Автор публикации: Т. Калюжная, ученица 9А класса
ПРОЕКТ
на тему «Химия на кухне»
Содержание
Введение ………………………………………………………………………………...........… 3
Глава 1. Глава 1. Теоретическая часть
1.1. Что такое химия? Когда она зародилась?.................................................................4
1.2. Многообразие химических веществ.........................................................................4
1.3. Химические явления в быту ……………...................................................................…..6
1.4. Химические вещества на кухне................................................................................7
Глава 2. Химические опыты на кухне
2.1. «Вулкан».......................................................................................................................9
2.2. Надуватель шариков...............................................................................................9
2.3. Молоко и краски.....................................................................................................9
2.4. Молочное письмо..................................................................................................10
2.5. Подсолнечное масло и шарик.................................................................................10
2.6. Взаимодействие крахмала с йодом..........................................................................10
Заключение ………………………………………………....………………………..........................................…12
Источники информации ……………………………………………………… …….....................................13
Введение
Химия - одна из наук о природе, об изменениях, происходящих в ней. Предметом изучения химии являются вещества, их свойства, превращения и процессы, сопровождающие эти превращения.
Вокруг нас громадное количество полезных и вредных веществ! Например, в природе есть природные вещества, то есть те, которые были созданы без участия человека. Это — вода, кислород, углекислый газ, камень, древесина и другие. Есть вещества, созданные человеком. Они называются искусственными веществами. Это — пластмасса, резина, стекло и другие. Да и вредных веществ с каждым годом становится все больше и больше! Вредные вещества — это вещества, которые вызывают болезни и травмы у человека. Например, выхлопные газы от машин и дым от заводских труб, ртуть в градусниках, хлор в чистящих средствах.
Химия - это наука о веществе, значит можно предположить, что на кухне много разных веществ. И при готовке различных блюд наверняка происходят химические реакции.
. Актуальность: кухня привычное место в нашей квартире, но именно здесь происходит много важного, интересного и неизвестного.
Гипотеза: продукты питания при взаимодействии друг с другом вступают в различные химические реакции.
Цель: расширить знания в области применения некоторых химических процессов, на основе опытов с продуктами питания, для улучшения жизни человека.
Задачи:
расширить свои знания о многообразии веществ;
изучить особенности продуктов питания, которые могут быть использованы не только для еды;
на основе опытов показать химические реакции, происходящие с продуктами питания и практическое применение некоторых из них.
Методы исследования:
изучение научно – популярной литературы;
беседы с учителем и родителями;
проведение опытов.
Глава 1. Теоретическая часть
1.1.Что такое химия? Когда она зародилась?
Химия-наука о веществах, их свойствах и превращениях. По разным источникам известных в мире химических веществ, насчитывается от 10 до 20 млн. Химия тесно связана с физикой и биологий, также пограничные области изучаются квантовой химий, физической и коллоидной химией, геохимией, биохимией и другими науками. Теоретические основы химии заложили древнегреческие учёные Анаксагор и Демокрит. Создателями современной системы представлений о строении вещества считаются: великий русский учёный М.В. Ломоносов, французский химик А. Лавуазье, английский физик и химик Дж. Дальтон, итальянский физик А. Авогадро.
1.2. Многообразие химических веществ
Вещества разделяют на простые и сложные. Рассмотрим примеры веществ: углерод, железо, кислород. Углерод образован атомами углерода. Из него изготавливают графитовые стержни карандашей. Железо, из которого сделано гвоздь, состоит из атомов железа. Эти тела, а, следовательно, и вещества, из которых они образованы, вы видели не раз. Кислород мы не видим, но его недостаток чувствуем сразу. Это вещество состоит из молекул кислорода, образованных атомами кислорода. Каждое из рассмотренных веществ образовано атомами одного химического элемента. Графит образуют атомы углерода, железо — атомы железа, кислород — атомы кислорода. Такие вещества называют простыми.
Молекулы некоторых простых веществ состоят из нескольких атомов. Например, молекула водорода состоит из двух атомов водорода, молекула кислорода — из двух атомов кислорода. Но несмотря на это, они остаются простыми веществами, так как их молекулы образовали атомы одного химического элемента.
Сложные вещества, образованные из атомов двух и более химических элементов, называют сложными. Например, каждая молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода. Ее состав обозначают записью H2O, который читается «аш-два-о». Другим примером сложных веществ является углекислый газ. Его выдыхают все живые организмы, а растениям он нужен для питания. Молекула углекислого газа образована одним атомом углерода и двумя атомами кислорода. Этот состав молекулы отражают записью СО2, который читается «це о два» [1].
Почему сложных веществ больше, чем простых? Ученые доказали, что атомы различных химических элементов способны соединяться друг с другом в разном количестве и последовательности. Подобно тому, как в языке сочетанием букв образуется разнообразие слов, сочетанием различных атомов и в разном количестве образовалось более 10000000 веществ. Так что неудивительно, что сложных веществ существует гораздо больше, чем простых.
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Из таких же атомов состоит и вещество пероксид водорода, однако она имеет совсем другие свойства, чем вода. Например, пероксид водорода имеет температуру кипения выше на 50°С, обладает обеззараживающими свойствами. Ни одна аптечка не обходится без него, ведь раствором этого вещества под названием «перекись водорода» обрабатывают раны, чтобы они быстрее заживали. Такие отличные от воды свойства перекиси водорода обусловленные различиями в строении его молекулы. Ведь молекула этого вещества состоит из двух атомов водорода и двух атомов кислорода.
Все вещества разделяют также на органические и неорганические. В состав всех органических веществ входят атомы углерода и, чаще всего, водорода. Так, из них образованы природный газ, вещества в составе нефти. В составе многих органических веществ содержатся еще и атомы кислорода. Это жиры, крахмал, сахар, уксус и другие. В состав важных для живых существ белков, кроме упомянутых элементов, обязательно входит азот. Откуда такое название — органические вещества? Все очень просто. Первые из этих веществ ученые обнаружили в организмах — телах живой природы. Есть и исключения. Некоторые вещества, содержащие атомы углерода, относят к неорганическим. Примерами являются углекислый газ, сода и еще несколько веществ. Все тела природы, за исключением горных пород, воздуха и воды, состоят из органических веществ. Среди них больше всего углеводов (например, глюкозы и сахарозы), жиров (например, масла), белков (например, белок куриного яйца). Многие органические вещества человек создал сам, например пластмассы, резину, полиэтилен. Они широко используются в машино- и самолетостроении, при сооружении зданий и мостов, а также в быту. Без атомов углерода не существует никакой органического вещества. Так, атомы углерода вместе с атомами водорода и кислорода входят в состав органического вещества сахара, или сахарозы. Причем 1 молекула сахарозы состоит из 45 атомов. Среди них 12 атомов углерода, 22 атома водорода и 11 атомов кислорода. В том, что в составе сахара содержатся атомы углерода, убеждает черный цвет при сгорания кусочка сахара. Картофель или мясо, под действием высоких температур также обугливаются, приобретая черный цвет. Это является доказательством наличия углерода в составе органических веществ продуктов питания [4].
1.3.Химические явления в быту
Вокруг нас, в природе постоянно происходят превращения: вода, нагреваясь, превращается в пар солёные огурцы приобретают совершенно другой вкус, запах и свойства при нагревании яйцо изменяет цвет, запах, становится твердым.
Явления, при которых одни вещества, обладающие определенным составом и свойствами, превращаются в другие вещества - с другим составом и другими свойствами, называются химическими.
Какие еще явления вы можете наблюдать в быту? Например, к химическим явлениям относится процесс сгорания топлива в двигателе. Если упростить, реакцию сгорания топлива в двигателе можно описать так: кислород + топливо = вода + углекислый газ. Вообще в камере двигателя внутреннего сгорания происходит несколько реакций, в которых задействованы топливо (углеводороды), воздух и искра зажигания. А точнее, не просто топливо - топливно-воздушная смесь из углеводородов, кислорода, азота. Перед зажиганием смесь сжимается и нагревается. Сгорание смеси происходит в доли секунды, в итоге связь между атомами водорода и углерода разрушается. Благодаря этому высвобождается большое количество энергии, которая приводит в движение поршень, а тот - коленчатый вал. В дальнейшем атомы водорода и углерода соединяются с атомами кислорода, образуется вода и углекислый газ.
В идеале реакция полного сгорания топлива должна выглядеть так: CnH2n+2 + (1,5n+0,5)O2 = nCO2 + (n+1)H2O. В реальности же двигатели внутреннего сгорания не настолько эффективны. Предположим, если кислорода при реакции не хватает незначительно, в результате реакции образуется СО. А при большей нехватке кислорода образуется сажа (С).
Образование налета на металлах в результате окисления (ржавчина на железе, патина на меди, потемнение серебра) - тоже из категории бытовых химических явлений. Возьмем железо для примера. Ржавление (окисление) происходит под воздействием влаги (влажность воздуха, прямой контакт с водой). Результатом этого процесса становится гидроксид железа Fe(OН)3 (точнее, Fe2O3 * H2O). Вы можете увидеть его в виде рыхлого, шероховатого, оранжевого или красно- коричневого налета на поверхности металлических изделий.
Другим примером может послужить зеленый налет (патина) на поверхности изделий из меди и бронзы. Он образуется со временем под воздействием атмосферного кислорода и влажности: 2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu2CO5H2 (или CuCO3 * Cu(OH)2). Полученный в итоге основной карбонат меди встречается и в природе - в виде минерала малахита.
И еще один пример медленной окислительной реакции металла в бытовых условиях - это образование темного налета сульфида серебра Ag2S на поверхности серебряных изделий: украшений, столовых приборов и т.п. «Ответственность» за его возникновение несут частички серы, которые в виде сероводорода присутствуют в воздухе, которым мы с вами дышим. Потемнеть серебро может и при контакте с серосодержащими пищевыми продуктами (яйцами, например). Реакция же выглядит так: 4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O.
Вернемся на кухню. Здесь можно рассмотреть еще несколько любопытных химических явлений: образование накипи в чайнике одно из них. В бытовых условиях нет химически чистой воды, в ней всегда в различной концентрации растворены соли металлов и другие вещества. Если вода насыщена солями кальция и магния (гидрокарбонатами), ее называют жесткой. Чем выше концентрация солей, тем более жесткой является вода. Когда такая вода нагревается, эти соли подвергаются разложению на углекислый газ и нерастворимый осадок (СаСО3 иMgСО3). Эти твердые отложения вы и можете наблюдать, заглянув в чайник (а также взглянув на нагревательные элементы стиральных и посудомоечных машинок, утюгов). Кроме кальция и магния (из которых получается карбонатная накипь), в воде также часто присутствует железо. В ходе химических реакций гидролиза и окисления из него образуются гидроксиды.
Кстати, собравшись избавиться от накипи в чайнике, вы можете наблюдать еще один пример занимательной химии в быту: с отложениями хорошо справляются обычный столовый уксус и лимонная кислота. Чайник с раствором уксуса/лимонной кислоты и воды кипятят, после чего накипь исчезает [5].
1.4. Химические вещества на кухне
Раскроем кухонный шкаф. Уксус, пищевая сода, растительное масло, сахар, мука, соль, молоко, крахмал - обычные продукты питания. Но не тут–то было! Это настоящие химические вещества, с помощью которых на нашем столе появляются вкусные, питательные и полезные блюда. У этих веществ даже есть химические названия. Например:
соль - это хлорид натрия;
пищевая сода - гидрокарбонат натрия;
уксус - уксусная кислота;
сахар - сахароза;
крахмал - полисахарид;
молоко - лактоза.
В таблице 1 представлены химические формулы и назначение лишь некоторых веществ, которые мы используем на кухне [1].
Таблица 1. Химические вещества на кухне
Формула | Химическое название | Названия в быту | Назначение |
NaCl | хлорид натрия | поваренная соль | добавляется в пищу для придания ей вкуса |
NaHCO3 | гидрокарбонат натрия | пищевая сода | добавляется в тесто, используется как моющее средство |
Na2CO3 | карбонат натрия | кальцинированная сода | используется как моющее средство |
СН3СООН | уксусная кислота | уксус | консервирующее средство для домашних заготовок, специя для салатов |
Al | алюминий | | делают ложки, кастрюли, фольгу |
Н2О | оксид водорода | вода | не заменимая вещь на кухне |
СН4 | метан | | основной компонент природного газа, используется для отопления помещений и приготовления пищи |
H2O2 | пероксид водорода | Перекись | для обработки ран, обеззараживания поверхностей |
Глава 2. Химические опыты на кухне
2.1. «Вулкан»
Для опыта нам понадобится: cода пищевая – 2 столовых ложки, уксус– 1 чайная ложка, вода, красная гуашь.
Цель: узнать, как выделяется газ, который называется углекислым.
Описание опыта: Насыпали внутрь кратера 2 ст. л соды и добавили красную краску для красоты вулкана. Далее налили сверху в горлышко воду, смешанную с уксусом в пропорции 4:1 (4 части воды и 1 часть уксуса). Началась химическая реакция между содой и уксусом. Вулкан стал извергаться красной лавой
Вывод: Итак, гидрокарбонад натрия больше известный, как сода пищевая вступает в реакцию, при которой происходит активное выделение углекислого газа, тех самых пузырьков, которые мы видим [3].
2.2. Надуватель шариков
Для опыта понадобится: уксус 9%- 50 мл, сода пищевая – 2 столовой ложки, шарик воздушный, бутылка, воронка
Цель: углекислым газом надуть шарик.
Описание опыта: В бутылку наливаем уксус, в шарик засыпаем соду. Одеваем шарик на горлышко бутылки и потихоньку высыпаем соду из шарика в бутылку.
Вывод: газ, выделяющейся в процессе реакции, постепенно заполняет все пространство и, не помещаясь в заданном объеме, начинает давать на стенки шарика. Резина растягивается, шарик надувается. Точно также для выпечки можно использовать соду с уксусом или лимонную кислоту с содой. Тесто становится воздушным благодаря молекулам углекислого газа [3].
2.3. Молоко и краски
Для опыта понадобится: краски, молоко, любое средство для мытья посуды, ватная палочка.
Цель: мыло, расщепляет жиры.
Описание опыта: В тарелочку налить небольшое количество молока. Добавить красители. Можно один оттенок или сразу несколько. Сначала наблюдают, как появляются цветные узоры. Чтобы получить интересные завихрения можно подуть на молоко. Ватную палочку окунают в моющее средство и опускают в красочную смесь. Цветные узоры будут "убегать" от палочки. Эффект происходит потому, что средство расщепляет жир, находящийся в молоке. Пищевые красители можно заменить гуашью, акриловой краской.
Вывод: Мыло, расщепляя жиры, вызовет в тарелке настоящую бурю, которая заставит краски разметаться причудливыми узорами [3].
2.4. Молочное письмо
Для опыта понадобится: молоко, лист бумаги, утюг, кисточка.
Цель: доказать, что молочные буквы потемнеют и станут видны.
Описание опыта: Налили молоко в емкость, взяли лист бумаги и кисточку, намочили кисточку в молоке и начали писать на бумаге «молочными чернилами», получилось невидимые надписи на бумаге, дали высохнуть молоку 10 минут, прогладили лист бумаги с молочными записями утюгом, в результате проявилась фраза коричневого цвета, в нашем случае — «Химия на кухне»
Вывод: молочные буквы потемнеют и станут видны. Это происходит от того, что молоко подгорает при температуре гораздо меньшей, той, при которой горит бумага. Поэтому места, на которых есть молоко, уже почернеют, а бумага еще останется белой [3].
2.5. Подсолнечное масло и шарик
Для опыта понадобится: воздушный шарик, деревянная шпажка, подсолнечное масло.
Цель: узнать что будет, если воздушный шарик окунуть в подсолнечное масло.
Описание опыта: 1. Надули воздушный шарик.
2. Взяли длинную узкую деревянную палочку (шпажку) и смочили ее полностью в подсолнечном масле.
3. Потихоньку проткнули шарик насквозь этой палочкой. Шарик не лопнул! [2]
2.6. Взаимодействие крахмала с йодом
Для проведения опыта понадобятся: спиртовой раствор йода 5%, перекись водорода 3%,
1 витаминка С (1000 мг), можно сразу в порошке, крахмал, 3 стеклянных стакана.
Описание опыта: Готовим раствор №1. Для начала растираем витаминку в порошок и, перемешивая в течении минуты, растворяем его в 3-х столовых ложках тёплой воды.
Готовим раствор № 2. 1 чайную ложку раствора №1 переливаем в стакан, добавляем туда чайную ложку спиртового раствора йода и 3 столовые ложки тёплой воды. На этом этапе мы увидим, что коричневый йод обесцветился.
Готовим раствор №3. В третьем стакане смешиваем одну столовую ложку перекиси водорода, пол чайной ложки крахмала и 3 столовые ложки воды.
Приготовления закончены, можно звать зрителей и демонстрировать занимательный химический опыт с йодом и крахмалом. Для этого переливаем раствор №2 в стакан с раствором №3 и обратно несколько раз…. И жидкость из прозрачной превратится в темно-синюю!
Витамин С обесцвечивает йод. Крахмал же, вступив в реакцию с йодом, окрашивается в синий цвет. Сливая вместе жидкости №2 и №3 мы запускаем одновременно эти две химические реакции. После непродолжительной борьбы крахмал побеждает и жидкость в итоге становится синей [2].
Заключение
Многие не знают, как устроен телевизор, но успешно пользуются им. Однако знание устройства телевизора никогда и никому не помешает в правильной его эксплуатации. Так и с химией. Выполняя ежедневно привычные и необходимые для жизни действия, мы не задумываемся о том, что на самом деле проводим химические эксперименты. Понимание сущности химических процессов, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни, может принести человеку только пользу. Если к тому, что происходит на кухне, относится, как к научному исследованию, то можно получить:
хороший запас первоначальных химических знаний;
опыт правильного использования химических веществ, при решении возникших проблем;
понимание опасности некоторых продуктов и осторожного их применения. Всё же мы имеем дело с химическими веществами.
Мое предположение, что продукты питания при взаимодействии друг с другом вступают в различные химические реакции, подтвердилось. Проведя работу по теме «Химия на кухне», я поняла, что продукты питания при взаимодействии друг с другом вступают в различные химические реакции. В ходе работы над проектом я расширила свои знания о многообразии веществ; изучила особенности продуктов питания, которые могут быть использованы не только для еды; провела опыты с веществами, находящимися у нас на кухне. В результате я разработала мастер класс, который можно провести для учащихся, чтобы вызвать интерес к изучению химии.
Материалы для проведения мастер класса
Опыт «Вулкан»
Для опыта нам понадобится: cода пищевая – 2 столовых ложки, уксус– 1 чайная ложка, вода, красная гуашь.
Цель: узнать, как выделяется газ, который называется углекислым.
Описание опыта: Насыпали внутрь кратера 2 ст. л соды и добавили красную краску для красоты вулкана. Далее налили сверху в горлышко воду, смешанную с уксусом в пропорции 4:1 (4 части воды и 1 часть уксуса). Началась химическая реакция между содой и уксусом. Вулкан стал извергаться красной лавой
Вывод: Итак, гидрокарбонад натрия больше известный, как сода пищевая вступает в реакцию, при которой происходит активное выделение углекислого газа, тех самых пузырьков, которые мы видим.
Опыт «Надуватель шариков»
Для опыта понадобится: уксус 9%- 50 мл, сода пищевая – 2 столовой ложки, шарик воздушный, бутылка, воронка
Цель: углекислым газом надуть шарик.
Описание опыта: В бутылку наливаем уксус, в шарик засыпаем соду. Одеваем шарик на горлышко бутылки и потихоньку высыпаем соду из шарика в бутылку.
Вывод: газ, выделяющейся в процессе реакции, постепенно заполняет все пространство и, не помещаясь в заданном объеме, начинает давать на стенки шарика. Резина растягивается, шарик надувается. Точно также для выпечки можно использовать соду с уксусом или лимонную кислоту с содой. Тесто становится воздушным благодаря молекулам углекислого газа.
Опыт с молоко и красками
Для опыта понадобится: краски, молоко, любое средство для мытья посуды, ватная палочка.
Цель: мыло, расщепляет жиры.
Описание опыта: В тарелочку налить небольшое количество молока. Добавить красители. Можно один оттенок или сразу несколько. Сначала наблюдают, как появляются цветные узоры. Чтобы получить интересные завихрения можно подуть на молоко. Ватную палочку окунают в моющее средство и опускают в красочную смесь. Цветные узоры будут "убегать" от палочки. Эффект происходит потому, что средство расщепляет жир, находящийся в молоке. Пищевые красители можно заменить гуашью, акриловой краской.
Вывод: Мыло, расщепляя жиры, вызовет в тарелке настоящую бурю, которая заставит краски разметаться причудливыми узорами.
Опыт с подсолнечным маслом и шариком
Для опыта понадобится: воздушный шарик, деревянная шпажка, подсолнечное масло.
Цель: узнать что будет, если воздушный шарик окунуть в подсолнечное масло.
Описание опыта: 1. Надули воздушный шарик.
2. Взяли длинную узкую деревянную палочку (шпажку) и смочили ее полностью в подсолнечном масле.
3. Потихоньку проткнули шарик насквозь этой палочкой. Шарик не лопнул!
Опыт «Взаимодействие крахмала с йодом»
Для проведения опыта понадобятся: спиртовой раствор йода 5%, перекись водорода 3%,
1 витаминка С (1000 мг), можно сразу в порошке, крахмал, 3 стеклянных стакана.
Описание опыта: Готовим раствор №1. Для начала растираем витаминку в порошок и, перемешивая в течении минуты, растворяем его в 3-х столовых ложках тёплой воды.
Готовим раствор № 2. 1 чайную ложку раствора №1 переливаем в стакан, добавляем туда чайную ложку спиртового раствора йода и 3 столовые ложки тёплой воды. На этом этапе мы увидим, что коричневый йод обесцветился.
Готовим раствор №3. В третьем стакане смешиваем одну столовую ложку перекиси водорода, пол чайной ложки крахмала и 3 столовые ложки воды.
Приготовления закончены, можно звать зрителей и демонстрировать занимательный химический опыт с йодом и крахмалом. Для этого переливаем раствор №2 в стакан с раствором №3 и обратно несколько раз…. И жидкость из прозрачной превратится в темно-синюю!
Витамин С обесцвечивает йод. Крахмал же, вступив в реакцию с йодом, окрашивается в синий цвет. Сливая вместе жидкости №2 и №3 мы запускаем одновременно эти две химические реакции. После непродолжительной борьбы крахмал побеждает и жидкость в итоге становится синей.
Источники информации
Габриелян О.С. Химия. 8 класс: учебник для общеобразовательных учреждений /– М.: Дрофа, 2013. – 288 с.
Znanija.com
