XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Чудо волшебница – сода
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Тема нашей работы «Что скрывает от нас сода». Выбор данной темы был обусловлен тем, что, я часто наблюдал такую картину, когда мама готовит пироги, она берет в ложку белый порошок и сверху наливает жидкость. При этом происходит странное явление: порошок начинает активно шипеть и появляются пузырьки. Как-то я спросил маму: «Что это за порошок? И что это за жидкость?» Оказалось, что жидкость – это уксус, а порошок – это сода.
Тогда я задался вопросом «А что ещё умеет сода?». «И откуда она появилась?».
Сода – техническое название карбонатов натрия. Различают (питьевую соду) – гидрокарбонат натрия, кальцинированную – безводный карбонат натрия. Пищевая сода при нагревании до 80 градусов разлагается.
Сода – один из главных продуктов химической промышленности, ее применяют в стекловарении, производстве бумаги, для очистки нефтепродуктов.
Проблема: Что умеет сода кроме шипения?
Цель исследования: Показать удивительность соды.
Актуальность: на сегодняшний день мало кто из ребят знает насколько удивительна сода, какое широкое применение она имеет в нашей жизни.
Гипотеза: Поможет ли мне сода добыть огонь? И наоборот потушить его.
Для реализации данной темы мы решаем ряд сопутствующих задач:
Изучить литературу по данной теме
Узнать историю открытия соды
Найти интересные факты
Узнать какое отношение сода имеет к промышленности
Попытаться добыть огонь в домашних условиях
Суметь погасить свечу одним легким движение руки
Проанализировать полученные результаты
Работа состоит из 2 взаимосвязанных глав. В структуру работы также включены введение и заключение, которые содержат основные тезисные положения и выводы, а также список используемой литературы.
Глава №1 Основная часть
В данной главе мы обращаемся к истории соды, рассматриваем ее открытие учеными.
Сода в Древнем Египте
Сода – вещество, которое известно очень давно. Упоминания об этом веществе появляются еще 2 тысячи лет назад. В Древнем Египте сода использовалась в кулинарии и в медицине, в частности, при бальзамировании. Перед тем, как приступить к созданию мумии почившего фараона, тело его отмачивали именно в соде. Добывали это минеральное вещество из озер, которые под солнцем выделяли осадочную воду.
Что входит в состав соды, долго никто не мог определить, тогда к ней относились, как к загадочному веществу, которое шипит и выделяет газ при воздействии на него уксусной или серной кислоты. Ситуация изменилась только в 30 годах восемнадцатого века.
Вывод: в Древнем Египте широко применяли соду, но не знали ее состав.
Открытие соды - Анри Луи Дюамель де Монсо
Искусственную соду научились получать после долгих и мучительных поисков только в 18 в. Но сначала следовало определить состав этого вещества, выделив его в достаточно чистом виде.
В 1736 году в истории соды произошел прорыв: французский химик Анри Луи Дюамель де Монсо впервые смог определить химический состав соды. Выяснилось, что в соде содержится химический элемент «натр». Анри Луи Дюамель де Монсо, пользуясь водой содовых озер и применив метод перекристаллизации, впервые выделил чистую соду.
Правда, в истории случались и неудачные, и даже опасные попытки получить соду. Однажды, например, Андреас Сигизмунд Маргграф обжег себе лицо и руки в результате взрыва. Еще бы! Ведь он получил вместо соды один из видов пороха. К счастью, все закончилось хорошо. Конечно, при проведении реакции все-таки удалось получить немного соды, но зато какой ценой!
Вывод: первый кто смог определить химический состав соды был Анри Луи Дюамель де Монсо.
Сода в России – Эрик Густав Лаксман
В России восемнадцатого века хватало собственного сырья для содового производства, но, тем не менее, ее еще долгое время поставляли из-заграницы. С ее помощью производили белые стекла и смягчали шерсть.
В 1764 году в России появился первый промышленный способ получения соды. Его придумал Академик Лаксман. Он пришел к выводу, что процесс спекания природного сульфата натрия с древесным углем приводит к получению соды. Двадцать лет академик пытался на практике доказать свои расчеты, и это удалось только в 1784 году, на его стекольном заводе.Эрик Лаксман воплотил в жизнь свою идею на стекловаренном заводе в г. Тальцинске (недалеко от Иркутска). К сожалению, дальнейшего развития этот способ не получил и вскоре был забыт.
Вывод: в 1764 г. академиком Эрик Густав Лаксман был создан промышленный способ получения сода.
Способ получения соды – Никола Леблан
Новый способ получения соды предложил французский химик Никола Леблан. Его способ был очень похож на способ Лаксмана. Разница была только в том, что Леблан добавил ещё к составу мел. Полученную соду
добавляли во Франции в выпечку и долго хранили этот секрет в тайне.
В 1791 Никола Леблан получил патент на «Способ превращения глауберовой соли в соду». Для получения соды Леблан предложил сплавлять смесь сульфата натрия, мела (карбоната кальция) и древесного угля. В описании изобретения он указывал: «Над поверхностью плавящейся массы вспыхивает множество огоньков, похожих на огни свечей. Получение соды завершается, когда эти огоньки исчезают».
Свою технологию получения соды Леблан предложил герцогу Филиппу Орлеанскому, личным врачом которого он был. В 1789 герцог подписал с Лебланом соглашение и выделил ему двести тысяч серебряных ливров на строительство завода. Содовый завод в пригороде Парижа Сен-Жени, открытый в 1791, назывался «Франсиада – Сода Леблана» и ежедневно давал 100–120 кг соды. Во время Французской революции в 1793 герцог Орлеанский был казнен, собственность его конфискована, а содовый завод и сам патент Леблана – национализированы.
Лишь через семь лет Леблану вернули разоренный завод, восстановить который ему уже не удалось.
Технологию производства соды по Леблану использовали во многих странах Европы. Первый содовый завод такого типа в России был основан промышленником М.Прангом и появился в Барнауле в 1864.
Над проблемой искусственного получения соды Н. Леблан работал с 1787 по 1789 г. В результате ему удалось разработать первый промышленный способ производства соды из поваренной соли.
Вывод: Никола Леблан первый разработал промышленный способ производства соды из поваренной соли и получил патент.
Способ получения соды – Эрнест Сольве
Но вскоре набирает популярность другой метод получения соды. Его разработал бельгийский химик Сольве еще в 1861 году. Он предложил аммиачный способ изготовления из поваренной соли. Технология Сольве стала более экономичной, поэтому заводы, работавшие по методу Леблана, вскоре закрылись, так как не выдержали конкуренции. В чем же были преимущества нового способа? Во-первых, значительно экономилось топливо, во-вторых, меньше загрязнялась окружающая среда, а в-третьих, сода получалась более чистая, без примесей.
Используя исследования английских и французских химиков по применению аммиака в производстве соды, Сольве создал аппаратуру для крупномасштабного непрерывного производства соды и в 1861 получил патент на свой способ получения этого нужного всем вещества. Энергичный и настойчивый, он взял у отца взаймы крупную сумму (все семейные сбережения) и построил небольшой заводик. В 1863 Сольве уже основал акционерное общество «Сольве и К°», а его «заводик» через три года стал производить 1500 кг соды в сутки. Прошло еще немного времени, и Сольве построил во Франции два крупнейших содовых завода и начал вытеснять с рынка производителей соды, работавших по устаревшему способу Леблана. Стоимость соды Сольве была ниже, а качество – выше. В 1916 закрылась последняя содовая фабрика, использовавшая технологию Леблана. А Сольве вскоре стал одним из самых богатых и влиятельных людей в мире.
В 1880 он создает первый в истории химической промышленности концерн, в который вошли содовые фабрики Бельгии, Франции, Германии и России.
В 1916, несмотря на войну, под контролем концерна Сольве находилось все мировое производство соды и даже стекла (стеклоделие было основным «потребителем» соды).
Вывод: Его открытие стало главным достижением по производству соды. По его методу работают и в современном мире.
Интересные факты о соде
1. Двигатель высоких достижений
Что там запрещенные вещества и прочие дорогие препараты! Некоторые пловцы в качестве допинга используют обычную соду. Оказывается, она способна увеличивать уровень pH, одновременно снижая количество молочной кислоты, которую в большом количестве вырабатывают мышцы спортсменов. За счет этого можно сэкономить бесценные доли секунды, которые зачастую и решают исход соревнований.
2. Третий элемент цветных карандашей
Оказывается, сода – обязательный элемент цветных карандашей. Белый порошок используется в них как элемент, который связывает воду и крахмал. Состав современного карандаша :глина, клей, воск, особый жир и, конечно, сода.
3. Строительный материал крови человека
Сода входит в состав крови человека. Именно ее солоноватый привкус мы ощущаем, когда, порезав палец, быстро подносим пораненное место к губам. Удивительно, но элементы крови: лимфоциты, эритроциты, тромбоциты буквально «плещутся» в соде. Именно поэтому она считается такой полезной для нашего организма.
4. Сода есть – запаха нет
Пищевая сода – отличное средство для нейтрализации кислотности, что делает ее незаменимой при устранении неприятных запахов.
5. Средство от ожогов и раздражений
Вас укусило насекомое, и место укуса сильно чешется? Вы получили солнечный ожог? И в этих случаях на выручку придет сода.
6. Природный огнетушитель
Сода обладает отличными противопожарными качествами, поэтому ее всегда нужно держать на кухне поблизости от плиты. Если вдруг возникнет пламя, просто посыпьте его этим порошком. Однако ни в коем случае не пытайтесь для тушения огня соду смешивать с водой – это может дать обратный эффект.
Вывод: сода удивительная. Она есть там, где мы даже не предполагали.
Способы применения соды в промышленности
В химической промышленности, например, сода, используется для производства красителей, пенопласта, бытовой химии, наполнителей для огнетушителей.
В легкой промышленности — для производства резиновых подошв, искусственной кожи, а также для дубления кожи.
В текстильной промышленности — для отделки шелковых и хлопчатобумажных тканей.
В пищевой промышленности. Это хлебопечение, кондитерские изделия, напитки. Кроме того, сода зарегистрирована как пищевая добавка Е-500.
В медицинской промышленности для приготовления растворов для инъекций, препаратов против туберкулеза и производства антибиотиков.
В металлургии — для осаждения редкоземельных металлов.
Вывод: сода имеет широкое применение в промышленности.
Глава №2 Опыты с содой
В этой главе мы рассматриваем и делаем опыты из которых выводим заключительный результат.
2.1 Сода поможет добыть огонь[8]
Реквизит: 1 картофелина среднего размера, сода 1 чайная ложка, зубная паста, провода с оголенными контактами 2 шт., зубочистки 2 шт., вата.
Ход исследования:(см. приложение №1)
Возьмем одну половинку картофелины. Проделаем при помощи зубочистки 2 отверстия и вставим в них провода. Теперь возьмем вторую половинку. Вырежем её сердцевину при помощи ножика или ложечки. Засыпаем в образовавшееся углубление соду и добавим зубной пасты.
Теперь соединим две половинки так, чтобы провода начали контактировать со смесью соды и зубной пасты. Закрепим половинки зубочистками. Возьмем немножко ватки и обмотаем ваткой конец одного из проводов. Подождем 5 минут. Теперь возьмем другой свободный конец провода, торчащий из картофелины, и слегка прикоснемся им к ватке. Должен появиться огонь.
Эксперимент удался! Огонь получили!
Получать огонь данным способом очень интересно, но не надо забывать про правила пожарной безопасности!
. Как погасить свечу — встречайте невидимого убийцу огня!
Реквизит: невысокая свечка, примерно 1-2 сантиметра высотой, бутылочка для проведения реакции, пластилин, пищевая сода, уксусная эссенция, вода, мерный стакан, столовая ложка, трубочка для коктейля, две обычные чашки.
Ход исследования:
1.В бутылку насыпаем 3 столовые ложки соды.
2. Добавляем 50 мл воды, перемешиваем.
3. Собираем газоотводную конструкцию: вокруг коктейльной трубочки оборачиваем пластилин таким образом, чтобы получилась крышка-пробка для баночки. Эта крышка должна очень плотно прилегать к трубке и плотно закрывать банку, не пропуская воздух! Кончик трубки, находящийся в баночке, не должен касаться веществ, которые там находятся.
4. Добавляем в банку 50 мл уксусной эссенции, перемешиваем и БЫСТРО закрываем пластилиновой крышкой с прикрепленной к ней трубкой.
5. Кончик трубки опускаем в стакан, чашку или бутылку, в общем, любую чистую и сухую емкость. Это важно! Емкость обязательно должна быть сухой!
6. Ждем примерно 5 минут. За это время газ, который выделяется при реакции уксуса с содой, проходит по трубке и скапливается в стакане. Будьте внимательны — трубка, по которой идет газ, не должна быть пережата, иначе газ не пройдет в стакан!
7. Ставим свечку в другой стакан и зажигаем. Осторожно, не обожгите руки!
8. Теперь берем первый стакан, наклоняем и выливаем находящийся там газ на свечку. Свеча гаснет, так как стакан, в котором она стоит, заполнился углекислым газом, который не поддерживает горение.
Эксперимент удался! Мы потушили свечу легким движение руки, не прикасаясь к ней!
Пользуясь данным, способ нужно не забывать про правила техники безопасности, так же не надо забывать про правила пожарной безопасности!
Результат исследования
Подводя итог нашей работе, мы можем констатировать, что сода удивительное вещество. Сода - один из главных продуктов химической и бытовой промышленности.
При подготовке данной работы я узнал много нового:
Историю возникновения соды
Изучила все способы получения соды в истории человечества
Узнала, в какой промышленности используют соду
Выяснила, что сода встречается в обычных предметах и веществах
Познакомился с взаимодействием различных веществ
И самое главное смогла получить огонь и потушить его весьма необычным способом. Моя гипотеза подтвердилась, используя соду в сочетании с другими элементами это оказалось возможным.
Данная работа сделала меня более наблюдательной, расширила мой кругозор, позволила удивляться. Добывания огня принесло мне много положительных эмоций и ярких впечатлений. Как вы видите, сода очень универсальное средство. К тому же, уже упоминалось, что сода — отличная замена химическим средствам. Она совершенно безвредна, как для взрослых, так и для детей. Так что, можно смело сказать, что за содой, этим волшебным порошком — будущее.
Список литературы
Пищевая сода, http://ru.wikipedia.ord/wiki/Гидрокабранат_натрия
Волков В.А., Вонский Е.В., Кузнецова Г.И. Выдающие химики мира.- М: ВШ, 1991,656 с.
Штрубе В. Пути развития химии.- М: Мир, 1984, т.1-2
Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганичная химия.- М: Химия, 1981,632с.
Интересные факты о соде, http://www.sodainfo.ru/pages/detial/int
Сода в промышленности, http://plasma.com.ua/chemistry/chemistry/soda.html
Опыты с содой, http://kidschemistry.ru/kak-pogasit-svechu.html,
Опыты с содой, http://www.sodainfo.ru/pages/detail/ogon
История соды до нашей эры, http://www.sodainfo.ru/pages/detail/do_n_e
Универсальная шк. энциклопедия. Т.2. М-Я/ Глав ред. Е. Хлебашина, вед. ред. Д. Володихин – М.:Аванта+, 2003-592с.
Краткая Российская энциклопедия в 3 т. Т.3 р-я/ сост. В.М. Карев. – М.: Большая Российская энциклопедия: ООО Изд. Дом. «ОНИКС 21 век», 2004-1135с.,ил.