Химия в нашем доме

Конкурс научно-исследовательских работ по гуманитарным,

естественным и техническим наукам среди учащихся

учреждений общего среднего образования

ХИМИЯ

В НАШЕМ ДОМЕ

ГУО «Средняя школа №5

г. Могилева», 8 «Д» класс

Научный руководитель:

– учитель химии

Введение

Широко распростирает химия руки

свои во все дела человеческие…

Химия - удивительная и наука. С одной стороны, она очень конкретна и имеет дело с бесчисленными полезными и вредными веществами вокруг нас и внутри нас. Поэтому химия нужна всем. Изучать химию в школе трудно. Если с самого начала это дело не ладится, то вскоре все становится непонятно, а значит, скучно. Другое дело, когда возникает интерес. Тогда и захочется узнать больше, разобраться в проблемах химии глубже. Это понятно: ведь нас повсюду окружают химические вещества, которые могут подвергаться необыкновенным превращениям и задавать нам удивительные загадки.

У каждого ученика есть возможность провести исследования  дома. Такую цель мы и поставили себе.

Целью нашей работы былопривлечение учащихся к поисковой и исследовательской деятельности, использование знаний полученных на уроках химии к их практическому применению в быту.

Задачи, которые мы поставили это:

1.  Изучить историю открытия и свойства основных химических веществ, которыми мы пользуемся дома.

2.  Найти более широкое применение этих веществ в практической жизни человека.

3.  Разработать рекомендации по широкому практическому использованию всем известных и таких неизвестных веществ.

Проводя нашу научно-исследовательскую работу мы преследовали цель не только практически применить полученные знания в школе, но еще глубже закрепить теоретические знания используемые в изучаемых нами процессах. А именно: окисление-восстановление и адсорбцию. Адсорбция(от лат. ad - на, при и sorbeo - поглощаю), поглощение какого-либо вещества из газообразной среды или раствора поверхностным слоем жидкости или твёрдого тела.

Явление адсорбции тесно связано с особыми свойствами вещества в поверхностном слое (например, молекулы, лежащие на поверхности раздела фаз жидкость - пар, втягиваются внутрь жидкости, т. к. испытывают большее притяжение со стороны молекул, находящихся в объёме жидкости, чем со стороны молекул пара). Это внутреннее притяжение заставляет поверхность сокращаться и количественно характеризуется поверхностным натяжением. По той же причине молекулы какого-либо другого вещества, оказавшиеся вблизи поверхности, притянутся к ней и произойдёт адсорбция. Многие адсорбенты (активный уголь, каолин, и др.) служат противоядиями, поглощая и удаляя из организма попавшие в желудочно-кишечный тракт вредные вещества.

Окисление - восстановление. Под этим названием подразумеются химические процессы, при которых происходит взаимодействие двух противоположных процессов — окисления и восстановления, которые не могут быть оторваны друг от друга.

Атомы типичных неметаллов, включая кислород, стремятся присоединить электроны. Вещества, соединяющиеся с кислородом и типичными неметаллами, отдают им электроны. Исходя из этого, все химические процессы, при которых какие-либо атомы или ионы теряют электроны, рассматривают как окисление. В качестве окислителей используются сильные электрофилы. В нашем случае перекиси водорода и перманганат калия KMnO4,.

Исследуемые вещества: Раствор аммиака(NH3* H2O),питьевая сода (NaHCO3),поваренная соль (NaCl),йодная настойка, перекись водорода (H2O2), перманганат калия (KMnO4).

Раствор аммиака (NH3* H2O)

За полторы тысячи лет до нашей эры египетские жрецы научились извлекать из верблюжьего навоза бесцветные кристаллы, названные ими "нушадир". Позднее это слово превратилось в "нашатырь" - так назвали хлорид аммония NH4Cl. В старину пожилые светские дамы, опасаясь обморока в духоте, всегда имели при себе флакончики с "нюхательной солью" - нашатырем. Нашатырный спирт - это водынй раствор аммиака. Название "аммиак" произошло от названия оазиса Аммон и закрепилось за этим веществом после 1787 года. Оазис Аммон в Аравийской пустыне с незапамятных времен служил стоянкой караванов. Скопившиеся тысячелетиями испражнения верблюдов и других вьючных животных издавали острый характерный запах аммиака. Водный 3-10%-й раствор аммиака получил название нашатырного спирта. Вдыхание аммиака, выделяющегося из нашатырного спирта, вызывает возбуждение дыхательных центров. Однако большое количество аммиака может вызвать остановку дыхания. Нашатырный спирт применяют как средство первой помощи, чтобы вывести человека из обморочного состояния. Для этого на несколько секунд подносят к носу больного небольшой клочок ваты или марли, смоченный нашатырным спиртом.

При укусах насекомых - муравьев, комаров, мошек - нашатырный спирт используют в виде примочек. В водном растворе аммиак образует основание - гидрат аммиака, который взаимодействует с молекулами воды с образованием катионов аммония NH4+ и гидроксид-ионов OН-. Гидроксид-ион создает слабощелочную среду, которая нейтрализует муравьиную кислоту НСООН, тем самым устраняя жжение от муравьиного укуса.

Практический опыт: 1.Чистка пригоревшей духовки.

Пригоревшую духовку обрызгиваем изнутри нашатырным спиртом, закрываем дверцу и оставляем на ночь. Утром пригоревший жир и другие загрязнения можно легко удалить с помощью кухонной губки.

2.Удаление с хлопчатобумажных тканей пятен от косметики, шоколада, кофе, какао. Достаточно ватку смоченную нашатырным спиртом на несколько минут приложить к пятну. Очищенные места промывают водой.

3.Мойка окон и зеркал.

Разводим слабый раствор нашатырного спирта в теплой воде и моем окна. Разводов и грязи как не бывало. Теплый мыльный раствор, в который добавлено немного нашатырного спирта, хорошо удаляет грязь с облицовочных керамических плиток. 

Питьевая сода. Впервые это соединение состава NaHCO3 (гидрокарбонат натрия) получил в чистом виде французский ученый Анри-Луи Дюамель де Монсо (). Позже химики разных стран получали это вещество, пропуская углекислый газ через водный раствор соды - карбоната натрия.

В водном растворе и при увлажнении сухой соли он медленно выделяет углекислый газ: 2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O.

В 1845 году немецкий врач Бульрих нашел, что питьевая сода способна устранить жжение в нижней части пищевода при чрезмерной кислотности желудочного сока. Раствор, содержащий всего одну чайную ложку питьевой соды в стакане воды, избавит от изжоги. С участием питьевой соды протекает реакция нейтрализации: HCl + NaHCO3 = NaCl + CO2 + H2O.

Первое время NaHCO3 называли солью Бульриха, но потом врача забыли и стали называть это вещество просто питьевой (или пищевой) содой. При наружном применении питьевая сода нейтрализует действие кислот, попавших на кожу (например, при укусах комара) или ожоге крапивой. Такой эффект связан с реакцией гидролиза, создающей в растворе слабощелочную среду. Поэтому питьевую соду используют везде, когда необходимо мягко удалить излишек кислоты (например, при химических кислотных ожогах). Щелочные растворы питьевой соды размягчают живые ткани, поэтому содовые полоскания горла и полости рта способствуют механическому удалению инфекции. Еще лучше использовать содо-солевые растворы с добавкой иода. Содовые ванночки (1 столовая ложка питьевой соды на 1 литр теплой воды) хороши для размягчения мозолей на руках и на ногах. Их можно делать 2-3 раза в неделю. Добавим еще, что сухой питьевой содой обрабатывают свежие ожоги - и станет ясно, как велика польза от этого распространенного вещества.

Практический опыт: 1.Наливаем в обгоревшую сковородку или кастрюлю немного воды, добавляем столовую ложку соды и кипятим в течение пяти минут. Накипь легко удалить с помощью кухонной губки смоченной водой.

2. Сухой пищевойсодой легко отчищаемчашки, в которые наливали чай или кофе,успешно чистим никелированные детали бытовой техники: холодильников, стиральных машин, тостеров, кухонных комбайнов, микроволновых печей и других бытовых предметов.

Поваренная соль. Поваренная соль - хлорид натрия NaCl недаром служит важным компонентом пищи. Это вещество в растворенном состоянии входит в состав крови и межклеточной жидкости. При сильных кровотечениях объем циркулирующей крови восполняют так называемым изотоническим раствором - 0,9%-м раствором хлорида натрия. При повышенной возбудимости, нервном истощении, аллергии самое простое средство лечения - теплые ванны, содержащие 1-3% поваренной соли.

Йодная настойка. Иод. К открытию этого элемента, столь важного для здоровья человека, действительно была причастна кошка. Рассказывают, что однажды в химической лаборатории Куртуа его любимая кошка, которая спокойно сидела на плече хозяина, вдруг проявила свой независимый нрав и прыгнула прямо на стол, где стояли реактивы. Разбились две колбы - с серной кислотой и с золой водорослей в этиловом спирте, и произошло неожиданное: от стола поднялись клубы сине-фиолетового "дыма". Это были пары иода.

Название новому элементу присвоил в 1813 году французский химик Жозеф-Луи Гей-Люссак () за фиолетовый цвет его паров ("иодос" по-гречески значит "фиолетовый").

В человеческом организме иода всего 25 мг; он играет роль микроэлемента. Половина этого количества находится в щитовидной железе, где иод входит в состав гормона тироксина, название которого происходит от греческого слова, означающего "возбуждать, приводить в действие". Тироксин регулирует иммунитет и обмен веществ в организме. При систематическом недостатке иода задерживается физическое и умственное развитие и возникает эндемический зоб. Современная иодная настойка содержит 5 г иода, 2 г иодида калия и 50 мл 96%-го этилового спирта на каждые 50 мл воды; можно считать, что это примерно 5%-й водно-спиртовой раствор иода.

Зачем же в иодную настойку добавляют еще и иодид калия? Чистый иод в воде почти нерастворим, а иодид калия образует с иодом хорошо растворимый комплекс K[I(I)2] (часто формулу этого комплекса изображают в упрощенном виде - K[I3] ); этиловый спирт еще больше повышает растворимость иода.

Вы случайно порезали палец или ладонь, наступили босой ногой на стекло или ржавый гвоздь и, не задумываясь, берете пузырек с настойкой иода. Правильно! Только помните: открытые раны обрабатывать иодом нельзя, можно вызвать ожог тканей. Иодной настойкой смазывают только края пореза.

Почти каждый знает о простом и доступном способе лечения ангины: полоскании горла теплым раствором, содержащим чайную ложку поваренной соли, чайную ложку питьевой соды и 5-10 капель иодной настойки в стакане воды.

Военные врачи России еще в 1855 году, намного раньше, чем настойку иода, начали использовать для лечения ран, язв и флегмон синий порошок - сухой иодокрахмал (1 г иода на 100 г крахмала). Действие этого средства оказалось очень эффективным: очищение и рубцевание ран наступало уже после третьей перевязки. Иодокрахмалом лечили и острую дизентерию: прием этого лекарства уже в таком скромном количестве, как одна столовая ложка в день, приводил к значительному улучшению.

Практический опыт: Избавление от йодных пятен.

Во время проведения опытов можно случайно облить руку (одежду, книгу, стол и т. д.) иодной настойкой. В результате образуются несмываемые бурые пятна. Однако, если пятно протереть ваткой обильно смоченной 10-20%-ным раствором тиосульфата натрия (фиксаж для фото), то пятно бесследно исчезнет. Перекись водорода. Пероксид водорода H2O2 (старое название "перекись водорода) был открыт Луи Тенаром в 1818 году. Позже было установлено, что это вещество всегда образуется во влажной атмосфере при электрическом разряде. Перекись водорода как лекарственное средство чаще всего используют в виде 3%-го водного раствора, который и продается в аптеках; в медицине применяется также концентрированный 30%-й раствор H2O2 (пергидроль). При контакте с живыми тканями перекись водорода разлагается с выделением кислорода. Отсюда ее противомикробное и обесцвечивающее действие. Разбавленные растворы перекиси водорода используют как кровоостанавливающее и дезинфицирующее средство: фермент крови расщепляет перекись водорода на воду и активный кислород, который надежно обеззараживает рану. Перекись водорода используют также для обесцвечивания волос и кожи. Полоскание полости рта и горла растворами с перекисью водорода и ее соединениями помогает справиться с инфекцией и избавиться от неприятного запаха. Удобно использовать для этой цели гидроперит - комплексное соединение перекиси водорода с мочевиной состава (NH2)2CO *H2O2. Действие раствора, содержащего таблетку гидроперита массой 1 г в стакане воды, будет таким же, как если бы вы взяли одну столовую ложку (15 г) 3%-го раствора перекиси водорода на стакан воды. Дома можно использовать этот раствор только в хозяйственных делах - для выведения пятен или отбеливания тканей. Обращаться с ним надо очень аккуратно: H2O2, попадая на кожу рук, вызывает сильные ожоги. Особенно надо беречь глаза.

Практический опыт: Очистка раковин от загрязнения.

Пероксид водорода может быть как окислителем (это его свойство широко известно), так и восстановителем! В последнем случае он реагируетс веществами-окислителями: Н2О2-2е=2Н++О2. Диоксид марганца как раз и является таким веществом. Вместо аптечной перекиси используем таблетки гидроперита — соединения пероксида водорода с мочевиной состава CO(NH2)2•Н2О2. Одна таблетка гидроперита соответствует 15 мл 3-процентного раствора Н2О2. Для получения 1-процентного раствора Н2О2 берут две таблетки гидроперита и 100 мл воды. Используя диоксид марганца в качестве окислителя пероксида водорода, нужно знать одну тонкость. MnO2 — хороший катализатор реакции разложенияН2О2 на воду и кислород: 2Н2О2= 2Н2О+О2. И если просто обработать раковину раствором Н2О2, то он мгновенно «вскипит», выделяя кислород, а бурый налёт так и останется, ведь катализатор в ходе реакции и не должен расходоваться. Чтобы избежать каталитического разложения Н2О2, нужна кислая среда. Здесь тоже подойдёт уксус. Cuльно разбавим водой аптечную перекись, добавим немного уксуса и этой смесью протрём раковину. Произойдёт настоящее чудо: грязно-бурая поверхность засверкает белизной и станет как новая. А чудо случилось в полном соответствии с реакцией MnO2+Н2О2+2Н+=Mn2++2Н2О+О2. Остаётся только смыть хорошо растворимую соль марганца струёй воды. Таким же способом можно почистить загрязнённую алюминиевую сковороду: в присутствии сильных окислителей на поверхности этого металла образуется прочная защитная плёнка оксида, которая предохранит его от растворения в кислоте. А для снятия налёта MnO2 можно использовать также водные растворы органических кислот: щавелевой, лимонной, винной и др.

2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH = 2Mn(CH3COO)2 + 5O2 + 2CH3COOK + 8H2O.

Перманганат калия. Перманганат калия в твердом виде - это хорошо растворимые в воде кристаллы черно-фиолетового цвета. А разбавленные водные растворы этого вещества - розового цвета; они нестойки и под действием солнечных лучей в присутствии восстановителей, которые всегда имеются в воздухе (пыль, органические вещества и т. д.), перманганат калия разлагается с выделением осадка диоксида марганца бурого цвета. В подкисленном растворе вместо MnO2 образуются беcцветные катионы Mn2+, а в сильнощелочной среде -- манганатные анионы MnO42-- зеленого цвета. Что и говорить, не зря химики прошлого прозвали это вещество "хамелеоном".

В медицинских целях применяют водные растворы перманганата калия различной концентрации. Для полосканий и промываний желудка при отравлениях - 0,01-0,1%-е растворы бледно-розового цвета, для промывания ран - 0,1-0,5%-е (розовые), а для обработки язв и ожогов –2-5%-е (фиолетовые). Что же происходит при контакте марганцовки с поверхностью кожи? Перманганат калия разлагается с выделением бурого осадка диоксида марганца. В зависимости от концентрации раствора, а значит, от количества осадка, диоксид марганца оказывает вяжущее и прижигающее действие. При разложении перманганат калия выделяет активный кислород, а это ярый враг микробов и неприятных запахов. Полоскания розовым раствором марганцовки рекомендуются при ангинах и стоматитах - воспалении слизистой оболочки рта и десен. Таким же раствором промывают глаза при конъюнктивитах. Перманганат калия помогает при пищевых отравлениях: его бледно-розовым раствором (0,5-1,0 г на 1 л воды) промывают желудок пострадавшего или просто выпивают стакан такого раствора натощак. Растворы перманганата калия применяют для обработки ожогов. Ванна с бледно-розовым раствором марганцовки поможет подсушить нежную и склонную к опрелости кожу грудного ребенка.

Практический опыт: Моющее средство из марганцовки.

Для того чтобы получить самодельное «моющее средство», смешиваем марганцовку с кислотой. Конечно, не со всякой. Некоторые кислоты могут сами окисляться; в частности, если взять соляную кислоту, из неё выделится ядовитый хлор: 2КMnO4+16HCl=2MnCl2+5Cl2+2KCl+8Н2О.

Так его часто и получают в лабораторных условиях. Поэтому для наших целей лучше использовать разбавленную уксусную кислоту — столовый уксус.

Возьмём примерно 50 мл раствора кислоты, добавим 1—2 г перманганата калия и тщательно перемешаем деревянной палочкой. Затем промоем её под струёй воды и привяжем к концу кусок поролоновой губки. Вот этой «кисточкой» быстро, но аккуратно размажем окислительную смесь по загрязнённому участку раковины. Вскоре жидкость начнёт менять цвет на тёмно-вишнёвый, а затем — на коричневый. Значит, реакция окисления пошла полным ходом.

Здесь необходимо сделать несколько замечаний. Работать надо очень осторожно, чтобы смесь не попала на руки и одежду; хорошо бы надеть клеёнчатый фартук. И не следует медлить, так как окислительная смесь очень едкая и со временем «съедает» даже поролон. После использования поролоновую «кисть» нужно погрузить в заранее приготовленную банку с водой, промыть и выбросить. Во время подобной очистки раковины может появиться неприятный запах, издаваемый продуктами неполного окисления органических загрязнений на фаянсе и самой уксусной кислоты, поэтому помещение должно проветриваться. Минут через 15—20 смоем побуревшую смесь струёй воды.

Предложения по теме и результаты исследования

Проведя исследования по данной работе мы можем поделиться своими выводами и дать некоторые рекомендации:

1. Не переживайте, если у вас не оказалось под рукой чистящих или моющих веществ. Загляните на кухню или в домашнюю аптечку, и вы найдете все необходимое, чтобы вывести пятна, почистить стекла и зеркала, избавиться от накипи и нагара.

Избегайте чрезмерного использования средств бытовой химии, которые чаще очень агрессивны и могут способствовать развитию таких заболеваний, как дерматиты, аллергия, бронхиальная астма и других.

1.  Если Вы заболели, Вас покусали насекомые, или просто не оказалось под руками нужныхсредств бытовой химии, прибегните к подручным средсвам:

- Нашатырный спирт применяйте не только как средство первой помощи, чтобы вывести человека из обморочного состояния но и при укусах насекомых, чистке пригоревшей духовки, для удаления с хлопчатобумажных тканей пятен от косметики, шоколада, кофе, какао. Не забудьте об эффективной мойка окон и зеркал;

- питьевую соду используйте при укусах комаров, или ожоге крапивой. Содовые полоскания горла и полости рта способствуют механическому удалению инфекции. Содой эффективно обрабатывать свежие ожоги т. к. при этом происходит уменьшение чувства жжения. Сухой пищевой содойлегкоотчиститьчашки, в которые наливали чай или кофе, никелированные детали бытовой техники. Кипячение в содовом растворе легко удаляет нагарь и известковые отложения на посуде;

- поваренную соль используйте при зубной боли и как чистящее средство;

- йодной настойкой смазывайте только края пореза для дезинфекции. А избавиться от йодных пятен можно раствором тиосульфата натрия (фиксаж для фото);

- перекись водорода используйте как противомикробное и обесцвечивающее средство. Оно надёжно обеззараживает рану, выводит пятна, отбеливает ткани. В соединении с марганцем поможет очистить раковины от загрязнения;

- перманганат калия применяйте для промываний желудка при отравлениях, для обработки язв и ожогов, для полосканийпри ангинах и стоматитах. Не забудьте, что марганцовку можно использовать как отбеливающее и чистящее средство.

Список использованных источников

1. : «Химия в нашем доме»// М.: «Химия», 2002г.

2., , : «Химия для вас» //Изд. «Стереотип» М.: «Химия», 2003г

3.: «Химия в быту»// Смоленск: «Русич», 2002 г.

4. :«Все о химии»//Изд.«Звезда» М.:«Химия», 2004 г.

5.: «Химия от А доЯ» // Нальчик, 2005 г.

6. Бытовая химия: вред или польза – http :// ***** /- 2008