Проектная работа на тему : "Домашняя лаборатория: Химические вещества в нашей жизни"

Аннотация к проекту «Химические вещества в нашей жизни»

В основу данного проекта легло желание проектанта познакомиться с химическими веществами и их свойствами, а также состоянием вещества в том или ином виде в природе. Возникли два вопроса, ответы на которые очень хотелось найти. Какое значение химические вещества играют в нашей жизни?  Каково их значение?

Есть набор «Юный химик». В этот набор входят химические вещества в различных упаковках, химические инструменты. Что можно узнать о химических веществах и инструментах, используя данный набор? Как химические вещества влияют на нашу жизнь и где встречаются?

Проблема. Как же получить необходимые знания об элементарных химических веществах, их свойствах и использовании человеком в жизни?

Основная  цель проекта: знакомство с элементарными химическими веществами, их свойствами и  использованием их в нашей жизни.

Задачи:

• Изучить некоторые химические вещества и их свойства, а так же рассмотреть области применения химических веществ.
• Изучить некоторые химические вещества, их свойства.
• Узнать, как используются химические вещества в жизни.
• Провести опыты для применения полученных знаний в ходе работы над проектом на практике, описать опыты.
• Найти информацию по теме проекта, структурировать её, проанализировать.

Объект исследования: химические свойства веществ.

Предмет исследования: выявление в процессе опытов химических свойств некоторых веществ.

Ход исследования и тезисы. В процессе работы изучается информация о разнообразии веществ (все вещества делятся на органические, неорганические и сделанные человеком); приобретаются знания химические знания (к характеристикам веществ относят их агрегатное состояние, цвет, запах, способность плавиться, температура плавления, способность разлагаться при нагревании, температура разложения, способность поглощать влагу, вязкость, способность взаимодействовать с другими веществами); делается экскурс в историю открытия химических веществ (от алхимиков до таблицы Менделеева); описывается процесс получения опытным путем апатита, при проведении эксперимента удаляется коррозия одним из способов, ставится кулинарный  опыт - гашение соды уксусом, в процессе которого выясняется для чего это необходимо делать, и что произойдет со вкусом теста, если не гасить соду уксусом.  Проводя опыты с химическими веществами неминуемо возникновение интереса, связанного с тем, что произойдет с ними дальше. Наверное, и всем известным ныне химикам, это тоже было интересно, иначе бы в нашей жизни мы не встречали такое количество различных химических веществ и не использовали бы их каждый день по различному назначению.

От руководителя проекта:

Химические вещества окружают человека повсюду. Это огромное поле для исследовательской деятельности. Любознательность не дает покоя пытливому уму проектанта, бесконечно возникают интересные вопросы, решение которых требует проведение опытов, их анализ и обобщение полученных знаний.  Исследуя загадочный мир химических веществ, на практике приобретается богатый опыт (в процессе которого  проектант узнает, как удалить коррозию в домашних условиях, для чего нужна сода и зачем ее нужно гасить, как создать апатит…), который позволяет понять, как используются химические вещества в жизни…

Методический паспорт учебного проекта

Тема проекта: «Химические вещества нашей жизни»

В основу данного проекта легло желание познакомиться с химическими веществами и свойствами, а так же состоянием вещества в том или ином виде в природе. Возникли два вопроса, ответы на которые очень хотелось найти. «Какое значение химические вещества играют в нашей жизни? Каково их значение»?

• Основная  цель проекта: знакомство с элементарными химическими веществами, их свойствами и  использование их в нашей жизни.
• Задачи: изучить некоторые химические вещества и их свойства, а так же рассмотреть области применения химических веществ.

Однажды я наблюдал как зажигают спички о коробок, как растворяется сахарный песок и заваривается пакетик чая в кипятке, как дымится сухой лед на горячем воздухе и подумал: мне хочется в подарок на день рождения набор «Юный химик». И мне его подарили. Я начал проводить опыты. Поначалу я не знал для чего я это делаю, а потом меня заинтересовало, какие химические вещества есть вокруг нас, как их получают  и как их используют.

Разнообразие химических веществ

 Каждого человека окружает большое количество вещей – это различные природные объекты и предметы, созданные человеком. Все они состоят из различных веществ. Например: дом построен из кирпича, а кирпич сделан из глины; книга написана бумаге, а бумага изготовлена из дерева. Основное вещество морей и рек – жидкая вода, а воздух состоит из смеси газов, которые тоже являются веществами. Чистые вещества встречаются довольно редко, обычно мы имеем дело со смесями. Например: воздух – это смесь газов; молоко – жидкая смесь, а сплав металлов – твердая смесь.

Многие вещества встречаются в природе. Среди них выделяют минеральные (или неорганические) вещества и органические. Из неорганических веществ состоят горные породы, водоемы, атмосфера. Органические   вещества входят в состав растений и животных, из них построено тело человека. Еще больше веществ, не существующих в природе, получено человеком искусственным путем. Они применяются в различных сферах деятельности человека. Искусственных веществ значительно больше, чем природных и используются они гораздо чаще. Например, в современном строительстве используют не дерево, а железобетон. Тканей так же больше, чем натуральных из шёлка, шерсти и хлопка. В пищевой промышленности, также используются различные красители , на натуральной основе,  вкусовые добавки. В парфюмерный, фармацевтической, а также при производстве бытовой химии также используются искусственно созданные химические вещества. Существуют самые разнообразные характеристики веществ: агрегатное состояние, цвет, запах, плотность, способность плавиться, температура плавления, способность разлагаться при нагревании, температуру разложения, способность поглощать влагу,  вязкость, способность взаимодействовать с другими веществами и многие другие.  

Важнейшие из этих характеристик – состав и строение. Именно от состава и строения вещества зависят все остальные характеристики.  
У любого химического вещества есть 3 основных состояния: жидкое, твердое и газообразное. В зависимости от того , какой конечный результат нам надо получить, мы используем химические вещества в одном из этих состояний.

Из истории открытия химических веществ

• Когда именно родилась химия? И не химия даже, а первоначальное химическое знание? Искать ответ и не имеет смысла. Ведь уже первобытный человек, используя огонь для приготовления пищи, приобретал первые «химические навыки».
• Затем, много позже, приобретение различных знаний и умений при изготовлении глиняной посуды, кирпича, для строительства домов, первых духов, ювелирных украшений из различных материалов  подтолкнуло человека к выведению отдельной самостоятельной области изучения веществ.
• Многие ученые и естествоиспытатели внесли свой огромный вклад в изучение веществ, окружающих человека например:

1. Арабский естествоиспытатель Абу Бакр Мухамед ибн Закарий(865-925) разработал классификацию  всех  известных ему веществ. Они разделялись на три класса: землистые (минеральные),  растительные и  животные (такая градация просуществовала много   столетий).

2. В 14-15 веках нашей эры очень многие ученые  мужи занялись таким ремеслом как «Алхимия»  основной задачей было найти «Философский камень». Однако именно алхимики выработали прочные навыки химического эксперимента. Они подробно описали свойства известных химических веществ и открыли много новых практически важных химических соединений: серную, азотную, и соляную кислоты, царскую водку (смесь концентрированных азотной и соляной кислот, способную растворять даже золото и платину), едкие щелочи, соединения ртути и серы, сурьму и фосфор. Алхимики ввели в обиход разнообразную лабораторную посуду (колбы, реторты, воронки и др.)  Без этих приспособлений не могло развиваться искусство химического эксперимента.
3. Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765) разработал корпускулярную теорию строения  материи, полагая, что вещества состоят из «корпускул» (молекул), которые в свою  очередь представляют собой  разнообразные очертания  «Элементов» (атомов). Идеи  Ломоносова  легли в основу классического атомно-молекулярного учения о строении  вещества, окончательно утвердившегося  лишь  через полтора столетия.
4. Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907)  свел все известные и открытые к тому времени  химические элементы  в единую периодическую систему, которая носит его имя. Это основной  закон химии, который используется и работает в наше время.

В 20-м веке благодаря , бурному развитию физики, биологии, химии и внедрение полученных результатов путем промышленного производства в жизнь человека, мы уже не мыслим себе существования без таких предметов крайней необходимости как зубная паста, шариковая ручка, очиститель от накипи для электрочайников, моющее средство для посуды, и так далее.
Все эти предметы и вещества состоят из искусственно полученных химических веществ.

Конечно в домашних условиях получить эти вещества крайне сложно. Но мы попробуем , использую набор «Юный химик», изучить некоторые и химические вещества, их свойства.

                                       Получение вещества (апатита)

Все мы помним с детства как мама каждое утро говорила : « Чисти зубы, а то они будут болеть, пойдем к зубному врачу  ,будет сверлить бормашиной и так далее….

Наши зубы это костная материя, содержащая кальций. Сверху зуб покрыт эмалью, которая преимущественно состоит из вещества, называемого апатит (основной фосфат кальция)  Са5(ОН)(РО4)3. Апатит растворяется в кислотах. Чтобы в этом убедится, сначала надо получить апатит. (См. Приложение)

В принципе в зубах содержатся вещества, способные нейтрализовать кислоты. Поэтому человек спокойно может есть кислые овощи и фрукты. Однако, если содержание кислоты в пище становится достаточно высоким или кислота оказывается достаточно сильной , могут возникнуть неприятности.
                Предназначение любой зубной пасты очищать зубы от налёта из остатков пищи и бактерий. Поэтому вполне логичным было решение наших предков выбрать в качестве основы зубной пасты абразивное вещество, способное механически удалять зубной налёт и полировать поверхность эмали.
              В первых зубных пастах, упоминание о которых восходит к IV веку н.э., в качестве абразивного материала использовалась смесь из соли и перца.  В средние века люди чистили зубы мелким песком, золой – это, как сейчас говорят, "экологически чистые материалы", но от такого агрессивного воздействия зубная эмаль быстро истончается, поэтому стал использоваться другой материал карбонат кальция (обыкновенный мел), который, в силу своей дешевизны, применяется и сейчас. Наряду с мелом распространён и другой не менее агрессивный абразив – бикарбонат натрия (пищевая сода), который не только полирует, но и обладает отбеливающим эффектом.

Абразивные вещества составляют примерно 40% объема пасты.
На сегодняшний день наиболее эффективным и наименее травмирующим веществом применяемым в технологии изготовления зубных паст, является диоксид титана.

Применяются и другие абразивные наполнители: пирогенная двуокись кремния (аэросил), дикальций фосфат, алюмосиликат, диоксид кремния (кремнезём).
          Существуют и безабразивные зубные пасты (гелевые), предназначенные для людей с тонким слоем зубной эмали, детей. Вместе со снижением травмирующего эффекта на зубную эмаль, снижаются и очищающие возможности таких паст, но некоторым людям больше ничего не остаётся, как делать выбор между ополаскивателем и без абразивной зубной пастой.

Коррозия (ржавление) металла

Коррозия – это разрушение металлов под действием различных агентов окружающей среды.

Как правило, коррозия происходит потому, что металлы реагируют с различными агентами, превращаясь в различные соединения, которые не обладают механическими свойствами металлов. Коррозия – бич современной техники, поскольку приводит к её преждевременному износу. На борьбу с коррозией во всем мире затрачиваются огромные средства. (См. Приложение)

Коррозия приводит ежегодно к миллиардным убыткам, и разрешение этой проблемы является важной задачей. Основной ущерб, причиняемый коррозией, заключается не в потере металла как такового, а в огромной стоимости изделий, разрушаемых коррозией. Вот почему ежегодные потери от неё в промышленно развитых странах столь велики

Истинные убытки от неё нельзя определить, оценив только прямые потери, к которым относятся стоимость разрушившейся конструкции, стоимость замены оборудования, затраты на мероприятия по защите от коррозии. Ещё больший ущерб составляют косвенные потери. Это простои оборудования при замене проржавевших деталей и узлов, утечка продуктов, нарушение технологических процессов. Для предотвращения коррозии в качестве конструкционных материалов применяют нержавеющие стали, кортеновские стали, цветные металлы. При проектировании конструкции стараются максимально изолировать от попадания коррозионной среды, применяя клеи, герметики, резиновые прокладки.

Активные методы борьбы с коррозией направлены на изменение структуры двойного электрического слоя. Применяется наложение постоянного электрического поля с помощью источника постоянного тока, напряжение выбирается с целью повышения электродного потенциала защищаемого металла. Другой метод — использование жертвенного анода, более активного материала, который будет разрушаться, предохраняя защищаемое изделие.

В качестве защиты от коррозии может применяться нанесение какого-либо покрытия, которое препятствует образованию коррозионного элемента (пассивный метод).

Для чего это нужно? Гашение соды широко применяется в кулинарии, в основном в выпечке изделий из теста. Чтобы тесто было пышным необходим разрыхлитель.
Итак, пищевая сода была изобретена французским химиком Лебланком в конце XVIII столетия. До России это изобретение дошло значительно позже, после получения нового способа ее изготовления. Как только у русских хозяек появился такой продукт, как сода, они методом проб и ошибок стали применять и использовать ее в кулинарии. Почему соду был решено гасить? Дело в том, что негашеная сода в горячей выпечке имеет очень неприятный «мыльный» вкус. Что «исправлялось» ее гашением. (Cм. Приложение)

• Гашение соды широко применяется в кулинарии, в основном в выпечке изделий из теста. Чтобы тесто было пышным, необходим разрыхлитель. Самым доступным разрыхлителем, который можно изготовить в домашних условиях, является сода, гашеная уксусом .При соприкосновении с кислой средой сода вступает с ней в реакцию, распадаясь на соль, воду и углекислый газ. Этот самый углекислый газ и разрыхляет тесто, придавая ему пышность и пористость.

Заключение

В заключении, мне хотелось бы добавить: что проводя опыты с химическими веществами мне было жутко интересно, что произойдет с ними дальше. Наверное, и всем известным ныне химикам, это тоже было интересно, иначе бы в нашей жизни мы не встречали такое количество различных химических веществ и не использовали бы их каждый день по различному назначению

Источники материала для написания проекта:

1. Энциклопедия для детей «Химия»  Из-во «Аванта+»
2. «Юный химик» 145 опытов с веществами. М.Д. Жилин
3. Серия из-ва  ”De Agostini” «100 человек, которые изменили ход истории»
4.  Учебно-Методическое пособие «Занимательная химия», из-во Томского университета 2077 год., Л.Н. Мишенина
5. Интернет-сайт  http://ru.wikipedia.org/wiki/
6. Интернет-сайт http://nazdor-e.ru/index.php/obraz-jizni/86-sostav-zubnoi-pasty#ixzz2BKhd6GPh
7. Интернет-сайт :http://www.kristallikov.net/page19.html
8. Интернет-сайт: http://www.wikipedia.org/wiki/