Все ли средства одинаково хороши – проект по химии.

Во многих школах, особенно в профильных лицеях и гимназиях, проводятся ежегодные научно-практические конференции. Хочу рассказать вам об одном проекте для такой конференции, который я курировала несколько лет назад. Передо мной и ученицей стояла задача сделать что-то с практической частью, а не просто реферат по выбранной теме, но при этом не залить реактивами квартиру и не потратить весь семейный бюджет на колбы и оборудование.


За основу проекта была взята лабораторная работа, которую выполняют студенты на Химическом факультете МГУ. С ней можно ознакомиться в методичке по ссылке www.chem.msu.ru/rus/teaching/colloid/welcome.pdf.


Итак, в чем заключается идея проекта? В состав обычного средства для мытья посуды входят поверхностно-активные вещества (ПАВ). С химической точки зрения это соединения, содержащие неполярный углеводородный радикал («хвост») и небольшую полярную группу («голову»). Такие вещества очень хорошо удаляют жировые загрязнения. Неполярные «хвосты» взаимодействуют с жировой каплей или пленкой и обволакивают ее, а полярные «головы» обращаются к воде и повышают растворимость образующегося агрегата. В результате жирные пятна легко смываются при ополаскивании.

Механизм удаления жировых загрязнений в растворах ПАВ

При этом важно, чтобы капля воды с моющим средством затекала под края жировой пленки, то есть была пологой. В таком случае говорят, что должно наблюдаться смачивание поверхности твердого тела жидкостью. Одной из характеристик смачивания является краевой угол – угол между касательной к капле и твердой поверхностью. Смачиванию соответствует θ < 90°, несмачиванию – θ > 90°. Для смежных углов справедлива противоположная зависимость.

При добавлении ПАВ краевой угол смачивания уменьшается, что позволяет моющему раствору легче затекать под жировую каплю и обеспечивает более тщательное очищение поверхности.


В рекламе часто акцентируют внимание на том, что несколькими каплями даже недорогого средства можно перемыть гору посуды. Кроме того, на стоимость средства влияет не только содержание ПАВ, но дополнительные немоющие вещества (ароматизаторы, красители, добавки для ухода за кожей рук), затраты на продвижение марки и другие факторы. Мы решили установить, как концентрация моющего средства влияет на краевой угол смачивания и есть ли какая-то зависимость между ценой средства и изменением краевого угла, то есть его эффективностью.


В качестве объектов для исследования выбрали три средства из различных ценовых категорий. Точно отмеренный мерной пипеткой объем каждого средства растворяли в 100 мл воды, каплю полученного раствора наносили на обезжиренное стекло и фотографировали при приближении. Фотографию распечатывали, с помощью транспортира измеряли углы, смежные к смачиваемым, чтобы понизить приборную погрешность. Для проверки точности эксперимента мы решили определить краевой угол чистой воды и сравнить с литературными данными.

Значения левого и правого углов усредняли, для каждой концентрации моющего средства было проведено исследование трех различных фотографий, чтобы исключить случайные ошибки, После всех расчетов и вычислений погрешности измерений мы построили график зависимости углов от концентрации моющего средства:

Зависимость углов, смежных к краевым, от концентрации (мл/100 мл воды) моющего средства,

Получилось, что определенный нами краевой угол смачивания стекла чистой водой совпадает с литературными данными. Величина углов, смежных к краевым, увеличивается с ростом концентрации моющего средства. Поэтому, как и ожидалось, чем больше взять моющего средства, тем лучше. Взаимосвязи между ценой средства для мытья посуды и его эффективностью выявлено не было.


Кроме экспериментов со стеклянной пластинкой можно было провести серию измерений с кусочком тефлона, выпиленным, например, из старой сковородки или кастрюли. На нем изменение краевых углов было бы более заметно, но времени на это, как обычно водится, не хватило.


На школьной конференции проект занят первое место и был отмечен на последующей районной конференции.


Репетиторы для подготовки

к ЕГЭ по химии, г. Реутов

  • вконтакте

© Дацук Е.А., Дацук Н.Г.,

     2018-2020