Понятие рН - от латинского «сила или вес водорода», ввел датский химик Сорен Петр Лауриц Соренсен в 1909 году. Это водородный показатель кислотности среды, характеризующийся наличием ионов водорода (Н+). Если ионов водорода в среде много, она кислая, если мало — щелочная. [7]Актуальность темы. ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ (рН) - одно из важнейших свойств водных растворов – их кислотность (или щелочность), которая определяется концентрацией ионов водорода (Н+) и гидроксид-ионов (ОН–). [3] Область применения водородного показателя очень широка: это химия, пищевая промышленность, экология, биология, медицина. Утоляя жажду, мы пьем воду и различные напитки, но как это отразится на кислотно-щелочном баланс внутренней среды организма, ведь биохимические процессы должны протекать при строго заданной кислотности. (таблица 1) Нарушение правил питания может повлиять на здоровье в целом, спровоцировав появление щелочной или среды с повышенной кислотностью в организме. Следствие этого: нарушение в деятельности желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей. [2]Таблица 1
Напиток |
Значение pH |
Минеральная вода негазированная |
6,7 |
Чай |
6,0 |
Минеральная вода газированная |
4,3 |
Йогурт питьевой |
4,5 |
Чай бутилированный |
3,4 |
Сок пакетированный |
3,1 |
Спрайт |
2,8 |
Фанта |
2,7 |
Кока-кола |
2,5 |
При исследовании почвы рН является одной из наиболее важных характеристик. По значению рН, в частности, можно судить о содержании в почве питательных веществ, а также о том, какие растения могут успешно расти на данной почве. Например, рост фасоли, салата, черной смородины затрудняется при рН почвы ниже 6,0; капусты – ниже 5,4; яблони – ниже 5,0; картофеля – ниже 4,9. Кислые почвы обычно менее богаты питательными веществами, необходимыми растениям. [6] Аквариумисту важно знать о водородном показателе, так как его значение указывается в условиях содержания того или иного вида рыб (таблица2). [4]Таблица 2
Наименование рыбки |
рН воды |
Живородящие (гуппи, меченосец) |
7.0-8.5 |
Барбус |
6.0-7.0 |
Золотая рыбка (все разновидности) |
6-8 |
Телескоп, гурами, петушок |
6-8 |
Попугай (гибрид) |
около 7,0 |
Дискус |
5.8-7.5 |
Скалярия |
5.5-8,0 |
Неон |
5.0-6.5 |
Пиранья обыкновенная |
около 7,0 |
Косметические и моющие средства должны иметь оптимальное значение рН для того, чтобы при их применении не страдала кожа, поэтому их необходимо проверять перед использованием (таблица 3). [8]Таблица 3
Для сухой кожи подходят косметические средства с рН от 3-4 до 5,5 |
Для жирной кожи подходят косметические средства с рН от 7 до 9 |
Косметические средства с рН от 5,5-7 универсальны и их могут использовать люди с различными типами кожи, не нанося ущерба своему организму. |
|
Твердое туалетное мыло: pH 9-11Жидкое мыло: рН 5,5 |
Краски для волос:pH 8,5-11,0 |
Шампунь: pH 5,0-5,5Бальзам– ополаскиватель: pH 3-5 |
Препараты для химической завивки:pН9,0-9,5 |
Крем для рук: pH 6,0-7,0 |
Гигиеническая помада: pH 5,0-5,5 |
И так как это напрямую влияет на нашу жизнь, то приготовление шкалы рН и исследование различных сред, которые мы используем в быту, стало актуальной темой для меня и интересной для окружающих.Объект исследований: различные жидкости, растворы и среды.Предмет исследований: водородный показатель рН.Цель работы: приготовить шкалу рН, чтобы определять кислотность(щелочность) сред, которые встречаются в повседневной жизни. Для достижения этой цели я поставила перед собой следующие задачи:1. Приготовить индикатор для определения рН среды в домашних условиях.2. Измерить водородный показатель различных сред с помощью прибора рН-метр. 3. Составить шкалу рН.4. Сделать вывод о том, как знание рН среды можно использовать в нашей жизни. Использовала такие методы исследования как:1) Изучение энциклопедической литературы, научных изданий, ресурсов сети Интернет. [5]2) Проведение исследовательских методов.3) Измерение прибором рН-метр.4) АнкетированиеГипотеза: Я предполагаю, что рН можно измерить не только специальными приборами в лаборатории, а также индикаторами, изготовленными в домашних условиях, и использовать полученные знания.
2. Основная часть
2.1 Водородный показатель.
Из энциклопедической литературы я узнала, что вместо термина «рН раствора» часто используют термин «водородный показатель». Это название подчеркивает, что кислотность или щелочность растворов можно выразить через концентрацию одних только ионов водорода Н+. [1] В водных растворах, имеющий нейтральную среду, pH = 7, в кислотных растворах pH7. Здесь представлены значения рH для некоторых жидкостей:1. Желудочный сок - 1.0-2.0 pH 2. Лимонный сок - 2.0 pH3. Пищевой уксус - 2.4 pH5. Яблочный сок - 3.0 pH6. Слюна - 6.35-6.85 pH7. Молоко - 6.6-6.9 pH 8. Чистая вода - 7.0 pH9. Кровь - 7.36-7.44 pH10. Морская вода - 8.0 pH11. Раствор пищевой соды - 8.5 pH12. Отбеливатель (хлорная известь) - 12.5 рН [12] 2.2. Индикаторы рН Существует несколько способов измерения значения pH в водных растворах. Для получения более точного результата нужно использовать прибор pH-метр. Но в домашних условиях или для получения приблизительного результата, можно воспользоваться специальными индикаторами, то есть органическими веществами-красителями, которые в разных средах имеют разную окраску. [1] Наиболее известные индикаторы: лакмус, метиловый оранжевый и фенолфталеин – приведены в таблице 4. Таблица 4
Цвет индикатора, интервал рН: |
|||
Индикатор |
в кислой среде |
в нейтральной |
в щелочной |
Лакмус Фенолфталеин Метилоранж |
красныйрН < 5 бесцветныйрН < 8 красныйрН < 3,1 |
фиолетовый5 < рН < 8 бледно-розовый8 < рН < 9,8 оранжевый3,1 < рН < 4,4 |
синийрН > 8 малиновыйрН > 9,8 желтыйрН > 6,3 |
Например, в нейтральной среде лакмус будет фиолетовым, в щелочной среде – синим, в кислотной – красным. [12] 2.3. Антоцианы В окружающем нас мире растений широко распространены пигменты, именуемые антоцианами. Они растворены в клеточном соке растений. К примеру, листья краснокочанной капусты, всевозможные ягоды и некоторые травы имеют в своем составе кристаллики антоцианов. При этом цветность кристаллов зависит от среды, в которой они находятся. [2] Если пигменты краснокочанной капусты способны изменять цвет в зависимости от кислотности-щелочности, то эти растительные пигменты являются индикаторами, которые можно применять для исследования рН различных сред и растворов.
3. Опытно-экспериментальная часть.
Моё исследование состояло из двух частей. Первая часть включала социологический опрос о водородном показателе, а вторая часть – это собственное исследование рН с помощью индикатора, приготовленного из краснокочанной капусты. 3.1 Социологический опрос жителей моего дома. Я обращалась к своим соседям с вопросом: «Знаете ли Вы о водородном показателе кислотности напитков, которые пьёте, моющих и косметических средств, которые используете?» Из 45 человек 11% (5 человек) слышали про рН из рекламы, встречали упоминание в интернете, журналах. Но никто знает, как можно определить кислотность напитков и щелочность моющих средств в домашних условиях. Результаты анкетирования занесены в таблицу 5 и изображены в виде диаграммы 1: Таблица 5
«Знаете ли Вы о водородном показателе кислотности напитков, которые пьёте, моющих и косметических средств, которые используете?» |
Количество человек, % |
Слышали |
5 чел. , 11% |
Не знают |
40 чел., 89% |
Диаграмма 1В результате анкетирования я сделала следующие заключения:
1. Несмотря на то, что постоянно в быту мы применяем различные водные растворы, но не задумываемся о влиянии на нашу жизнь и здоровье кислотно-щелочного баланса этих сред.
2. Никто не знает, как дома можно проверить рН.
3.2 Приготовление шкалы рН.
Чтобы в домашних условиях проверить рН того или иного раствора, я приготовила индикатор из краснокочанной капусты: ¼ часть залила кипятком на 20 минут, чтобы выделить пигмент-антоциан. Затем профильтровывала раствор, разбавила его, чтобы цвет получился более наглядным – синим, разлила полученный раствор в стаканы и, добавляя различные вещества: кислоты и щелочи, и следила за изменением цвета жидкостей. [11]Измерение водородного показателя с помощью рН-метра: Для того, чтобы точнее узнать, какой рН соответствует каждому цвету, я измерила полученные растворы на специальном приборе рН-метр. [9] Таким образом, получилась шкала рН для индикатора из краснокочанной капусты, представленная в таблице 6.Таблица 6Шкала рН
Наименование вещества |
Цвет |
рН |
|
Серная кислота концентрированная |
Ярко-красный |
1,0-1,9 |
|
Серная кислота разбавленная |
Вишневый |
2,0-2,9 |
|
Уксусная кислотаконцентрированная |
Малиновый |
3,0-3,9 |
|
Уксусная кислотаразбавленная |
Розовый |
4,0-4,9 |
|
Угольная кислота (газированная вода) |
Фиолетовый |
5,0-5,9 |
|
Угольная кислота (разбавленная) |
Сиреневый |
6,0-6,8 |
|
Раствор антоцианов краснокочанной капусты |
Темно-синий |
6,9-7,2 |
|
Слабый раствор соды |
Синий |
7,3-8,5 |
|
Сильный раствор соды |
Голубой |
8,6-9,9 |
|
Аммиак |
Цвет морской волны |
10-11 |
|
Раствор аммиака |
Зелёный |
12-13 |
|
Гидроксид натрия (щелочь) |
Желтый |
14,0 |
Вывод: Можно приготовить индикатор для определения водородного показателя в домашних условиях, и использовать данную шкалу определения рН в быту. Таким образом, проверив рН напитков, которые мы пьём, можно сделать вывод о том, стоит ли злоупотреблять теми из них, где кислотность повышена. А узнав, какая щелочность у моющих средств, можно сделать вывод, стоит ли одеть перчатки, прежде чем соприкасаться кожей с данными веществами, а также, применять те косметические средства, которые имеют универсальное значение рН и их могут использовать люди с различными типами кожи, не нанося ущерба своему организму.
4. Заключение
В результате изучения энциклопедической литературы, социологического опроса, исследований я подтвердила свою гипотезу и приготовила шкалу для определения рН в домашних условиях с помощью индикатора краснокочанной капусты (рис.1).Красный, розовый цвета – значит кислая среда.Цвет зелёный означает – щелочь тут преобладает. (рис.2)
На основании приобретённого опыта, я планирую исследовать различные марки напитков, моющих и косметических средств и составить каталог о величине их рН с выводом о влиянии данного продукта на здоровье человека, в печатном или электронном виде.Я подготовила памятки со шкалой рН и некоторыми советами, как использовать величину водородного показателя в жизни (таблица 7). [10]Рисунок 1
Таблица 7 ПАМЯТКА Шкала рН для индикатора из краснокочанной капусты
Цвет |
рН |
|
Ярко-красный |
1,0-1,9 |
|
Вишневый |
2,0-2,9 |
|
Малиновый |
3,0-3,9 |
|
Розовый |
4,0-4,9 |
|
Фиолетовый |
5,0-5,9 |
|
Сиреневый |
6,0-6,8 |
|
Темно-синий |
6,9-7,2 |
|
Синий |
7,3-8,5 |
|
Голубой |
8,6-9,9 |
|
Цвет морской волны |
10-11 |
|
Зелёный |
12-13 |
|
Желтый |
14,0 |
Для сухой кожи подходят косметические средства с рН от 3-4 до 5,5 |
Для жирной кожи подходят косметические средства с рН от 7 до 9 |
Косметические средства с рН от 5,5-7 универсальны |
Напиток |
Значение pH |
Минеральная вода негазированная |
6,7 |
Чай |
6,0 |
Йогурт питьевой |
4,5 |
Минеральная вода газированная |
4,2 |
Чай бутилированный |
3,4 |
Сок пакетированный |
3,1 |
Кока-кола |
2,5 |
Большинство напитков имеют слабокислотную или сильнокислотную среду. Чтобы понизить уровень кислых веществ, организм будет постепенно разрушать сам себя, принося в жертву скелет, из костей будут вымываться важные соединения кальция и магния, нейтрализующие кислоты. Лучше употреблять напитки, pH которых близок по значению pH нашей крови (7,4). |
Интервалы рН почвы для роста и развития растений
Растения |
рН |
Садовые культуры: свекла, капуста белокочанная, тыква, кабачки, лук, чеснок, фасоль, горох, сельдерей, смородина, слива, вишня, облепиха, крыжовникЦветы: нарцисс, тюльпан, гвоздика, астра |
6,0-7,4 |
Садовые культуры: капуста цветная, кольраби, салат, морковь, огурцы, груша, яблоня, земляникаЦветы: роза, бегония, гладиолус |
5,6-6,0 |
Садовые культуры: помидоры, картофель, редис, кукуруза, малина, ежевика, жасминЦветы: лилия, ирис, примула |
5,1-5,5 |
Садовые культуры: щавель, брусника, клюква, черникаЦветы: ландыш, рододендрон |
4,0-4,5 |
Рисунок 2 5. Список используемой литературы 1. Васильев В.П. Аналитическая химия – М.: Дрофа, 2002. 2. Голубева Р.М, Мансуров Г.Н. Открой для себя мир химии – М.: Дрофа, 2004. 3. Кемпбел Дж. Современная общая химия – М.: Мир, 1985. 4. Рассадкин Ю.П. Вода обыкновенная и необыкновенная. - М.: Галерея СТО, 2008. 5. Тяглова Е.В. «Исследовательская и проектная деятельность учащихся» - М.: Глобус, 2008. 6. Шилов И.А. Экология. М.: Высш. школа, 2000. 7. Энциклопедия для детей. Том 17: Химия. - М.: Аванта+, 1999. Нормативные документы:
- 8. ГОСТ Р 52345-05, ГОСТ 31696-12 «Продукция косметическая моющая. Общие технические условия», издание 2012.- 9. ПНДФ 14.1:2:3:4.121-97 «Методика выполнения измерений рН в водах потенциометрическим методом», издание 2004.- 10. СанПиН 2.1.4.1074-02 «Гигиенические требования к качеству воды централизованного водоснабжения», издание 2002. Электронные источники: - 11. https://www.youtube.com/watch?v=3oQ348Hk3QA&list=PLsOMq-874J1XsilkStfHlSY6omw8EABUI&index=38- 12. http://ru.wikipedia.org/wiki - Материал из Википедии – свободной энциклопедии.