XX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
"Волшебная вода"
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Однажды, во время группы продленного дня, а это самое занимательное время в школе, наш учитель рассказала нам, что все вещества состоят из молекул. Нам показали молекулярную структуру воды, и мы сами сделали макет молекулы из пластилина. Тут я задумался о том, как же мы можем увидеть эти молекулы?! И задал вопрос нашему учителю. Она предложила отследить движение молекул, в домашних условиях, капнув в стакан с водой краситель. И тут у меня стало возникать еще больше вопросов… А в какую воду надо добавить краситель: в холодную или горячую? А какой цвет надо капнуть? А если несколько цветов капнуть, что произойдёт?
По приходу домой, я незамедлительно попросил маму отследить движение молекул. Мама была удивлена и попросила дождаться её свободного времени. Когда мы сели разбираться, узнали много интересного о воде. Например:
- вода является второй наиболее распространенной молекулой во Вселенной;
- вода - единственное в природе вещество, плотность которого в твёрдом состоянии меньше, чем в жидком и именно поэтому в воде не тонет лёд;
- горячая вода замерзает быстрее охлажденной воды. Если взять две одинаковые ёмкости с водой, с горячей и холодной водой, и поместить их в морозильную камеру, то ёмкость с горячей водой замёрзнет быстрее холодной и другие интересные факты.
Мы, конечно же проверили: тонет лёд в воде или нет (нет, он действительно не тонет), какая вода быстрей замерзнет: холодная или горячая (горячая вода немного быстрей стала замерзать, чем холодная).
В одной из энциклопедий, я встретил утверждение, что если в разные стаканы положить различное количество сахара, то слои между собой не смешаются. А для того, чтобы отследить процесс, воду необходимо окрасить. И вот тут-то я и решил остановиться! Ведь нам предстоит еще многому научиться! Впереди еще девять лет учебы, а тем связанных с водой – огромное количество. Я знаю, что есть предмет «химия», где ученики учатся смешивать различные химические вещества и получать другие. Химия – одна из наук, которые помогают нам описать и объяснить окружающий мир. Так пусть такие вещества как «вода» и «сахар» будут моими первыми опытами. Тема моего исследования «Волшебство воды».
Цель: получить цветные слои воды, с помощью растворения сахара в различных количествах.
Задачи:
-
рассмотреть историю и состав воды;
-
рассмотреть сахар, как вещество;
-
провести опрос среди одноклассников и узнать их предположительное мнение смешаются ли слои воды с разным количеством сахара;
-
создать условия для изучения и наблюдения за процессом растворения сахара и красителей в воде и помещении разноцветной воды в один стакан;
-
провести эксперимент в условиях классной комнаты по растворению красителей и сахара в воде и помещению их в один стакан.
-
описать результаты наблюдений и сделать соответствующие выводы.
Объект исследования: вода, сахар, красители.
Предмет исследования: свойства раствора.
Гипотеза: мы предполагаем, что воду с тремя разными цветами и разной плотностью, можно поместить в один стакан не смешав.
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 ИСТОРИЯ ВОДЫ
Химия – одна из наук, которые помогают нам описать и объяснить окружающий мир. Вещество – это то, из чего состоят абсолютно все окружающие нас предметы: стул, подушка, воздух и даже продукты. Первые представления о том, что вещество состоит из очень маленьких частиц, появилось еще в древности, и вывод этот сделал ученый Демокрит. Народы древности, так же как и огонь, обожествляли воду – важнейшее вещество, источник жизни. Вода присутствовала еще до появления человека, полагают ученые. Древнегреческий философ Фалес Милетский считал, что вода является первичным веществом Вселенной, из которой всё состоит и в которое, в конечном итоге, превращается. Суждение древних мыслителей о воде, как начале всех начал, отозвалось в учении Аристотеля о четырёх стихиях – огне, воздухе, земле и воде. Когда древние люди хотели пожелать собратьям чего-то доброго, они желали, кроме прочего и «свежей воды». В течение миллионов лет, вода принимала активное участие в подготовке условий, необходимых для зарождения и развития жизни на Земле.
-
-
ЗНАЧИМОСТЬ ВОДЫ НА ЗЕМЛЕ
-
Самое распространенное вещество – вода. Научные гипотезы гласят, что это – одно из важных «строительных» материалов планеты Земля. Вода - самое значимое вещество в жизни всех живых организмов. Ничто живое не может появиться, развиваться и существовать без воды. Каждая клеточка живых существ содержит воду. Запас ее в организме должен постоянно пополняться. Человек без воды не проживёт и нескольких дней.
-
-
СВОЙСТВА ВОДЫ
-
Какое свойство воды является наиболее существенным? Её редкостная растворяющая способность. Вода растворяет всевозможные вещества, при её наличии в организме происходят многие жизненно важные процессы.
Космонавты донесли до нас, что из космоса планета Земля кажется голубой планетой с островами суши. Но много на нашей планете воды солёной, а не пресной. Главные отличия соленой и пресной воды: вкус и плотность. Пресная вода не имеет солоноватого вкуса. Она вообще не имеет ни вкуса, ни цвета, ни запаха. Интересно, что путешественник Ж.Ж.Кусто во время очередного своего морского путешествия обнаружил границу между этими двумя источниками – она проходит очень четко у берегов Гибралтарского пролива на стыке со Средиземным морем. Занимательный факт: морская и пресная вода никогда не смешиваются, главным образом за счет разницы в плотности. Плотность воды по другому можно назвать – тяжесть воды. Плотность соленой воды выше, чем плотность пресной. В соленой воде содержится целый набор микроэлементов, которые и добавляют соленой жидкости вес по сравнению с не соленой. Так же плотность воды можно изменить с помощью похожего на соль вещества – сахара.
-
-
ИСТОРИЯ САХАРА
-
История сахара начинается с Индии. До выведения способа кристаллизации, люди использовали сок тростника. Впервые кристаллический сахар начали делать из сахарного тростника именно в этой стране, а затем тростник начали выращивать в других странах. Способ добычи сахара из тростника был распространен уже в VI веке. Другим сырьём для производства сахара является свёкла. Использовать сахарную свёклу начали лишь в XVIII веке. Впервые появившийся на рынке сахар, как это часто бывает, сначала был предметом роскоши. И в последующие века сахар оставался дорогим продуктом, для потребления которого возник целый арсенал средств: серебряные ложечки, щипчики, специальные сита, сахарницы.
В настоящее время в мире существует большое разнообразие видов сахара. Наибольшее распространение имеет белый кристаллический сахар, который утвердился в качестве основного вида этого продукта и в России. Мировой рынок сахара оценивается в 125-135 млн. тонн в год. В России ежегодно потребляется 5,5-6,0 млн. тонн.
1.5 РАСТВОРЫ. НАСЫЩЕННЫЕ РАСТВОРЫ
Раство́р — однородная система, в состав которой входят молекулы двух или более веществ. Если в сосуд с водой поместить соль или сахар, то мы можем наблюдать, как количество твердого вещества постепенно уменьшается. И вода, в которую были добавлены кристаллы, приобретает новые свойства: у нее появляется соленый или сладкий вкус, изменяется плотность. Полученные жидкости уже нельзя назвать водой, даже если они не отличаются от воды по внешнему виду. Это – растворы.
Растворы не отстаиваются и сохраняются все время однородными. Если раствор профильтровать через самый плотный фильтр, то ни соль, ни сахар не удается отделить от воды. Следовательно, эти вещества в воде раздроблены до наиболее мелких частиц – молекул.
Попадая в воду, молекулы сахара, находящиеся на поверхности кристаллов сахарного песка, образуют с молекулами воды межмолекулярные (водородные) связи. При этом с одной молекулой сахара связывается несколько молекул воды.
ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЫТА
Опыт мы проводили в классе с учителем и в домашних условиях. На основе проведенных мною опытов привожу конкретное описание. (Приложение 1)
1.Подготовка необходимых инструментов и веществ: 3 стакана одинакового объема, емкость с теплой водой, сахар, краски, колба, ложка для смешивания, шприц.
2.В каждый стакан насыпаем разное количество сахара. 1 стакан – 1 столовая ложка сахара, 2 стакан – 2 столовые ложки сахара, 3 стакан – 3 столовые ложки сахара.
3.Вливаем в каждый стакан 50 мл воды и тщательно перемешиваем до растворения сахара.
4.В 1 стакан добавляем краситель зеленого цвета, во 2 стакан – желтого, в 3 стакан – красного. Смешиваем.
5.Начинаем «накладывать» слои воды друг на друга. Нижний слой воды должен быть самым плотным – это вода из 3 стакана, там концентрация сахара самая большая. Затем «накладываем» слой из 2 стакана и в последнюю очередь из 1 стакана, он имеет наименьшую плотность.
6.Получаем результат.
2.2 ОПРОС ОДНОКЛАССНИКОВ
Как уже говорилось выше, в группе продленного дня, проходит все самое интересное. Учитель предложила показать одноклассникам мой опыт и попросить предположить: если воду с тремя разными цветами поместить в одну колбу, смешается ли она.
Мои одноклассники любопытные не меньше чем я. Все очень бурно стали обсуждать, предполагать и высказывать свою точку зрения. Я раздал листочки с вопросом, где им необходимо было поставить знаки «+» - да, смешается, «-» - нет, не смешается. Затем листочки собрали для анализа. (Приложение 2)
Мы быстро подвели итог. Оказалось, из 30 человек 26 человек предположили, что растворы смешаются между собой и сообщили о результате одноклассникам. После подведения итогов я объяснил, что плотность каждого раствора разная и продемонстрировал весь ход опыта.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В своей работе мы проделали опыт с водой и сахаром. Результатом стало выявление их свойств, таких как растворимость и плотность.
Опыт является увлекательным познанием и изучением свойств разных веществ, как бы играя, мы изучаем их.
В своей работе мы выяснили, что все вещества состоят из молекул и у каждого вещества свой определенный состав, не схожий с другими. Открытие и изучение молекул было величайшим достижением ученых.
Мы рассмотрели воду, сахар и их свойства. Узнали, что это одно из самых ценных веществ на планете.
Сахар тоже играет очень важную роль в нашей жизни. Он питает наш мозг, влияет на его активность и наше настроение. Мы узнали интересный факт, что когда только-только появился сахар, его считали лекарством и продавали в аптеках. Он был очень ценным продуктом. Можно сказать, что он ценен и в наше время, у всех на столе всегда стоит сахар, его используют при приготовлении выпечек, варенья и т.д.
При проведении опыта, мы увидели, как жидкости отталкиваются друг от друга, образуя слои цвета.
Теперь мы можем видеть на других примерах, почему вода отталкивает что – либо. Например, мы часто наблюдаем, как бросив в воду палку или листья травы, они не тонут. Значит у воды большая плотность. Или же озеро в Соль – Илецке, в котором тоже не тонут люди, они просто плавают на поверхности, т.к. из-за большого количества соли, вода их отталкивает.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
1) 2)
3) 4)
5) 6)
7)
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1)https://infourok.ru/issledovatelskaya-rabota-udivitelnie-svoystva-vodi-kl-843297.html
2)https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B0%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B7%D0%B0
3)http://www.hemi.nsu.ru/ucheb176.htm
4)http://www.poelidovolen.ru/parents/interesting/59
5)Савина Л.А. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Химия/Л.А. Савина – М.: ООО «Издательство АСТ-ЛТД», 1998.-448 с.
6)Вайткене Л.Д. Большая книга занимательных наук – М.: «Издательство АСТ», 2017-320 с.