Научно-практическая конференция мыло.формула красоты и здоровья
Научно-практическая конференция
Малой академии наук школьников г. Уфы
Секция: Химия
Исследовательская работа
Определение кислотности в продуктах питания и средствах бытового пользования.
Выполнил:
Решетников Евгений 9А кл.
МБОУ Средняя Образовательная Школа №70
Научный руководитель: Байбурина Венера Рифовна
УФА 2013
Анкета
участника конкурса научных проектов школьников в
рамках Малой академии наук школьников городского
округа г. Уфа Республика Башкортостан
Муниципальное образование: Городской округ г. Уфа Республики Башкортостан
Фамилия, имя, отчество участника: Решетников Евгений Алексеевич
Образовательное учреждение (по Уставу): Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №70 Калининского района городского округа г.Уфа РБ
Класс: 9 А класс
Домашний адрес: г. Уфа, ул.Кольцевая 180 кв. 80
Телефон: 263-84-64
Номинация: химия
Название работы: Определение кислотности в продуктах питания бытового пользования
Место на муниципальном этапе: МАОУ гимназия №111
Фамилия, имя, отчество научного руководителя Байбурина Венера Рифовна
Должность: учитель химии
Место работы: Муниципальное бюджетное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №70 Калининского района городского округа г.Уфа РБ
Ученое звание и степень: не имеет
Телефон: 263-69-30. Электронная почта: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Руководитель ОУО________________Н.А Канбекова_______
МП подпись расшифровка подписи
Дата _____________________ 2013г.
Тезисы
Секция: Химия
Номинация: Химия
Определение кислотности(pH) в продуктах питания бытового пользования
Автор: Решетников Евгений 9 А класс
Муниципальное Бюджетное Образовательное Учреждение
Средняя общеобразовательная школа №70
Калининского района городского округа город Уфа, РБ
Научный руководитель: Байбурина Венера Рифовна
учитель химии МБОУ СОШ №70
Введение: В данной работе были определены кислотности некоторых продуктов питания бытового пользования и применинены разные способы определения кислотности.
Цель работы: провести исследование по определению кислотности молока, апельсина, лимона, йогурта, минеральной воды, шампуня и средства для мытья посуды.
Задачи работы:
Познакомится с литературой по способам определения кислотности;
Выбрать индикатор для определения кислотности (фенофталеин, метилоранж, лакмус);
Приготовить раствор-индикатор для определения кислотности;
Проверить гипотезу при проведении эксперимента;
Определить наличие кислотности в некоторых жидкостях и веществах
Проанализировать результаты опыта
Результат:
Судя по цвету индикатора, обнаружено, что в молоке - нейтральная среда, т.е. лакмус – фиолетовый. Самая кислая среда оказалась в лимоне. В минеральной воде, апельсине и лимоне цвет растворов менялся от пурпурного до розовато-красного. Это вредно для здоровья. Цвет растворов в средстве для мытья посуды и шампуня менялся от бледно-синего до желтовато-зелёного. Избыток щёлочи вреден для кожи рук и головы.
Вывод:
Гипотеза о том, что в продуктах питания есть кислоты – верна.
По результатам проведённых опытов, пользуясь цветовой таблицей рН – показателя, можно судить о большем или меньшем количестве кислоты в разных жидкостях и веществах.
3 .Из опыта видно, что рН среда в молоке и минеральной воде нейтральная (рН=7).
В йогурте, апельсине и лимоне среда изменяется от слабокислотной до кислотной. рН изменился от 4 до 1.
4.Опыты показали,что кислотности некоторых продуктов питания повышена , т.е.уровень pH приближена к 1.
Содержание:
I.Введение.2
II.Цели и задачи........................3
III.Социальный опрос...4
IV.Приборы и методы определения активной кислотности (рH) продовольственных товаров5
4.1.Кислотность....8
4.2.Актуальность проекта9
4.3.Гипотеза.10
V.Методы исследования кислотности среды...................11
VI.Практическая часть....12
4.1.Первый эксперимент.................12
4.2.Опыты.13
VII.Результаты исследований.15
VIII.Выводы.16
IX.Литература..17
2
I.Введение
Сырье, полуфабрикаты и готовые изделия пищевой промышленности, как правило, имеют кислую реакцию. В каждой среде различают истинную (активную) и общую (титруемую) кислотность. Истинная кислотность это концентрация ионов водорода, характеризующаяся величиной рН. Если рН больше 7, среда имеет щелочную реакцию; при рН меньше 7 реакция среды кислая. Общая кислотность характеризуется суммарным содержанием кислот и кислото-реагирующих веществ как распавшихся на ионы, так и недиссоциированных. Общая кислотность пищевых продуктов выражается в различных единицах. Для большинства продуктов принято выражать ее числом миллилитров 1 н. или 0,1 н. раствора щелочи, пошедшим на нейтрализацию 100 г воздушно-сухого или абсолютно сухого продукта. Иногда кислотность выражают в пересчете на кислоту, преобладающую в продукте. Так, кислотность прессованных дрожжей измеряется числом миллиграммов уксусной кислоты в 100 г дрожжей.
Щелочную реакцию имеют химические разрыхлители теста (сода, карбонат аммония) и изделия, приготовленные с их применением (печенье, пряники). Общую щелочность определяют и рассчитывают так же, как и общую кислотность, но для титрования продукта при этом применяют 0,1 н. раствор соляной или серной кислоты. Кислотность, особенно активная, оказывает значительное влияние на течение коллоидных, микробиологических и ферментативных процессов, происходящих в полуфабрикатах и сырье, и на вкус готовых изделий. Общая (титруемая) кислотность важный показатель, характеризующий качество полуфабриката. По нарастанию титруемой кислотности можно судить о том, как протекал процесс в данной фазе, что важно для установления готовности теста (или опары).
3
II. Цели и задачи
Цель работы: провести исследование по определению кислотности молока, апельсина, лимона, йогурта, минеральной воды, шампуня и средства для мытья посуды.
Задачи работы:
Познакомится с литературой по способам определения кислотности;
Провести соц. опрос;
Выбрать индикатор для определения кислотности (фенолфталеин, метилоранж, лакмус);
Приготовить раствор-индикатор для определения кислотности;
Проверить гипотезу при проведении эксперимента;
Определить наличие кислотности в некоторых жидкостях и веществах
Проанализировать результаты опыта
4
III.Cоциальный опрос
Было опрошено 165 человек из разных слоев населения и разных социальных возрастных групп по следующим вопросам:
1.Влияет ли кислотность на здоровье и кожу человека, и животных?
2.Интерисует ли уровень pH при покупке продуктов питания и бытовых моющих средств.
3.Имеет ли значение аромат продуктов для определения кислотности среды.
4. Имеет ли значение цвет продукта для определения pH среды
Положительно ответили:
По 1. вопросу-50%
По 2. вопросу-10%
По 3. вопросу -20%
По 4.вопросу-20среды%
К сожалению человек, редко обращает внимание на pH среду в продуктах питания и средствах бытового пользования.
Ведь от pH среды зависит наше здоровье: кислотно-щелочной баланс в организме, состояние кожи.
5
IV.Приборы и методы определения активной кислотности (рH) продовольственных товаров
Концентрацию водородных ионов можно определить по потенциалу (потенциометрический метод), который возникает на границе различных электродов, помещенных в исследуемый раствор. При погружении электрода в раствор на границе электрод раствор возникает электрический потенциал, так как ионы электрода переходят в раствор. При этом электрод (металл) заряжается положительно, а пограничный слой раствора отрицательно.
Возникающие пограничные потенциалы функционально связаны с активной концентрацией ионов водорода. Однако технически можно измерить лишь разность потенциалов. Поэтому прибор для измерения рН состоит из двух полуэлементов или электродов: потенциал одного из них прямо или косвенно зависит от концентрации определяемых ионов его называют индикаторным электродом; и второй электрод, относительно которого измеряется потенциал индикаторного электрода, называется электродом сравнения.
При помощи рН-метра измеряют разность потенциалов между двумя электродами, помещенными в раствор. Основой такой системы служит электрод, потенциал которого зависит от рН. Чаще всего в качестве такой рН-зависимой ячейки используют стеклянный электрод, принцип действия которого основан на том, что некоторые типы боросиликатного стекла проницаемы для ионов Н+, но непроницаемы для любых других катионов или анионов. Если тонкий слой такого стекла поместить между двумя растворами с различными концентрациями ионов Н+, эти ионы будут диффундировать сквозь стекло из раствора с высокой концентрацией ионов водорода в раствор с низкой концентрацией. Стеклянный электрод содержит 0,1-молярный раствор соляной кислоты в контакте со стеклом, проницаемым для Н+-ионов. К измерительному прибору его присоединяют проволокой, покрытой хлоридом серебра и погруженной в соляную кислоту (рис. 5.1).
Цепь замыкается при погружении в раствор электрода сравнения, который чаще всего содержит пасту Hg/HgCl2 в насыщенном растворе хлорида калия. Хлорид калия служит для создания контакта между Hg/HgCl2 полуэлементом и раствором, в котором проводят измерение.
Такой полуэлемент помещают в стеклянный корпус, непроницаемый для Н+-ионов (его потенциал не зависит от рН). Электрический контакт между
6
раствором хлорида калия внутри электрода сравнения и измеряемым раствором осуществляется с помощью тонкой нити или капилляра в стеклянном корпусе. Напряжение, измеряемое такой системой, является, прежде всего, разностью потенциалов между стеклянным электродом и электродом сравнения.
Измеряя электродвижущую силу электродной системы электронным милливольтметром, шкала которого градуирована в единицах рН, определяют рН контролируемого раствора. Экспресс-метод измерения рН основан на окрашивании индикаторной бумаги при смачивании ее испытуемым раствором и на сравнении полученной окраски со шкалой.
7
Данный метод обеспечивает быстроту анализа, однако его можно использовать только для установления ориентировочной величины рН. В то же время существует индикаторная бумага типа "Рифан" (пределы измерения рН 5,8-7,4), с помощью которой определяют рН непосредственно в мясных тушах. Величина отклонения рН по сравнению с потен-циометрическим методом составляет 0,4 единицы.
Измерение рН колориметрическим методом:
Метод основан на свойстве индикаторов изменять свою окраску в зависимости от рН раствора. Для колориметрического определения рН можно использовать универсальный индикатор, состоящий из смеси индикаторов, охватывающих зону перехода окраски в области рН от 3,0 до 11,0 (табл. .1).
Универсальный индикатор представляет собой смесь, состоящую из 0,1 г метилового красного, 0,2 г бромтимолового синего, 0,4 г фенолфталеина и растворенную в этаноле в мерной колбе вместимостью 500 см3.
Колориметрический метод используют для установления приближенного значения рН неизвестного раствора с погрешностью 1,0-0,5.
7
8
4.1. КИСЛОТНОСТЬ(
Кислотность – это степень содержания кислоты в чём-либо. Кислотность бывает повышенная, пониженная и нейтральная.
Слово «кислота» произошло от латинского слова „acidus“, что означает „резкий“. Молекулы кислоты содержат водород. Кислота измеряется водородным показателем pH по шкале от 1 до 14. Противоположность кислоты – основание.
Сравним молекулы соляной и серной кислоты. И там и там содержатся атомы водорода. Бывают безопасные и опасные кислоты. Например, соляная кислота является составной частью желудочного сока и помогает переваривать пищу.
Активная кислотность характеризуется концентрацией свободных ионов водорода в растворе. Значение рН определяют, как отрицательный логарифм концентрации ионов водорода.
Величина рН характеризует качество большинства пищевых продуктов, этот показатель можно применять для контроля биохимических процессов, происходящих при переработке и хранении пищевых продуктов. Кроме того, с активной кислотностью среды теснейшим образом связана жизнедеятельность микроорганизмов.
9
4.2. АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОЕКТА
Множество разных негативных факторов могут оказывать влияние на здоровье человека. Среди них – повышенная кислотность. Она может повлиять на кислотно-щелочной баланс в организме так и на кожу человека.
Я учусь в девятом классе, и мне очень нравится проводить опыты, смешивать разные составы, изучать различные вещества и жидкости, делать открытия и узнавать новое. Я собираю необходимый инструментарий для опытов. Интересно, получится ли у меня в лабораторных условиях определить кислотность в жидкостях и веществах?
10
4.3 .ГИПОТЕЗА
Я предполагаю, что в лабораторных условиях можно определить наличие кислоты в веществах с помощью индикаторов:
-Фенолфталеин.
-Метилоранж
-универсальная индикаторная бумага
-индикатор из сока краснокочанной капусты
В химии есть вещества, обладающие способностью менять свою окраску в присутствии кислот и щелочей. Эти вещества называются индикаторами и применяются для определения реакционной среды. Среда может быть кислой, щелочной и нейтральной.
Этими веществами пропитывают фильтровальную бумагу. Существует много видов различных индикаторных бумаг (из школы все знают словосочетание«лакмусовая бумажка»), точнее индикаторов, которыми пропитывают бумагу ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и т.д.). Также к индикаторам можно отнести сок красной капусты, вишни и черноплодной рябины. Бумагу пропитывают раствором смеси индикаторов и, поэтому, она окрашивается в разные цвета в разных средах. Для определения кислотности или щелочности среды можно пользоваться бумажкой, пропитанной раствором любого индикатора.
В [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] бумажка изменила свой цвет на тёмно-красный. Существуют другие кислоты, в которых бумажка меняет свой цвет на красный. Это [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и др. Эти кислоты называются сильными кислотами. А такие кислоты, как уксусная, лимонная, винная и др., относящиеся, главным образом, к большому классу химических веществ органических, называются слабыми. В таких кислотах бумажка приобретает розовый цвет.
Значит, с помощью индикаторной бумажки можно определить сильную и слабую кислоту, если они имеют раствор примерно одинаковой концентрации.
В растворе щёлочи бумажка меняет свой цвет на синий. При работе со щелочами соблюдайте осторожность. Не случайно они названы едкими (едкий натр, едкий(-ое) калий(-и)). К щелочам также относятся известковая вода и[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], который неправильно назван «спиртом». Это его бытовое название. Правильно это вещество называется гидроксид аммония.
От щелочей нужно оберегать глаза и руки, они портят краску, оставляют на столе несмываемые пятна.
11
Кислотность и щелочность растворов выражают через концентрацию ионов Н+. Для удобства оценки в химию введено выражение рН (читается «пэ-аш»). рН называется водородным показателем. Это понятие ввёл датский химик Сёренсен в 1909 году: буква «р» - начальная буква датского слова potenz –математическая степень, буква «Н» - символ водорода.
В нейтральном растворе при 25°С рН = 7. В кислых растворах рН < 7, и тем меньше, чем кислее раствор; в щелочных растворах рН > 7, и тем больше, чем больше щёлочность раствора; другими словами – чем меньше рН, тем больше концентрация ионов Н+, т. е. выше кислотность среды, и наоборот, чем больше рН, тем меньше концентрация ионов Н+, т. е. выше щёлочность среды.
Так, например, у желудочного сока рН 1, 7 (сильнокислая реакция), у дождевой воды рН 6 (слабокислая), у водопроводной воды рН 7, 5 (слабощелочная), у крови рН 7, 4 (слабощелочная), у слюны рН 6, 9 (слабокислая), у слёз и дистиллированной воды рН 7 (нейтральная).
Универсальной индикаторной бумагой пользуются только для приближённого определения значений рН в широких пределах с точностью около одной единицы рН.
12
V. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КИСЛОТНОСТИ СРЕДЫ
Попробуем определить степень кислотности в некоторых продуктах и веществах. Степень кислотности 1 можно определить с помощью:
а) специального прибора - рН-метра. Но он очень дорого стоит и его можно увидеть только в специальных химических лабораториях.
б) В качестве индикатора также подойдут химические вещества, окраска которых изменяется в зависимости от рН среды: фенолфталеин, метилоранж, лакмус.
в) Можно приготовить самому естественные красители из красной капусты или чёрной смородины.2
Я выбираю варианты (б) и (в) и попробую приготовить индикатор самостоятельно, из краснокочанной капусты.
Почему из краснокочанной капусты?
Она содержит PH чувствительный растительный пигмент – антоцианин, который меняет цвет при взаимодействии с кислотой или основанием.
В зависимости от разной окраски индикатора можно определить наличие повышенной кислотности с помощью цветной шкалы рН-показателя. 3
1. Цветная шкала рН-показателя.
pH
1
4
7
10
12
14
ЦВЕТ
О наличии высокой степени кислотности свидетельствует окрашивание индикатора в ярко-красный, пурпурный цвет. Желтовато-зелёные оттенки доказывают то, что это – щёлочь. Запомнить правило определения степени кислотности мне помогло следующее стихотворение:
Индикатор лакмус - красный Кислоту укажет ясно. Индикатор лакмус - синий, Щёлочь здесь - не будь разиней, Когда ж нейтральная среда, Он фиолетовый всегда.
Название
индикатора
Цвет индикатора в различных средах
В кислой
В нейтральной
В щелочной
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Красный
(рН < 3, 1)
Оранжевый
(3, 1 < рН < 4, 4)
Жёлтый
(рН > 4, 4)
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Бесцветный
(рН < 8)
Бледно-малиновый
(8, 0 < рН < 9, 8)
Малиновый
(рН > 9, 8)
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Красный
(рН < 5)
Фиолетовый
(5 < рН < 8)
Синий
(рН > 8)
Сок краснокочанной капусты
Красный
(рН < 5)
Фиолетовый
(5 < рН < 8)
Синий
(рН > 8)
13
Таб.1 Окраска индикаторов в различных средах
14
VI. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
6.1 ПЕРВЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
После того, как я приготовил индикатор из сока краснокочанной капусты, я решил проверить его на уксусе и на соде. После добавления уксуса и соды в индикатор цвет обоих растворов изменился: уксусный раствор стал красным, а раствор соды – синим. Мой индикатор действительно работает. Затем я смешал оба раствора и увидел впервые настоящую химическую реакцию – бурное выделение углекислого газа!
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
15
6.2 ОПЫТЫ
Я провёл ряд разных опытов с продуктами питания: минеральная вода, молоко, лимон, апельсин, йогурт. А также ряд опытов с бытовыми веществами: шампунь, жидкость для мытья посуды. В каждое из этих веществ, я капал жидкие индикаторы: метилоранж, фенолфталеин; и проверял кислотность с помощью универсальной индикаторной бумаги, а также с помощью самодельного индикатора из краснокочанной капусты.
Полоску индикаторной бумаги обмакнул в исследуемый раствор, затем быстро положил на белую подложку. Быстро нужно ложить потому, что индикатор растворится в жидкости и бумажка станет белой. Далее сравнить с эталоном цветной шкалы.
Таб.2. Расчёты рН по индикаторам
Вещества
Краснокочанная капуста (фиолетовый)
Фенолфталеин
(бесцветный)
Метилоранж
(оранжевый)
Универсальная бумага (Лакмус)
Вывод
(Среда)
1) Молоко
Неизм.
Неизм.
Неизм.
Жёлтый (рН=7)
Нейтральная
2)Минеральная вода
Неизм.
Неизм.
Неизм.
Жёлтый (рН=7)
Нейтральная
3) Апельсин
Красный
Неизм.
Красный
Красный (рН=3)
Кислотная
4) Лимон
Бардовый
Неизм.
Бардовый
Бардовый (рН=1)
Кислотная
5) Йогурт
Розовый
Неизм.
Розовый
Розовый (рН=4)
Слабокисл.
6) Средство для мытья посуды
Тёмно-зелёный
Тёмно-розовый
Жёлтый
Зелёный (рН=9)
Слабощел.
7) Шампунь
Светло-зелёный
Светло-розовый
Жёлтый
Желто-зелёный (рН=8)
Слабощел.
Из таблицы 2. видно, что рН среда в молоке и минеральной воде нейтральная (рН=7).
В йогурте, апельсине и лимоне среда изменяется от слабокислотной до кислотной. рН изменился от 4 до 1.
В средстве для мытья посуды и шампуне рН изменялся от 8 до 9.
16
По результатам проведённых опытов, пользуясь цветовой таблицей рН-
показателя, можно судить о большем или меньшем количестве кислоты в разных жидкостях и веществах.
С помощью индикаторов можно определить кислотность среды. Сильнокислотные и сильнощелочные среды вредно действуют на организм. Зная кислотность среды можно регулировать кислотно-щелочной баланс в организме и с осторожностью пользоваться моющими средствами.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
17
VII. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Судя по цвету, в который окрашивались жидкости и вещества, я обнаружил, что в молоке и минеральной воде кислоты нет, цвет нейтральный, т.е. фиолетовый в самодельном индикаторе.
А вот в лимоне, апельсине и йогурте присутствует кислота. Цвет растворов менялся от пурпурного до розовато-красного. Это вредно для здоровья.
В средстве для мытья посуды и шампуне содержится щёлочь. Цвет растворов менялся от синего до желтовато-зелёного. Избыток щёлочи вреден для кожи рук, нужно быть осторожным.
Светло-жёлтые полоски индикаторной бумаги в растворе щёлочи приобрели синеватую окраску, а в растворе кислоты бурую. Индикатор цветовым сигналом отметил разные количества свободных ионов водорода в этих жидкостях.
18
VIII.ВЫВОДЫ:
А. Моя гипотеза оказалась верна.
В лабораторных условиях можно определить наличие кислоты в разных жидкостях и веществах с помощью различных индикаторов.
Б. По результатам проведённых опытов, пользуясь цветовой таблицей рH – показателя, можно судить о большем или меньшем количестве кислоты в разных жидкостях и веществах.
В.Из таблицы 2. видно, что рН среда в молоке и минеральной воде нейтральная (рН=7).
В йогурте, апельсине и лимоне среда изменяется от слабокислотной до кислотной. рН изменился от 4 до 1.
В средстве для мытья посуды и шампуне рН изменялся от 8 до 9,среда щелочная.
Г.Опыты показали, что кислотности некоторых продуктов питания повышена , т.е.уровень pH приближена к 1.
Рекомендации. Кислотность среды можно определить даже в домашних условиях с помощью сока красной капусты. Зная pH показатель можно уберечь организм от избытка кислоты или щелочи.
19
IX. ЛИТЕРАТУРА:
Журнал «Галилео. Наука опытным путём», - Тверь, «Де Агостини», выпуск № 7, 2011г.
ПетрГУ, УЛ «Твоя научно-исследовательская работа» информационные материалы для школьника, - Петрозаводск, 2001г
Современная детская энциклопедия. Факты, открытия, фантазии. – М.: «Махаон», 2010 г.
http://www.ecounit.ru Определение кислотности
http://ru.wikipedia.org материалы электронной энциклопедии
http://pochemuha.ru химия для детей и взрослых
15