V Ашинский районный конкурс реферативно-исследовательских работ для учащихся 5 – 8 классов

V Ашинский районный конкурс
реферативно-исследовательских работ
для учащихся 5 – 8 классов
Мифы мыльной пены
(естествознание, химия)
Автор: Зеленюк Ирина,
ученица 8 «А» класса
МКОУ СОШ № 3 г. Аши
Научный руководитель:
Кашуба Татьяна Викторовна
учитель химии, МКОУ СОШ № 3 г. Аши.
Аша- 2015
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 3
Глава 1. Появление современных стиральных порошков .................................. 4
Глава 2. Химический состав стиральных порошков ........................................... 5
Щелочные соли................................................................................................ 5
Энзимы ............................................................................................................. 5
Химические отбеливатели.............................................................................. 6
Пигменты ......................................................................................................... 6
Вспомогательные вещества............................................................................ 6
Глава 3. Составление опроса общественного мнения ......................................... 7
Глава 4. Изучение состава стиральных порошков и их стоимости. .................. 8
Глава 5. Сравнение устойчивости пены................................................................ 9
Глава 6. Сравнение отстирывающей способности ............................................ 10
Глава 7 Сравнение кислотности растворов порошков ...................................... 12
Глава 8 Обобщение результатов опытов ............................................................ 14
Заключение ............................................................................................................ 16
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ И ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСОВ ..................................... 17
Приложение. .......................................................................................................... 18
2
ВВЕДЕНИЕ
В современном мире невозможно представить свое существование без
различных моющих и дезинфицирующих средств. Появилось даже такое
понятие: бытовая химия. Оно включает в себя различные виды мыла,
стиральных порошков, чистящих средств, средств для мытья посуды и т.п.
Разобраться во всем многообразии этих средств очень сложно.
Производители в настоящее время выпускают твердое и жидкое мыло для
разных типов кожи, стиральные порошки для ручной и автоматической
стирки, а также отдельно для детской одежды, чистящие средства для разных
видов покрытий. Мы решили узнать, так ли хороши стиральные порошки,
так широко рекламируемые по телевизору, и оправдывает ли известное
название качество порошка.
Объект работы: стиральный порошок для ручной стирки.
Предмет работы: отстирывающая способность порошка.
Цель работы: изучение качества стиральных порошков для ручной
стирки.
Гипотеза: Дорогие и рекламируемые порошки качественнее, чем
дешевые и неизвестные.
Задачи:
- изучить историю возникновения стиральных порошков;
- выяснить, какие порошки являются наиболее популярными, и по
какой причине;
- изучить химический состав и внешний вид порошков;
- изучить устойчивость пены, образующейся в растворах порошков;
- изучить отстирывающую способность порошков;
- определить уровень кислотности растворов порошков.
Для
выполнения
поставленных
задач
мы
будем
использовать
различные методы исследования: социологический опрос, физические и
химические методы анализа.
3
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Глава 1. Появление современных стиральных порошков
Начало истории современных порошков было
положено 28-летним Фритцем Хенкелем. 26 сентября
1876 года он вместе с партнерами основывал компании
Henkel & Cie в городе Ахен. Первым продуктом,
который был создан в стенах предприятия, становится
стиральный порошок.
Спустя год на рынке Ахена появляется мыльный
Рис.
1.
Первый
стиральный
порошок,
изготовленный
в
Германии
порошок, а в 1878 году на свет выходит первый в
Германии стиральный порошок под торговым знаком
Henkel's Bleich-Soda (Отбеливающая сода). Основными
отличиями нового товара по сравнению с конкурентами были доступная цена
и удобная прочная упаковка.
В 1885 компания «Хенкель» впервые приняла участие в выставке за
пределами Германии. На проходивший в то время международной
промышленной выставке в Антверпене, компания была удостоена почетного
диплома.
В 1905 году в компанию приходит младший сын Фритца Хенкеля –
Хьюго Хенкель. Он сразу же приступает к работе в качестве химика. Под его
ответственностью было направление «Химические продукты и технологии»,
а также им была заложена основа научных исследований, и внедрено
применение передовых технологий и новых материалов.
А в июне 1907 года появляется первый в мире порошок для стирки
одежды в автоматических стиральных машинах, порошок назвали Persil.
Новый порошок довольно успешно завоевал успех у потребителей, и в
итоге ежегодный объем производства увеличивается почти до 5 тысяч тонн.
А чуть позже появляется и новая мыловаренная фабрика, на которой стала
применяться первая расфасовочная машина. Стоит отметить, что в эти же
дни начинается экспорт стирального порошка Persil в другие страны мира.
4
Глава 2. Химический состав стиральных порошков
Сейчас существует множество видов стирального порошка: для белых
и цветных тканей, для ручной и автоматической стирки, с отдушками и
отбеливателями, но основной состав любого порошка остается неизменным:
это
поверхностно-активные
вещества,
или
ПАВ,
отбеливатели
и
минеральные соли.
Вода сама по себе не обладает достаточным чистящим действием.
Вступая в контакт с пятном, молекулы воды не смачивают грязь.
Стиральные порошки и другие синтетические моющие средства
содержат вещества, повышающие смачивающие свойства воды. Эти
вещества называются поверхностно активными (ПАВ), поскольку действуют
на поверхности жидкости.
Молекулы ПАВ можно представить в виде головастиков.
Головами они "цепляются" за воду, а хвостиками - за жир. Когда ПАВ
смешивают
с
водой,
его
молекулы
на
поверхности обращены "головами" вниз, а их
"хвостики" торчат из воды. "Раздробив" таким
образом, поверхность воды, головастики ПАВ
помогают воде проникать в ткань. Этими же
Рис. 2. Схема действия ПАВ
хвостиками
молекулы
ПАВ
захватывают
попадающиеся им частицы жира.
Кроме ПАВ в состав практически каждого стирального порошка входят
следующие компоненты:
Щелочные соли
Облегчают удаление жиров, а также умягчают воду. Из отрицательных
свойств – вредное действие на кожу рук при стирке и неблагоприятное
воздействие на окружающую среду.
Энзимы
Разлагают те или иные органические загрязнения. Энзимы обычно
теряют активность при слишком высокой температуре стирки. Способны
5
разрушать не только загрязнения природного происхождения, но и сами
ткани при стирке.
Химические отбеливатели
Отбеливатели химически разлагают и обесцвечивают загрязнения,
обладающие интенсивным цветом (например, пятна от вина или травы), а
также способствуют дезинфекции.
Пигменты
Применяются для улучшения цвета белых текстильных изделий.
Вспомогательные вещества
К ним относятся: умягчители воды, пенообразователи, пеногасители
(при машинной стирке), ароматизаторы и другие.
6
II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Глава 3. Составление опроса общественного мнения
Прежде чем приступить к выполнению экспериментальной части
работы, необходимо было установить, какие стиральные порошки наиболее
популярны среди домохозяек и почему. Для выявления порошков-участников
эксперимента было проведено анкетирование 29 женщин, использующих
порошки для ручной стирки (Анкетные листы см. приложение 1).
По результатам анкетирования самым популярным порошком назван
«Ушастый нянь» (8 человек отдали свои голоса этому порошку). Причинами
выбора стали: бережное отношение к коже и низкая цена.
Также среди наиболее популярных были названы следующие порошки:
Tide (отдали свое предпочтение 5 опрошенных) – причина выбора: хорошее
пенообразование, Биолан (5 опрошенных) – причина выбора: хорошая
отстирываемость, Ariel (4 опрошенных) – причина выбора: бережное
отношение к коже, Bimax (4 опрошенных) – причина выбора: хорошая
отстирываемость, Бос (3 опрошенных) – причина выбора: низкая цена.
Для проведения эксперимента были, выбраны стиральные порошки,
относящиеся к самым популярным, и
порошки, редко встречающиеся в
опросе или не встречающиеся вовсе. Также при отборе порошков
учитывалась цена: были выбраны и дешевые, и дорогие порошки.
Таким образом, мне предстояло исследовать следующие стиральные
порошки для ручной стирки:
1. Ушастый нянь
2. Биолан
3. Tide
4. Ariel
5. Bimax
6. Бос
7
Глава 4. Изучение состава стиральных порошков и их стоимости.
У 6 выбранных порошков был изучен химический состав и внешний
вид. Данные по химическому составу и стоимости порошка занесены в
таблицу (см. приложение 2).
Все порошки состоят из белых частиц с добавлением цветных гранул.
В состав каждого порошка входят поверхностно-активные вещества и
отбеливатели. Также в состав включены различные ароматизаторы, и
вспомогательные вещества.
8
Глава 5. Сравнение устойчивости пены
Существует
мнение,
что
от
количества
и
устойчивости пены, образованной при растворении
порошка
в
воде,
зависит
его
отстирывающая
способность. В ходе исследования мы хотели проверить,
верно, ли это утверждение.
Необходимое оборудование и реагенты:
Рис. 3 . Измерение
высоты образовавшейся
пены
- мензурка,
- мерный цилиндр,
- термометр,
- стиральные порошки.
Ход опыта:
В мерный цилиндр насыпать 5 мл порошка, долить 0,5 л воды с
40-45оС,
температурой
встряхнуть
(встряхивали
10
раз).
Высоту
образовавшейся пены измеряли 2 раза: в самом начале опыта и через 10
минут. Результаты опыта занесены в таблицу (см. приложение 3).
Также
в
таблице
отражены
личные
наблюдения
по
степени
растворимости порошков, их внешнему виду и составу и виду пены
образовавшихся растворов порошков.
По результатам опыта все порошки мы распределили по местам в
порядке убывания пеноустойчивости их растворов. При этом учитывалась
стабильность пены, скорость оседания и растворимость:
Таблица 3. Рейтинг порошков по пеноустойчивости
место
в рейтинге
1
порошок
2
Tide
3
Ariel
4
Bimax
5
Биолан
6
Ушастый нянь
Бос
9
Глава6. Сравнение отстирывающей способности
Для
исследования
способности
порошков
отстирывать
пятна
различного происхождения мною были взяты типы загрязнений, которые
наиболее часто встречаются в быту.
Необходимое оборудование и реагенты:
- мензурка,
- мерный цилиндр,
- термометр,
- стиральные порошки,
- емкости для замачивания,
- губная помада,
- чернильная паста,
- кетчуп,
- шоколад.
Ход опыта:
На 6 лоскутов белой ткани были нанесены пятна. Все образцы ткани
были высушены и оставлены на 4 дня для большего проникновения
загрязнений в волокна ткани.
Рис. 4. Лоскут ткани: а) с загрязнениями; б) после стирки
Затем каждый кусок ткани мы поместили в раствор стирального
порошка (1 мензурка объемом 10 мл на 1 литр воды) и оставили для
замачивания на 2 часа. По истечении времени ткань достали, прополоскали в
10
чистой воде, высушили и исследовали. Результаты занесены в таблицу (см.
приложение 4).
Каждому стиральному порошку присвоено разное количество баллов
в зависимости от степени отстирывания пятен:
0 баллов – пятно не отстиралось,
1 балл – пятно отстиралось плохо, его хорошо можно увидеть на ткани,
2 балла – пятно отстиралось хорошо, его трудно различить на ткани,
3 балла – пятно отстиралось полностью, нельзя определить, где оно
было до стирки.
В зависимости от того, насколько хорошо тот или иной порошок
отстирал пятна, они были распределены в таблице:
Таблица 5. Рейтинг стиральных порошков по моющей способности
место в
рейтинге
1и2
3
4
5
6
порошок
Bimax и Ariel
Ушастый нянь
Бос
Биолан
Tide
11
Глава 7. Сравнение кислотности растворов
порошков
Кислотность или уровень рН среды показывает, насколько безопасно
для кожи рук использование стиральных порошков.
Показатель кислотности рН измеряется в единицах. Принято считать,
что в нейтральной среде рН=7, в кислой среде рН < 7, в щелочной среде рН >
7. Безопасным для кожи рук считается уровень рН = 5,5.
Поверхность нашей кожи покрыта кислотной мантией, образованной из
смеси пота и кожного сала, с добавлением органических кислот,
образующихся в результате обмена веществ.
Таким образом, наш организм защищается от микроорганизмов: все
живые клетки, как и большая часть бактерий, к изменениям pH весьма
чувствительны. Известно, что даже слабое закисление может губительно
сказаться на них.
Моя руки обычным щелочным мылом, мы разрушаем естественную
кислотную мантию кожи. В таком положении вредные бактерии получают
преимущество. Правда, ненадолго, так как кислотная мантия здоровой кожи
восстанавливается уже через полтора-два часа. Но в то время, пока мы
лишены кислой защиты, наша кожа стареет.
Ведь в это время предоставлены самые благоприятные условия для
проникновения глубоко внутрь как инфекций, микроорганизмов, так и
ультрафиолета.
Необходимое оборудование и реагенты:
- мензурка,
- мерный цилиндр,
- термометр,
- стиральные порошки,
- универсальный индикатор
Из 6 исследуемых стиральных порошков были приготовлены растворы
(1 мензурка объемом 10 мл растворена в 1 л воды) с температурой 40оС.
12
После
полного
растворения
порошков
был
измерен
уровень
кислотности каждого раствора.
Результаты занесены в таблицу (см. приложение 5)
Таким образом, из исследуемых порошков самым щадящим признан
«Ушастый нянь». Все исследуемые порошки распределены в таблице по
уровню безопасности для кожи рук:
Таблица 7. Рейтинг стиральных порошков по уровню рН
место в
рейтинге
1
2
3
4
5
6
порошок
Ушастый нянь
Бос
Ariel
Bimax
Биолан
Tide
13
Глава 8. Обобщение результатов опытов
В ходе исследовательской работы были изучены свойства 6 стиральных
порошков: пеноустойчивость, моющая способность, безопасность для
использования.
Для проверки промежуточной гипотезы о прямой зависимости
отстирывающей способности от высоты и устойчивости пены растворов
порошков
составим
сравнительную
таблицу.
Места
в
рейтингах,
установленные ранее приравнивались к баллам: за самую устойчивую пену
присуждался 1 балл, за самую нестойкую – 6 баллов. (см. приложение 6)
Сравнительная таблица показывает, что устойчивость пены раствора
порошка никак не связана с его отстирывающей способностью. Порошок с
самой устойчивой пеной «Бос» показал довольно среднюю отстирывающую
способность, а «Ушастый нянь» с очень неустойчивой пеной неплохо
отстирал загрязнения.
Таким образом, при подсчете итоговых оценок каждого порошка нами
решено учитывать только рейтинги по моющей способности порошка и
уровню рН его раствора.
По результатам опытов составлена итоговая таблица, в которой
отображены все изучаемые свойства, а порошки расставлены по местам в
рейтингах всех исследований. Места в рейтингах, установленные ранее
приравнивались к баллам. За самую эффективную стирку и низший уровень
рН присуждался 1 балл, за противоположные качества – 6 баллов. В случае
если два порошка поделили какое-то место, баллы между ними также
делились.
Таким образом, победителем среди стиральных порошков стал
порошок "Ушастый нянь": у него оказался самый щадящий уровень рН и
неплохая отстирывающая способность (итоговое количество баллов 3).
Отстал от него всего на один балл порошок "Ariel", причем отстирывающая
способность у него меньше, чем у порошка "Ушастый нянь", зато уровень рН
раствора значительно выше. На последнем месте с наибольшим количеством
14
итоговых баллов широко рекламируемые и самые дорогие из всех
стиральный порошок "Tide" и «Биолан»: у них оказался самый высокий
уровень рН в растворе и довольно средняя отстирывающая способность.
Таблица 10. Итоговый рейтинг стиральных порошков
место
в рейтинге
1
2
3
4
5
6
название порошка
Ушастый нянь
Ariel
Бос
Bimax
Биолан
Tide
15
Заключение
Цель данной исследовательской работы состояла в изучении качества
стиральных порошков для ручной стирки.
В ходе работы нами был изучен химический состав порошков, который
оказался похожим у разных порошков: основными компонентами являются
ПАВ и отбеливатели. Разница заключается в составе ПАВ, отдушках, и
количестве вспомогательных веществ.
Проведение данного исследования дало нам не только практические
рекомендации
по
выбору
стирального
порошка,
но
и
позволило
познакомиться с такими методами исследования, как измерение рН раствора,
проведение общественного опроса, приготовление растворов.
В ходе исследования при проведении опроса возникла промежуточная
гипотеза о зависимости пенообразования и эффективности стиральных
порошков. Опытным путем доказано, что порошки с устойчивой пеной могут
показать неудовлетворительный результат при стирке (как получилось с
порошком "Tide"), в свою очередь, порошок, в итоге оказавшийся лучшим по
сумме показателей имел самую неустойчивую пену.
Для исследования были взяты порошки из категории дорогих и
рекламируемых (например, "Tide") и из категории, неизвестных кругу
потребителей (например "Бос"). В ходе исследования эффективности стирки
и уровня безопасности для кожи рук было установлено, что слепо доверять
рекламе не стоит: порошок "Tide" оказался самым дорогим, но в числе
худших по эффективности стирки.
Порошком, занявшим первое место в итоговых подсчетах, оказался
"Ушастый нянь". Таким образом, можно сделать вывод: самым безопасным
и, одновременно, довольно эффективным порошком является порошок для
стирки детских вещей.
Меня заинтересовала эта зависимость, и, возможно, моим следующим
исследовательским проектом станет сравнение линии детских порошков по
безопасности для кожи рук и отстирывающей способности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ И ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСОВ
1. Академия домоводства. Выбор стирального порошка
(http://www.domovodstvo.com/stir-porosh.html)
2. Википедия
(http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B8%D1%80%D
0%BA%D0%B0)
3. Истории старого быта. Как стирали в старину
(http://apxiv.ucoz.ru/publ/istorii_bit/1/stirka/14-1-0-58)
4. История создания стиральных порошков
(http://vitazone.ru/forum/showthread.php?t=676)
5. Классная физика. История стирки. (http://classfizika.narod.ru/stir.htm)
6. Ру-хим. Тесты стиральных порошков
(http://www.ruhim.ru/test/test_conc_st_poroshki.htm)
17
Приложение 1.
1) Каким порошком вы пользуетесь?
2) Почему вы предпочитаете этот порошок?
А) Низкая цена
Б) Хорошая отстирываемость
В) Хорошее пенообразование
Г) Бережное отношение к коже.
3)Влияет ли реклама на выбор вашего порошка?
18
Приложение 2
Таблица 1. Сравнение состава и стоимости стиральных порошков
Название
порошка
Стоимость,
рублей за 100 гр
порошка
Ушастый нянь
12
Ariel
10
Бос
11
Tide
13
Биолан
9
Bimax
12
Основные компоненты химического состава
сульфаты, кислородосодержащие отбеливающие
вещества, анионные ПАВ, фосфаты, карбонаты,
силикаты, пеногаситель, антиресорбенты, энзимы,
оптические отбеливатели и отдушка.
ПАВ, комплексообразователи, щелочные добавки,
фосфонаты, поликарбонсилаты, мыло, энзимы,
оптические отбеливатели, ароматизирующие
добавки.
анионные ПАВ, кислородсодержащие отбеливатели,
полимеры, поликарбонаты, ароматизирующие
добавки, фосфонаты.
анионные ПАВ, неионогенные ПАВ,
кислородсодержащие отбеливатели,
поликарбонаты, цеолиты, энзимы,
ароматизирующие добавки.
анионные ПАВ, оптические отбеливатели, фосфаты,
ароматизирующие добавки, цветные добавки.
фосфаты, анионные ПАВ, неионогенные ПАВ,
кислородсодержащие отбеливатели, фосфонаты,
поликарбонсилаты, энзимы, оптически
отбеливатели, ароматизирующие добавки.
19
Приложение 3
Таблица 2. Сравнение устойчивости пены стиральных порошков
Название
порошка
Высота пены, см
через
начало
10
опыта
минут
Ушастый
нянь
3,5
0,5
Бос
12
2
Ariel
9
0,5
Tide
10
3
Биолан
5
0,5
Bimax
7
0,1
Примечание
Порошок растворился плохо. Пена осела в первые 5
секунд до конечного результата, видны хлопья.
Растворился полностью, нет комочков, пена
плотная не спадает.
Растворился очень плохо. Пена осела в первые пять
секунд. В составе есть разноцветные частички, пена
однообразная, но не плотная.
Растворился плохо, большое количество порошка
не растворилось и осталось на дне. В составе есть
разноцветные частицы. Пена однородная, плотная.
Растворился плохо. В пене видны
нерастворившиеся крупинки порошка. Через 5
минут в пене появились большие пустоты, и она
значительно осела.
Растворился очень плохо. В порошке мелкие
камешки, много цветных частиц. Пена осела
в первые 15 секунд, в оставшейся пене появились
большие пустоты.
20
Приложение 4
Таблица 4. Сравнение моющей способности стиральных порошков
Ушастый
нянь
Бос
Ariel
Tide
Биолан
Bimax
помада
кетчуп
паста
шоколад
ИТОГ
0
3
1
2
6
1
0
0
0
1
2
3
2
3
3
1
1
0
0
1
1
3
1
1
2
5
7
3
4
7
21
Приложение 5
Таблица 6. Уровень рН растворов стиральных порошков
Биолан
pH
12
Ушастый
нянь
8
Bimax
Tide
Ariel
Бос
12
12
12
10
22
Приложение 6
Таблица 8. Сравнение пеноустойчивости и эффективности порошков
название порошка
Ушастый нянь
Бос
Ariel
Tide
Биолан
Bimax
устойчивость пены,
в баллах
6
1
3
2
5
4
23
моющая способность,
в баллах
6
5
7
3
4
7
Приложение 7
Таблица 9. Итоговое сравнение свойств стиральных порошков
название
порошка
Ушастый
нянь
Бос
Ariel
Tide
Биолан
Bimax
стоимость,
руб./100 гр
моющая
способность,
в баллах
уровень рН,
в баллах
ИТОГОВЫЙ
РЕЙТИНГ,
в баллах
12
2
1
3
11
10
13
9
12
3
1
5
4
1
2
3
4
5
6
24
5
4
9
9
7