VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Тайна поваренной соли
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
«Хлеб-соль!» - так на Руси встречали знатных гостей. Это традиционное пожелание добра и достатка. Встреча гостей хлебом-солью имела ещё одно важное значение - соль была своеобразным оберегом, наши предки верили, что соль защищает от враждебных сил. [1] Во многих русских народных пословицах говорится: «Без соли и стол кривой», «Пуд соли съесть» (приложение). [2, с.7]
В наше время наука стремится разгадать тайны микромира, заглянуть за пределы Вселенной. Ее цель - познать новое. Но одновременно забывается то, что находится совсем рядом, без чего мы не можем обойтись. То, чем пользуемся каждый день.
Актуальность моей работы заключается в том, чтобы находить интересное и необычное рядом, в том, что доступно для наблюдения и изучения, не требует особых усилий и затрат. Например, соль. Соль, которая есть на каждом столе, в каждом доме, известная и знакомая, непознанная и таинственная! В минералогии её называют галитом, в технике и в быту – поваренной или пищевой солью, а в химии – хлоридом натрия. [3]
Так была выбрана тема исследования «Тайна поваренной соли».
Цель моего исследования: изучение удивительных свойств соли.
Задачи: Узнать, что такое соль, как её получают и где применяют. Продемонстрировать:
влияние количества растворенной соли на плотность воды;
продемонстрировать влияние соли на температуру замерзания воды;
влияние соли на проводимость воды электрического тока;
продемонстрировать влияние соли на цвет пламени огня;
продемонстрировать способ производства соли методом выпаривания.
1. Необычное рядом
Всемирная история соли ведет свое начало примерно с той же поры, что и все хозяйство человека. Человек научился солить пищу почти одновременно с тем, как научился выращивать зерна и готовить из них лепешки.
Прародителем пищевой соли является древесная зола - именно ею посыпали хлеб, чтобы он был более вкусным. Затем люди начали находить белые глыбы и порошок, который имели похожий на золу, но более острый и концентрированный вкус. Постепенно они научились использовать ее как приправу к мясу. [4, с.11]
С самого начала истории употребления соли человек видел ее двоякую природу: с одной стороны, соль считалась священным веществом, воплощением вечности и постоянства, с другой - символом бесплодия и зла (на слишком соленых почвах ничего не росло).
Что касается России, то добыча соли является одним из древнейших отечественных промыслов. Начало солеварения датируется V веком до н. э. и связано с праславянскими племенами и Галицией. Солеварение в Киевской Руси, согласно письменным источникам, началось в XI–XII вв.
Важность соли понимали еще наши предки. Недаром на карте России есть такие места, название которых очень тесно связано с солью (Соль-Илецк Оренбургской области), Соликамск Пермской области, Усолье-Сибирское Иркутской области, Бурсоль Алтайского края, Солигалич Костромской области), Соловецкие острова Архангельской области). [5]
Соль поваренная является минеральным природным веществом и очень важным компонентом человеческой пищи. Соль выпаривают из воды, добывают из недр земли, из морской воды. Мировые геологические запасы соли практически неисчерпаемы.
Поваренная соль - единственный минерал, который непосредственно употребляется в пищу. Чистая поваренная соль состоит из хлорида натрия NaCl. В природе соль встречается в виде минерала галита - каменной соли. Поваренная соль используется в пищу после промышленной очистки галита. Галит формируется в виде кристаллов от бесцветного до белого, светло- и тёмно-голубого, жёлтого и розового. Окраска связана с примесями.
Хлорид натрия находится в природе в уже готовом виде. В небольших количества она встречается повсеместно. Но особенно её много в морской воде и в соленых озерах и источниках, в больших массах она встречается в виде твердой каменной соли.
Подсчитано, что в морской воде всех морей и океанов содержится приблизительно 50•1015 тонн различных солей. Эта соль могла бы покрыть весь земной шар пластом толщиной в 45 м. На долю поваренной соли приходится большая часть 38•1015тонн. [4, с.22]
На территории нашей страны особенно богатыми запасами соли отличается озеро Баскунчак. Запасы соли здесь почти неисчерпаемы. Озеро Баскунчак расположено в 53,5 км от Волги. Оно занимает поверхность в 190 км2, и на его имеется три пласта соли: верхний, ныне разрабатываемый, в 6,5 и 9 м, средний в 2 м и нижний - свыше 13 м, причем запас соли только в одном верхнем пласте исчисляется примерно в 720 миллионов м3. Глубина озера не более полуметра зимой и весной, летом же этот слой воды испаряется. Это озеро расположено на вершине соляной горы, которая уходит вниз на глубину более километра. Эта соль на 99% состоит из NaCl. [4]
Твердая или каменная соль образует под землей огромные горы, не уступающие по величине высоким пикам Памира и Кавказа. Основание этой горы лежит на глубине 5–8 км, а вершины поднимаются до земной поверхности и даже выступают из нее. Также гигантские горы называют соляными куполами. При высоких давлениях и температурах соль в недрах земли становится пластичной. При этом соль поднимет, или протыкает породы, лежащие над ней. Огромные подземные горы каменной соли находятся на Прикаспийской низменности, в отрогах Урала, в горах средней Азии. В Таджикистане находятся самые высокие соляные купола.
По способу добывания соль делится на несколько видов:
• каменная добывается горным способом, с помощью подземных разработок; • самосадочная соль или озёрная, добывается из пластов на дне соляных озёр;
• садочная соль получается выпариванием или вымораживанием из воды лиманов;
• выварочная соль получается выпариванием из подземных вод. [6]
В 1960-е годы Герберт Шелтон и Поль Брэгг поваренную соль окрестили «белой смертью», и это утверждение бытует до сих пор. [7] Все началось с объявления соли виновницей гипертонии, почечной недостаточности, ишемической болезни сердца и ожирения. Отчасти это верно.
Итак, соль является важным элементом, обеспечивающим жизнедеятельность человека и животного мира, а также товаром, имеющим огромное промышленное применение. Соль является основой для производства химических продуктов (хлора и каустической соды), на базе которых изготовляется множество пластмасс, алюминия, бумаги, мыла, стекла. По подсчетам специалистов, соль в современных условиях прямо или косвенно имеет свыше 14 тысяч областей применения.
Натрий, входящий в состав соли, является одним из необходимых для осуществления жизненно важных функций организма человека. В нашем организме около 50% всего натрия находится во внеклеточной жидкости, 40% - в костях и хрящах, около 10% - в клетках. Натрий входит в состав желчи, крови, цереброспинальной жидкости, сока поджелудочной железы, женского молока. Он необходим и для нормальной работы нервных окончаний, передачи нервных импульсов и мышечной деятельности, включая мышцы сердца, а также для усвоения определенных питательных веществ тонким кишечником и почками. Надо иметь в виду, что натрий мы потребляем не только с поваренной солью, но и с другими соединениями натрия в виде консервантов (нитрат натрия), вкусовых добавок (глутамат натрия) или разрыхлителей (бикарбонат натрия).
Очень широко люди используют соль в быту, при консервировании и солении пищевых продуктов: рыбы, мяса, овощей, грибов и т. д. Дело в том, что соль имеет уникальное свойство - убивать бактерии и микробы, которые вызывают гниение и порчу продуктов. На этом же свойстве основано производство мясных и рыбных консервов. Такие продукты очень долго не портятся, долго хранятся и могут применяться в пищу даже через несколько недель после их приготовления.
Однако, применение соли не ограничивается только кулинарией. Соль полезна и с медицинской стороны. В поваренную соль добавляют минеральное вещество йод, и получается йодированная соль. Ее используют для профилактики недостатка йода в организме, который может привести к заболеванию щитовидной железы. В последнее время стало еще принято добавлять в соль другое минеральное вещество – фтор (фторирование соли). Ее применение является хорошей профилактикой кариеса.
Хлорид натрия применяют для получения физиологического раствора. Физиологический раствор это 0,85% раствор NaCl в воде. Столько хлорида натрия содержится в крови человека. При заболеваниях, в результате которых организм теряет большое количество воды, человеку вливают физиологический раствор. [8]
2. Исследование физических и химических свойств соли
Поваренная соль имеет вид бесцветных кристаллов, но с различными примесями его цвет может принимать голубой, фиолетовый, розовый, жёлтый или серый оттенок. Температура плавления 800,8 С, кипения 1465 С. Умеренно растворяется в воде.
Рассмотрим некоторые свойства соли.
Растворимость соли в воде.
Оборудование: три стакана, соль, вода, три яйца.
Практическая работа: Наберем во все три стакана обычной пресной воды. Первый стакан оставим с пресной водой. Во второй и трети добавим соль. Во второй - одну столовую ложку соли, в третий - три столовые ложки соли. В каждый стакан отпустим яйцо и посмотрим как они себя будут вести. В стакане с пресной водой яйцо утонуло. Во втором стакане соль растворилась полностью, а яйцо не тонет и не всплывает. В третьем стакане соль растворилась не полностью, яйцо не тонет и плавает на поверхности.
Вывод: на плотность воды влияет количество растворенной соли в воде, то есть чем боше соли в воде, тем больше плотность воды. Во втором стакане плотность воды и яйца совпала и по этой причине яйцо не тонет и не всплывает. При высокой концентрации соли плотность воды становится больше плотности яйца и яйцо всплывает. Вот по этой причине человеку легче держаться на плаву в морской воде, чем в пресной воде реки или озера.
Фото 1. Разные концентрации соли дают разную плотность воды.
Влияние соли на температуру замерзания воды.
Оборудование: три стакана, соль, вода, морозильная камера.
Практическая работа: В каждый стакан наливаем обычной пресной воды. Как и в предыдущем опыте, первый стакан оставим с пресной водой. Во второй и трети добавим соль. Во второй - одну столовую ложку соли, в третий три столовые ложки соли. Ставим все три стакана в морозильную камеру на два часа. После этого в стакане с пресной водой образовала крепкий лед, слабый раствор соли получился слабый лед с жидкой фазой. Крепкий раствор соли вообще не кристаллизовался, остался в жидком состоянии.
Вывод: Соль уменьшает температуру кристаллизации воды. В быту данное свойство применяется зимой на дорогах: при гололеде дороги посыпают смесью соли щебенки. Соль при этом растворяет лед.
Фото 2. Три пробы воды до морозильной камеры и после.
Влияние соли на способность воды проводить электрический ток.
Оборудование: блок питания (5В), провода, светодиодная лента, чашка с пресной водой, чашка с раствором соли.
Практическая работа: Подсоединили провода к блоку питания. В разрыв провода идущего от плюсовой клеммы подключили светодиодную ленту. Оголили конец провода. Провод от отрицательной клеммы также оголили. При погружении оголенных частей обоих проводов в чашку с пресной водой наблюдаем тусклое свечение светодиодов. Отпустив провода в соленой раствор лента светодиод загорается ярким светом.
Вывод: Соль увеличивает проводимость воды, т.е. в соляный раствор лучше передает электрический ток.
Фото 3. Пресная вода - тусклое свечение светодиода. Раствор соли - яркое свечение светодиода.
Производство соли выпариванием.
Оборудование: чашка, сухое горючее, подложка, раствор соли.
Практическая работа: Нагреваем раствор соли до кипения и даем выкипеть воде. В результате в чашке останутся кристаллы поваренной соли.
Вывод: Таким образом, производится соль из морской воды.
Фото 4. Схема опыта и кипящий раствор соли.
Фото 5. Кристаллы соли образовавшиеся после выпаривания воды.
Создание желтого цвета огня при помощи соли.
Оборудование: горелка, щипцы, кристаллы соли, подставка.
Практическая работа: Возьмем из предыдущего опыта кристалл после выпаривания и поднесем к пламени огня. Пламя тотчас же окрасится в желтый цвет.
Вывод: В состав соли входит хлорид натрия, при горении создающий желто-оранжевые языки пламени. Любой деревянный предмет или костер из дров будут гореть таким же цветом, так как в составе древесного материала находится большое количество подобных солей.
Фото 6. Изменение цвета пламени.
Выращиваем кристаллы.
Оборудование: Соль, вода, стакан, проволока, нитка.
Проведение: Чтобы получить кристаллы, приготовим перенасыщенный раствор соли. При этом нужно поддерживать раствор теплым. Затем, в раствор опускаем нитку, на конце которой привязали скрепку. Поставим стакан в теплое место, чтобы жидкость остывала медленнее. Через несколько дней на проволочке вырастут красивые соляные кристаллы.
Вывод: С остыванием воды растворимость соли понижается, и она начинает выпадать в осадок и оседать на стенках сосуда и на нашей нитке.
Фото 7. Выращивание кристаллов (начало опыта, через один день, через неделю)
Анкетирование.
В классе я провела анкетирование с целью выявить знания сверстников о полезных и вредных свойствах соли. Я задала следующие вопросы:
Может ли человек прожить без соли?
Каково влияние соли на здоровье человека?
Где еще кроме пищи применяют соль?
Какие виды соли Вы знаете?
Получились такие результаты:
30% детей считают, что человек спокойно может прожить без соли.
20% не знают о влиянии соли на здоровье человека.
55% отметили, что соль употребляется только в пищу.
20 % детей знают, что соль бывает разных видов.
Это еще раз показывает, что соль которая есть на каждом столе, в каждом доме, с одной стороны известная и знакомая, с другой совсем непознанная и таинственная!
Заключение
Соль - одно из уникальных веществ нашей планеты. Область её применения обширна. Цель, поставленная в начале работы – исследовать некоторые физические и химические свойства соли поваренной, достигнута. Были продемонстрированы опыты, приводящие к выводам:
С увеличением количества растворенной соли в воде увеличивается ее плотность.
Соль увеличивает проводимость воды электрического тока.
Соль уменьшает температуру замерзания воды
Соль окрашивает цвет пламени в желтый цвет
Из раствора соли можно получать соль методом выпаривания
А еще я поняла, что самые простые и знакомые вещи могут оказаться необычными.
Список литературы
Интернет ресурс: http://www.kakprosto.ru/kak-826319-otkuda-poshla-tradiciya-vstrechat-hlebom-s-solyu.
Русские пословицы и поговорки.: М.: Центрполиграф, 2010. 14с.
Интернет ресурс: Википедия. Свободная энциклопедия. https://ru.wikipedia.org/wiki/Хлорид_натрия.
Курлански Марк. Всеобщая история соли. - М.: Колибри, 2007.
Интернет ресурс: Соль в России. Историческое досье. http://po4emu.ru.
Интернет ресурс: Как дот соль. http://udivimenia.ru/raznoe/kak-dobyivayut-sol.
Интернет соли: Реабилитация соли. http://www.bumzdorov.ru/reabilitaciya-soli.
Интернет ресурс: Википедия. Свободная энциклопедия. https://ru.wikipedia.org/wiki/Йодированная_поваренная_соль.
Приложение
Пословицы и поговорки
Заметили, что соль не только не портится сама по себе, но и предохраняет от порчи другие продукты. Соль стала символом бессмертия и вечности верности, дружбы, благополучия и почиталась наряду с хлебом как источник богатства и жизни.
Без денег торговать – как без соли хлебать.
Без соли и стол кривой.
Без соли хлеб не еда.
Без соли не вкусно, без хлеба не сытно.
Без соли, без хлеба – худа беседа и др.
Значение некоторых пословиц
Пуд соли съесть: Без соли не проживешь, хотя в пищу человек кладет ее немного. Пуд соли – это 16 килограммов. Сколько времени должно пройти, прежде чем вы с кем-то «на пару» съедите пуд соли. По расчётам учёных, человек потребляет в год около пяти килограммов соли, значит пуд соли вдвоем можно съесть в полтора-два года. А 200 лет назад в бедных крестьянских семьях соль была роскошью, стоила очень дорого, ее берегли и экономили. Съесть пуд соли в те времена значило: прожить вместе очень долго и, естественно, хорошо узнать друг друга. И сейчас мы говорим: «нужно пуд соли съесть», когда хотим подчеркнуть, что понадобится немалое время, чтобы наладить отношения или договориться с человеком.
Не солоно хлебавши (уйти): То есть уйти, ничего не добившись. Выражение это создалось еще в те времена, когда соль была дорогим продуктом: «хлебать с солью» значило, примерно, то же что «есть сладко». Случалось, что в богатом доме почетные гости «хлебали солоно», а бедным родственникам доставалась несоленая пища. Отсюда и возникла эта поговорка.