Еще один способ нагревания до высокой температуры песочная баня. В небольшую сковородку насыпьте ровным слоем сухой прокаленный песок на высоту около 2 см. На песок поставьте фарфоровую чашку или металлическую банку с реакционной смесью и нагревайте песочную баню на электроплитке. Это старый, надежный и безопасный метод прокаливания, хотя и не очень быстрый.
В заключение этой главы – немного об измерении масс и объемов.
Для домашней лаборатории подойдут аптечные весы, они достаточно точны. Что же касается измерения объемов, то для этой цели можно использовать аптечную мензурку – стеклянную рюмочку с делениями – или мерный стакан. В крайнем случае, можно воспользоваться мерной бутылочкой, из которой кормят через соску младенцев.
ОБРАЗЦЫ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ПРОЕКТОВ
В докладе рассказывается об образовании и росте нового типа плавающих кристаллов NaCI и сопутствующих этому явлению эффектах, как-то: образование соляных колец при высыхании капель раствора NaCI, рост дендритов по горизонтальной и вертикальной плоскостям.
Проблемой образования колец при высыхании капель растворов солей занимались ещё в 19 веке. В 1882 Лизеганг обнаружил, что при высыхании капли 20% раствора AgNО3 на поверхности, покрытой слоем смеси желатина и К2Сr2О7 образуется система концентрических колец, которые состоят из продукта реакции AgNO3 и K2Cr2O7 - бихромата серебра [5]. Проблемой образования плавающих кристаллов занимался Д.И.Менделеев, который их обнаружил и описал их форму: полые четырехгранные пирамидки, плавающие вершиной вниз. Ещё одно известное наблюдение - на месте высохшей капли AgCI образуются несколько концентрических колец. Рисунок 1 объяснит их образование [3].
По краям выпадают кристаллы, но по мере высыхания капли её объем уменьшается, и она висит на кристаллах. В какой-то момент капля с них срывается и собирается в каплю, но меньшего диаметра. Этот процесс повторяется несколько раз до того момента, когда вся вода испарится.
Рассмотрев несколько высохших капель раствора NaCl, мы увидели одну и ту же картину (рис. 2): несколько кристаллов находится в центре капли, соляное кольцо по периметру и дендритные структуры за пределами капли. Кристаллы в центре и некоторые кристаллы из соляного кольца имеют характерный крестик.
Рассмотрев процесс высыхания капли, мы заметили следующее: кристаллы образуются на поверхности раствора, а потом часть из них, находящаяся близко к краю, сползает к границе капли, и в процессе роста образуется соляное кольцо, а остальные опускаются вслед за понижающимся уровнем раствора и ложатся на дно. Рассмотрев такой кристалл под микроскопом, мы увидели, что он представляет из себя плавающую пирамидку Менделеева.
После этого мы решили подробнее рассмотреть процесс образования пирамидок. Известно ( [1], [2] ), что растворимость NaCI мало зависит от температуры, т.е. плотность раствора, насыщенного при 15 градусах равна плотности раствора, насыщенного при 20 градусах. Это означает, что поверхностный слой раствора может концентрацию большую, нежели сам раствор. По словам Д.И.Менделеева, эти кристаллы не тонут, т.к. постоянно доращиваются при опускании (рис. 4):
Мы повторили опыт Менделеева: взяли сосуд с раствором, имеющем концентрацию, близкую к максимальной, и поместили над ним на расстоянии 20 см настольную лампу (лампочка 100 Вт). При температуре 22 градуса и влажности 50% мы получили менделеевские кристаллы. Но они образуются не всегда. Если поставить колбу с раствором в закрытый объём при почти 100% влажности, то образуются другие кристаллы, имеющие форму кубиков со срезанной верхней вершиной и ориентированные другой вершинкой вниз ( рис. 5 ):
Обычно они собираются в группы по 7-40 штук, а потом, достигнув размеров грани каждого кристалла 3-4мм, падают на дно. Кристаллы со срезанной вершинкой образовывались иногда и на дне сосуда, т.к. первоначально были ориентированы вершинкой вверх, а не боком (см. рис 6).
Впоследствии мы обнаружили наличие плавающих кристаллов для растворов других солей, например раствор AIK(SO4)2*12Н2О образует на поверхности одиночные кристаллы. Наоборот, при увеличении скорости испарения поверхность раствора покрывалась сплошной соляной коркой, которая состоит из сросшихся пирамидок Менделеева ( рис. 7 ):
При проведении опытов с кристаллами на поверхности мы заметили, что на стенках сосудов образуются дендриты, которые иногда даже "вылезали" наружу и росли по внешней стенке. Между дендритами и раствором находится полоса свободного пространства, покрытая тонкой пленкой раствора ( рис. 8 ):
Если поместить у основания растущего дендрита каплю концентрированного раствора NaCI, подкрашенную тушью, то она начинает подниматься по дендриту, показывая путь "строительного материала" ( рис. 9 ):
Как выяснили Хлуднева Евгения и Лапина Люба, строительный материал доставляется к вершине в основном по капиллярам внутри дендритов. Если же подкрашенную каплю поместить в центр высыхающей капли, то мы видим такую картину: из капли туши вытянулись тонкие лучи. Это следы сползающих плавающих кристаллов и потоков раствора к растущим дендритам.
Результатом проделанной работы явилось:
1. Обнаружение нового типа плавающих кристаллов, описание которого мы в литературе не нашли.
2. Установление возможности роста дендритов по вертикальной плоскости, описание чего мы также в литературе не нашли.
Благодарим нашего консультанта Денисенко П.В., Хлудневу Евгению и Лапину Любовь за предоставленные результаты, В.И. Шелеста за помошь в редактировании отчета.
1. Кузнецов "Кристаллы и кристаллография"
2. Менделеев Д.И. "Общая химия"
3. Гегузин "Капля"
4. Реми "Неорганическая химия"
5. Шубников А.В. "Зарождение и рост кристаллов"
vlad@ssl.nsu.ru
ГИМНАЗИЯ №1 ИМЕНИ В. И. ЛЕНИНА
УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА ПО ТЕМЕ:
“ИССЛЕДОВАНИЕ МОЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ СТИРАЛЬНЫХ ПОРОШКОВ С ОТБЕЛИВАЮЩИМ ЭФФЕКТОМ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ СТИРАЛЬНЫХ МАШИН”
Выполнил ученик 8Э КЛАССА Ахметов Данил
Научный руководитель:
Ахметов Марат Анварович
www.maratakm.narod.ru
Ульяновск 2004 год
Пояснительная записка.
В настоящих время существует огромный выбор стиральных порошков и других моющих средств. Наше внимание было обращено на группу стиральных порошков, предназначенных для использования в автоматических стиральных машинах для стирки белого белья (постельное белье, рубашки, блузки и т. п.). Основная проблема, с которой сталкиваются хозяйки – это постепенная потеря привлекательного вида таких изделий, связанная с появлением желтоватого и сероватого оттенка у этих изделий, что негативно отражается на их внешнем виде. Интерес подогревался еще и тем, что существует достаточно жесткая конкуренция между производителями стиральных порошков, и как говорится, на слуху, и на виду у многих телевизионная реклама, знакомящая с уникальными возможностями тех или иных стиральных порошков.
1. ИССЛЕДОВАНИЕ УПАКОВКИ ПОРОШКА[2]
Нами было проведено исследование стиральных порошков следующих производителей: Procter & Gamble (ARIEL, TIDE, МИФ), Sorti (BIMAX, SORTI), Невская косметика (SARMA), Хенкель (ПЕМОС).
1. УПАКОВКА. Практически все производители выпускают порошки в картонной коробке (более удобная упаковка) и в пакетах (более дешевая упаковка).
2. ЦЕНА. Цена порошка колеблется от 8,33 (ARIEL) до 3,5 (ПЕМОС) рублей за 100 г порошка, что примерно составляет стоимость одной стирки 4 кг белья в мягкой воде
3. ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА (ПАВ). Стиральные порошки ARIEL и ТIDЕ содержат все типы ПАВ (анионные, катионные и неионогенные). МИФ содержит неионогенные и анионные ПАВ. Все остальные порошки содержат только анионные ПАВ. Анионные ПАВ наиболее распространенные и наиболее дешевые типы ПАВ. Добавление небольшого количества катионных и неионогенных ПАВ должно увеличивать диапазон действия порошка.
4. ОТБЕЛИВАТЕЛИ. Все порошки содержат кислородсодержащие отбеливатели, обычно это перборат натрия NaBO3∙H2O2∙3H2O и оптические отбеливатели (вещества, увеличивающие светоотражающую способность ткани)
5. ЭНЗИМЫ (ферменты или биологические катализаторы) способствуют разрушению и удалению белковых загрязнений (пятен крови и т. д.). Действуют при температуре до 60 0С, так как белок составляющий структуру фермента при более высокой температуре денатурирует (разрушается). Включены в состав всех исследованных синтетических моющих средств (СМС), кроме SARMы и ПЕМОСа.
6. ФОСФАТЫ И ЦЕОЛИТЫ служат цели смягчения воды. Фосфаты, попадая в сточные воды, способствуют росту сине-зеленых водорослей (цветение воды в водоемах), поэтому с точки зрения экологии оптимальным смягчителями воды являются цеолиты, хотя они увеличивают стоимость СМС. Единственный порошок, в состав которого входят цеолиты, наряду с фосфатами – это ARIEL.