УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ БЕКОВСКОГО РАЙОНА МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №2 р.п. БЕКОВО БЕКОВСКОГО РАЙОНА ПЕНЗЕНСКОЙ ОБЛАСТИ Научно-исследовательская работа на научно-практическую конференцию «Старт в науку» на тему: «Получение чистящей пасты «Хозяйственная» и определение её качества». Работу выполнила ученица 10 класса Муниципального образовательного учреждения средней общеобразовательной школы №2 р.п. Беково Бековского р-на Пензенской области Кутуева Галина. Научный руководитель – учитель химии Червякова Татьяна Александровна. БЕКОВО 2007 г 1 Оглавление: I. Введение. II. Содержание работы. 1. Приборы и материалы. 2. Проведение работы: А) назначение каждого компонента; Б) стадии технологического процесса; В) состав пасты «Хозяйственная»; Г) ход работы по приготовлению пасты; Д) получение сложных эфиров для отдушки; Е) определение массовой доли жирных кислот; Ж) расчёты. III. Выводы по работе. IV. Литература. 2 Введение. Все сферы жизни и деятельности людей , их здоровье, питание, одежда, жилище и быт тесно связаны с химической продукцией. В настоящее время в распоряжении людей имеется не менее 1млн веществ, выпускаемых химической промышленностью. Среди них огромное количество товаров бытовой химии – ежегодно на прилавки магазинов поступают миллиарды упаковок различных химических препаратов. С их помощью мы стираем, отбеливаем, чистим, красим, клеим, ухаживаем за растениями. В мире производится ежегодно около 30млн тонн товаров бытовой химии. За каждые 6 – 8 лет объёмы производства этих товаров удваиваются. Товары бытовой химии можно классифицировать по признаку применения. Мы решили остановиться на чистящих средствах, и поставили перед собой цель – создать чистящую пасту «Хозяйственная» и исследовать её качества по массовой доле поверхностно-активного вещества. Для осуществления данной цели были определены основные задачи: По технологии, описанной в ходе работы, приготовить чистящую пасту. Используя дополнительную литературу, определить назначение каждого компонента смеси. Определить качество полученной пасты по массовой доле жирных кислот, для этого: 1. ознакомиться с понятием кислотного гидролиза; 2. ознакомиться с методикой титрования; 3. провести необходимые расчёты для определения качества пасты, для чего вычислить массовую долю жирных кислот. Мы считаем тему, раскрытую в нашей работе, актуальной, поскольку в нашей стране становление производства товаров бытовой химии как важнейшей подотрасли химической промышленности началось сравнительно недавно (1968 год). Впереди развитие и совершенствование, и возможно, навыки и знания, полученные нами в ходе выполнения этой работы, пригодятся нам в будущем, помогут в выборе профессии. 3 Содержание работы. Приборы и материалы: Оборудование: 1. Весы с разновесом. 2. Химический стакан ёмкостью 200мл. 3. Термометр на 1000С. 4. Мерный цилиндр ёмкостью 25мл. 5. Стеклянная палочка с резиновым наконечником. 6. Штатив с кольцом. 7. Асбестовая сетка. 8. Фарфоровая ступка с пестиком. 9. Горелка. 10.Бюретка на 50мл. 11.Пипетка на 25мл. 12.Воронка. 13.Колба ёмкостью 250мл. 14.Бумага фильтровальная. 15.Тёрка. Реактивы и материалы: 1. Мыло хозяйственное (60%). 2. Сода кальцинированная. 3. Силикат натрия гидрат. 4. Глицерин. 5. Песок кварцевый. 6. Вода дистиллированная. Растворы: 1. Серная кислота (пл. 1,84). 2. Спиртовой раствор гидроксида калия (0,2н). 3. Соляная кислота (20%). 4. Спирт этиловый. 5. Фенолфталеин. 4 Проведение работы. Процесс производства чистящей пасты «Хозяйственная» заключается в механическом смешивании сырьевых компонентов в рецептурном соотношении при атмосферном давлении. Назначение каждого компонента: № Название компонента 1 Мыло хозяйственное (поверхностно-активное вещество) 2 Сода кальцинированная 3 Силикат натрия 4 5 Глицерин Песок кварцевый 6 7 Отдушка Вода Назначение Эмульгирование Эмульгирование и мягкий абразив Щелочная реакция Пластификатор Механическое очищение Дезодорация Растворитель Технологический процесс на производстве складывается из следующих стадий: 1. Подготовка сырья. 2. Дозировка и смешивание компонентов. 3. Расфасовка, маркировка и упаковка готового продукта. Получение чистящей пасты в лаборатории включает первые две стадии. Ход работы: 1. В соответствии с представленным в таблице составом пасты определяют массу каждого компонента в расчете на 100г смеси. Состав пасты «Хозяйственная». № 1 2 3 4 5 6 7 Название компонента Мыло хозяйственное Сода кальцинированная Силикат натрия Глицерин Песок кварцевый Отдушка Вода 5 Массовая доля 7,7 7,7 15,4 10,7 15,4 0,1 43,0 2. Готовят мыльную стружку. 3. Другие твёрдые компоненты измельчают в ступке. 4. Предварительно получают отдушку – сложный эфир карбоновых кислот и спиртов. 5. Получают пасту по следующей технологии. 23 мл воды нагревают в химическом стакане на сетке до 70-800С. Растворяют при постоянном помешивании хозяйственное мыло. Загружают соду кальцинированную. Вводят силикат натрия, предварительно растворённый в 20 мл воды при температуре 65-750С. Загружают кварцевый песок в течение 3-5 минут, тщательно перемешивая. В последнюю очередь добавляют глицерин и отдушку. Получение фруктовых эфиров для отдушки. Оборудование: Пробирки, два химических стакана на 500мл, железный штатив с кольцом и сеткой, горелка, муравьиная и уксусная кислоты, этиловый и амиловый безводные спирты, концентрированная серная кислота. Ход работы: Смешать в пробирке по 2мл муравьиной кислоты и амилового спирта и добавить к смеси 1-1,5мл концентрированной серной кислоты. Поместить пробирку на 3-5мин в кипящую воду(под тягой!). затем пробирку охладить и вылить её содержимое в стакан с холодной водой. Полученный эфир соберётся на поверхности воды. Образовавшийся амиловый эфир муравьиной кислоты обладает запахом вишни. Аналогичным образом получают из уксусной кислоты и изоамилового спирта изоамиловый эфир уксусной кислоты, обладающий запахом груши. Определение массовой доли жирных кислот. О качестве полученной пасты можно судить по массовой доле жирных кислот, так как одним из основных компонентов является поверхностноактивное вещество – мыло. Метод основан на выделении жирных кислот путём кислотного гидролиза с последующим титрованием их спиртовым раствором гидроксида калия. Проведение работы. Взвешивают 5г средства. Навеску заливают 60-70мл нагретой до кипения воды, перемешивают, добавляют 20мл раствора соляной кислоты (20%) и охлаждают. Выделившиеся жирные кислоты вместе с абразивом количественно переносят на фильтр и промывают тёплой водой (40-500С) до нейтральной реакции промывных вод по универсальной индикаторной бумаге. Воронку вместе с промытым на фильтре осадком переносят в колбу (250 мл). Жирные 6 кислоты растворяют на фильтре 50 мл горячего (60-650С) спирта. Стакан, в котором велось выделение жирных кислот, дважды промывают спиртом порциями по 10 мл, сливая промывную жидкость на фильтр. Охлаждённый до комнатной температуры спиртовой раствор гидроксида калия в присутствии фенолфталеина до появления неисчезающей розовой окраски. Массовую долю жирных кислот (Х) в процентах вычисляют по формуле: Х с V Э 100, 1000 т Где с – концентрация спиртового раствора КОН (0,2н); V – объём спиртового раствора КОН, израсходованного на титрование; т– масса чистящего средства, г; Э – средняя эквивалентная масса жирных кислот. Экспериментально определённое значение средней эквивалентной массы жирных кислот в хозяйственном мыле равно 111 г . моль Расчёты: моль л с = 0,2 V = 9 мл т=5г Э = 111 г . моль Х 0,2 9 111 100% 4% 1000 5 Выводы по работе: Проделав данную работу, мы решили все поставленные перед собой задачи, а именно: По технологии, описанной в ходе работы, приготовили чистящую пасту. Используя дополнительную литературу, определили назначение каждого компонента смеси. Определили качество полученной пасты по массовой доле жирных кислот, для этого: 1. ознакомились с понятием кислотного гидролиза; 2. ознакомились с методикой титрования; 3. провели необходимые расчёты для определения качества пасты, для чего вычислили массовую долю жирных кислот. 7 Литература: Э.Е.Нифантьев, Н.Г.Парамонова. Основы прикладной химии. – М.: «Владос», 2002г. Н.И.Тулина. Химия: практикум по общей химии.10-11классы. Профильное образование. – Волгоград.: «Учитель», 2006г. В.Н.Алексинский. Занимательные опыты по химии. – М.: «Просвещение», 1995г. П.А.Оржековский, В.Н.Давыдов, Н.А.Титов, Н.В.Богомолова. Творчество учащихся на практических занятиях по химии. – М.: «АРКТИ», 1999г. В.В.Девяткин, Ю.М.Ляхова. Химия для любознательных, или о чём не узнаешь на уроке. – Ярославль: Академия развития: Академия Холдинг, 2000г. Л.А.Савина. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Химия. – М.: «АСТ», 1996г. 8