V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Многоликая сода
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение Основой для выбора темы моего исследования послужил тот факт, что помогая маме на кухне, мы с ней часто использовали соду. Всем известно, что сода применяется как чистящее средство, а также для стирки белья и мытья посуды. А чем мы полощем горло, если оно заболело? Конечно раствором пищевой (питьевой) соды. И мне захотелось подробнее узнать, что такое сода, и какими свойствами она обладает, а самое главное, постараться объяснить с точки зрения химии, почему так ведёт себя это вещество в химических реакциях, и какие же свойства этой соли обусловили её широкое применение в быту.
Предмет - сода (гидрокарбонат натрия)
Объект – свойства пищевой соды
Перед моим исследованием я определила для себя следующие цели:
познакомиться с историей получения соды;
исследовать состав и некоторые свойства гидрокарбоната натрия;
Что бы выполнить все цели я поставила перед собой задачи:
сделать анализ литературы, рассказывающей о соде;
исследовать состав гидрокарбоната натрия;
исседовать среду водных растворов(pH) гидрокарбоната натрия: изменение рН раствора соды после кипячения;
предложить рецепт по применению соды в быту ввиде буклета.
Методы исследования:
анализ литературы;
эксперименты.
Гипотеза: сода - это универсальный помощник человека во многих сферах жизни.
Глава 1
Что такое «сода», как её получают: немного истории
Из научно-популярной литературы и интернет-сайтов мы узнали, что название «сода» происходит от растенияSalsolaSoda, из золы которого её добывали.
Растение SalsolaSoda Издревле сода была известна человеку и применялась им в лечебных целях. Древние индусы три тысячи лет назад уже знали о существовании соды. Упоминания об этом веществе появляются еще 1,5-2 тысячи лет назад. В древнеегипетских манускриптах находили описание её применения. В древних пирамидах фараонов находят следы натра. В Древнем Египте сода использовалась в кулинарии и в медицине, в частности, при бальзамировании. Добывали это минеральное вещество из озер, которые под солнцем выделяли осадочную воду.
В летописи древних славян встречаются рецепты целебных снадобий у древних волхвов, в состав которых входила родниковая вода, мёд и сода.
Применение этого напитка воинами приводило к обретению у них силы и недюжинной выносливости. Это самый настоящий энергетик, в разы повышающий работоспособность организма. Авиценна считал происхождение соды божественным. 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. Но в дальнейшем этот метод развития так и не получил и был окончательно забыт.
А в конце восемнадцатого года свой способ получения соды представил французский химик Леблан. Он предлагал сплавливать смесь сульфата натрия, мела и древесного угля. Этот способ долгое время держался в тайне у французов. Как результат, именно Франция первой стала добавлять соду в тесто, тогда как другие страны пользовались средствами для подъема теста на основе дрожжей. Первым предприятием по производству соды на основе способа Леблана стал содовый завод, основанный в Барнауле в 1864 году промышленником М. Прангом.
Вскоре набирает популярность другой метод получения соды. Его разработал бельгийский химик Сальве еще в 1861 году. Он предложил аммиачный способ изготовления из поваренной соли. Технология Сальве 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. И уже в конце девятнадцатого, начале двадцатого века все европейские страны и США перешли на эту технологию.
Сейчас метод Сальве по-прежнему занимает лидирующую позицию в мире. Его придерживаются крупнейшие производители соды в США, Новой Зеландии, Австралии.
В России основным предприятием, производящим соду, является Стерлитамакский завод. В 1936 году в Стерлитамакских горах были найдены огромные залежи известняка, а это и есть сырье, необходимое для производства соды. С тех пор этот содовый завод является одним из крупнейших производителей очищенного карбоната натрия.
Глава 2Состав и свойства соды.
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.
Химическая формула соды NaHCO3 (Гидрокарбонат натрия) представляет собой гидрокристалическую соль, однако чаще всего она встречается в виде белого порошка тонкого помола.
Формула пищевой соды имеет в своем составе элементы, которые характеризуют ее как мягкую щелочь, не оказывающую агрессивного воздействия на мягкие ткани организма, поэтому очень часто отщелачивающие свойства этого продукта используют в лечебных и профилактических целях для оздоровления организма. Гидрокарбонат натрия не токсичен, пожаро- и взрывобезопасен. Он образуется при пропускании избытка углекислого газа через раствор гидроксида натрия:
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,
Na2CO3+CO2=2NaHCO3+H2O.
Последние научные исследования доказали — гидрокарбонат натрия уничтожает свободные радикалы, которые являются главной причиной старения организма. Это значит, что сода действительно может стать основой эликсира вечной жизни. Доказано, что сода является средой, в которой зародилась жизнь. Учёным удалось составить некий предполагаемый раствор, в котором зародились первые молекулы жизни на Земле, так называемый «Бульон жизни»- смесь аминокислот и в нём тоже присутствуют элементы соды. Да и наша кровь содержит молекулы соды, которые и придают ей некоторую солоноватость.
С помощью этого порошка можно очистить любую поверхность — стальную, алюминиевую, пластиковую. Сода очень хорошо чистит ювелирные украшения, ковры, мебельную обивку и винил. Кроме того, сода имеет дезодорирующие свойства, а если добавить ее при стирке — удаляет застарелые пятна и смягчает ткань.
Так что, можно смело сказать, что за содой, этим волшебным порошком — будущее.
Глава 3
Применение соды
Сода является незаменимым помощником в домашнем хозяйстве, кулинарии, медицине. Но также большую роль это средство играет и 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.
Как вы видите, сода очень универсальное средство.
Практическая часть.
Исследование состава пищевой соды: (Приложение 1) Докажем, что в составе гидрокарбоната натрия есть карбонат ионы. Для этого проведём реакции соды с соляной кислотой. В результате мы наблюдаем выделение бесцветного газа. (фото 1) Определим газ. Заженная лучинка, внесенная в пробирку, гаснет. (фото2 и 3) Это - углекислый газ. Он тяжелее воздуха и способен прекратить его доступ к горящему предмету: NaHCO3 + HCl → NaCl + H2CO3, а затем H2CO3 → H2O + CO2↑. Эта реакция имеет практическое значение и используется в углекислотных огнетушителях.
Для доказательства наличия в пищевой соде ионов натрия проделаем такой опыт: В пламени горелки тщательно прокалии железную проволоку. Затем смочили её, опустив в пробирку с раствором гидрокарбоната натрия. Внесли в пламя горелки смоченную проволоку и наблюдали окрашивание пламени в желный цвет. Данный факт доказывает наличие ионов натрия в пищевой соде.
2. Орпеделим среду (рН) раствора гидрокарбоната натрия и докажем, что пищевая сода — это щелочь. (приложение 2)
Растворы всех химических веществ определяются значением водородного показателя (рН), характеризующим кислотность или щелочность среды.
Если раствор имеет показатель рН 6 и ниже, он представляет собой кислотную среду. Вещества, растворы которых имеют рН 8 и выше — щелочную среду.
На влажную универсальную бумагу наносим раствор соды. (стакан № 1) Индикатор изменяет окраску на синюю. По шкале определяем значение рН раствора – 8-9. Видим, что слабощелочная среда. (фото 6) Нагреем раствор гидрокарбоната нанрия до кипения и некоторое время кипятим. (стакан № 2)Затем вновь орпеделим среду раствора. Отмечаем, что среда раствора стала более щелочной рН = 12. (фото 7 ) Этот факт объясняется процессом превращения гидрокарбоната натрия в карбонат натрия при нагревании: 2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2↑.
Таким образом, эксперементальным путем мы доказали, что гидрокарбонат натрия это соль, которая имеет щелочную среду.
Заключение.
Таким образом, я изучила историю появления соды, способы её применения
Эксперементальным путем я узнала состав гидрокарбоната натрия. На основе эксперементов можно сказать, что:
- Раствор гидрокарбоната натрия имеет щелочную среду, и это свойство широко применяется в лечебных целях, а также в производстве чистящих средств;
- Реакция гидрокарбоната натрия и кислоты имеет практическое значение и используется в углекислотных огнетушителях
- В домашних условиях сода заменяет собой любую «химию», но при этом она — экологически чистое и натуральное средство. С помощью этого порошка можно очистить любую поверхность — стальную, алюминиевую, пластиковую.
Гипотеза, выдвинутая мной в начале исследования, полностью подтвердилась: сода - это универсальный помощник человека во многих сферах жизни.
В дополнение к результатам исследования я предлагаю несколько простых рецептов в виде буклета. (Приложение № 3)Надеюсь, что они будут вам интересны.
Список использованных источников.
Химия: учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений/ И.И. Новошинский, Н.С.Новошинская.- М.: ООО «Русское слово – учебник», 2013.- 296 с.
http://sodaved.com/svojstva/himicheskie-svojstva.htm
https://kkrasnova.ru/vse-opyty-s-sodoj-chast-1
http://earth-chronicles.ru/news/2014-11-11-73253
http://www.babushkinysovety.ru/soda.html
http://maluta-blog.ru/tajny-mira/soda-pepel-bozhestvennogo-ognya
Приложение 1
Исследование состава гидрокарботана натрия.
фото 1
фото 2 фото 3
фото 4 фото 5
приложение 2
Орпеделение среды (рН) раствора гидрокарбоната натрия.
фото 6
фото 7
11