Исследование рН среды некоторых синтетических моющих средств и продуктов питания
Исследование рН среды некоторых синтетических моющих средств и продуктов питания
Наш научный эксперимент основан на исследовании продуктов питания и бытовой химии и влиянии состава продуктов и моющих средств на организм человека.
Цель исследования: Выяснить с помощью цифровой лаборатории Архимед:
1. Какое действие оказывает жевательная резинка на наш организм.
2. Какие из моющих средств действительно полезны для кожи.
Средства исследования:цифровая лаборатория «Архимед», рН электроды, химическая посуда.
Объекты исследования: жевательные резинки фирмы Dirol, Orbit, моющие средства для посуды Amway, Ушастый нянь, Frosh, Пемолюкс, Миф, Чистая линия.
Методы исследования:
ü Изучение теоретического материала;
ü Экспериментальная часть;
ü Наблюдение;
ü Анализ полученных данных.
Введение.
Ежедневно с экранов телевизора мы видим десятки реклам, которые красочно нам рассказывают об удивительных вкусах жевательных резинок, как они освежают дыхание и регулируют баланс кислотности в ротовой полости. Слышим о том, как полезно использовать моющие средства, потому что они не только оказывают чудесный эффект при мытье посуды, но и защищают кожу рук, питая её и сохраняя молодость кожи. Мы решили проверить, так ли это.
Мы в работе исследуем рН растворов. Что же это за параметр?
Водоро́дный показа́тель, pH (произносится «пэ аш», английское произношение англ. pH — piː'eɪtʃ, «пи эйч») — мера активности (в очень разбавленных растворах она эквивалентна концентрации) ионов водорода в растворе, и количественно выражающая его кислотность, вычисляется как отрицательный (взятый с обратным знаком) десятичный логарифм активности водородных ионов, выраженной в молях на литр..В. п. служит количественной характеристикой кислотности растворов, которая оказывает существенное влияние на направление и скорость многих химических и биохимических процессов. При обычных температурах (точнее, при 22 °С) pH = 7 для нейтральных, pH 7 для щелочных растворов. Точное измерение и регулирование pH необходимо как при лабораторных химических и биохимических исследованиях, так и в многочисленных промышленных технологических процессах, а также при оценке свойств почвы и проведении мероприятий по повышению её плодородия.
Это понятие было введено в 1909 году датским химиком Сёренсеном
Исследуя реакции ферментации, Сёренсен разработал стандартные методы определения концентрации ионов водорода электрометрическим и колориметрическим способами. Им были предложены стандартные буферные растворы для калибровки pH-метров и химические индикаторы рН, исследовано влияние рН среды на активность ферментов. Сёренсен одним из первых применил для измерения кислотности электрохимические электроды. Введенная С. П. Л. Сёренсеном шкала рН и созданные на её основе pH-метры применяются сегодня для измерения кислотности в самых разнообразных областях: в атомной энергетике, агрономии, мясо-молочной, хлебопекарной промышленности, в научных исследованиях. Для диагностики заболеванийжелудочно-кишечного тракта выполняется измерение кислотности непосредственно в пищеводе, желудке и(или) двенадцатиперстной кишке.
Показатель называется pH, по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni — сила водорода, или pondus hydrogenii — вес водорода.
Кислотность среды имеет важное значение для множества химических процессов, и возможность протекания или результат той или иной реакции часто зависит от pH среды. Для поддержания определённого значения pH в реакционной системе при проведении лабораторных исследований или на производстве применяют буферные растворы, которые позволяют сохранять практически постоянное значение pH при разбавлении или при добавлении в раствор небольших количеств кислоты или щёлочи.
Водородный показатель pHшироко используется для характеристики кислотно-основных свойств различных биологических сред.
Кислотность реакционной среды особое значение имеет для биохимических реакций, протекающих в живых системах. Концентрация в растворе ионов водорода часто оказывает влияние на физико-химические свойства и биологическую активность белков и нуклеиновых кислот, поэтому для нормального функционирования организма поддержание кислотно-основного гомеостаза является задачей исключительной важности. Динамическое поддержание оптимального pH биологических жидкостей достигается благодаря действию буферных систем организма.
Нами для исследования был взят самый популярный объект- жевательная резинка. Ведь, жуют все и везде. СМИ твердят, что жевательная резинка очень полезна для зубов, что её компоненты регулируют рН баланс в ротовой полости. Любопытно исследовать это с помощью цифровой лаборатории Архимед.
Часть первая. Жевательная резинка и регулирование кислотно-щелочного баланса.
Немного теории.В 1869 году в США был получен первый патент (N 98304) на технологию изготовления жевательной резинки. По иронии судьбы, этот патент оказался абсолютно бесполезным - защищенная им рецептура и технология никогда не применялись для реального производства жевательной резники. Любопытно, что популярности жевательной резинки способствовали два совершенно не связанных между собой события - американский "сухой закон" и Вторая Мировая война.
Менее чем за 100 лет жвачка стала одним из самых широко распространенных в мире пищевых товаров и феноменом массовой культуры. Ныне, на родине жевательной резинки, в США продаются более 100 сортов жвачки, которые производят 10 транснациональных корпораций и неустановленное количество мелких производителей. Ежегодно, американцы расходуют на жвачку $2 млрд., примерно четверть этой суммы приходится на долю детей и подростков. Среднестатистический житель США потребляет в год 300 пластинок жвачки. По данным Национальной Ассоциации Производителей Жевательной Резинки (National Association of Chewing Gum Manufacturers), если спрос на шоколад и конфеты может колебаться в зависимости от моды или времени года, то спрос на жевательную резинку всегда остается стабильным.
Впрочем, жевание - не американский феномен. Древние греки жевали смолу мастикового дерева. Индейцы и многие сибирские народы жевали смолу хвойных деревьев, поскольку жевание укрепляет зубы и улучшает запах изо рта. Считается, что привычку жевать европейские колонисты переняли у индейцев. В 1848 году лавочник Джон Кертис
начал первым в мире производить жвачку - он просто расфасовывал в бумажки кусочки смолы. Два года спустя он использовал для этой же цели более дешевый парафин, в который для придания приятного запаха добавлялись специи. На продаже жвачки Кертис разбогател, он построил три фабрики, где производилась жвачка, но не мог организовать массовый сбыт - его жевательная резинка не выдерживала длительного хранения и навсегда теряла товарный вид после краткосрочного пребывания под прямыми лучами солнца, на жаре или холоде.
В 1869 году зубной врач Уильям Финли Семпл совершил деяние, занесшее его имя в анналы великих изобретателей-неудачников. Он запатентовал жвачку. Семпл предлагал изготавливать ее из каучука с добавлением мела, древесного угля и ряда ароматизаторов. Семпл утверждал, что такая жвачка будет благотворно влиять на состояние зубов. Кроме того, к числу несомненных достоинств "улучшенной жевательной резинки Семпла" изобретатель относил ее долговечность: дантист предполагал, что кусочек жвачки можно будет использовать неделями и месяцами, так как каучук очень прочен.
В том же году была изобретена настоящая жевательная резинка. Один из парадоксов истории заключается в том, что мирная резинка была создана благодаря генералу. Генерал Антонио Лопес де Санта Ана, некоторое время правивший Мексикой, бежал в Нью-Йорк. Как истый мексиканец, он постоянно жевал "чикле" - смолу саподилового дерева, в изобилии произрастающего в Мексике, и использовавшегося в качестве жвачки еще древними ацтеками. По легенде, генерал познакомил с мексиканским опытом изобретателя Томаса Адамса и даже смог организовать поставки в США чикле. В 1871 году Адамс создал первую машину по производству жвачки и начал продавать резинку из чикле. Первая жвачка не содержала никаких вкусовых добавок, но продавалась хорошо. В 1884 году Адамс создал первую жвачку с оригинальным вкусом Black Jack, у которой был вкус лакрицы. Этот сорт жевательной резинки выпускался до 1970-х годов, когда был снят с производства из-за вялого спроса, а в 1986 году вновь запущен в производство.
Однако жевательный образ жизни Америке и миру навязал продавец мыла (сын мыльного фабриканта) Уильям Ригли, который усовершенствовал технический процесс производства и в 1892 году стал выпускать резинку Wrigley`s Spearmint, а годом позже - Wrigley`s Juicy Fruit - сорта, которые до сих пор являются лидерами мировых продаж. Ригли также впервые смешал жвачку с сахарной пудрой, добавил мяту и фруктовые добавки и разработал формы жевательной резинки (шарики, палочки, пластинки), которые используются и по сей день. Чтобы сделать свой товар популярным, Ригли придумал беспрецедентную рекламную кампанию: в 1915 году он купил одну из первых телефонных книг США и разослал всем абонентам посылки с тремя пластинками жвачки. К тому моменту, как Ригли начал выпуск жвачки, у него в США было полтора десятка конкурентов. Через двадцать лет, компания Wrigley's заняла лидирующие позиции на американском рынке и начала мировую экспансию. Любопытно, что мятная жвачка стала подлинным общеамериканским продуктом в 1920-е годы во времена "сухого закона". Употребление алкогольных напитков было запрещено, подозрительные полицейские буквально обнюхивали людей, особенно водителей, поэтому любители спиртного жевали жвачку, чтобы отбить запах. Жвачку ввели в свой постоянный ассортимент многочисленные питейные заведения, тогда существовавшие подпольно.
В 1928 году химик Уолтер Димер создал еще одну разновидность жвачки - "баббл гам" (bubble gum), которая позволяла легко выдувать пузыри. Это изобретение позволило сделать жвачку популярным не только среди взрослых, заинтересованных в приятном запахе изо рта, но и детей, которые открыли для себя новый способ развлечения. За счет своих научных знаний Димер смог усовершенствовать изобретение самоучки Фрэнка Флира (жвачка Флира, созданная в 1906 году, имела нестойкий вкус, была бесцветной и поэтому не пользовалась спросом). Димер добавил в жвачку красители и добился высокой прочности пузырей. Это позволило периодически проводить соревнования. Доселе непревзойденный рекорд, занесенный в "Книгу Рекордов Гиннеса", был установлен 19-летней американкой в 1994 году. Она выдула пузырь, диаметром 30 см 48 мм.
После Второй Мировой войны мода на жевательную резинку охватила весь мир. Причиной этого стали американские военнослужащие, в рацион которых входила жвачка. Они познакомили с этим продуктом жителей Азии, Африки и Европы. После второй мировой войны, жвачку стали производить в Японии, Германии, Великобритании и Франции. В 1970-е годы первая жевательная резинка была выпущена в СССР. В 1980-е годы компании-производители воплотили в жизнь давнюю мечту зубных врачей - они стали использовать для подслащивания жвачки заменители сахара, которые оказывают позитивное действие на зубы. Забавно, что в начале жевательной эры многие дантисты предупреждали, что жвачку жевать не следует, так как она может намертво склеить челюсти.(материалы интернет)
Проводя анкетирование, наша группа обнаружила, что из 30 опрошенных учеников, жевательную резинку 25 человек! При таком количестве человек очень хочется узнать, действительно ли жевательная резинка полезна для зубов?
Экспериментальная часть.
Исследование рН раствора жевательной резинки.
Цель работы. Исследовать рН раствора жевательной резинки, выяснить, регулирует ли жевательная резинка рН в ротовой полости.
Приборы и материалы: жевательная резинка : Orbit, Dirol, химические стаканы 3 шт., ножницы рН электроды, цифровая лаборатория «Архимед».
Ход работы.
Образцы нарезали ножницами до состояния мелких кусков, поместили нарезанные образцы в пронумерованные стаканы, залили дистиллированной водой одинаковым объемом, размешали раствор. Собрали установку.
Полученные результаты.
Опыт №1. Нарезали мелко кусочки жевательной резинки Orbitи залили дистиллированной водой. Опустили электроды рН ЦЛ Архимед.
Опыт № 2. Мелко нарезанную жевательную резинку поместили в раствор слюны.
Анализ результатов. Раствор жевательной резинки имеет кислую среду. Нейтральной среды (рН=7) не наблюдался ни в растворе дистиллированной воде, ни в растворе слюны.
Вывод. Данная жевательная резинка не нейтрализует рН баланс в ротовой полости. Имея кислую реду ( рН=6) может вызывать заболевания зубной эмали.
Исследование жевательной резинки Dirol
Опыт №1. Нарезали мелко кусочки жевательной резинки Dirolи залили дистиллированной водой. Опустили электроды рН ЦЛ Архимед.
Поместили кусочки жевательной резинки Dirolв раствор слюны.
Анализ результатов. Жевательная резинка Dirol в ротовой полости имеет рН = 5,4 (значение ниже, чем в предыдущем эксперименте).
Вывод.При употреблении жевательной резинки Dirolнейтральной рН в ротовой полости не наблюдается. Создавая кислую среду в ротовой полости, жевательная резинка может способствовать заболеванию зубной эмали.
Важно! В составе данных жевательных резинок мы обнаружили Сорбит, Мальтит и др. нужно знать, что при чрезмерном употреблении таких , их влияние на организм следующее.
Орбит содержит:
Сорбит Е440-сильно расслабляет кишечник. При употреблении больших количеств боли в области кишечника. Может негативно влиять на состояние органов зрения, возможно развитие невропатии и диабетической ретинопатии.
Мальтит Е965-может вызвать расстройства кишечника.
Стабилизатор Е 422.При попадании в кровь оказывает токсическое действие, может вызвать достаточно серьезные заболевания крови и желудочно-кишечного тракта.
Краситель Е 171По данным некоторых исследований может вызывать заболевания печени и почек.
Аспартам Е 951В организме человека распадается на две аминокислоты (аспарагиновую и фенилаланин), а также метанол. Метанол является ядом, действующим на нервную и сосудистую системы организма. Потребление продуктов, содержащих фенилаланин, противопоказано людям с наследственным заболеванием фенилкетонурия. Аспартам является мультипотенциальным канцерогенным агентом. Фенилаланин способен нарушать химию мозга и снижать уровень ключевых мозговых химических соединений; нарушать метаболизм аминокислот, функции нервов и гормональный баланс в организме; разрушать нервные клетки, что может вызывать болезнь Альцгеймера.Основное негативное воздействие на организм:- истощение запасов серотонина в коре головного мозга;- развитие маниакальной депрессии, припадков паники, насилия (при чрезмерном употреблении
Дирол содержит:
Dirol содержит в своём составе загуститель Е414, провоцирующий заболевания желудочно-кишечного тракта; опасныеантиоксидант Е330; консервант Е296;краситель Е171; эмульгатор Е322, а также Е321 и глазирователь Е903.
Проведённые в ряде стран исследования показали негативное воздействие на здоровье детей следующих пищевых красителей: Е102, E104, E110, E122, E124, E129.Они могут вызвать у детей и взрослых:
Небольшую возбудимость,Нарушение концентрации внимания,Резкие перепады настроения,• Дисбактериоз,• Аллергию,Гиперактивное поведение,У детей нарушение процесса обучения
Часть вторая. Исследование рН моющих средств.
Цель работы. Исследовать рН растворов моющих средств, влияние разбавления растворов на рН смс и, как следствие, на здоровье кожи.
Приборы и материалы.Образцы моющих средств. Цифровая лаборатории Архимед, датчик кислотности рН, химические стаканы, дистиллированная вода.
Немного истории. Древние люди обнаружили, что жир в сочетании с золой может не только растворить грязь, но и смыть ее. Сама фраза «бытовая химия» появилась в 1933 году. И в этом же году появилось первое химическое моющее средство (правда, пока еще в промышленном использовании).Мыло было известно человеку до новой эры летоисчисления. Ученые не располагают информацией о начале приготовления мыла в арабских странах и Китае. Самое раннее письменное упоминание о мыле в европейских странах встречается у римского писателя и ученого Плиния Старшего (23...79 гг.). В трактате «Естественная история» (в 37 томах), который, по существу, был энциклопедией естественно-научных знаний античности, Плиний писал о способах приготовления мыла омылением жиров. Мало того, он писал о твердом и мягком мыле, получаемом с использованием соды и поташа соответственно. Раньше для стирки одежды использовали щелок, получающийся от обработки золы водой. Скорее всего это было до того, как стало известно, что зола от сжигания топлива растительного происхождения содержит поташ.Если спросить наших бабушек и дедушек, они вам расскажут, что во время их молодости не было никаких химических моющих средств. В быту и при уборке квартиры они мыли все грязные предметы при помощи песка, зубного порошка, соды и нерастворенной горчицы.
В наши дни, зайдя в любой магазин, который торгует бытовой химией, мы можем приобрести абсолютно любое средство, которое поможет нам при уборке квартиры.
Сегодня мы имеем возможность выбрать моющее средство исходя из типа загрязнения, характера поверхности, и денежных средств, которые мы готовы затратить на покупку. Наиболее сложным может оказаться выбор моющего средства, который помог бы вернуть поверхности ее первозданную чистоту и блеск.
Бытовая химия глубоко проникла в нашу повседневную жизнь. Производители бытовой химии продолжают изобретать все новые и новые стиральные порошки, моющие и чистящие экологические средства, способствующие ускорить и улучшить уход за домом, одеждой.
Это всё хорошо, но согласитесь, большинство производителей делают это с идеей сократить затраты и нарастить обороты капитала. Проблема состоит в том, что не всегда полезное с точки зрения экономики, так же полезно с точки зрения здоровья. Сегодня, как никогда актуальной становится использование безопасных средств бытовой химии. Часто люди даже не подозревают, что существующие даже натуральные моющие средства, призванные обеспечить чистоту могут содержать опасные для здоровья вещества и ингредиенты. Они содержат вещества, от которых давно отказались в других странах, потому что они небезопасны для здоровья человека и окружающей среды. Один из основных критериев при покупке бытовой химии - её безопасность.
От правильного выбора бытовой химии зависит здоровье и самочувствие человека. Очень важно, чтобы в квартире находилась только безопасная бытовая химия, которая не будет причинять вред взрослым и детям.
Опасности подстерегают человека в собственном жилище, если он использует бытовую химию содержащая хлор, фосфаты, анионные ПАВ, гидрохлорид натрия...
Почему их не должно быть в бытовой химии?
1. Хлор - самая часто встречающаяся причина заболеваний сердечно-сосудистой системы. Из-за хлора наблюдаются атеросклероз, анемия, гипертония, аллергические реакции. Это небезопасное вещество разрушает белки, отрицательно влияет на кожу и волосы. Из-за хлора повышается риск заболевания раком.
2.Фосфат запрещен во многих странах мира. В Германии, Италии, Австрии, Норвегии, Швейцарии, Нидерландах используют бесфосфатные порошки. В Бельгии более 80% порошков без фосфатов, в Дании - 54%, Финляндии и Швеции – 40%, Франции – 30%, Великобритании и Испании – 25%, Греции и Португалии - 15%. В Японии уже к 1986 году в стиральных порошках фосфатов не было вообще. Законы о запрещении фосфатов в стирально-моющих средствах действуют в Республике Корея, на Тайване, в Гонконге, Таиланде и в Южно-Африканской Республике. В США такие запреты охватывают более трети всех штатов. Из-за фосфатов в водоемах усиленно образовываются водоросли, которые могут быть причиной различного вида отравлений. Более тоги токсины цианобактерий могут усиливать развитие раковых клеток. Загрязненная питьевая вода приводит к срыву беременности, также наблюдается низкий вес новорожденных, повышенная заболеваемость, травмы врожденные, самое страшное, что встречается это опухоли желудочно-кишечного тракта. Забота о чистоте окружающей среды должна быть делом каждого.
3. Поверхностно активные вещества нужны, что бы разрушить липидный слой и позволить активным веществам проникнуть в глубокие слои кожи.
Поверхностно активные вещества входят в состав всех моющих средств для тела и волос. Являясь для них основой и эмульгаторами одновременно, во всех остальных случаях — это только эмульгаторы. Сырье для получения поверхностно активных веществ — нефть.
Анионные ПАВ (А-ПАВ) считаются самыми агрессивными из поверхностно-активными веществами. Вызываются нарушения иммунитета, возможна аллергия, поражение мозга, печени, почек, легких. ПАВ способны накапливаться в органах. И этому способствуют фосфаты! Они усиливают проникновение ПАВ через кожу и способствуют накоплению этих веществ на волокнах тканей. Даже 10-кратное полоскание в горячей воде полностью не освобождает от химикатов. Больше всего вещества наблюдаются в шерстяных, полушерстяных и хлопковых тканях ( внимание! детских).
Анионные ПАВ, вступая в реакцию с водой, образуют длинные цепочки отрицательно заряженных частиц (анионные цепочки). К анионным ПАВ относятся щелочные мыла и соединения, содержащие серу — сульфаты и сульфонаты.
Лорель Сульфат Натрия (SLS).
Дешевое моющее средство, которое используется в шампунях, моющих эмульсиях для лица и тела, кондиционерах для волос, пенах для ванн. Это самое опасное вещество в средствах для ухода за волосами и кожей.
SLS может проникать в глубокие слои кожи, повреждая клеточные мембраны, в глаза, а также в мозг, сердце и печень и накапливаться там. Может приводить к катаракте, выпадению волос и появлению перхоти.
В реакции с другими веществами косметических средств SLS образует нитраты. А они разносятся кровью по всему организму. Нитраты, к сожалению, канцерогенны.
Лорет Сульфат Натрия (SLES)
Амфотерные ПАВ получили такое название благодаря своей способности менять заряд частиц (образовывать то анионы, то катионы) в зависимости отpH среды, в которую попали амфотерные ПАВ. Самые безопасные из поверхностно активных веществ. Их сочетают с анионными ПАВ, что бы уменьшить вредное воздействие на липидный слой кожу. И с катионными для усиление воздействия силиконов на волосы и кожу. Они дорожи всех предыдущих поверхностно активных средств и в дешевой косметике не применяются.
4. Гидрохлорид натрия в составе бытовой химии может быть указан как sodium hypochlorite. Это соединение, часто используемое в отбеливателях, может вызвать очень нежелательные реакции. 5. Нефтяные дистилляты обнаруживаются в составе полиролей для металлических поверхностей. они могут вредно влиять на зрение, нервную систему.
6. Фенолы, крезолы - это бактерицидные вещества очень едки и могут вызвать диарею, головокружение, потерю сознания и нарушение функций почек и печени.
7. Нитробензол - очень тяжелое и опасное для здоровья средство, входящее в состав полиролей для полов и мебели. Формальдегида - сильнейший канцероген, вызывающий сильное раздражение глаз, горла, кожи, дыхательных путей и легких.
Используйте для тела и лица моющие средства, предназначенные для детей. Там меньше вероятности обнаружить вредные ПАВ.
И в завершении список щадящих (не безвредных) поверхностно активных веществ:
ammonium laureth sulfate
ammonium lauryl sulfate
cocamidopropyl betaine
cocamidopropyl hydroxysultaine
decyl glucoside
disodium cocoyl glutamate
disodium cocoamphodiacetate
lauryl glucoside
polyglyceryl-3 palmitate
sodium myreth sulfate
sodium laurel sulfoacetate
sodium cocoyl glutamate
sucrose laurate
Экспериментальнаячасть.
Добавили одинаковый объем вышеупомянутых СМС в химические стаканы (эффект действия СМС на кожу рук). Опустили электроды рН ЦЛ Архимед. Наблюдали реакцию среды. Записывали полученную информацию от ЦЛ Архимед.
Затем, пять раз ополоснули стаканы водой (эффект мытья посуды) и опять поместили электроды в воду, чтобы исследовать качество удаления СМС из поверхности посуды.
Анализ полученных результатов:
Название средства рН конц.
р-ра рН смыв
(5-тикратное смывание) Характер смывания
Amway 7,1 7,1 отлично
Чистая линия 5,6 7,1 отлично
Миф 8,2 7,1 плохо
Ушастый нянь 7,4 7,2 Плохо
Пемолюкс 5,8 7,0 Хорошо
Frosh 5,5 7,0 Хорошо