VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
В чём сила мыла?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
С самого раннего детства мама учит всегда мыть руки с мылом. И детская книга К. Чуковского «Мойдодыр» говорит нам: «Да здравствует мыло душистое!».
Я провел соц.опрос в начальных классах нашей школы (Приложение 1), который показал, что не все дети моют руки с мылом.
А почему руки надо мыть именно с мылом? Грязь очень плохо отмывается простой водой, особенно если это жир. И вместе с частицами грязи на руках остаются микробы (бактерии и вирусы), которые могут вызывать различные болезни. Справиться с грязью и микробами и сделать руки чистыми нам помогает мыло.
Мне стало интересно, почему же так происходит? В чем сила мыла? И как раньше люди обходились без него?
Цель работы: узнать, почему мыло отмывает грязь.
Задачи:
1. Узнать историю возникновения мыла и проследить ее до наших дней.
2. Провести эксперименты и объяснить, почему мыло отмывает грязь.
Гипотеза: у мыла есть особенности строения, которые помогают отмывать грязь.
Объект исследования: мыло.
Предмет исследования: способность мыла отмывать грязь.
Методы исследования: анкетирование, изучение литературы, сбор информации по данному вопросу, проведение экспериментов, моделирование.
Глава 1. Для чего нам нужно мыло.
1.1. История возникновения мыла.
В ванной комнате у нас много различных моющих средств: гели для душа, шампуни, мыло жидкое и твердое, хозяйственное и туалетное. Все эти средства мы покупаем в магазине.
А как мылись люди до изобретения всех этих средств? Где брали мыло, когда не было фабрик и магазинов? Может быть, готовили сами?
Люди в древности, как и мы, замечали, что жир и грязь плохо отмываются простой водой. Они также замечали, что в природе есть некоторые вещества, которые меняют свойства воды и помогают отмыть руки и волосы, или отстирать белье. И они их умело использовали.
В качестве моющих средств во многих местах часто пользовались глиной. Достаточно было натереть глиной волосы или ткань, а затем просто прополоскать водой. [1] Мы тоже пользуемся таким методом, например, в походе, чтобы отмыть закопченный жирный котелок после супа, мы трем его глиной или песком. Отлично отмывается даже в холодной воде.
В природе есть растения с особыми свойствами – «мыльный корень», или мыльнянка обыкновенная. (Приложение 2) Растение содержит особые вещества – сапонины. В настоящее время тоже производят мыло с использованием этого растения. [5]
А на Руси делали щёлок. Щёлок – это раствор древесной золы. [2,4] Мама вспоминала, что в ее детстве в деревне бабушка заливала золу из печки водой в больших чанах. Все это настаивали. Вода становилась «мягкая», то есть щелочная. Такую воду потом использовали для того, чтобы мыться или стирать.
Считается, что мыло люди открыли случайно. В энциклопедии я прочитал, что английское названии мыла «soup» произошло от названия горы Сапе в Древнем Риме, на которой приносили жертвоприношения богам. [1] Пепел смешивался с животным жиром, и получалось мыло. Известно также о применении мыла в Древнем Египте и Вавилоне еще до нашей эры. [5]
Процесс изготовления мыла называется мыловарением. Интересно, что первоначально мыло использовали для стирки белья и в качестве лекарства. Долгое время производство мыла было очень дорогим. Только состоятельные люди могли им пользоваться. Однако в XIX веке было налажено промышленное производство мыла. Мыло стало общедоступным. [5]
1.2. Грязные руки без мыла не отмыть.
Наши руки становятся грязными, потому что наша кожа выделяет сало (жир). К кожному салу прилипают частицы кожи, пыли, а вместе с ними и микробы: бактерии и вирусы.
Мы решили провести эксперимент. Я и мой младший брат приготовили искусственную грязь из подсолнечного масла (жир) и гуаши (частицы пыли с бактериями) и сильно испачкали руки. Попробуем отмыть их.
Эксперимент № 1. Дата проведения 17.02.2018 г. (Приложение 3)
1. Моем руки холодной водой. Результат: грязь размазывается по коже, но не смывается.
2. Моем руки теплой водой. Результат: руки стали чище, но не отмылись.
3. Моем руки теплой водой с мылом. Результат: мыльная пена смыла всю грязь, и руки стали чистыми.
Проведенный эксперимент показал нам, что вода, тем более холодная, плохо смывает загрязнения с кожи. А если воспользоваться мылом, то образуется мыльная пена, которая легко очищает руки.
Почему грязные руки без мыла не отмыть? Проведем несколько экспериментов, чтобы найти ответ на этот вопрос.
Глава 2. Способность мыла отмывать грязь.
2.1. Вода и жир не смешиваются.
Проведем эксперимент, который покажет, как между собой взаимодействуют жир и вода.
Эксперимент № 2. Дата проведения 17.02.2018 г. (Приложение 4)
Для эксперимента нам понадобятся стеклянный стакан, чистая вода и подсолнечное масло.
1. Наливаем воду в стакан.
2. Наливаем масло в стакан с водой. Видим, что масло не растворяется в воде, а формируется в шарики небольшие и покрупнее.
3. Оставляем стакан с водой и наблюдаем. Через 2 минуты мы видим, что масло полностью отделилось от воды и поднялось наверх.
Вывод: масло (жир) и вода не смешиваются.
Существует две основных причины, по которым масло и вода никогда не смешиваются, даже, если они находятся в одной емкости. Весь мир вокруг нас состоит из молекул, и смешение двух веществ полностью зависит от вида и количества этих молекул.
Первая причина, по которой вода и масло никогда не смешаются – это то, что они имеют разное количество молекул, т.е. плотность этих веществ разная. Молекулы воды упакованы очень плотно, их много. В одном стакане воды больше молекул, чем всех известных звезд на небе. В масле молекул меньше, они упакованы не так плотно. Это означает, что если мы возьмем одинаковое количество воды и масла, то в воде молекул будет больше, а в масле меньше. Именно из-за разной плотности вода осядет вниз, а масло поднимется наверх.
Вторая причина, по которой эти жидкости не смешиваются – это полярность. Вода состоит из полярных молекул, т.е. каждая ее молекула с одной стороны имеет положительный заряд, а с другой стороны – отрицательный. Раз противоположности притягиваются, то и молекулы воды притягиваются друг к другу. Молекулы масла, напротив, неполярные, и покрыты оболочкой только из отрицательных зарядов. Их молекулы просто отталкиваются друг от друга.
2.2. Воздействие мыла на воду.
Сейчас необходимо понять, как взаимодействует вода и мыло. Для этого проведем несложный опыт.
Эксперимент № 3. Дата проведения 17.02.2018 г. (Приложение 5)
Нам понадобятся: прозрачный стакан, вода, соломинка, жидкое мыло.
1. Возьмем стакан и нальем в него воды.
2. Через соломинку будем дуть воздух в воду. Видим, что на поверхности воды надуваются крупные пузыри, которые сразу лопаются.
Это происходит от того, что молекулы воды очень сильно притягиваются друг к другу. Такая сила называется «поверхностным натяжением воды». [3]
Продолжим эксперимент…
3. Добавим в стакан с водой несколько капель жидкого мыла и слегка перемешаем. Снова возьмем соломинку и будем дуть через нее в воду. Видим, что на поверхности воды образуется много пузырей, они не такие крупные и не лопаются, а собираются в толстый слой пены.
Итак, оказывается, мыло меняет свойства воды. Как мы уже знаем, молекулы воды полярные. А вот молекулы мыла имеют отрицательный заряд только с одной стороны, а с другой хвостик молекулы – нейтральный, то есть не имеет заряда. Молекулы мыла перемешались с молекулами воды и, таким образом, снизили силу поверхностного натяжения воды. Поверхность воды стала более эластичной, так что получилась мыльная пена. [3]
2.3. Так мыло отмывает!
В ходе проведенных экспериментов я выяснил, что жир и вода никогда не смешиваются, а мыло воздействует на воду и меняет ее свойства.
Что же произойдет, если в стакан с водой и маслом добавить мыло?
Эксперимент № 4. Дата проведения 17.02.2018 г. (Приложение 6)
1. Добавим каплю жидкого мыла в стакан с водой и маслом из эксперимента 1. Перемешаем их. Наблюдаем, что происходит: жидкость в стакане помутнела, стала белой.
2. Продолжаем наблюдать: видим, что постепенно на поверхности воды образуется пена, а масляный слой исчез.
Вывод: мыло взаимодействует и с водой и с маслом.
Таким образом, мыло – это вещество, которое помогает соединить двух противников: воду и масло (жир, грязь).
Ответ на вопрос, как именно происходит такое взаимодействие, я нашел в интернете. Мне уже было известно, что молекулы мыла имеют две части: отрицательно заряженную и нейтральную. Заряженная часть притягивается к молекулам воды, нейтральная - от них отталкивается, зато хорошо взаимодействует с жирами. Поэтому молекула мыла одной стороной цепляется за жировое загрязнение на поверхности, а за другую сторону её тянут молекулы воды. Такое соединение называется «мицелла». [7,8]
Для того чтобы наглядно представить мыльную мицеллу и процесс ее образования, я сделал модель из картона и булавок. Черный картон – это грязь (жир), голубой картон – молекулы воды, а булавки – это и есть молекулы мыла. (Приложение 7)
Таких мицелл в мыльном растворе образуется очень много. Мыло захватывает частицы грязи, жира, микробов в мицеллы, которые затем легко смываются водой.
Так мыло отмывает!
Заключение.
В ходе изучения литературы, поиска информации и проведения экспериментов, я выяснил, что молекулы мыла имеют особое строение, благодаря которому могут образовывать соединения – мицеллы. Именно эта особенность строения и помогает мылу отмывать грязь. В этом его сила!
Таким образом, моя гипотеза подтвердилась. У мыла есть особенности строения, которые помогают отмывать грязь.
Своим открытием я поделился с учениками 2 «Б» класса школы № 74. Теперь мои одноклассники знают, почему руки надо мыть обязательно с мылом.
Литература
Большая детская энциклопедия [Текст]. – М.: Махаон, 2010. – 335с.
Даль, В.И. Толковый словарь русского языка [Текст] /В.И. Даль. – М.: ЭКСМО, 2012. – 893 с.: ил.
Ильин М. Сто тысяч почему [Текст]. – Л.: Детская литература, 1989. – 224 с.: ил.
Ожегов, С.И. Толковый словарь русского языка [Текст] / С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. – 4-е изд., доп. – М.: Азбуковник, 1999. – 943 с.
Википедия [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Мыло - (дата обращения: 17.02.2018).
Википедия [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Мыльнянка_лекарственная - (дата обращения: 17.02.2018).
Вся правда о мыле: польза и вред[Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://поисков.рф/сохранённая_страница/7b9d7985c815c6d400e8b6df22fe2ad4 - (дата обращения: 17.02.2018).
Мыло. Как оно работает [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://live-cat.livejournal.com/11043.html - (дата обращения: 17.02.2018).
Эта древняя и великолепная глина [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://znaniyapolza.ru/eta-drevnyaya-i-velikolepnaya-glina.html - (дата обращения: 17.02.2018).
Как приготовить щёлок для стирки [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://green-dom.info/tag/натуральная-косметика/- (дата обращения: 17.02.2018).
Приложение № 1
Итоги анкетирования учащихся начальных классов школы № 74.
|
№ |
Вопрос |
Ответ |
|
1 |
Знаете ли Вы, что руки надо мыть с мылом? |
Да – 88чел. (100%) Нет – 0 чел. (100%) |
|
2 |
Моете ли Вы руки с мылом? |
Всегда – 65 чел. (74%) Иногда – 23 чел. (26%) Никогда – 0 чел. |
|
3 |
Считаете ли Вы, что руки можно мыть и без мыла? |
Да – 9 чел. (10%) Нет – 79 чел. (90%) |
|
Всего: 88 человек |
Приложение № 2
Мыльнянка обыкновенная. «Мыльный корень»
Мыльня́нка лека́рственная (лат. Saponária officinális, от лат. sapo — мыло, что указывает на свойство отвара растения пениться) — травянистое растение, типовой вид рода Мыльнянка семейства Гвоздичные. [6]
Приложение № 3
Эксперимент № 1. Дата проведения 17.02.2018 г.
1.
2.
3.
4.
Приложение № 4
Эксперимент № 2. Дата проведения 17.02.2018 г.
1.
2.
3.
Приложение № 5
Эксперимент № 3. Дата проведения 17.02.2018 г.
1.
2.
3.
Приложение № 6
Эксперимент № 4. Дата проведения 17.02.2018 г.
1.
2.
3.
Приложение № 7
Мыльная мицелла [7]
Модель мыльной мицеллы