Transcript Изучение состава и физико-химических свойств игрушки

МОУ «Средняя общеобразовательная школа № 25»
Исследовательская работа
по теме:
«Изучение состава и физикохимических свойств игрушки
«Домашний инкубатор»
Выполнила: ученица 8 А класса, Тявина Ирина
Руководитель: учитель химии, Родионова Людмила Викторовна
Выражаем благодарность кафедре органической химии Института физики
и химии МГУ им. Н.П.Огарева.
Особую благодарность выражаем: Кострюкову Сергею Геннадьевичу,
Клякину Алексею Николаевичу, Хлучиной Наталье Александровне.
Цель работы:
Провести исследования
состава
и
физикохимических
свойств
игрушки
«Домашний
инкубатор».
Гипотеза:
С некоторых пор известна информация о том,
чрезвычайно интересная и познавательная игрушка
«Домашний инкубатор», которая в простой, увлекательной
форме демонстрирует ребенку процесс появления на свет
некоторых живых существ - вредна для здоровья. Игрушка
инкубатор – она опасна!?
Актуальность
работы заключается в том,
среди многочисленных игрушек, имеется не мало таких,
которые требуют всестороннего санитарно-гигиенического
изучения с целью предотвращения их возможного
неблагоприятного влияния на здоровье детей. К таким
игрушкам в полной мере относится детская игрушка
«Домашний инкубатор».
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:
По литературным данным выяснить историю возникновения
и значение игрушки «Домашний инкубатор»
Исследовать состав и физико-химические свойства игрушки
«Домашний инкубатор»
Провести социологический опрос с целью популярности
игрушки и ее безопасности
Сделать вывод
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ:
Обзор литературы
Проведение эксперимента
Физико-химические методы
Спектроскопический метод
Наблюдение
Компьютерное моделирование
ИНСТРУКЦИЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ИГРУШКИ
«ДОМАШНИЙ ИНКУБАТОР»
Поместить яйцо в небольшую емкость и наполнить водой
так, чтобы вода полностью закрывала яйцо.
Через 12-24 часа скорлупа начнет медленно трескаться, и
из яйца покажется "детеныш".
После того, как скорлупа яйца полностью разрушится,
добавить в контейнер свежей воды.
"Детеныш" вылупится полностью через 48 часов.
ОТНОШЕНИЕ ПОЛИМЕРА К НАГРЕВАНИЮ
Исследуя полимерный материал, из которого изготовлена
игрушка «Домашний инкубатор» по отношению к нагреванию,
мы выяснили характер горения:
Горит коптящим пламенем, образуя черный хрупкий шарик,
растирающийся в порошок, распространяется неприятный запах,
горит вне пламени.
ОТНОШЕНИЕ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА К
КОНЦЕНТРИРОВАННЫМ КИСЛОТАМ И ЩЕЛОЧАМ
Провели
исследования
отношения
полимерного
материала к концентрированным кислотам (серной и
азотной) и щелочам ( гидроксид натрия).
Образ
цы
HNO3
H2SO4
NaOH
1 образец
(до
набухания)
не
растворяется
не
растворяется
немного
набухает,
омыляется
2 образец
(набухший)
не
растворяется
образуется
желтоватый
оттенок
не
растворяет
ся,
омыляется
НАБУХАНИЕ ИГРУШКИ В РАЗЛИЧНЫХ
РАСТРВОРИТЕЛЯХ
Исследуемые образцы взвешивали отдельно на весах и
помещали в химические стаканы для определения степени
набухания, предварительно заполненные водой (холодной и
горячей) и спиртом соответственно.
m  m0
V  V0

или
m0
V0
где m0, V0 – масса и объем исходного
полимера; m, V– масса и объем набухшего
полимера; α – степень набухания.
ИК- Спектроскопия
Исследуемые
образцы материала, из которого
изготовлена игрушка «Домашний инкубатор», растирали с
монокристаллическим бромидом калия в агатовой ступке.
Сделали таблетки с помощью прессформы, которые
исследовали с помощью прибора Фурье- спектрометра
инфракрасного Иифра ЛЮМ ФТ 02.
ПРОВЕДЕНИЕ ШКОЛЬНОГО
СОЦИОЛОГИЧЕСКОГО ОПРОСА
60
50
40
ДА
30
НЕТ
20
НЕЗНАЮ
10
0
1
2
3
4
5
При проведении социологического опроса можно
сделать вывод о том, что все учащиеся знакомы с
игрушкой «Домашний инкубатор» и большинство их них
считают, что она не опасна.
Значения степени набухания полимера в
различных
растворителях
Таблица 2. Значения степени набухания полимера в
различных
растворителях
m1
9,8
11,4
12,3
13,9
15,1
5
16,2
18,7
20,4
24,5
26,6
28,7
32,5
37
37,5
m2
6,1
6,4
6,5
6,55
6,55
6,55
6,55
6,55
6,55
6,6
6,6
6,7
6,8
6,8
t
0,5
1
1,5
2
3
4
5
6
8
10
12
15
18
20
α1
0,8
1
1,2
1,5
1,7
1,9
2,4
2,7
3,5
3,9
4,3
4,9
5,8
5,9
α2
0
0,05
0,06
0,06
0,06
0,06
0,06
0,06
0,06
0,08
0,08
0,09
0,11
0,11
m1 =5,450 г
m2=6,100 г
m3=5,800 г
Определив степень набухания материала игрушки в
воде (холодной и горячей) и в спирте, мы пришли к выводу, что
αmax в холодной воде равна 5,9, а в спирте равна 0,11.
Игрушка, находящаяся в горячей воде разбухла, поэтому
для нее степень набухания мы не определили.
Рис.1. Кривые
набухания
Фрагмент ИК-спектра сухого полимера
3650
3600
3550
3500
3450
2854.30
3432.87
2923.72
В ИК-спектре сухого полимера имеются полосы поглощения 3300
– 3450 см-1 и полосы 2923 см-1 и 2854 см-1 соответствующие валентным
колебаниям метиленовых и метиновых групп (–СН2– и –СН–).
3400
3350
3300
3250
3200
3150
3100
3050
Wav enumber (cm-1)
3000
2950
2900
2850
2800
2750
2700
2650
2600
Фрагмент ИК-спектра мокрого полимера
1750
1700
1650
1600
1550
Wav enum ber (cm -1)
1500
1450
1400
1346.15
1407.86
1450.29
1654.72
После обработки водой интенсивность полос поглощения
группы –С(О)NH2 в области примерно от 1407 см-1 до 1450 см-1
несколько уменьшилась, но увеличивается интенсивность полосы
поглощения в области 1630-1655 см-1 в результате образования
водородных связей амидной группы с молекулами воды.
1350
1300
1250
1200
1150
Фрагмент ИК-спектра модельного соединения
СН3СН2С(О)NH2 (пропанамида)
В этом спектре имеются практически те же самые характерные полосы
деформационных колебаний для группы –С(О)NH2 (примерно 1660-1630 см-1,
1465 см-1 и 1421 см-1), а также полосы валентных колебаний метильных и
метиленовых групп (СН3– и –СН2–) (2942 см-1 и 2978 см-1), группы NH2 амида
(3187 см-1 и 3372 см-1).
2942.00
2978.00
3187.00
3371.00
3372.00
3373.00
3400
3350
3300
3250
3200
3150
3100
Wav enumber (cm-1)
3050
3000
2950
290
.
ВЫВОДЫ
Данные полученные на начальных этапах исследования (визуальный осмотр и
органолептическая оценка), не превышали нормативных уровней определяемых
показателей исследуемой игрушки.
Спектроскопический метод анализа изделия детской игрушки, произведенной из
полимерного материала неизвестного состава, дал возможность определить основу
изделия – это полиакриламид.
Полимер полиакриламид прошел санитарно-эпидемиологическую экспертизу и
допущен к использованию в России. Реагент неопасен, экологически безвреден, в
соответствии с ГОСТ 12.1.007.87 относится к группе малоопасных веществ.
Изучив степень набухания в различных растворителях, мы пришли к выводу, что
данную игрушку можно «выращивать» только в холодной воде.
Вы получите отличный результат!
CH2
CH
n
C
H2N
O