которой переливают красивые цветные жидкости, то и дело воспламеняются или даже взрываются какие-то вещества… И действительно, химия-наука прежде всего экспериментальная, источником химических знаний служит опыт, а ученический и домашний эксперимент носят исследовательский характер, служит для меня источником знания.
1.2 Восприятие информации органами чувств.
Мы воспринимаем окружающий мир благодаря органам чувств. Разные каналы восприятия информации у разных людей развиты в разной степени. Многосенсорное обучение подкрепляет запоминание, ибо чем больше информационных каналов, тем лучше память. За счет расширения числа задействованных каналов восприятия информации возрастает эффективность обучения. Старшие школьники запоминают
3
только 10 % из того, что читают, 25 % из того, что слышат, 30 % из того, что видят. На 50 % запоминают то, что учащиеся видит и слышит. На 70 % -- то, что обсуждает, и на 90 % то, что о чем говорит и что делает совместно с другими учащимися. При проведении химического эксперимента учащиеся не только видят и слышат, но и говорят и делают опыты совместно.

Химический эксперимент.
2.1 Значение химического эксперимента.
Прежде чем учить химию надо сначала воспитать культуру мышления. Это умения сравнивать (например, жидкое вещество или твердое), анализировать, абстрагировать, т. е. выделять существенные признаки. И ознакомление с веществом поможет дальше осваивать материал по химии.
Правильное применение эксперимента как средство познания химии способствует развитию целого ряда умений. Наиболее важные из них являются следующие:
обращение с посудой, приборами, реактивами;
проведение химических операций – растворения, нагревания, фильтрования, упаривания, собирания газов;
определение веществ;
наблюдение химических реакций;
соблюдение чистоты и порядка на рабочем месте, правил техники безопасности.
При формировании этих умений развиваются наблюдательность, настойчивость, точность, аккуратность, бережливость.
Эти умения можно использовать в будущей профессиональной деятельности (при работе лаборантами, фармацевтами, аппаратчиками) и для дальнейшего успешного изучения химии в учебных заведениях.
4
Особенно велика роль химического эксперимента, если он используется не только в качестве иллюстрации, но и как средство познания. Справедливо отмечено: «…умение выполнять практическую работу, провести лабораторный опыт или решить задачу экспериментально, применяя в различных связях знания и практические умения, а также выполнить наблюдения в ходе эксперимента, получить нужный результат, выполнять правила техники безопасности, обобщать экспериментальные данные и т. п. – все это воспитывает самостоятельность действий учащихся»*
2.2 Исследовательская работа.
Девизом моей работы можно считать слова английского философа и педагога Д. Локка: «Лучший путь к истине – это изучать вещи как они есть, а не верить, что они такие, как нас этому учили».
Одним из доступных объектов исследования это – пищевые продукты и средства домашнего обихода, моющие средства. Я проводила эксперименты:
По определению кислоты и уровня кислотности в продуктах питания;
По определению щелочи и уровня щелочности в средствах домашнего обихода.
Цель этой работы:
1. Познакомиться с визуально-колориметрическим определением, которое проводят с использованием портативного тест-комплекта, основанного на реакции универсального или комбинированного индикатора с водородными ионами.
Научиться определять pH, используя рН-метрию
Выявить действие растворов мыл на кожу рук, синтетических моющих средств на ткани при стирке белья.
5
Для определения кислоты и щелочи я взяла индикаторы: метиловый оранжевый, фенолфталеин в спиртовом растворе и в бумажном виде, индикатор бумажный универсальный.
Объект исследования: Средства домашнего обихода, продукты питания.
Предмет исследования: Некоторые продукты питания, синтетические моющие средства, соли натрия.
Методы исследования: Метод анализа, химический эксперимент.
2.3. Индикаторы.
Индикаторы – это, как правило, органические и неорганические вещества, растительного происхождения, указывающие на присутствие в смеси того или иного вещества, изменяющие свою окраску в зависимости от реакции среды, от величины водородного показателя рН или для установления конечной точки титрования.
Индикаторы обычно используют, добавляя несколько капель водного или спиртового раствора к пробе исследуемого раствора.
Слово « индикатор» происходит от латинского «indicare» -- показывать, обнаруживать. Еще в древности было замечено, что некоторые части растений изменяют свою окраску под действием различных средств.
В 1663 г. Роберт Бойль обнаружил, что под воздействием кислоты цветки фиалки изменяют свою окраску. Пропитав фильтровальную бумагу отваром тропического лишайника, он получил лакмусовую бумажку, а из отвара фиалки или василька приготовил индикатор, который назвал фенолфталеином. Для изготовления растительных индикаторов можно воспользоваться лепестками ириса, тюльпана и анютиных глазок или плоды ежевики, малины, листьями краснокочанной капусты.
6
Если первые индикаторы были веществами растительного происхождения, то большинство современных индикаторов - продукты химического синтеза.
Впервые растительный индикатор лакмус использовал в титриметрическом анализе Г. Льюис в 1767 г.
Для расширения рабочего интервала измерения pH используют так называемый универсальный индикатор, представляющий собой смесь из нескольких индикаторов. Универсальный индикатор последовательно меняет цвет с красного через жёлтый, зелёный, синий до фиолетового при переходе из кислой области в щелочную. Определения pH индикаторным методом затруднено для мутных или окрашенных растворов.
«Универсальный индикатор» имеет вид полосок бумаги, пропитанных раствором индикатора или смеси индикаторов и высушенных. Такие полоски выпускают в самых разнообразных вариантах - с нанесенной на них цветной шкалой - эталоном цвета или с напечатанными числовыми значениями рН; для точного измерения в узких диапазонах рН, и для ориентировочного исследования растворов; в рулончиках, коробках и пеналах, или в виде отрывных книжечек.
377190084455 Современные индикаторные полоски могут
быть изготовлены с красителем - индикатором,
привитым к целлюлозе или иному полимеру.
Это делает их устойчивыми к вымыванию,
вплоть до многократного использования.
Рис. 1 Универсальный индикатор.

7
2.4 Интервалы перехода цвета индикаторов
На рисунке приведены ориентировочные данные о существовании разных цветных форм индикаторов в водных растворах.

Рис.2 Цветные формы индикаторов в водных средах.
2.5 Водородный показатель.
Индикатор бумажный универсальный имеет шкалу для определения среды (рН).
Водородный показатель, pH – величина, характеризующая концентрацию ионов водорода в растворах. Это понятие было введено в 1909 году датским химиком Сёренсеном. Показатель называется pH, по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni — сила водорода, или pondus hydrogenii — вес водорода. Водные растворы могут иметь величину pH в интервале 0-14. В чистой воде и нейтральных растворах pH=7, в кислых растворах pH<7 и в щелочных pH>7. Величины pH измеряют при помощи кислотно-щелочных индикаторов.

8
Таблица №1
Цвет индикатора в разных средах.
Цвет индикатора в различных средах
Название индикатора в кислой в нейтральной в щелочной
Метиловый оранже-
вый Красный
(рН < 3,1) Оранжевый
(3,1 < pH < 4,4) Желтый
(рН > 4,4)
Фенолфталеин Бесцветный
(pH < 8,0)
Бледно-малиновый
(8,0 < pH < 9,8) Малиновый
(pH > 9,8)
Лакмус Красный
(pH < 5) Фиолетовый
(5 < pH < 8) Синий
(pH > 8)
Водородный показатель -- важнейшая характеристика биологических жидкостей; крови, лимфы, слюны, желудочного, кишечного и клеточного сока. Поэтому его часто определяют при клинических анализах, оценивая здоровье человека.
Обозначение pH широко применяется в химии, биологии, медицине агрономии, экологии и в других сферах жизни. Не случайно о нем так много говорится в средствах массовой информации, и даже далекие от химии люди живо интересуются этим понятием. В телевизионных экранах показывают, как изменяется pH во рту человека после чистки зубов такой-то пастой или после жевания такой-то резинки… Абсолютно нейтральной среде соответствует значение pH, равное точно7.Чем раствор более кислый, тем меньше pH, а в присутствии щелочи pH становится больше 7.
Для определения pH используют рН-метрию и визуальную колориметрию. pH-метрия предполагает измерение водородного показателя с помощью стационарных (лабораторных) приборов – рН-метров, в то время как визуально-колориметрическое определение проводят с использованием портативных тест-комплектов, основанных на
9
реакции универсального или комбинированного индикатора с водородными ионами, сопровождающейся изменением окраски раствора. Точность измерения водородного показателя с помощью pH-метра может быть высока (до 0,1 единиц рН и менее), с помощью визуально-колориметрических тест-комплектов – около 0,5 единиц pH.
В последние годы решается задача создания простых тест-средств химического анализа – трубочек, таблеток, бумажных полосок. Они направлены в основном на определение одного вещества и выполнены таким образом, что другие вещества его определению не мешают. Применение тест-методов анализа открывает возможность проведения анализов рабочими предприятий, школьниками, даже домашними хозяйками. Тест-методы и тест-средства химического анализа просто находка для школьных химических кабинетов: дешево, просто, безопасно. Такие средства необходимы для использования на занятиях школьных химических или экологических кружков, в экспедициях и т. д.
Для сравнения органических кислот, т. е. кислоты, находящиеся в продуктах питания, я взяла сильные минеральные кислоты: разбавленные растворы соляной и серной кислот. При концентрации 0,1 моль/л эти растворы имеют pH=1. Это соответствует, например, всего 0,36 %-ному раствору соляной кислоты. Индикаторы изменили свой цвет в красный цвет, значит сильнокислотная среда.
Индикатор бумажный универсальный, которым пользовалась в своей работе, имеет шкалу для определения среды (рН) в интервале от 1-10,поэтому все измерения провели в интервале от 1-10.
Рис. 3 Школьный
универсальный индикатор.
10
2.6 Химические опыты с продуктами питания.
С помощью спиртового раствора метилового оранжевого и универсального бумажного индикатора я исследовала среду некоторых продуктов питания и составила таблицу, в которой указала величины pH.
Таблица № 2
рН растворов некоторых продуктов питания
Раствор
рН
Минеральные кислоты:
- соляная (разбавленная 1:10) 0

- серная (разбавленная 1:10) 0
Животные кислоты:
- муравьиная кислота
1
Растительная кислота:
- лимон 2
Столовый уксус
3
Аскорбиновая кислота 3
Облепиха 4
Квашенная капуста 4
Яблоко красное 4,5
Кефир 4.7
Йогурт 4.7
Свежая капуста 4.8

Данные таблицы показывают уровень кислотности в продуктах питания.
11
2.7 Химические опыты с растворами мыл.
С помощью спиртового раствора и бумажного фенолфталеина я исследовала среду некоторых растворов мыл и составила таблицу, в которой указала величины pH.

Таблица №3
рН растворов мыл.
Раствор мыл рН
«Лесная сказка» 5
«EVYAP» 5,5
«Банное мыло» 6
«Хозяйственное мыло» 7,5


Выявление щелочной среды в растворах мыл.
Очень большое содержание щелочи в мыле наносит большой вред коже рук. Данные таблицы показывают, в каком мыле наименьшее содержание щелочи, а соответственно, меньший вред на кожу рук. В «хозяйственном мыле» самое большое содержание щелочи- 7,5, в то время как в мыле «Лесная сказка» самое низкое содержание щелочи-5 (нейтральная среда). Из этого можно сделать вывод: в мыле «Лесная сказка» самое низкое содержание щелочи, следовательно, оно является более безопасным для кожи рук.
12
2.8 Химические опыты с растворами синтетических моющих средств.
С помощью спиртового раствора и бумажного фенолфталеина я исследовала среду некоторых растворов синтетических моющих средств и составила таблицу, в которой указала величины pH.
Таблица № 4

рН моющих растворов
Растворы стиральных порошков
рН
«DREFT»
5,5
«МиФ»
8
«SORTI»
9
« Лотос»
10
Выявление щелочной среды в растворах синтетическом моющем средстве .
Данные таблицы показывают, в каком синтетическом моющем средстве наименьшее содержание щелочи, а соответственно, меньшее разрушающее действие оказывает на ткани при стирке белья. В «Лотосе» самое большое содержание щелочи- 7,5, в то время как в «DREFT» самое низкое содержание щелочи-5 (нейтральная среда). Из этого можно сделать вывод: в синтетическом моющем средстве «DREFT» самое низкое содержание щелочи, следовательно, оно является лучшим средством для стирки белья.
13
2.9 Химические опыты с растворами солей натрия.
С помощью спиртового раствора и бумажного фенолфталеина я исследовала среду растворов солей натрия средств и составила таблицу, в которой указала величины pH.

Таблица № 5

рН солей натрия
Растворы солей рН
Хлорид натрия (NaCI) 5
Гидрокарбонат натрия
(NaHCO3) 5,5
Карбонат натрия (Na2CO3) 9
14
3. Заключение
Я познакомилась с визуально-колориметрическим определением, которое провела с использованием портативного тест-комплекта, основанного на реакции универсального индикатора с водородными ионами.
Я научилась выявлять среду растворов, показывающее действие растворов мыл на кожу рук, синтетических моющих средств на ткани при стирке белья.
Я узнала, какие знания и умения пригодятся в будущей работе врача, криминалиста, лаборанта. Происходит превращение знаний в инструмент творческого освоения мира.
Результатом этой работы (исследовательской) стало развитие моего творческого мышления и практической деятельности, формирование интереса к познанию химических явлений и их закономерностей.
В заключении хочу выразить свое отношение к химии словами М. Горького: «Прежде всего и внимательнее всего изучайте химию. Это изумительная наука, знаете…Ее зоркий, смелый взгляд проникает в огненную массу солнца и во тьму земной коры, в невидимые частицы вашего сердца, и в тайны строения камня, и в безмолвную жизнь дерева. Она смотрит всюду и, везде открывая гармонию, упорно ищет начало жизни…»

15
4. Источники и литература
* Зуева М.В., Зазнобина Л.С., Штулифкер В.А., Методика преподавания химии в средних специальных учебных заведениях. – М.: Высшая школа, 1991. – С.6
Беспалов П.И., Чернобельская Г.М. МПГУ им В.И. Ленина, Химический эксперимент в малых группах, -- ж. Химия в школе 1991 № 5. -- С. 4
Беспалов П. И. МПГУ им. В.И.Ленина Этот удивительный мир индикаторов, -
ж. Химия в школе 2002 № 9. – с.76

Золотов Ю.А. МГУ им.М. В. Ломоносова Успехи и проблемы аналитической химии, -- ж. Химия в школе 2002 № 6. – с. 8
Мартыненко Б.В., Михалева М.В. Пединститут, Бирск Понятие «Водородный показатель» , -- ж. Химия в школе 2002 № 7. – с. 35
Сайт «Викепедия» Статья «Индикатор – химия» http://ru.wikepedia org/wiki/
Сайт «Викепедия» Статья «рН-водородный показатель» http://ru.wikepedia org/wiki/
Сайт «Викепедия» Статья «Кислотно-основные индикаторы» http://ru.wikepedia org/wiki/


16
Приложение.
Приложение I:
Опыты с продуктами питания.

Опыт 1. Серная и соляная кислота

Опыт 2. Муравьиная кислота.

Опыт 3. С лимоном и соком лимона.

17

Опыт 4. Столовый уксус (уксусная кислота).

Опыт 5. Аскорбиновая кислота.

Опыт 6. Сок облепихи.

18

Опыт 7. Сок квашеной капусты.

Опыт 8. Кусочки и мякоть красного яблока.


Опыт 9. Кефир.

19

Опыт 10. Йогурт.

Опыт 11. Сок свежей капусты.

20

Приложение II:
Опыты с мыльными растворами.

Опыт 1. Растворы мыл.
Приложение III:
Опыты с растворами синтетических моющих средств.

Опыт 2. Растворы стиральных порошков.

21

Приложение IV:
Химические опыты с растворами солей натрия.


Опыт 3. Растворы солей натрия




22

Приложенные файлы


Добавить комментарий