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

1.     Муниципальное образование: Городской округ г. Уфа Республики Башкортостан

2.     Фамилия, имя, отчество участника: Решетников Евгений Алексеевич

3.     Образовательное учреждение (по Уставу): Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №70 Калининского района городского округа г.Уфа РБ

4.     Класс: 9 А класс

5.     Домашний адрес: г. Уфа, ул.Кольцевая 180 кв. 80

     Телефон: [phone]

6.     Номинация: химия

7.     Название работы: Определение кислотности в продуктах питания бытового пользования

8.     Место на муниципальном этапе: МАОУ гимназия №111

9.     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: [phone]. Электронная почта: [e-mail]

     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:

ü Познакомится с литературой по способам определения кислотности;

ü Выбрать индикатор для определения кислотности (фенофталеин, метилоранж, лакмус);

ü Приготовить раствор-индикатор для определения кислотности;

ü Проверить гипотезу при проведении эксперимента;

ü Определить наличие кислотности в некоторых жидкостях и веществах

ü 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:

1.     Гипотеза о том, что в продуктах питания есть кислоты – верна.

2.     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 товаров………………………………………5

     4.1.Кислотность………………………………………………....8

4.2.Актуальность проекта………………………………………9

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:

ü Познакомится с литературой по способам определения кислотности;

ü Провести соц. опрос;

ü Выбрать индикатор для определения кислотности (фенолфталеин, метилоранж, лакмус);

ü Приготовить раствор-индикатор для определения кислотности;

ü Проверить гипотезу при проведении эксперимента;

ü Определить наличие кислотности в некоторых жидкостях и веществах

ü 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^í

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 (лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый 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 азотной кислоте бумажка изменила свой цвет на тёмно-красный. Существуют другие кислоты, в которых бумажка меняет свой цвет на красный. Это серная кислота, соляная 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 инашатырный спирт, 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
Метиловый оранжевый	Красный (рН < 3, 1)	Оранжевый (3, 1 < рН < 4, 4)	Жёлтый (рН > 4, 4)
Фенолфталеин	Бесцветный (рН < 8)	Бледно-малиновый (8, 0 < рН < 9, 8)	Малиновый (рН > 9, 8)
Лакмус	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!

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.

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:

Ø Журнал «Галилео. Наука опытным путём», - Тверь, «Де Агостини», выпуск № 7, 2011г.

Ø ПетрГУ, УЛ «Твоя научно-исследовательская работа» информационные материалы для школьника, - Петрозаводск, 2001г

Ø Современная детская энциклопедия. Факты, открытия, фантазии. – М.: «Махаон», 2010 г.

Ø http://www.ecounit.ru Определение кислотности

Ø http://ru.wikipedia.org материалы электронной энциклопедии

Ø http://pochemuha.ru химия для детей и взрослых