ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ЛИЦЕЙ № 590 КРАСНОСЕЛЬСКОГО РАЙОНА Научно-исследовательская работа по теме: «Изучение отбеливателей различной природы с использованием цифровой лаборатории » Авторы: - Ким Анна, Бычек Лидия, Щепотин Роман - учащиеся 8 класса Научный руководитель: Крутто Любовь Семеновна, к.х.н., учитель химии, педагог дополнительного образования Санкт-Петербург 2014 год Цель работы: Изучение: - состава отбеливателей разной природы, - эффективности их действия, - воздействия на ткани, их окраску и тканевую основу. Задачи работы Приобрести навыки исследовательской работы и работы с цифровой лабораторией; Освоить использование датчиков рН, кислорода и температуры; Освоить работу с электронным микроскопом; Исследовать изменения цвета и структуры тканей под действием отбеливателей различной природы используя: визуальное наблюдение, наблюдение с помощью микроскопа, pH-метрию, Создать предпосылки для дальнейшей научноисследовательской работы Функции использованных датчиков Датчик рН использовался для оценки начальной кислотности отбеливателей; Датчиком кислорода определяли содержание кислорода в растворе и в воздушной среде; Датчик температуры использовался для температурной компенсации показаний других датчиков; Цифровой микроскоп позволял увидеть и зафиксировать изменения цвета и фактуры тканей. Выбор объектов исследования Основные типы химических отбеливателей: - хлорные или хлорсодержащие, - кислородсодержащие. Объектами нашего исследования были наиболее часто используемые жидкие отбеливатели обоих типов и ткани различного состава и цвета. Хлорсодержащие отбеливатели Образец № 1: Образец № 2: «Белизна» «АСЕ» Состав: гипохлорит Состав: гипохлорит натрия NaOCl, вода. натрия (до 5% активного хлора) рН 11 рН 10 Кислородсодержащие отбеливатели Образец № 3: Образец № 4: «Чистый дом» «Ушастый нянь» Состав: вода, Состав: пероксид водорода, НПАВ, краситель. кислородосодержа щий отбеливатель (>30%), АПАВ, рН 7 НПАВ, отдушка : рН 7 Подробный состав отбеливателя «Чистый дом»: вода, пероксид водорода, НПАВ, комплексообразователь, функциональные добавки, краситель. Подробный состав отбеливателя «Ушастый нянь»: кислородосодержащий отбеливатель (>30%), сульфаты (15-30%), фосфаты (5-15%), силикаты (5-15%), анионные ПАВ (5-15%), неионогенные ПАВ (<5%), ТАЕД (<5%), фосфонаты (<5%), оптический отбеливатель, отдушка. Образцы тканей Хлопок (белый батист, черный батист, штапель) Лен (серый) Капрон Методика опыта 1: •нарезанные образцы тканей помещались в чашки Петри попарно •на каждый образец наносили по капле отбеливателя, •в каждой чашке находились образцы с одинаковым типом отбеливателя. Методика опыта 1: (продолжение) после высыхания образцы подвергали «стирке»: а) при комнатной температуре, б) при температуре 80 0 С осуществлялось наблюдение за изменениями образцов по цвету и фактуре ткани, использовали визуальное наблюдение и наблюдение под микроскопом Т 200С Т 800С Опыт 1: действие кислородсодержащих отбеливателей на цвет ткани 1 2 1 – «Чистый дом»; 2 – «Ушастый нянь» Опыт 1: действие кислородсодержащих отбеливателей на фактуру ткани (белый хлопок) Исходный образец После «холодной стирки» После «горячей стирки» Опыт 1: действие хлорсодержащих отбеливателей на цвет ткани Изменение цвета черного батиста под действием АСЕ Через 1 час Через 5 минут Белизна АСЕ Белизна АСЕ Опыт 1: действие хлорсодержащих отбеливателей (АСЕ) на цвет ткани (вид под микроскопом) ЧЕРНЫЙ ХЛОПОК ЛЕН Опыт 1: действие хлоросодержащих отбеливателей (АСЕ) на фактуру черного хлопка Исходный образец После действия АСЕ После «холодной стирки» После «горячей стирки» Опыт 1: действие хлорсодержащих отбеливателей (АСЕ) на фактуру штапеля Исходный образец После действия АСЕ После «холодной стирки» После «горячей стирки» Общий вид всех образцов 2 3 4 1 5 1. белый хлопок 2. черный хлопок 3. лен 4. штапель 5. капрон Опыт 2: отбеливатели как пятновыводители Методика: - на подготовленные образцы тканей нанесли по капле раствора чернил, а затем, по капле отбеливателей разного типа; - наблюдали за изменениями образцов, использовали визуальное наблюдение и наблюдение под микроскопом Опыт 2: кислородсодержащие отбеливатели как пятновыводители Капрон 1 2 1 2 1 –Чистый дом 2- Ушастый нянь Белый хлопок 1 2 1 2 Опыт 2: хлорсодержащие отбеливатели как пятновыводители 1 Белизна 2 АСЕ 1 2 1 2 Белый хлопок 1 2 1 2 Опыт 2: хлорсодержащие отбеливатели как пятновыводители 1 2 1 2 1 Белизна 2 АСЕ Штапель 1 2 1 2 Сравнение действия отбеливателей (ткань – лен) Хлорсодержащие отбеливатели Кислородсодержащие отбеливатели Опыт 3: Изучение состава отбеливателей Установка состоит из: 1 1. аппарата для разложения с датчиком кислорода для определения растворенного кислорода и газоотводной трубкой; Общий вид установки 2. аппарата для сбора образовавшихся газов с датчиком кислорода для определения кислорода в газовой фазе. 2 Подготовка датчика кислорода заполненный наконечник наконечник гальванический элемент наконечник в сборе детали наконечника заполнение сборка Результаты калибровки датчиков Опыт 3: Изучение состава отбеливателей Методика: в аппарат для разложения заливаем 40 мл дистиллированной воды, подготавливаем и калибруем оба датчика по воде (8,26мг/л) и по воздуху (20,9 %), заново запускаем регистратор, добавляем 40 мл отбеливателя, добавляем оксид марганца (IV) в качестве катализатора, при необходимости, нагреваем смесь до 60-800С на водяной бане. Разложение перекиси водорода Пробный опыт Разложение кислородсодержащего отбеливателя «Ушастый нянь» Хлорсодержащие отбеливатели Состав: гипохлорит натрия NaOCl, вода и некоторые дополнительные компоненты. При разложении могут образоваться разные продукты: 1. В кислой среде и при нагревании: 3 NaOCI = 2NaCI + NaCLO3 2. В щелочной среде (рН>10): 2NaOCI = 2NaCI + O2 3. При гидролизе: NaOCI + H2O = HCLO + NaOH 2HCLO = 2HCL + O2 Разложение хлорсодержащего отбеливателя «АСЕ» Качественная реакция на ион хлора с AgNO3 Общие выводы по работе: 1. По результатам наших опытов хлорсодержащие отбеливатели значительно более агрессивны, они уничтожают окраску и приводят к разрушению волокон натуральных тканей. 2. Из двух исследованных хлорных отбеливателей разрушающее действие АСЕ сильнее. 3. Кислородсодержащие отбеливатели практически не влияют на цвет и фактуру тканей. 4. При удалении пятен активны отбеливатели обоих типов. 5. Хлорные отбеливатели позволяют полностью удалить пятна, тогда как кислородсодержащие – только частично. 6. Экспериментально доказано, что «рабочим веществом» в кислородсодержащих отбеливателях является именно кислород Литературные источники http://wwtec.ru/ http://ru.wikipedia.org/wiki/%C3%E8%EF% EE%F5%EB%EE%F0%E8%F2_%ED%E0%F2 %F0%E8%FF http://www.cosmomir.ru/?a_id=136