XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке. Летняя площадка 2022

Химический баттл: горчичный порошок против СМС

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Ромахин Д.Н. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Юрлинская средняя общеобразовательная школа"

Мырзина И.С. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Юрлинская средняя общеобразовательная школа им. Л.Барышева"

Работа в формате PDF

10.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Согласитесь, что самая частая выполняемая работа по дому – мытьё посуды. Проведённое нами анкетирование также показало, что это самая часто выполняемая работа. А поскольку мыть посуду любят не многие, то стараются выполнить её быстрее, прибегая к жидким средствам для мытья посуды (Приложение 1). И я в их числе. На уроке химии при изучении солей угольной кислоты, учитель химии обмолвилась, что моёт посуду исключительно, используя пищевую соду и горчицу, мотивируя это тем, что эти два средства абсолютно безопасны и моют посуду не хуже жидких моющих средств. Так возникло решение провести сравнительное исследование моющих свойств горчичного порошка и синтетических средств для мытья посуды.

Тема моей исследовательской работы «Химический баттл: горчичный порошок против СМС».

Баттл (от англ. "battle" - битва) - битва, поединок в значении соревнования [1].

Цель: исследование свойств горчицы как альтернативного и безопасного средства для мытья посуды по сравнению с жидкими моющими средствами.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

изучить «биографию» горчичного порошка;

изучить информацию о составе жидких моющих средств;

провести опрос среди сверстников по теме исследования;

провести сравнительное исследование физико-химических свойств горчичного порошка и жидких моющих средств.

Объект исследования – горчичный порошок и жидкие средства для

мытья посуды.

Предмет исследования – физико-химические свойства горчичного

порошка и жидких моющих средств.

Гипотеза исследования – если наше исследование докажет преимущество горчичного порошка по сравнению с жидкими моющими средствами, то можно будет его рекомендовать для альтернативного и безопасного применения в быту.

Актуальность данного исследования связана с проблемами:

здоровья: все синтетические моющие средства содержат большое количество соединений, которые могут быть не безопасными для здоровья по сравнению с горчичным порошком, который не вызывает аллергических реакций;

экологии: после смывания, жидкие моющие средства попадают в водоёмы, что отрицательно влияет на их экологию.

Практическая значимость нашей работы состоит в том, что применение синтетических жидких моющих средств требует большого количества воды для ополаскивания посуды, что приводит к повышению коммунальных платежей за воду. Использование безопасного горчичного порошка позволит сократить расход воды, а следовательно и платежи.

Методы исследования – анализ, эксперимент, анкетирование, сравнение.

«Чудо порошок»

Горчичный порошок получают их семян растения Горчица белая (Приложение 2). Горчица белая - пряно-ароматическое однолетнее растение семейства Капустные, высотой 25—100 см. Цветки бледно-жёлтые или белые, собраны в многоцветковое кистевидное соцветие. Плод — стручок, заполненный мелкими, круглыми семенами светло-жёлтого цвета. Родина горчицы белой — Средиземноморье. Как сорное растение распространено по всей территории России, кроме северных районов. Растение длинного дня, холодостойкое, с коротким вегетационным периодом, высоким коэффициентом размножения. Растение влаголюбиво, произрастает на разных типах почвы. Многие знают, что горчичный порошок, получаемый из семян горчицы, хорошее средство для мытья посуды. Его повсеместно использовали в детских садах и учреждениях общепита. В Европе в некоторых дорогих отелях используют исключительно натуральные средства, в том числе и горчичный порошок [1]. Это средство совершенно безвредно , да к тому ещё и дёшево.

Семена содержат 16,5—38,5 % жирного масла и приблизительно 0,2—1 % эфирного(горчичного) масла, синальбин (около 2,5 %), белки, минеральные вещества (до 10 %), фермент мирозин. В состав масла входят гликозид синальбин,слизь,кислоты(эруковая, олеиновая, линолевая, пальмитиновая, арахиновая, линоленовая). Масло особенно ценится в хлебопечении и консервном производстве. Обезжиренный порошок добавляется к порошку столовой горчицы как фиксатор запаха. Значительное количество семян используется в пищевой промышленности для производства различных видов смесей, специй и пряностей для консервирования овощей и грибов. Но самое большое количество их используется для приготовления столовой горчицы.

Семена горчицы белой обладают более нежным и пикантным вкусом в сравнении с горчицей чёрной и сарептской. Горчичное семя используется в целом или в молотом виде для консервировании овощей, грибов, рыбы, для приготовлении блюд из овощей (белокочанной и краснокочанной капусты), мясных супов, фаршей и т. п. Горчичный порошок употребляется для приготовлении говяжьего и свиного мяса, различной дичи, холодных и горячих подливок. Горчица — хороший эмульгатор, так как служит защитным покрытием при тепловой обработке мяса домашней птицы, телятины и рыбы. При этом горчица не только предотвращает вытекание мясного сока, но и ароматизирует его.

Всем хорошо известны фармакологические свойства горчицы. Ещё во времена Гиппократа и Галена горчицу ценили как хорошее отхаркивающее и противокашлевое средство, а также как пряно-вкусовое растение, улучшающее переваривание пищи и  аппетит. Семена горчицы издавна пользовались большой популярностью в народной медицине различных народов. Их применяли как отвлекающее при  зубной боли, противолихорадочное средство, при пневмонии,воспалении гланд, бронхитах и невралгии, ипохондрии, желтухе, атонии кишечника, подагре, геморрое, для обострения зрения и слуха. Из семян изготавливается горчичный порошок, из которого готовится горчичное тесто, используемое в качестве горчичного пластыря для уменьшения болей при ревматизме. Семена используются при различных болезнях – склерозе сосудов, гипертонии, заболеваниях печени и жёлчного пузыря, расстройствах пищеварения, метеоризме, ревматизме, ишиасе и кожных экземах.

Горчица белая является важнейшим медоносным растением, даёт нектар и пыльцу. Известна горчица и как отличный сидерат.Сидераты (зелёные удобрения) — растения, выращиваемые с целью последующей заделки в почву для улучшения её структуры, обогащения азотом и угнетения роста  [5].

«Волшебная капля»

Специальные средства для мытья посуды появились в 50-х годах 20 века. Они выпускаются в в виде жидкости или геля (Приложение 3). Гелеобразные средства считаются более эффективными по сравнению с жидкими. Основными свойствами средства является его моющая способность. Большой плюс средства – его способность эффективно справляться с масляными и жировыми загрязнениями в холодной воде. Это достигается благодаря подбору оптимальной композиции поверхностно-активных веществ (далее ПВА). Операция отмывания в воде с участием моющего вещества всем известна как очень простая и легко осваиваемая. Внешне и практически это так. Тем не менее в моющем растворе происходит целый комплекс скрытых от нашего глаза. Но связанных между собой в единую систему физико-химических процессов. Эти процессы подробно исследовались нашими учёными П.А.Ребиндером, Д.А. Рождественским, Б.Н.Тютюнниковым. Моющий процесс сводится к трём стадиям. Необходимо, во-первых, отделить (оторвать) грязевые частицы от очищаемой поверхности, к которой они прилипли. Во-вторых, перевести отделённые водонерастворимые грязевые частицы в моющий раствор, то есть как бы «растворить» их. В-третьих, удержать эти плавающие частицы в моющем растворе до его смыва и устранить всякую возможность их повторного осаждения и прилипания к отмываемой поверхности. В качестве жидкости в быту используют главным образом воду. Хорошая моющая система должна выполнять двойную функцию: удалять загрязнение с очищаемой поверхности и переводить его в водный раствор. Значит. Моющее средство также должно обладать двойной функцией: способностью взаимодействовать с загрязняющим веществом и переводить его в воду или водный раствор. Следовательно, молекула моющего вещества должна иметь гидрофобную или гидрофильную части. Фобос – по-гречески означает страх, боязнь. Значит, гидрофобность означает боящийся, избегающий воду. Филео - по-гречески – люблю, а гидрофильность – любящий, удерживающий воду. Гидрофильная часть моющего средства взаимодействует с водой . проникает в воду и увлекает с собой частицу загрязняющего вещества, присоединённую к гидрофобному концу. Основу моющего средства составляют ПВА, способные адсорбироваться на пограничной поверхности. ПВА подразделяются на два типа: ионные и неионогенные (неионные). Принципиальное отличие заключается в том, что неионогенные ПВА не подвержены электролитической диссоциации, т.е. не распадаются в воде на положительные и отрицательно заряженные ионы. Ионные ПВА при взаимодействии с водой распадаются на ионы, одни из которых обладают адсорбционной (поверхностной) активностью, другие адсорбционно неактивны. Ионные ПВА называются анионными, если поверхностно-активные ионы несут отрицательный заряд, и катионные, если ПВА – положительно заряженные ионы. Некоторые ПВА в зависимости от условий в которых они применяются, проявляют амфотерные или амфолитные свойства. Анионные ПВА – органические кислоты и их соли. Катионные – основания, обычно амины и их соли. В мировом производстве ПВА большую часть составляют анионные вещества. Катионные и амфотерные вещества имеют ограниченное применение и составляют небольшую долю в общем объёме производства ПВА. В состав почти всех современных средств для мытья посуды входит комплекс анионных и неиногенных ПВА, призванных бороться с различного рода загрязнениями. Специалисты утверждают, что именно сочетание этих двух групп активных веществ способствует повышению эффективности моющего средства. Лучше всего мыть посуду горячей (40-50 С⁰) водой, исключение делают только для изделий из хрусталя, который от горячей воды темнеет и может помутнеть, и фаянса, глазурь которого выдерживает только тёплую воду, а в горячей быстро растрескивается. Имеющиеся в продаже моющие средства редко представляют собой чистые вещества. Обычно они содержат и другие компоненты, например, смягчители воды и отбеливатели, которые увеличивают их эффективность. Некоторые моющие средства содержат ферменты, обеспечивающие удаление нерастворимых белковых загрязнений, органические бактерицидные (гексахлорофен, трихлоркарбанилид и др.), стабилизаторы пены (например, алкилоламиды). Во многие моющие средства добавляют ароматические вещества (отдушки), призванные устранять неприятные запахи и придать вымытой поверхности свежий аромат. Правда, запах яблока, лимона, или, например. Лесных ягод не означает наличие в данном средстве экстрактов вышеуказанных плодов. В состав средств для мытья посуды могут входить вещества, смягчающие негативное воздействие на кожу рук. Самая распространённая добавка – глицерин. Силикон и растительные экстракты. Глицерин и силикон обладают схожим действием, они создают на коже защитную плёнку, препятствующую её высыханию. С мокрой кожи влага испаряется гораздо интенсивнее, чем с сухой, поэтому при длительном контакте с водой коже необходима защита. Одновременно поверхностная плёнка, создаваемая силиконом, способна защитить от проникновения вредных для кожи веществ, содержащихся в моющем средстве. Растительные экстракты смягчают кожу, обладают успокаивающим действием, снимают раздражение, которое может быть вызвано отдельными компонентами поверхностно-активных веществ. Таким действием обладает, например, молочко «алоэ вера» [3].

Но даже при всех несомненных достоинств этих добавок, невозможно гарантировать коже полную безопасность. Стоит отметить, что заявление производителей о том, что уровень рН их продукции равен 5,5 ни в коем случае не может гарантировать отсутствие раздражения, особенно у людей склонных к аллергии. Поэтому во время мытья посуды коже требуется защита. Даже, если средство содержит умягчающие компоненты, не стоит забывать о том, что руки можно уберечь от вредного воздействия средства с помощью обыкновенных резиновых перчаток.

После использования моющих средств, следует очень тщательно смывать его следы. В желудке находится соляная кислота. Она выполняет важную задачу - позволяет расщеплять белки пищи. Желудок покрыт защитной оболочкой из слизи, которая постоянно вырабатывается клетками стенок желудка, которая разрушается под действием синтетических моющих средств. Значит, если в организм человека попадают синтетические моющие средства с недомытой тарелки, то защитная, отталкивающая воду оболочка вокруг стенок желудка, становится тоньше. Результат - развивается язва желудка [4].

Исследование физико-химических свойств горчичного порошка

и жидких моющих средств

Для сравнительного исследования были взяты горчичный порошок, купленный в магазине «Пятёрочка», жидкие средства для мытья посуды «Образец № 1», «Образец № 2» имеющиеся дома и «Образец № 3» - из химической лаборантской. Были приготовлены 1 % растворы этих моющих средств (1мл моющего средства на 99 мл воды).

Исследование 1. Выявление запаха моющих средств.

Для людей с повышенными аллергическими реакциями аромат выбранного средства имеет чуть ли не первостепенное значение. Дело в том, что наши обонятельные рецепторы напрямую связаны с мозгом. Руки можно уберечь от вредного воздействия с помощью перчаток, но не дышать человек не может. Любое из растворяемых нами средств не является полностью безопасными с точки зрения возможных аллергических реакций, тем более, что все средства обладают достаточно выраженным запахом. Самым резким, насыщенным ароматом отличаются средства, имеющие на упаковке подзаголовок «Свежесть». Соперничать с ними в интенсивности могут, лимонные или другие цитрусовые парфюмы. За ними следуют фруктово-ягодные композиции. Относительно нейтральными являются яблочные ароматы. И самым мягким запахом обладают отдушки с алоэ. [2]. Результаты исследования следующие:

Вывод: Горчичный порошок не имеет запаха. Поэтому горчицу для мытья посуды рекомендуют тем, у кого в семье есть маленькие дети, которые очень чувствительны к химическим синтетическим соединениям.

Исследование 2. Растворимость в воде

Одним из качественных показателей является растворимость в воде. Для изучения растворимости мы по 1 мл каждого средства растворили в 100 мл воды комнатной температуры (22 С⁰).

Вывод: все образцы показали хорошую растворимость. Что касается горчичного порошка, то его следует использовать в сухом виде, слегка увлажняя губкой для мытья посуды. С водой горчица образует суспензию, которая очень хорошо справляется с жировым загрязнением. Таким образом, отсутствие пены у горчицы в растворе не является её «минусом».

Исследование 3 Наличие фосфатов

Фосфатные добавки в моющих средствах приводят к повышению токсических свойств ПВА и появлению аллергического эффекта, раздражению кожи. Для исследование на наличие фосфатов к каждой пробе моющего средства (2 мл) прилили раствор нитрата серебра (AgNO₃ ). При наличии фосфатов выпадает осадок жёлтого цвета Ag⁺ + NO₃^- →AgNO₃ ↓

Результаты исследования:

Вывод: фосфаты не обнаружены ни в одном образце моющего средства (Приложение 3).

Исследование 4. Наличие формальдегида.

Некоторые компании при производстве добавляют в продукцию формальдегид. Применение вещества в качестве консерванта позволяет увеличить срок хранения моющего средства. Однако формальдегид, попадающий в организм человека, потенциально токсичен для печени, оказывает подавляющее действие на иммунную систему и связан с развитием опухолей.[6]. Для обнаружения в каждом образце моющего средства формальдегида была проведена реакция под названием «реакция серебряного зеркала». Реакция формальдегида с аммиачным раствором нитрата серебра приводит к образованию серебряного налёта на стенках пробирки (Приложение 4 ). Данный результат не показало ни одно моющее средство.

Вывод: формальдегид отсутствует в представленных образцах моющих средств.

Исследование 5. Определение рН раствора

Важным показателем безопасности жидкого средства для мытья посуды, является рН раствора. Моющие средства должны обладать нейтральным или слабокислым показателем рН (рН= 5,5). 1 % раствор каждого средства исследовали универсальной бумагой (Приложение 6). Результаты исследования приведены в таблице:

Вывод: раствор горчичного порошка близок к показателю рН=5,5. Остальные образцы имеют отклонения от рекомендуемых показателей. При их использовании следует защищать руки перчатками, особенно, с «Образец №2» , чтобы не возникли дерматиты.

Исследование 6. Исследование высоты и устойчивости пены

Для исследования высоты и устойчивости пены в 4 пробирки налили по 1 мл растительного масла и добавили по 2 мл раствора моющего средства. Встряхивали смеси в течение 1 минуты (Приложение 7). Устойчивость пены определили по формуле: устойчивость = (высоту пены через 15 мин : на высоту пены начальную)х 100 %. Результаты представлены в таблице:

Вывод: большим пенообразованием обладает моющее средство «Fairy». Пенообразование способствует большему захвату частичек пищи, что повышает моющий эффект средства. Горчичный порошок не образует пены, но это не влияет на способность порошка растворять и удалять жировое загрязнение с поверхности посуды.

Исследование 7 Определение эффективности

Для определения эффективности моющих средств. В 4 пробирки прилили по 1 мл растительного масла и добавили по 2 мл раствора моющего средства. В течение одной минуты взбалтывали. После чего вылили содержимое. После первого ополаскивания водой комнатной температуры 22 С⁰) следы смеси остались во всех пробирках. После второго полоскания следов смеси не осталось в пробирке № 3 с моющим средством «Образец № 2». Пробирки, со вторично приготовленной смесью, прополоскали водой с температурой 45 С⁰ . Полностью удалить загрязнения удалось только после шести смываний. Посуду с горчицей следует мыть руками, т.к. горчица прилипла к стенкам пробирки и смыть её было трудно.

Вывод: моющее средство «Образец № 2» эффективнее в воде комнатной температуры. Для смывания моющего раствора необходимо несколько смываний и, желательно, проточной водой. Посуду с горчицей следует мыть руками и для её смывания необходимо небольшое количество воды..

Исследование 8 Расчёт средней стоимости моющего средства

Для расчёта средней стоимости моющего средства были взяты рекомендации с этикеток моющих средств- 5 мл моющего средства на 5 л воды, для горчицы – 15 г на 5 л воды. Результаты отражены в таблице:

Вывод: горчица не самое дешёвое средство, но её безопасность, натуральность, гипоаллергенность и экологичность того стоят.

Заключение

Таким образом, наше исследование показало, что если мы заботимся о своём здоровье и здоровье своих близких, то лучше выбирать самое безопасное средство – порошок горчицы. Это средство безопасно для людей, страдающих аллергическими заболеваниями, не вызывает раздражение рук, смывается небольшим количеством воды (например, в тазу), и, даже если останутся следы на посуде, вам это вреда не принесёт. Смывание жидкого моющего средства требует тщательного ополаскивания. Это возможно только под проточной водой, что влечёт за собой большой расход воды, и, даже при этом, не гарантировано то, что следы моющего средства не останется на посуде. Моющие средства, попавшие в водоёмы со сточными водами, ведут к ухудшению экологии в них.

Выбор за вами.

Я - за горчичный порошок!

Библиографический список

https://mschistota.ru/cleaning/kitchen/gorchica-dlya-mytya-posudy.html]

https://obuchonok.ru/node/6252

https://scienceforum.ru/2017/article/2017031124

https://school-science.ru/2/1/30401

https://ru.wikipedia.org/

https://tvzvezda.ru/news/202111151659-uELwY.html

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Дорогие ребята!

Просим вас правдиво ответить на вопросы.

Какая домашняя работа, на ваш взгляд, выполняется чаще всего?

Любите ли вы мыть посуду?

Используете ли вы для мытья посуды какое-нибудь жидкое моющее средство?

Спасибо за участие!

Результаты опроса

Приложение 2

Горчица белая

Горчичное поле

Приложение 3

Исследование 3. Наличие фосфатов

Слева направо:

1 пробирка – образец № 3

2 пробирка – образец № 1

3 пробирка – образец № 2

4 пробирка – горчичный порошок

Приложение 4

Исследование 4. Наличие формальдегида

Слева направо:

1 пробирка – образец № 3

2 пробирка – образец № 1

3 пробирка – образец № 2

4 пробирка – горчичный порошок

5 пробирка – результат реакции формальдегида с раствором нитрата серебра

(реакция «серебряного зеркала»)

Приложение 5

Универсальная индикаторная бумага

Приложение 6

Исследование 6 Исследование высоты и устойчивости пены

Слева направо:

1 пробирка – образец № 3

2 пробирка – образец № 1

3 пробирка – образец № 2

4 пробирка – горчичный порошок