Исследовательская работа
творческая работа учащихся по химии (10 класс) на тему

МОУ «Средняя общеобразовательная школа №25»

Исследовательская работа

Одежда, в которой небезопасно.

г.о. Саранск, 2015

Содержание

Введение................................................................................................................3

I. Аналитический обзор……………………………………………………..…4

1.1.Происхождение синтетики ……………….……………..……………….....4

1.2.Виды синтетических тканей ………………………………………………..6

1.3.Сырье для их производства …………………………..…………………….8

1.4.Преимущества и недостатки синтетической ткани ………….…………....9

1.5.Значение синтетики для современного человека………………………....11

II. Материалы и методы исследования………………………………..…....12

2.1.Органолептические свойства ткани………………………………………..12

2.2.Химические свойства ткани………………………………………………...12

2.2.1.Действие кислот и щелочей на синтетическую ткань…………………..12

2.2.2.Действие органических растворителей на синтетическую ткань……...13

2.2.3. Действие индикатора.………………………………………………….....13

2.2.4. Характер горения………………………………………………………....13

2.3. Электролизуемость ткани. …………………………………………….…..13

2.4. Социологический опрос…………………………………………………....14

III. Результаты исследований………………………………………..…….....16

IV.Выводы……………………………………………………………….………17

Список использованной литературы………………………………………..19

Приложения…………………………………………………………………….. 21

Введение

         За прошедшее лето, произошло много несчастных случаев, их причина -  одежда, в которой находились пострадавшие. Вот несколько примеров:

        Пожар на благовещенской судоверфи произошел утром 2 августа. Во время покраски теплохода «Москва» загорелись пары краски. Как определили эксперты инженерно-пожарной лаборатории, возгорание паров краски произошло от статической искры. «Женщина была одета в синтетическую одежду, — отметил начальник городского отдела госпожнадзора Константин Тимашевский. — Не в ту, за которую она расписывалась и в которой должна была находиться». По словам начальника надзорного органа, другие версии возгорания не получили подтверждения.                                   Напомним, Женщина-маляр получила глубокие ожоги 60 процентов поверхности тела. Спустя неделю она скончалась в реанимации областной клинической больницы. У погибшей осталось трое детей.

Другой пример: в Мордовии ( Ичалковский район) вовремя  пикника ,загорелась одежда на мальчике  4 лет, возгорание произошло от попавшей на одежду искры. Ребенок получил  сильные ожоги, 35% поверхности тела.

    Подобных случаев очень много. Та одежда, которую мы покупаем на рынке, по доступной цене изготовлена  из синтетических тканей. В ней холодно зимой и жарко летом. И такие ткани  не всегда безопасны. Поэтому тема нашей работы очень актуальна.

    Объект исследования:  Ткань синтетического происхождения.

        Гипотеза: В настоящее время человек часто оказывается в опасных ситуациях. И очень часто его здоровье, и жизнь зависят от того, во что он одет. Может ли наша одежда спасти нам жизнь?

    Цель работы: Выявление физико-химических свойств синтетической ткани.

  Задачами исследования являлись: 

1. По литературным данным выяснить историю возникновения тканей и их значение для человека.

2. Проанализировать различные виды синтетических тканей.

3. Сравнить физико-химические свойства натуральной ткани и искусственной.

4. На основе полученных результатов, выяснить преимущества и недостатки в использовании синтетических тканей.

5. Сделать вывод: пользу или вред приносит использование синтетики.

Методы исследования:

1. обзор литературы

2. сравнительный анализ

3. проведение эксперимента

4. наблюдение

5. компьютерное моделирование

I. Аналитический обзор

1.1.Происхождение синтетики.

Внедрение химических технологий в текстильную промышленность началось сравнительно давно – около 200 лет назад, когда с помощью соды и хлорной извести удалось существенно улучшить процессы стирки и отбеливания. Например, с применением хлорной извести продолжительность отбеливания хлопковой ткани сократилась с трех месяцев (при луговой отбелке) до шести часов. Во второй половине XIX в. широко внедрялись синтетические органические красители тканей. С начала XX в. химические технологии стали ориентироваться на создание новых волокнистых материалов. К настоящему времени многообразные искусственные волокна изготавливаются в основном из четырех видов химических материалов: целлюлозы (вискозы), полиамида, полиакрилонитрила и полиэфиров. Более 50% современных волокон производится из материалов, синтезированных за последние 50–60 лет.

На практике широко применяются химическое облагораживание и отделка тканей. Разработаны технологии химической обработки шерсти для обеспечения устойчивости против моли. Найдены способы, позволяющие уменьшить усадку материала, и придающие ему качества несминаемости. Уделяется большое внимание разработке эффективных способов обработки материалов для обеспечения антистатических, антимикробных, грязеотталкивающих и других важных свойств.

Около 50% основных текстильных изделий способны сгорать при нормальных условиях. Снизить горючесть волокон можно двумя путями; специальной обработкой волокон и созданием новых волокнистых жаростойких полимеров. К наиболее перспективным жаростойким полимерам можно отнести ароматические и гетероароматические соединения, длительное время выдерживающие температуру 250–300° С. Содержащие графит волокнистые материалы не теряют своих качеств даже при 1000–2000° С. Разработанные полиэфирные волокна путем включения атомов титана при сохранении механической прочности и гибкости могут противостоять нагреванию до 1200° С.

Среди всех выпускаемых в 70-е годы материалов доля искусственных тканей для одежды составляла около 50%, для товаров домашнего обихода – примерно 25% и столько же для технических целей. Налажено массовое производство высокопрочных кордовых нитей из полиамидов, полиэфиров и вискозы для шинной промышленности.

Объем производства синтетических материалов для изготовления одежды определяется потребительским спросом, в котором за последние годы наметилась тенденция к снижению. Такая тенденция вполне оправдана, ибо синтетические волокна не обладают всем комплексом свойств, присущих естественным волокнам. И одна из важнейших задач химиков – приблизить по свойствам и качеству искусственные материалы к естественным.

Новое поколение тканей, над которыми сегодня работают специалисты, может перестроить наше представление об одежде и ее функциях. Такие ткани сотканы из волокон, которые их изобретатели называют «интеллигентными». За столь обязывающим определением скрываются материалы, обладающие полезными для человека свойствами. При холоде они греют, при жаре – охлаждают, удаляют пот и отвечают другим нуждам кожи. Уже имеются в продаже легкие ткани, обладающие высокой степенью защиты от солнечных лучей. Есть также ткани, пропускающие ультрафиолетовые лучи.

Американский концерн «Дюпон» первое чисто синтетическое волокно – нейлон – выпустил более 60 лет назад. Затем появились акрил, полиамид, полиэстр и другие волокна, родившиеся в лабораторных ретортах. Однако потребители сравнительно быстро оценили как достоинства, так и недостатки синтетических тканей той поры. Рубашка, не нуждающаяся в утюге, вместе с тем летом не давала дышать телу, а зимой не согревала. Эйфория, поднятая первыми синтетическими изделиями, закончилась в основном мусорным ящиком, а не шкафом для одежды.

1.2.Виды синтетических тканей

Что касается синтетики, современные технологии не стоят на месте и каждый год в магазины поступает одежда из новых и уже полюбившихся синтетических тканей – вискозы, микрофибра, акрила, флиса и других. Синтетических тканей гораздо больше, чем натуральных. Искусственные ткани получают из волокон, изготовленных из природного газа, нефти, каменного угля, целлюлозы, стекла, металлов…

В наше время искусственные ткани становятся все более похожими на натуральные – они дышащие, приятные телу, мягкие по фактуре. Несомненные преимущества синтетических тканей – сохраняют форму изделия и почти не мнутся.

Вискоза.Вискозу получают из целлюлозы дерева, и по основному сырью это почти такое же вещество, как хлопок и лен. Его свойства почти такие же. Но вискоза все же слабее, чем хлопок, в особенности ее прочность в мокром виде, отчего вискозный материал нужно стирать осторожнее, чем хлопчатобумажный. 

Вискоза - самое натуральное из всех химических волокон. В зависимости от назначения вискоза изготавливается с блестящей или матовой поверхностью. Вискозной ткани можно придать характер "шелка", "хлопка" или " шерсти ", изменяя блеск, тонкость и придавая извитость волокнам. Утолщенные нити могут придать вискозному полотну вид льняного.

Вискоза – (с латинского перевода viscum- клей) по сути своей представляет собой искусственные волокна, формуемые из концентрированного раствора  Na-соли ксантогената в разбавленном растворе едкого натра (NaOH). Древесная целлюлоза (Ц.) (исходное сырье для  производства вискозы)  содержит 95-99% высокомол, волокнообразующей  фракции со степенью полимеризации 800-1000.Вискоза  и в наши дни, сохраняет свою ценность, потому что производится из натурального сырья — целлюлозы. Из всех химических волокон вискоза — наиболее  «естественная».  

Акрил .Это синтетическое волокно, сырье для которого добывают из природного газа. По виду акрил весьма напоминает шерсть – такой же пластичный и мягкий, неплохо сохраняет тепло, поэтому акрил иногда называют «искусственной шерстью». Однако, акрил недостаточно пропускает воздух, после стирки теряет упругость, значительно растягивается и мнется. Оптимальным является сочетание акрила с шерстью или мохером – тогда и катышком будет поменьше, и деформация изделия менее выраженная. Акрил может обозначаться как PAN.

Эластан. Это целая группа синтетических волокон, наиболее распространенных из которых является лайкра. Основной эффект этих волокон – придание изделию эластичности. Нить эластана вытягивается в 6-9 раз больше первоначальной длины, потом вновь возвращается в первоначальное состояние. Обычно их добавляют в состав других тканей. И тогда вещи не мнутся, хорошо стираются, очень практичны. Ни одна стрейчевая вещь не обходится без эластана – это может быть все что угодно от банальных колготок, нижнего белья до юбок, водолазок, платьев.

Полиамид. Это высокоэластичная синтетика, изделия из которой длительно не изнашиваются благодаря прочным волокнам, при этом отлично сохраняя первоначальную форму. Полиамид используется и для изготовления нижнего белья, колгот, чулок, леггинсов, а также входит в состав верхней одежды. Наиболее известные разновидности полиамида – нейлон, таслан, джордан. Нейлон наиболее практичен, легко чистится и быстро сохнет, а таслан и джордан разработаны с улучшенными гигиеническими показателями, что касается воздухопроницаемости и водоотталкивающих свойств. Минусы полиамидных волокон – плохо удерживают тепло, не впитывают влагу и очень сильно электризуются. Но все же эффектный внешний вид, прочность, стойкость и стиркам, изгибам – все эти плюсы также заслуживают внимания. Желательно, чтобы полиамидных волокон в изделии было не более 10 %.

       Лидерские позиции по объему производства сейчас прочно заняли смешанные ткани, содержащие и натуральные, и синтетические волокна одновременно. Это позволяет удачно сочетать экологичность, гигиеничность натуральных тканей и практичные свойства синтетики.  

1.3.Сырье для их производства

Синтетику производят из полимеров, полученных путем определенных химических реакций. Сырьем для нее служат нефтепродукты, природный газ или каменный уголь. Из синтетических тканей с особыми свойствами изготавливают спецодежду, защитную одежду для экстремальных условий, спортивную форму.

  Синтетические волокна создаются в лабораторных условиях без помощи солнца, воздуха, воды и земли, поэтому такие ткани считаются неодушевлёнными и не имеющими ничего общего с живой материей. Синтетика энергетически не защищена, так как не имеет своей личной энергетики, которая рождается исключительно в природных условиях.

1.4.Преимущества и недостатки синтетической ткани.

  Ткани из синтетических волокон обладают рядом преимуществ и недостатков по сравнению с натуральными материалами.
Общие свойства синтетических волокон.
Несмотря на все свое разнообразие, большинство искусственных материалов обладают общими особенностями. К достоинствам синтетических тканей относятся следующие качества.

 Преимущества:

- Долговечность. Искусственные ткани имеют повышенную износостойкость, не подвержены гниению, порче вредителями и плесневыми грибками. Специальная технология отбеливания и последующего окрашивания волокна обеспечивает стойкость цвета. Некоторые группы синтетических тканей неустойчивы к воздействию солнечных лучей.

- Легкость. Одежда из синтетики весит намного меньше, чем ее натуральные аналоги.

- Быстро сохнут. Большинство синтетических волокон не впитывают влагу или имеют водоотталкивающие свойства, то есть обладают низкой гигроскопичностью.

-  Благодаря масштабному промышленному производству и дешевизне исходного сырья большинство искусственных тканей имеют низкую стоимость. При производстве получают высокую производительность труда и низкую себестоимость, что стимулирует развитие отрасли. Многие производители регулируют технологические характеристики материала в соответствии с пожеланиями крупных заказчиков.

 Она лучше сидит на фигуре, считается удобной в уходе и долговечной. Ее можно не гладить после стирки - если сушить одежду из синтетической ткани правильно, то она абсолютно не деформируются, и не теряет свой привлекательный внешний вид даже после многочисленных стирок.

Недостатки обуславливаются тем фактором, что искусственный материал может плохо влиять на живой организм.
- Синтетика накапливает статическое электричество (электризуется).
-  Возможно возникновение аллергии, индивидуальная непереносимость химических компонентов.
- Большинство искусственных тканей плохо впитывают влагу – соответственно, не впитывают пот и обладают низкими гигиеническими свойствами.
- Не пропускают воздух – это также имеет значение для производства одежды и белья.
          Однако, главным минусом синтетики является неприятный запах. По этой причине многие задаются вопросом о том, как избежать запаха пота в синтетической одежде? Ну, в первую очередь, нужно придерживаться всех правил, которые касаются гигиены и правильно выбирать антиперспирант. А во-вторых, нужно правильно стирать синтетические вещи.
Некоторые свойства синтетических тканей могут иметь как положительный, так и отрицательный смысл в зависимости от того, как применяется материал. Например, если ткань не пропускает воздух, это негигиенично для повседневной одежды. Но верхняя спецодежда из такого материала будет весьма уместна для защиты от неблагоприятных погодных условий.

Синтетические ткани, окрашенные химическими веществами, полностью противопоказаны людям, страдающим аллергией, кожными заболеваниями, экземой или псориазом. А материал низкого качества может вызвать дерматит даже у здорового человека!

1.5.Значение синтетики для современного человека.

 На сегодняшний день, когда технический прогресс движется семимильными шагами, остро встают вопросы экологии. Как известно, человеческое тело является неким энергоинформационным объектом, на который оказывают влияние различные частоты, вибрации, волны и другие факторы. Даже то, во что мы одеваемся, непосредственно сказывается на нашем физическом и духовном состоянии. Однако, к сожалению, не каждый знает, как влияет синтетическая одежда на организм человека.

Синтетические ткани изготавливаются с использованием угля, нефти, стекла, химических веществ и красителей, что достаточно негативно влияет на человеческий организм.

Синтетика действительно боится огня, хотя, ее преимущества это с лихвой компенсируют. Качества солдатского сукна советского производства оценивают очень высоко. Считается  данный материал специфичным, более пригодным для окопного образа действий и работ, но не для дальних вылазок. Сукно более показано пехотинцу и плохо применимо для таких действий как рыбалка, разведка и снайпинг. Однако, при наличии возможности, допустимым иметь снаряжение из различных материалов для различной специфики. Разумеется, разгружать железо на морозе предпочтительнее  в сукне, а сутками сидеть в засаде то в дождь, то в мороз в синтетике. При определенной специфике не исключаю наличия и изделий из натурального меха, особенно если находишься на месте, или передвигаешься на технике. Вообще, для каждого материала есть своя область применения , учитывая задачу, хотя одни все же более универсальны, чем прочие.

   II. Материалы и методы исследования

2.1.Органолептические свойства ткани

  При органолептическом исследовании вначале производят внешний осмотр отобранных образцов ткани, до подготовки ее к химическому анализу. При этом обращают внимание на цвет, запах, эластичность, плотность, прочность.

2.2.Химические свойства ткани

К химическим свойствам волокон, как натуральных, так и искусственных относится:

• взаимодействие с кислотами,  щелочами, органическими растворителями;
• действие индикатора;
• характер горения.

2.2.1.Действие кислот и щелочей на синтетическую ткань.

Оборудование: пинцет, образцы тканей, раствор гидроксида натрия, серная кислота (конц.), химические стаканы.

Образцы тканей помещаются в раствор на несколько минут. В результате взаимодействия волокон ткани с растворами кислот и щелочей, происходит растворение (не растворение), набухание, разрушение; что говорит о химической стойкости ткани к растворителям.

2.2.2.Действие органических растворителей на синтетическую ткань.

Оборудование: пинцет, образцы тканей, ацетон, химические стаканы.

Образцы тканей помещаются в раствор на несколько минут. В результате взаимодействия волокон ткани с раствором ацетона, происходит растворение (не растворение), набухание, разрушение; что говорит о химической стойкости ткани к  органическому растворителю.

2.2.3.Действие индикатора.

Оборудование: пинцет, образцы тканей, индикатор- лакмус.

Определение рН с помощью жидкого индикатора . Изменение окраски индикатора , показывает среду раствора.

Окраска синяя - щелочная среда.

Окраска красная – кислая среда.

Окраска фиолетовая – нейтральная среда.

2.2.4.Характер горения.

Оборудование: пинцет, образцы тканей, спиртовка, спички. С помощью пинцета внести волокно в пламя спиртовки. Внимательно пронаблюдать за процессом горения. Отметить наличие запаха, цвет пламени, скорость горения.  Именно испытание в пламени, многое говорит о свойствах данного волокна.

2.3. Электролизуемость ткани

Синтетика накапливает статическое электричество (электризуется).

   Но если вы когда-либо носили синтетическую одежду, вы уж точно знакомы с неприятными последствиями статического электричества.

Большинство исследователей считают самым опасным и малоизученным фактором вреда синтетики для человека статическое электричество пронизывающее синтетические ткани.
В основе отрицательного влияния статического электричества синтетических тканей на организм человека, лежит нейрорефлекторный механизм.
Действие статического электричества выражается в непосредственном раздражении чувствительных нервных окончаний кожи, либо раздражение возникает вторично, за счет поляризации клеточных элементов и изменения ионных отношений в тканях. Раздражение чувствительных нервных окончаний вызывает реакцию всего организма: изменяется кожная чувствительность, стимулируется капиллярный кровоток, меняется сосудистый тонус, наблюдается ряд системных сдвигов, включая изменения в Ц.Н.С.

Главная причина возникновения статического электричества – это трение материалов друг об друга. Таким образом, на не проводящей ток поверхности накапливаются электрические заряды. На одной поверхности - положительные, а на другой - отрицательные. Они начинают притягиваться друг к другу, и может возникнуть искра. Даже если ваш гардероб по большей части состоит из одежды из натуральных тканей, образования статического электричества избежать не всегда удается.

Холода и недостаток солнца зимой заставляют наш организм работать в особом режиме. Да и нашей иммунной системе приходится нелегко, ведь она защищает организм от постоянных нападок вирусов и бактерий. А значит и ей для работы на полную мощность нужна дополнительная энергия. Основное средство для борьбы со статистическим электричеством – антистатик. Это состав, снимающий заряд с ткани. Обработав им вещи, можно быть уверенной, что юбка не прилипнет к колготкам, а ваш собеседник не получит электрический разряд от прикосновения к вам.

2.4. Социологический опрос

Анкета

1.Носите ли вы одежду из синтетических тканей?

Да               Нет                  Незнаю.

2.Известно ли вам, о недостатках данной ткани?

Да               Нет                  Незнаю.

3.Согласны ли вы, что одежда из синтетики небезопасна?

Да               Нет                  Незнаю.

Результаты анкетирования следующие:

На первый вопрос «да» ответили 52,17%, «нет» 21,73%,  незнаю 26%

Второй вопрос «да»  ответили 34,78% ,«нет» 39,13%,  незнаю 26%

Третий вопрос «да» ответили 39,13%, «нет» 13,04%,  незнаю 47,82%

III. Результаты исследований

Синтетические волокна (капрон и лавсан) и хлопок (натуральное волокно) исследовалось на органолептические свойства. Результаты в таблице 1.(см. приложение А)

Органолептические свойства

Таблица 1

Результаты химических свойств волокон в таблице 2(см. приложение Б).

Химические свойства

       Таблица 2

Доказательство электролизуемости синтетических волокон см приложение В.

Стеклянную палочку натираем о волокно, подносим к  кусочкам бумаги. Синтетические ткани притягивают кусочки бумаги, что доказывает их электролизуемость.

IV.Выводы

1.Приемущества синтетической ткани : красивые,  долговечные, легкие, быстро сохнут, имеют низкую стоимость.

2. Из множества преимуществ синтетической ткани, недостатков значительно больше.

• Синтетические ткани, окрашенные химическими веществами, полностью противопоказаны людям, страдающим аллергией, кожными заболеваниями, экземой или псориазом. А материал низкого качества может вызвать дерматит даже у здорового человека!
• По результатам многочисленных исследований было выявлено, что синтетическое постельное белье содержит высокую концентрацию грибковых микроорганизмов. Для астматиков и аллергиков такое белье особенно опасно.
• При этом, в синтетических подушках концентрация грибка и плесени в 2–3 раза выше, чем в перьевых подушках. Кроме того, в матрацах, прослуживших более 5 лет, уровень этих организмов превосходит допустимую норму в 3 раза.
• Не пропускает  не влагу, не воздух.
• Неприятный запах.
• Выявлена обусловленность онкологической статистики белья из некоторых видов синтетических тканей; а всевозможные прокладки и тампоны, содержащие в себе химически реактивные составляющие, представляют собой ещё один фактор химического риска, а также генетического риска для будущих детей, воздействующий непосредственно на кожные покровы и слизистые оболочки половых органов девушек и женщин.

3.Исследуя физико-химические свойства волокон, выдвинутая нами гипотеза, подтвердилась. Синтетика действительно боится огня. Она электролизуется и быстро воспламеняется. В одежде из такой ткани не всегда комфортно, а главное  небезопасно.

    Искусственная синтетическая материя практически исключает наличие пор, что значительно ограничивает доступ воздуха, тем самым нарушая свободное общение тела человека с окружающим миром. Известно, что именно через природное общение человек может зарядиться первичной энергией. Следует отметить, что синтетические ткани закрывают и блокируют естественный выход из организма влаги, что является достаточно важным процессом жизнедеятельности.

  Одежда, изготовленная из синтетической ткани, накапливает в себе статическое электричество, в результате чего к такой одежде липнет пыль, она может бить током и вырабатывать искры. Можно лишь с ужасом предполагать все последствия носки на своём теле таких электрических зарядов. 

4.Выбирая одежду, необходимо учитывать, что вам дороже: сэкономленные деньги и красота или безопасность и комфорт.

Помните, что по одежде не только встречают, но и доверяют.

                                                                               Владимир Меланьин

Выбор всегда остается за вами!

Список использованной литературы

1. Андросов В. Ф., Кленов В. Б., Роскин Е. С. Текстильные фильтры. - М.: Легкая индустрия, 1977г.

2.Байкова В.М. Химия после уроков. 3-е изд., испр. и доп. - Петрозаводск Карелия, 1984г.

•  3.Балаев И.И. Домашний эксперимент по химии. - М.: Просвещение, 1996г. 4.Боннет Б., Кин Д Химия без лаборатории. Увлекательные опыты и развлечения. - М.: «Астрель», 2008г.

5. Гусаков А. В., Могильный А. Н., Попов Л. Н., Привалов С. Ф. Производство технических сукон и сеток. - М.: Недра, 1999 г.

6.Детская энциклопедия. - М.: Академия педагогических наук. РСФСР, 1966г.

•  7. Кащеев О. В. Журнал « Технический текстиль» № 13 - М.: Легкая промышленность , 2006 г.
•  8. Леенсон И.А. Занимательная химия. - М.: РОСМЕН, 2000. стр. 77-81.  
• 79.Назарова Т.С, Грабецкий А.А. Химический эксперимент в школе, - М.:2009г.
•  10.Пилипенко А.Т. Справочник по элементарной химии. – Киев: «Наукова думка». 1973г.
•  11.Просвещение, 1987.  Научно – практический журнал «Химия для школьников» №4, 2007г.
•  12.Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю., «Книга по химии для домашнего чтения»,2-е изд., М.: Химия, 1994 г.
•  13. Учебно–методическая газета для учителей химии «Первое сентября», №22, 2007г.
• 114. http://festival.1september.ru/articles/527634/ 15.http://gatchina3000.ru/brockhaus-and-efron-encyclopedic-dictionary/058/58462 16.http://ru.wikipedia.org.  http://www.ximuk.ru/encyklopedia/2/4738.html 
  17.Источник: http://5fan.ru/wievjob.php?id=750795