V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Пищевая сода
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
С понятием химические вещества я знаком давно, несмотря на то, что учусь только в третьем классе. Мои родители - химики, и примерно с пяти лет мы начали проводить различные эксперименты. Это было очень интересно. Мама рассказывала о многообразии веществ в современном мире, меня это очень поразило. В этом году я решил изучить пищевую соду и выполнил исследовательскую работу на эту тему.
Актуальность моей работы заключается в том, чтобы находить интересное и необычное рядом, в том, что доступно для наблюдения и изучения.
Гипотеза: действительно ли пищевая сода является универсальным продуктом?
Объектом моей исследовательской работы является сода пищевая – химическое вещество, с которым мы часто встречаемся в жизни.
Предмет исследования: физико-химические свойства пищевой соды.
Цель проекта: обобщение известных и неизвестных фактов о соде пищевой, определение сферы и способов использования человеком соды и проведение экспериментов.
Задачи:
Узнать, что такое сода и изучить ее свойства;
Познакомиться с историей открытия пищевой соды;
Изучить историю производства пищевой соды;
Узнать о сфере применения соды;
Провести эксперименты с использованием соды и проанализировать
результаты.
Методы исследования:
Теоретические: изучение и анализ литературы, просмотр видео по теме исследования.
Практические: проведение опытов.
Теоритическая часть
2.1 Сода – что это?
Всем нам знакомая пищевая сода – это не что иное, как натриевая соль угольной кислоты [1]. На языке химии формула пищевой соды записывается NaHCO3 (ее называют также гидрокарбонат натрия, бикарбонат натрия, натрий двууглекислый, питьевая сода) [2]. Химические свойства: порошок белого цвета, не имеет ярко выраженного запаха, сода не токсична, легко растворяется в воде. Сода может вступать в реакцию с различными кислотами с образованием углекислого газа [1].
Пищевую соду хранят в закрытых упаковках, в сухом месте вдали от источников огня. Гарантийный срок хранения натрия двууглекислого — 12 месяцев со дня изготовления. Срок годности не ограничен [2].
2.2 Историческая справка
Издревле сода была известна человеку и применялась им в лечебных целях. Древние индусы три тысячи лет назад уже знали о существовании соды. В древнеегипетских манускриптах можно найти описание её применения, относящиеся ещё к 1-2 вв. до нашей эры. В основном египтяне использовали ее для мумификации, а вот древние римляне применяли ее в быту и в качестве гигиенического средства.
Древние люди добывали соду из особых источников и озёр, выпаривая её на огне. Другой древний способ получения соды – из золы сожжённых водорослей. До начала XIX в. использовалась почти исключительно природная сода, но с ростом ее потребления возникла необходимость производства соды в больших масштабах искусственным путем [3].
2.3 Получение соды
Искусственно сода была получена лишь в 1791 году во Франции химиком Лебланом. Он синтезировал ее из мела, серной кислоты и поваренной соли. Многие годы технология ее изготовления хранилась в строжайшей тайне. Однако, после открытия более простого способа производства соды в 1861 году бельгийским химиком Э. Сольве, она получила широкое распространение. Этот метод заключается в пропускании аммиака и углекислого газа через водный раствор поваренной соли. Этот способ получения соды используют в промышленности и по сей день [3].
В России еще во времена Петра Первого соду называли «зодой» или «зудой» и вплоть до 1860 года ее ввозили из-за границы. В 1864 году в России появился первый содовый завод по технологии француза Леблана. Именно благодаря появлению своих заводов сода стала более доступной и начала свой победный путь в качестве химического, кулинарного и даже лекарственного средства [4].
В настоящее время в мире производится несколько миллионов тонн соды в год для промышленного производства, пищевой и медицинской промышленности [5].
В России вещество производится на двух предприятиях – на заводе АО «Башкирская содовая компания» в г. Стерлитамаке (Республика Башкортостан) и предприятии ПАО «Крымский содовый завод» в г. Красноперекопске (Республика Крым). Это продукты высокого качества соответствующие требованиям ГОСТ [2].
2.4 Применение пищевой соды
Пищевая сода применяется в химической, пищевой, лёгкой, медицинской, фармацевтической промышленности, цветной металлургии, поставляется в розничную торговлю.
В химической промышленности – для производства красителей, пенопластов и других органических продуктов, фтористых реактивов, товаров бытовой химии, наполнителей в огнетушителях.
В легкой промышленности – в производстве подошвенных резин и искусственных кож, кожевенном производстве, текстильной промышленности.
В пищевой промышленности – хлебопечении, производстве кондитерских изделий, приготовлении напитков [2].
Сода – это натуральный разрыхлитель. Её часто добавляют в выпечку для придания готовому изделию воздушности и пышности, которые достигаются за счёт выделения углекислого газа. А чтобы добиться максимального эффекта, порошок нужно предварительно погасить уксусом или кипятком. Соду используют при изготовлении газированного напитка «Содовая вода» [6].
В пищевой промышленности она зарегистрирована как пищевая добавка E500 [5].
Соду используют в кулинарии.
С помощью соды можно очистить от загрязнений любые продукты.
Соду можно добавлять в мясные блюда, она сделает их более сочными и устранит жёсткость.
Если добавить немного соды в кашу, она не пригорит ко дну кастрюли [6].
Врачи рекомендуют мыть овощи и фрукты в слабом содовом растворе (1 ст. л. на литр воды). Такая процедура дезинфицирует их и нейтрализует имеющиеся в них химикаты. Содовый раствор доберется туда, куда вода не способна.
Витамины при варке капусты сохранятся лучше, если в воду добавить щепотку соды.
Для сохранения цвета овощей при их варке, а также для возвращения аромата сухим и замороженным овощам можно добавить щепотку пищевой соды на 1 л воды [7].
Также соду используют в быту.
Пищевая сода, которая имеется на кухне у любой экономной хозяйки, – это очень дешевое, но невероятно эффективное, натуральное чистящее средство. С ее помощью можно отмыть практически любые загрязнения намного эффективней и безопасней чем многими дорогими импортными чистящими средствами. Кроме того, она экологически чистая, не разъедает руки. Во время беременности в хозяйстве желательно применять исключительно соду, потому что она нетоксична, значит не принесет плоду никакого вреда. Сода адсорбирует любые запахи. Сода мгновенно гасит огонь [7].
Применение соды в народной медицине.
В народной медицине пищевую соду зачастую используют как средство борьбы с изжогой. Сода часто используется для устранения заболеваний горла, как лекарство от насморка и кашля. Раствор соды применяют внутрь как средство против мокроты. Сода прекрасно помогает от укусов насекомых [8].
Применение соды весьма эффективно и в косметологии. С ее помощью можно очень недорого, но при этом с большой пользой ухаживать за лицом, телом, волосами. Из соды можно делать очищающие маски для лица. Сода отбеливает зубы. Добавьте на вашу зубную щетку с нанесенной пастой немного соды. Зубы станут белее, уйдет желтизна [9].
2.5 Вред соды
Активно используя соду в различных, но таких полезных и благих целях необходимо так же помнить о том, что это вещество, прежде всего химический продукт, поэтому об осторожности при её использовании и употреблении забывать не стоит. Когда сода находится в виде порошка, её щелочные свойства намного сильнее чем, когда она находится в жидком водном растворе. Поэтому при длительном контакте соды с кожей могут возникнуть раздражения и покраснения кожи, а если вдохнуть порошок соды или по неосторожности он попадёт в глаза, можно получить сильный ожог. Если эта неприятность всё же с вами произошла, немедленно промойте обожжённый участок кожи или глаза водой, чтобы прекратить негативное воздействие соды.
При использовании порошка для отбеливания зубов истончается и ухудшается зубная эмаль.
Прежде, чем повсеместно использовать гидрокарбонат натрия для избавления от разных недугов, следует проконсультироваться с врачом.
Но, если быть уж вовсе объективным, то, конечно, от пищевой соды больше пользы, чем вреда. Но при её использовании не стоит забывать о всех её свойствах и о правилах обращения с ней. Только в этом случае этот белый порошок станет вашим незаменимым помощником [1].
3. Экспериментальная часть
Опыт «Растворимость соды в воде»
Для опыта понадобится: сода, стакан с водой, ложка.
Я добавил соду в стакан с водой, перемешал и наблюдал растворение соды. Действительно, пищевая сода – вещество, которое растворяется в воде.
Опыт «Определение реакции среды раствора соды»
Для опыта понадобится: вода, сода, стакан, ложка, универсальная индикаторная бумага.
Для начала определил водородный показатель pH воды. Для этого опустил индикаторную бумагу в стакан с водой и сравнил ее цвет с цветами эталонной шкалы для pH. Водородный показатель равен примерно 7. У воды нейтральная реакция среды. Далее добавил в стакан с водой две чайных ложки соды, размешал до полного растворения. Снова измерил pH раствора. Цвет индикаторной полоски изменился с оранжевого на сине-зеленый, что говорит об изменении pH раствора. Значение водородного показателя в растворе соды равно 8-9.
Таким образом, раствор соды имеет щелочную реакцию среды.
Все опыты в третьем пункте основаны на реакции взаимодействия соды и кислот, в результате которой образуется углекислый газ.
Опыт «Тушение зажженной спички»
Для опыта понадобится: сода, уксус, баночка, спички.
Сначала провел опыт без соды. Для этого в баночку налил уксус. Зажженную спичку опустил в баночку, наблюдал горение. Затем добавил к уксусу немного соды и снова опустил спичку в баночку. Выделяющийся в результате реакции углекислый газ погасил пламя спички.
Опыт «Приготовление лимонада»
Для опыта понадобится: сода, лимонный сок, сахар, вода, стакан, ложка.
Я приготовил лимонад с использованием соды. Для этого в стакан с водой добавил 4 столовых ложки лимонного сока, 2 чайных ложки сахара, ½ чайной ложки соды. Всё активно и тщательно перемешал и наслаждался шипучим напитком. Пузырьки газа в напитке – это выделяющийся в результате реакции взаимодействия соды и лимонной кислоты углекислый газ.
Опыт «Надувание шара»
Для опыта понадобится: сода, уксус, бутылка, воздушный шарик.
Примерно ¼ часть бутылки заполнил уксусной кислотой. В воздушный шарик через воронку засыпал 1 столовую ложку соды. Надел на горлышко бутылки воздушный шар и постепенно высыпал из него соду в бутылку.
В результате шарик начал надуваться за счет выделения углекислого газа.
Также проведены другие опыты, основанные на реакции взаимодействия соды с кислотами: содовые бомбочки (приложение 1), лед из соды (приложение 2) и рисование на соде (приложение 3).
Опыт «Окрашивание пламени»
Для опыта понадобится: сода, газовая горелка, ложка.
Эксперимент проводился вместе с папой-химиком. При сгорании пропан-бутановой смеси пламя горелки имеет голубой цвет. Если поднести к пламени ложку с содой, то пламя окрашивается в желтый цвет. Это объясняется наличием натрия в составе соды, именно он окрашивает пламя в желтый цвет.
Опыт «Холодный фарфор на основе соды»
Для опыта понадобится: 200 г соды, 100 г кукурузного крахмала, 150 мл воды, кастрюля, ложка, весы, мерный стакан.
С помощью весов взвесил соду и кукурузный крахмал. Смешал их в кастрюле. Добавил 150 мл воды (для точного объема использовал мерный стакан). Тщательно все перемешал. Поставил кастрюлю на плиту на средний огонь и при постоянном перемешивании нагрел смесь до ее превращения в густую массу. На подложке замесил «тесто».
Из этой массы можно изготавливать любые поделки. Я сделал елочные игрушки.
В школе на уроке технологии мы с одноклассниками из этого же холодного фарфора на основе соды сделали украшение-звездочку (приложение 4).
Опыт «Выращивание кристаллов соды»
Для опыта понадобится: сода, банка с горячей водой, синельная проволока, нитка, карандаш, ложка.
Я налил горячую воду в банку. Добавил соду и размешивал до тех пор, пока сода не перестала растворяться (раствор стал насыщенным). На нитку подвесил синельную проволоку, на которой планировал вырастить кристаллы. Нитку привязал к карандашу и установил на банку. Ждал около суток. А потом наблюдал кристаллы соды на проволоке.
Почему так происходит: при остывании и испарении воды насыщенный раствор становится пересыщенным, и сода начинает кристаллизоваться из раствора на синельной проволоке.
Опыт «Снег из соды»
Для опыта понадобится: сода, пена для бритья.
Из флакона выпустил всю пену для бритья и постепенно высыпал в неё пачку соды, получившуюся массу размял руками. По ощущениям «снег» получился воздушный, мягкий, шелковистый, а самое главное – холодный на ощупь.
Опыт «Лизун из соды»
Лизун – это очень популярная игрушка у детей. Существуют разные способы, как сделать лизуна. Я попробовал сделать лизуна использованием соды. Конечно, можно эту игрушку купить в магазине, но гораздо интереснее приготовить ее своими руками.
Для опыта понадобится: канцелярский клей, сода, раствор для линз, краситель, емкость и ложка.
Я налил в емкость канцелярский клей, добавил каплю красителя, щепотку соды и немного раствора для линз. Все перемешал и у меня получился лизун.
Лизун теряет свою пластичность через 1-2 дня. Чтобы лизун дольше сохранял свои свойства, хранить его нужно в закрытой посуде в достаточно прохладном месте. Не нужно класть его на ковёр и другую ворсистую поверхность. Руки после игры с лизуном лучше всего вымыть.
Опыт «Чистящие свойства соды»
Я узнал, что соду используют в быту в качестве чистящего средства и решил проверить это на практике.
Для этого эксперимента я взял кастрюлю с пригоревшим дном, соду и влажную губку. Сначала я попробовал оттереть пятно только губкой. Ничего не изменилось. А вот с помощью той же губки с содой я довольно быстро отчистил кастрюлю от пятна.
Я убедился, что сода является эффективным чистящим средством.
Заключение
В ходе исследовательской работы из литературных источников я узнал много интересных фактов о соде:
Сода издревле была известна человеку и применялась им в лечебных целях и в быту.
Моя гипотеза подтвердилась, сода пищевая – универсальный продукт, сфера его применения очень широка. Свойства соды позволяют использовать её в промышленности, медицине, быту, косметологии и даже в творчестве.
Сода очень проста в применении, недорога по цене. Это абсолютно натуральное, а, значит, экологичное и безопасное средство.
Но, несмотря на нужность и важность, сода иногда может быть опасной, причиняя вред здоровью человека.
По результатам проведенных экспериментов можно сделать следующие выводы:
Пищевая сода – вещество, которое растворяется в воде.
Раствор соды имеет щелочную реакцию среды.
При взаимодействии соды с кислотами выделяется углекислый газ.
Из водного раствора сода способна кристаллизоваться.
Сода окрашивает пламя в желтый цвет.
Сода является эффективным чистящим средством.
Эксперименты, которые я провел, могут применяться в быту, на уроках окружающего мира и технологии, на занятиях внеурочной деятельности и кружковых занятиях. Они интересны и познавательны.
Список литературы
http://bezvreda.com/soda-nezamenimaya-pomoshhnica/
https://ru.wikipedia.org/wiki/Гидрокарбонат_натрия
http://maluta-blog.ru/tajny-mira/soda-pepel-bozhestvennogo-ognya
https://studwood.ru/1806608/tovarovedenie/proizvodstvo_pischevoy_i_kaltsinirovannoy_sody
http://www.plasma.com.ua/chemistry/chemistry/soda.html
https://brjunetka.ru/kak-mozhno-ispolzovat-sodu-v-domashnem-hozyaystve/
https://privet-sovet.ru/home/neobichnoe-primenenie-pishevoj-sodi-v-bitu
http://lucky-girl.ru/zdorove/narodnye-sredstva/soda-v-narodnoj-medicine.html
https://www.medikforum.ru/news/beauty/kosmetologiya/2314-coda-pishhevaya-recepty-krasoty.html
Приложения
Приложение 1
Опыт «Содовые бомбочки»
Для опыта понадобится: сода, гуашь, немного воды, уксус.
В миске смешал соду и гуашь и несколько капель воды, чтобы получить густую массу. Масса должна хорошо лепиться руками. Сделал из этой массы комочки и оставил сохнуть на сутки. Затем бросал «бомбочки» в кислую воду (вода и уксус) и смотрел, как они начали шипеть и пузыриться (выделяется углекислый газ), и постепенно окрасили воду.
Приложение 2
Опыт «Лед из соды»
Для опыта потребуется: сода, вода, гуашь, лимонная кислота, баночки, пипетка, чайная ложка.
Я приготовил концентрированный содовый раствор. Для этого в баночки объемом 100 мл с гуашью и водой добавил 1 чайную ложку соды, перемешал. Разлил в формы для льда, заморозил.
Потом выложил на блюдо готовый лед из соды.
Для растапливания льда понадобилась горячая вода с растворенной лимонной кислотой, примерно 1-2 чайной ложки на стакан.
С помощью пипетки наливал раствор кислоты на лед и наблюдал, как плавится лед с брызгами и пузырьками (углекислый газ, образующийся в результате реакции взаимодействия соды и лимонной кислоты).
Приложение 3
Опыт «Рисование на соде»
Для опыта понадобится: сода, уксус, гуашь, пипетки, поднос, баночки.
С помощью соды, красителя и кислоты можно создавать узоры. Это один из способов необычного рисования, который стоит попробовать.
Я насыпал соду на поднос и равномерно её распределил. В баночки поместил немного гуаши, добавил чуть-чуть воды, перемешал до растворения гуаши. Далее добавил в баночки уксусную кислоту.
С помощью пипетки «рисовал» узоры (капал в соду кислоту). За счет выделяющегося углекислого газа рисунок получился «объемным».
Приложение 4
Использование холодного фарфора на уроке технологии
24