IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ИССЛЕДОВАНИЕ МОЮЩИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПОСУДЫ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Реклама стала неотъемлемой частью нашей жизни. Иногда она действительно помогает сориентироваться в многообразии товаров и услуг, а иногда обещает просто «чудеса». Благодаря активной рекламной политике производителей, сегодня почти в каждой семье для мытья посуды используют специальные средства.
В современном мире хорошей хозяйке совсем не обязательно использовать, подобно Федоре, песок и кипяток для мытья посуды. Её выбору предоставляется огромное количество специально разработанных средств, которые, как утверждает реклама, способны отмыть посуду даже в холодной воде. Реклама ролики, плакаты, буклеты и прочие средства воздействия на человеческое сознание утверждают, что «самые экономные», «с самым свежим запахом», «имеющие самую удобную упаковку», моющие средства «не вредят коже рук», «не остаются на тарелках после мытья» и «обладают высочайшей эффективностью» по сравнению с никому не известным «обычным средством для мытья посуды». Как сориентироваться среди многочисленного ассортимента и выбрать средство, подходящее по своим характеристикам, более эффективное и менее безопасное? Все вышесказанное определило тему исследования. Для сравнения были выбраны средства наиболее распространенных и используемых марок: «Fairy» , «Миф», «AOC», «капля SORTI», «капля VOX».
Цель работы: провести сравнительный анализ жидких средств для мытья посуды.
В качестве гипотезы было выдвинуто предположение, что если владеть полной информацией о составе и свойствах моющих средств для посуды, то можно избежать проблем со здоровьем. Для проверки гипотезы были поставлены следующие
задачи:
Изучить литературу по данному вопросу;
Провести социологический опрос населения села Ершово;
Опытным путем определить физико-химические свойства моющих средств;
Разработать рекомендации по использованию СМС для посуды;
Для реализации задач были использованы методы: анализ, сравнение, наблюдение, эксперимент, систематизации теоретического материала.
Объект исследования: влияние средств для мытья посуды на организм человека
Предмет исследования: жидкие средства для мытья посуды
Практическая значимость работы состоит в том, что полученную информацию по результатам исследовательской работы можно использовать на факультативных занятиях и элективных курсах по химии.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Состав и свойства моющих средств.
«Уж не буду, уж не буду
Я посуду обижать.
Буду, буду я посуду
и любить и уважать»
(К. Чуковский, «Федорино горе»)
«Любить и уважать» посуду - это значит вовремя и тщательно ее мыть и чистить.
В этом, казалось бы, простом деле тоже есть свои секреты.
Специальные посудомоющие средства впервые появились в 1950-х годах. Средства для ручного мытья посуды выпускаются в виде жидкости или геля. 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 ПАВ.
Операция отмывания в воде с участием моющего вещества всем известно как очень простая и легко осваиваемая. Внешне и практически это действительно 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 учеными, в особенности П.А. Ребиндером, Д.А. Рождественским, Б.Н. Тютюнниковым.
Моющий процесс сводится к трем стадиям. Во-первых, отделить (оторвать) грязевые частицы от очищаемой поверхности, к которой они прилипли; во-вторых, перевести отделенные водонерастворимые грязевые частицы – в моющий раствор, то есть как бы «растворить» их; в-третьих, удержать эти плавающие частицы в моющем растворе до его смены 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 и гидрофильную части. «Фобос» – по-гречески означает страх, боязнь. Значит, гидрофобность означает боящийся, избегающий воду. «Филео» – по-гречески – люблю, а «гидрофильность»– любящий, удерживающий воду. Гидрофобная часть молекулы моющего вещества обладает способностью взаимодействовать с поверхностью гидрофобного загрязняющего вещества. Гидрофильная часть моющего вещества взаимодействует с водой, проникает в воду и увлекает с собой частицу загрязняющего вещества, присоединенную к гидрофобному концу.
Основу моющего средства составляют поверхностно-активные вещества (ПАВ), обладающие способностью адсорбироваться на пограничной поверхности. ПАВ подразделяются на два типа: ионные и неионогенные (неионные). Принципиальное отличие заключается в том, что неионогенные ПАВ не подвержены электролитической диссоциации, т. е. не распадаются в воде на положительно и отрицательно заряженные ионы, ионные ПАВ при взаимодействии с водой распадаются на ионы, одни из которых обладают адсорбционной (поверхностной) активностью, другие (противоионы) – адсорбционно неактивны. Ионные ПАВ называются анионными, если поверхностно-активные ионы несут отрицательный заряд, и катионными, если поверхностно-активны положительно заряженные ионы. Некоторые ПАВ в зависимости от условий, в которых они применяются, проявляют свойства или анионных, или катионных, поэтому их называют амфотерными или амфолитными. Анионные ПАВ – органические кислоты и их соли. Катионные – основания, обычно амины, и их соли. В мировом производстве поверхностно-активных веществ большую часть составляют анионные вещества. Катионные и амфотерные вещества имеют ограниченное применение и составляют небольшую долю в общем объёме производства ПАВ.
В состав почти всех современных средств для мытья посуды входит комплекс анионных и неионогенных ПАВ, призванных бороться с различного рода загрязнениями. Специалисты утверждают, что именно сочетание этих двух групп активных веществ способствует повышению эффективности моющего средства.
Имеющиеся в продаже моющие средства редко представляют собой чистые вещества. Обычно они содержат и другие компоненты, например, умягчители воды и отбеливатели, которые увеличивают их эффективность. Некоторые моющие средства содержат ферменты, обеспечивающие удаление нерастворимых белковых загрязнений, органические бактерициды (гексахлорофен, трихлоркарбанилид и др.), стабилизаторы пены (например, алкилоламиды). Во многие моющие средства добавляют ароматические вещества (отдушки), призванные устранить неприятные запахи и придать вымытой поверхности свежий аромат. Также в состав средств для мытья посуды могут входить вещества, смягчающие негативное воздействие на кожу рук. Самые распространенные добавки – глицерин, силикон и растительные экстракты. Глицерин и силикон обладают похожим действием, они создают на коже защитную пленку, препятствующую ее высыханию. Растительные экстракты смягчают кожу, обладают успокаивающим действием, снимают раздражение, которое может быть вызвано отдельными компонентами ПАВ (таким действием обладает, например, молочко «алоэ-вера»). Но даже при всех несомненных достоинствах этих добавок невозможно гарантировать вашей коже полную безопасность.
Стоит отметить, что заявления производителей о том, что уровень pH их продукции равен 5,5 ни в коем случае не может гарантировать отсутствие раздражение, особенно у людей склонных к аллергии. Даже, если средство содержит умягчающие компоненты, не стоит забывать о том, что руки можно уберечь от вредного воздействия средства с помощью обыкновенных резиновых перчаток.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Социологический опрос.
Для того, чтобы выяснить какие из средств являются наиболее используемыми мы опросили учащихся, учителей и работников школы. В опросе приняли участие ровно 100 человек. Данные диагностики использования моющих средств для посуды представлены на гистограмме №1 (Приложение 1. Рис.1)
Практическая часть работы.
2.1 Для исследования состава, особенностей применения, адресных данных производителя моющих средств для посуды изучались этикетки средств, указанных при анкетировании пользователей, жителей г. Истры (микрорайон «Восточный») Московской области. Как правило, инструкций по мытью посуды никто не читает, но это не освобождает производителя от необходимости нанесения этой информации на бутылку. (Приложение 4.).
2.2. Химические особенности моющих средств для посуды исследовались в два этапа:
2.2.1. физико-химические свойства средств для мытья посуды.
Определение цвета, запаха, вязкости, растворимости, высоты и устойчивости пены.
Для определения растворимости приготовили 0,1% раствор каждого средства.
Для исследования высоты и устойчивости пены налили в стеклянную трубку раствор (0,5 мл средства + 25 мл воды) и взбалтывали в течение 30 с, измеряли высоту столба пены через 5, 10 и 15 минут соответственно.
Устойчивость пены определяли по времени оседания пены по формуле:
У = [h(через 15мин)/h(max)]100%.
Данные исследования представлены в таблице 2 (Приложение 5).
2.2.2. определение рН растворов моющих средств для посуды;
Определение рН растворов моющих средств проводилось с помощью универсальной индикаторной бумаги. Исследовались 0,1% растворы моющих средств. (Одна капля моющего средства на литр воды – как предписывает реклама). (Приложение 2. Рис.2)
2.2.3 влияние растворов моющих средств для посуды на протекание процессов коррозии железных и алюминиевых предметов.
При утилизации использованные растворы моющих средств для посуды непосредственно соприкасаются с металлическими трубами канализации, а при мытье с различными железными и алюминиевыми сплавами металлической посуды.
Коррозию металлов в растворах моющих средств для посуды рассматривали в экспериментах при комнатной температуре (20о С) с трехкратным повторением. В 20-мл-пробирки помешались полоски алюминия размером 50х5х2 мм и железные гвозди длиной 80 мм. Затем приливалось по 10мл 0,1% растворов исследуемых моющих средств. Длительность проведения эксперимента 15 дней.
2.3. Использование моющих средств для посуды основано на том, что сложилось устойчивое мнение об эффективности применения их при мытье сильно загрязненной посуды в холодной воде. Исследование эффективности действия моющих средств проводилось при температуре 50С, 250С, 500С, с использованием 0,1% растворов моющих средств. В качестве объекта для мытья использовались стеклянные колбы, загрязненные томатно-сметанным соусом на говяжьем бульоне.
Количественный тест, который позволил выявить, сколько тарелок может отмыть моющее средство. Для этого проводили работу по очищению фарфоровых тарелок от жира (на каждую тарелку наносили по 0,5 мл масла). Для мытья использовали стандартные губки для посуды, на которые наносили по 0,5 мл средства и 10 мл воды.
Для проведения эксперимента на тарелки равномерно нанесла растительное масло. Затем приступила к отмыванию тарелок
3. Результаты исследований.
1.Социологический опрос.
Данные опроса показывают, что наиболее популярным средством является «Fairy». Его используют 52 человек из числа опрошенных, что составляет 52%. Далее по убыванию популярности идут: «АОС» - 17 человек, 17%; «капля SORTI» - 15 человек, «Капля VOX » - 11%; «Миф» - 5 человек.
Данные диагностики использования моющих средств для посуды представлены на гистограмме №1 (Приложение 1. Рис.1).
2. Практическая часть.
2.1.Состав, особенности применения, адресные данные производителя моющих средств для посуды
Применение любого средства бытовой химии должно начинаться с изучения данных на этикетке. И чем точнее эти данные, тем достовернее информация. Данные исследования приведены на таблице №1 (Приложение 4, 4А). Из этикеток исследуемых моющих средств для посуды мы определили, что:
основным компонентом МС являются ПАВ, но только на этикетке МС «FAIRY» более точно указано процентное содержание ПАВ и их тип;
только на этикетках трех моющих средств имеются предупреждения («Ультра. Капля», «Pril», «AOS»): «Беречь от детей. Остерегаться попадания в глаза»;
У «Fairy» указан состав, нет подробного описания метода применения, а лишь предложено «нанести небольшое количество на губку или посуду и добавлять по необходимости». Меры предосторожности касаются глаз: в случае попадания нужно промыть водой.
На «AOS» указана самая полная информация: указан способ применения, меры предосторожности и даже совет, что можно делать с этим средством после окончания срока годности.
При равном объеме моющего средства цена средств не одинакова.
Кроме ПАВ в составе моющих средств имеются красители, стабилизаторы, консерванты, парфюмерная композиция, но не указана маркировка этих веществ, что не позволяет сделать вывод о их безопасности для человека.
На упаковках не указано точное количество средства, необходимого для использования. Лишь написано «нанесите небольшое количество на губку или на посуду» или «капнуть несколько капель…».
Большое внимание уделяется на этикетке МС рекламным данным.
2.2.Химические особенности моющих средств для посуды.
2.2.1. Физические свойства средств для мытья посуды.
а) Большая часть потребителей предпочитает покупать средство в прозрачной бутылке. Это дает возможность видеть, что именно ты покупаешь, сколько там налито, визуально оценить вязкость средства. Многие «клюют» на любимый цвет. Учитывая это, производители выпускают средства с разными цветовыми красителями. Известно, что насыщенные синий и зеленый цвета являются выигрышными.
Три исследуемых средства: «Fairy», «АОС», «капля VOX» обладают приятным зеленым цветом. «Капля SORTI» обладает светло-желтым и «Миф» - светло-голубым цветом.
б) 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.
Большинство исследуемых средств обладают приятным запахом. «AOS» и «Миф» имеют запах лимона, «капля VOX» - яблочный. Лишь «Fairy», несмотря на содержание
отдушек, имеют выраженный запах мыла.
в) Большинству потребителей нравятся средства средней и высокой вязкости. Очень жидкие все-таки ассоциируются с недостаточной эффективностью действия.
Из исследуемых средств «Fairy» и «Миф» являются густыми. «АОС» обладает средней вязкостью. «Капля SORTI» и «капля VOX» - жидкие.
г) Также наиболее качественными являются средства, хорошо растворимые в воде, значит прозрачные. Все средства, кроме «капля VOX» хорошо растворимы в воде.
д) Данные таблицы показывают, что большим пенообразованием обладают все средства, кроме «Миф». Но именно «Миф» имеет наибольшую устойчивость пены.
2.2.2. Одним из требований к использованию моющих средств для посуды является то, что они должны обладать нейтральным или слабо кислым рН раствора (рН=5,5). Из данных этикеток средств ими обладают все исследуемые образцы. Результаты исследовательской работы показали, что все растворы моющих средств обладают щелочной средой, а это отрицательно влияет на кожу рук. Исключение составляет раствор ««Pril», рН которого равна 7. (см. Приложение 2. Рис.2)
2.2.3. Результаты исследовательской работы показали, что все образцы моющих средств усиливают коррозию алюминиевых поверхностей. В первый день появилась ржавчина на гвоздях в следующих средствах: «Fairy», «капля SORTI» и «Миф». На второй день появился налет ржавчины в пробирке с водопроводной водой и на гвозде, опущенном в «AOC». В средстве «капля VOX» ржавчина на дне пробирки появилась на третий день, при этом гвоздь оставался чистым. В последующие дни налет ржавчины на гвоздях увеличивался, причем быстрее всего в средствах: «Fairy» и «капля SORTI».
Через 15 дней на поверхности алюминиевых полосок образовались сгустки белого вещества, не растворимые в воде. Качественные реакции подтвердили, что в растворах опытных образцов содержатся ионы Аl3+ в большом количестве. Исключением является раствор №2 и вода, в которых практически отсутствуют видимые признаки коррозии поверхности алюминия. Коррозия железа более интенсивно протекала в растворах образцов № 7, 8, 9, 10. В пробирках наблюдается образование бурых гранул и бурого налета ржавчины на железных гвоздях. В растворах образцов №2, 3, 4, 5, 6 процессы коррозии протекают медленнее, что подтверждает наличие в этих пробирках вещества серо-зеленого цвета, при качественном анализе соответствующего гидроксиду железа (II). (Приложение 3. Рис. 3)
Полученные данные позволяют сделать вывод, что все исследуемые растворы моющих средств для посуды способствуют усилению коррозии на железных и алюминиевых предметах, а значит негативно действуют на трубы канализации и металлическую посуду
2.3. Эффективность применения моющих средств для посуды
Реклама – рекламой, но результаты исследовательской работы оказались противоположными.
При температуре 50 С (холодная вода) каждый исследуемый раствор МС не смог удалить следы загрязнения;
При температуре 250 С полностью удалить загрязнения смог лишь раствор МС №1 («FAIRY»), в №1, 4, 6, 8 появился избыток пены («AOS»), в №3, 5, 6, 7 – мутный жирный налет;
При температуре 500 С в колбах всех образцов появился избыток пены, требующий очень тщательного ополаскивания.
Вывод: Рекламные обещания «хорошо моет в холодной воде» не подтвердились.
Мытье в горячей воде требует большого расхода воды, так как средства образуют
обильную пену.
Количественный тест
Также был проведен количественный тест, который позволил выявить, сколько тарелок может отмыть моющее средство.
Самый высокий количественный показатель у «Fairy», обильная пена которого справилась с 15-ю тарелками. «AOS» – 12 тарелок. Незначительно уступает ему «Pril», который отмыл 11 тарелок.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты исследовательской работы доказывают, что:
все растворы моющих средств обладают щелочной средой, а это отрицательно влияет на кожу рук;
все исследуемые растворы моющих средств для мытья посуды способствуют усилению коррозии на железных и алюминиевых предметах
все образцы моющих средств имеют щелочную среду, тем самым они влияют на изменение кислотной среды желудка человека и благоприятствуют проникновению болезнетворных микробов в организм;
моющие средства для мытья наиболее эффективно действуют в горячей воде, очень плохо смываются, образуя стойкую обильную пену, поэтому требуют тщательного ополаскивания и расхода большого количества воды
Наибольшей популярностью среди населения пользуются средства: «Fairy»,
«AOS», «капля SORTI», «капля VOX», «Миф».
Этикетки моющих средств содержит большой объем рекламных обещаний,
но не полную информацию о составе и маркировке ингредиентов, о способе применения.
Исследуемые средства обладают приятным цветом и запахом.
Наиболее дешевые средства «капля SORTI» и «капля VOX» обладают жидкой
консистенцией.
Все средства, кроме «капля VOX» хорошо растворимы в воде.
Все средства дают обильную пену.
Полученная информация исследовательской работы может быть использована на факультативных занятиях по химии и экологии, уроках валеологии.
Рекомендации:
• внимательно читайте инструкцию;• после использования обязательно мойте руки;• избегайте длительных контактов с кожей рук;• не используйте для мытья рук, лица, тела, а также продуктов питания;• храните в недоступном для детей месте.
Еще несколько советов, позволяющих обойтись без моющих средств.* посуду, в которой были тесто, яйца, молоко, кефир, творог моют сначала холодной,
а уже потом горячей водой (чтобы белки не "приварились" к поверхности); * чтобы удалить коричневый налет внутри заварного чайника, в него на несколько часов (чаще на ночь) заливают раствор питьевой соды (чайная ложка на стакан воды). Утром останется только слегка потереть чайник внутри и ополоснуть его; * хорошее средство для мытья внутренней поверхности бутылок, банок и узких ваз -- картофельные очистки, к которым добавлено немного уксуса и поваренной соли, или измельченная яичная скорлупа; * осадок, который появляется в вазе с цветами, хорошо удаляется теплой водой с добавлением уксусной кислоты (чайная ложка уксусной эссенции на литр воды); * стекло, фарфор и хрусталь возвращают свой блеск, если при мытье к воде добавить 1--2 чайные ложки столового уксуса и столько же поваренной соли (на 1 л воды), а после ополаскивания насухо вытереть посуду полотенцем.
Список литературы
Амбрамзон А.А.и др. Поверхностно-активные вещества. Синтез, анализ, свойства, применение: Учеб. пособие для вузов. - Л., 1998.
Артеменко А.И. Органическая химия: Учеб. для студентов средних спец. учеб. заведений: 2-е изд., испр. - М., 2001.
Грусман О.М. Химические материалы, красители и моющие средства. – М., 1999. С.
Исаев Д.С. Практикум исследовательского характера в Х классе // Химия в школе. 2002. №1. .
Исаев Д.С. Практические работы исследовательского характера по неорганической химии: Учебное пособие для учащихся 8-х классов. - Тверь, 2001.
Исаев Д.С. Практические работы исследовательского характера по неорганической химии: Учебное пособие для учащихся 9-х классов. - Тверь, 2001.
Исаев Д.С. Практические работы исследовательского характера по органической химии: Методические рекомендации для учащихся 10-х классов. - Тверь, 2003.
Кузьминок Н.Н., Стрельцов Е.А., Кумачёв А.И. Экология на уроках химии. - Мн., 2006.
Нифантьев Э.Е., Парамонова Н.Г. Основы прикладной химии: Учеб. пособие для студ. пед. вузов. - М., 2002.
Цветков А.А. Эксперимент по органической химии: Методика и техника ∕ Пособие для учителей. - М., 2000.
Электронные ресурсы:
http://edu.nstu.ru
ПРИЛОЖЕНИЕ
Приложение 1.
Рис. 1. Использование моющих средств для посуды
Приложение 2.
Рис. 2. РН растворов СМС для посуды
Приложение 3.
Рис. 3. Влияние растворов СМС на железные и алюминиевые предметы.
Приложение 4.
Таблица 1.
Приложение 4А.
Приложение 5.
Таблица 2:
Результаты определения высоты и устойчивости пены анализируемых средств
в водопроводной воде.
|
Название средства |
h (max), см |
h через 5 мин, см |
h через 10 мин, см |
h через 15 мин, см |
Устойчивость пены, % |
|
Миф |
15,6 |
14,0 |
12,5 |
12,9 |
82,7 |
|
Fairy |
24,5 |
20,5 |
19,6 |
19,3 |
78,8 |
|
AOS |
23,7 |
18,6 |
18,2 |
18,0 |
75,9 |
|
Капля Sorti |
25,5 |
19,5 |
19,2 |
19,0 |
74,5 |
|
Капля VOX |
26,0 |
22,0 |
21,0 |
20,5 |
78,8 |