Разные материалы в помощь школьному учителю химии

• Веселые задачи на уроках химии
• Урок. Важнейшие химические понятия
• Инновационная модель работы РМО химии и биологии «Повышение профессиональной компетентности учителя химии и биологии в условиях обновления содержания образования»
• Аттестация: Портфолио учителя химии
• Брошюра. Русская лексика в химической терминологии
• Специфика монолога-выступления на научно-практической конференции
• Отчет о проделанной работе по химии, биологии и экологии
• Образовательная программа химико-экологического кружка
• Мастер класс: «Организация исследовательской деятельности учащихся»
• Использование активных форм обучения для развития познавательных компетенций школьника в условиях внедрения ФГОС основного общего образования

Исследовательские работы по химии

• Исследовательская работа «Влияние энергетических напитков на организм человека»
• Исследовательская работа «Исследование содержания йода в организме учащихся и продуктах питания, потребляемых ими»
• Исследование «Определение ликопина в томатопродуктах»
• Исследовательская работа «Поваренная соль и ее свойства»
• Исследовательская работа «pH косметических средств»
• Исследовательская работа «Великий и ужасный бисфенол-А»
• Исследовательская работа «Исследование физико-химического состава воды на месте падения метеорита «Стерлитамак»»

Презентации по химии

• Презентация по химии: Опыт с цветами
• Презентация: Урок белой магии
• Презентация: Горение магния в углекислом газе
• Презентация по химии: Номенклатура алканов
• Презентация: Теория химического строения А.М. Бутлерова
• Для чего нужна химия
• Презентация: Влияние энергетических напитков на организм человека
• Презентация по химии «Изомерия и ее виды»
• Презентация: «Технология проблемно-диалогического обучения»
• Самопрезентация «Позвольте познакомиться» будет интересна тем учителям химии, которые будут участвовать в конкурсе «Учитель года»
• Презентация: «Требование к современному уроку в условиях внедрения ФГОС»
• Презентация по химии «Увлекательные опыты»
• Презентация по химии «Советы руководителю исследовательской работы»

Рабочие программы по химии

• Рабочая программа. Химия. 9 класс.
• Рабочая программа. Химия. 11 класс. Профильный уровень.
• Рабочая программа. Химия. 10 класс. Базовый уровень.
• Рабочая программа. Химия. Вводный курс. 7 класс.
• Диагностическая работа по химии, 11 класс.
• Диагностическая работа по химии, 8 класс.

Мокроусовская средняя общеобразовательная школа №1.

Научно - исследовательская работа по химии:

Шанаурова Татьяна,

ученицы 10 класса

Научный руководитель: Кокорина

Татьяна Сергеевна

учитель химии МСОШ№1.

с. Мокроусово, 2010 год

Содержание
1.Введение………………………………………………………3стр.
2.Цели и задачи…………………………………………….….4стр.
3.Классификация……………………………………………….4-6стр.
4.Свойства и строение…………………………………………7-10стр.
5.Получение……………………………………………………11-14стр.
6.Наши исследования…………………………………………14-19стр.
7.Применение………………………………………………….19-26стр.
8.Пластмассы…………………………………………………….27-33стр.
9. Заключение……………………………………………………34-35стр.
10.Приложение №1………………………………………………36-
11.Приложение №2………………………………………………
12.Приложение№3…………………………………………………
13.Список литературы…………………………………………..

Введение

Мы выбрали темой исследовательской работы такие химические вещества как полимеры. Актуальность данной тематики обусловлена тем, что полимеры широко используются в науке, технике и других областях, современная жизнь без них немыслима. Ни одна отрасль промышленности не обходится без пластмасс(прил.№ 1,рис.1), химических волокон(прил.№1,рис.2), каучуков и резине на их основе. Трудно представить современный автомобиль, из которого убраны все детали , изготовленные из полимеров. Такой автомобиль представляет металлический не окрашенный каркас, в котором половина оборудования отсутствует, нет шин, аккумулятора, такой автомобиль, конечно же, не поедет. Повседневная жизнь немыслима без изделий из полимеров от полиэтиленовой пленки до посуды, а также жевательная резинка, белки молока, рыбы, мяса и такой углевод, как крахмал. А если возьмем производство лекарств, медицинского оборудования, то тут уж точно не обойтись без полимеров. Решив стать медицинскими работниками, мы поняли, что тема про полимерные материалы для нас весьма актуальна и необходима.

Термин “полимерия” был введен в науку И. Я. Берцелиусом(прил.№1,рис.3) в 1833 для обозначения особого вида изомерии, при которой вещества (полимеры), имеющие одинаковый состав, обладают различной молекулярной массой, например этилен и бутилен, кислород и озон. Такое содержание термина не соответствовало современным представлениям о полимерах. “Истинные” синтетические полимеры к тому времени еще не были известны.
Ряд полимеров был, по-видимому, получен еще в первой половине 19 века. Однако химики тогда обычно пытались подавить полимеризацию и поликонденсацию, которые вели к “осмолению” продуктов основной химической реакции, т.е., собственно, к образованию полимеров (до сих пор полимеры часто называют “смолами”). Первые упоминания о синтетических полимерах относятся к 1838 (поливинилиденхлорид) и 1839 (полистирол).
Химия полимеров возникла только в связи с созданием А.М.Бутлеровым (прил.№1,рис.4)теории химического строения. А.М.Бутлеров изучал связь между строением и относительной устойчивостью молекул, проявляющейся в реакциях полимеризации. Дальнейшее свое развитие наука о полимерах получила главным образом благодаря интенсивным поискам способов синтеза каучука, в которых участвовали крупнейшие учёные многих стран (Г. Бушарда, У. Тилден, немецкий учёный К. Гарриес, И.Л.Кондаков, С.В.Лебедев и другие). В 30-х годов было доказано существование свободнорадикального и ионного механизмов полимеризации. Большую роль в развитии представлений о поликонденсации сыграли работы У. Карозерса.
Цель исследования:

По различным источникам изучить свойства химических веществ полимеров и выяснить важнейшие соединения применяемые в природе, жизни, медицине и технике.

Задачи:

1. Изучить применение полимеров в медицине, различных видах техники, строительстве.

2. Провести экспериментальное исследование полимеров, широко применяемых в быту, технике и медицине, а также самостоятельно получить некоторые полимеры.

3. Сделать выводы, приготовить презентационные материалы и выступить на Дне науки в школе.

Общая характеристика и классификация.

Полимером называется органическое вещество, длинные молеку­лы которого построены из одинаковых многократно повторяющихся звеньев мономеров.

Размер молекулы полимера определяется степенью полимери­зации n, т.е. числом звеньев в цепи. Если n=10...20, вещества представляют собой легкие масла. С возрастанием п увеличива­ется вязкость, вещество становится воскообразным, наконец, при n=1000 образуется твердый полимер. Степень полимеризации неограниченна: она может быть 10 4 , и тогда длина молекул достига­ет микрометров. Молекулярная масса полимера равна произве­дению молекулярной массы мономера и степени полимеризации. Обычно она находится в пределах 10 3 ... 3*10 5 . Столь большая длина молекул препятствует их правильной упаковке, и структура полимеров варьирует от аморф­ной до частично кристаллической. Доля кристалличности в зна­чительной мере определяется геометрией цепей. Чем ближе укла­дываются цепи, тем более кристалличным полимер становится. Конечно, кристалличность даже в лучшем случае оказывается несовершенной.

Аморфные полимеры плавятся в диапазоне температур, зави­сящем не только от их природы, но и от длины цепей; кристалли­ческие имеют точку плавления.

По происхождению полимеры делятся на три группы.

Природные образуются в результате жизнедеятельности рас­тений и животных и содержатся в древесине, шерсти, коже. Это протеин, целлюлоза(прил.№1,рис.5), крахмал, шеллак, лигнин, латекс.

Обычно природные полимеры подвергаются операциям выде­ления очистки, модификации, при которых структура основных цепей остается неизменной. Продуктом такой переработки явля­ются искусственные полимеры. Примерами являются натураль­ный каучук, изготовляемый из латекса, целлулоид, представляю­щий собой нитроцеллюлозу, пластифицированную камфарой для повышения эластичности.

Природные и искусственные полимеры сыграли большую роль в современной технике, а в некоторых областях остаются неза­менимыми и до сих пор, например в целлюлозно-бумажной про­мышленности. Однако резкий рост производства и потребления органических материалов произошел за счет синтетических поли­меров - материалов, полученных синтезом из низкомолекуляр­ных веществ и не имеющих аналогов в природе. Развитие хими­ческой технологии высокомолекулярных веществ-неотъемлемая и существенная часть современной НТР. Без полимеров уже не может обойтись ни одна отрасль техники, тем более новой. По химической структуре полимеры делятся на линейные, разветв­ленные, сетчатые и пространственные. Молекулы линейных поли­меров химически инертны по отношению друг к другу и связаны между собой лишь силами Ван-дер-Ваальса. При нагревании вязкость таких полимеров уменьшается и они способны обратимо переходить сначала в высокоэластическое, а затем и в вязкотекучее состояния (рис. 1). Поскольку единственным следствием нагрева является изменение пластичности, линейные полимеры называют термопластичными. Не следует думать, что термин «ли­нейные» обозначает прямолинейные, наоборот, для них более ха­рактерна зубчатая или спиральная конфигурация, что придает таким полимерам механическую прочность.

Термопластичные полимеры можно не только плавить, но и растворять, так как связи Ван-дер-Ваальса легко рвутся под дей­ствием реагентов.

Разветвленные (привитые) полимеры более прочны, чем ли­нейные. Контролируемое разветвление цепей служит одним из основных промышленных методов модификации свойств термопластичных полимеров.

Сетчатая структура характерна тем, что цепи связаны друг с другом, а это сильно ограничивает движение и приводит к изме­нению как механических, так и химических свойств. Обычная ре­зина мягка, но при вулканизации серой образуются ковалентные связи типа S-0, и прочность растет. Полимер может приобрести сетчатую структуру и спонтанно, например, под действием света и кислорода произойдет старение с потерей эластичности и рабо­тоспособности. Наконец, если молекулы полимера содержат реакционноспособные группы, то при нагревании они соединяются множеством поперечных прочных связей, полимер оказывается сшитым, т. е. приобретает пространственную структуру. Таким образом, нагрев вызывает реакции, резко и необратимо изменяю­щие свойства материала, который приобретает прочность и вы­сокую вязкость, становится нерастворимым и неплавким. Вслед­ствие большой реакционной способности молекул, проявляющей­ся при повышении температуры, такие полимеры называют термореактивными. Нетрудно представить, что их молекулы активны не только по отношению друг к другу, но и к поверхностям ино­родных тел. Поэтому термореактивные полимеры, в отличие от термопластичных, обладают высокой адгезионной способностью даже при низких температурах, что позволяет использовать их в качестве защитных покрытий, клеев и связующего в композици­онных материалах.

Термопластичные полимеры получают по реакции полимери­зации, протекающей по схеме пМ-->М п (рис.2), где М - мо­лекула мономера, М п - макромолекула, состоящая из мономер­ных звеньев, п- степень полимеризации.

При цепной полимеризации молекулярная масса нарастает почти мгновенно, промежуточные продукты неустойчивы, реакция чувствительна к присутствию примесей и требует, как правило, высоких давлений. Неудивительно, что такой процесс в естествен­ных условиях невозможен, и все природные полимеры образова­лись иным путем. Современная химия создала новый инстру­мент - реакцию полимеризации, а благодаря ему большой класс термопластичных полимеров. Реакция полимеризации реализует­ся лишь в сложной аппаратуре специализированных производств, и термопластичные полимеры потребитель получает в готовом виде.

Реакционноспособные молекулы термореактивных полимеров могут образоваться более простым и естественным путем- посте­пенно от мономера к димеру, потом к тримеру, тетрамеру и т. д. Такое объединение мономеров, их «конденсацию», называют ре­акцией поликонденсации; она не требует ни высокой чистоты, ни давлений, но сопровождается изменением химического состава, а часто и выделением побочных продуктов (обычно водяного пара) (рис. 2). Именно эта реакция реализуется в природе; она мо­жет быть легко осуществлена за счет лишь небольшого нагрева в самых простых условиях, вплоть до домашних. Такая высокая технологичность термореактивных полимеров предоставляет ши­рокие возможности изготовлять различные изделия на нехимиче­ских предприятиях, в том числе на радиозаводах.

Независимо от вида и состава исходных веществ и способов получения материалы на основе полимеров можно классифици­ровать следующим образом: пластмассы, волокниты, слоистые пластики, пленки(прил.№1,рис.6), покрытия, клеи(прил.№1,рис.7).

Свойства полимеров.

Механические свойства .

Одна из основных особенностей полиме­ров состоит в том, что отдельные отрезки цепей (сегменты) могут перемещаться путем поворота вокруг связи и изменения угла (рис.3). Такое смещение, в отличие от растяжения связей при упругой деформации истинно твердых тел, не требует большой энергии и происходит при невысокой температуре. Эти виды внутреннего движения - смена конформаций, несвойственные другим твердым телам, придают полимерам сходство с жидкостя­ми. В то же время большая длина искривленных и спиралеоб­разных молекул, их ветвление и взаимная сшивка затрудняют смещение, вследствие чего полимер приобретает свойства твер­дого тела.

Для некоторых полимеров в виде концентрированных раство­ров и расплавов характерно образование под действием поля (гравитационного, электростатического, магнитного) кристалличе­ской структуры с параллельной упорядоченностью макромолекул в пределах небольшого объема-домена. Эти полимеры - так называемые жидкие кристаллы- находят широкое применение при изготовлении светоиндикаторов(прил.№1, рис.8)..

Полимерам наряду с обычной упругой деформацией свойст­вен ее оригинальный вид - высокоэластическая деформация, ко­торая становится преобладающей при повышении температуры. Переход из высокоэластического состояния в стеклообразное, ха­рактеризующееся лишь упругой деформацией, называется стеклованием. Ниже температуры стеклования Тст состояние полимера твердое, стекловидное, высокоупругое, вышеэластическое. Если температура стеклования выше температуры эксплуатации, то по­лимер используется в стеклообразном состоянии, если Тст

Для прочных (конструкционных) полимеров кривая растяже­ния подобна аналогичной кривой для металлов (рис.4). Наиболее эла­стичные полимеры-эластомеры (каучуки) имеют модуль упру­гости E=10 МПа. Как видно, даже высокомодульные полимеры уступают по жесткости металлам в десятки и сотни раз. Этот не­достаток удается в значительной мере преодолеть введением в полимер волокнистых и листовых наполнителей.

Особенность полимеров состоит также в том, что их прочност­ные свойства зависят от времени, т. е. предельная деформация устанавливается не сразу после приложения нагрузки. Такая за­медленная реакция их на механические напряжения объясняется инерционностью процесса смены конформаций, что можно пред­ставить с помощью модели (рис.4). Для полимеров, находя­щихся в высокоэластическом состоянии, закон Гука в простей­шей форме неприменим, т. е. напряжение непропорционально де­формации. Поэтому обычные методы испытаний механических свойств применительно к полимерам могут давать неоднозначные результаты. По той же причине инженерных расчетных способов конструирования деталей из полимеров пока еще не существует и преобладает эмпирический подход.

Теплофизические свойства.

Диапазон температур, при которых можно эксплуатировать полимеры без ухудшения их механических свойств, ограничен. Нагревостойкость большинства полимеров, к сожалению, очень низка - лишь 320...400 К и ограничивается началом размягче­ния (деформационная стойкость). Помимо потери прочности по­вышение температуры может вызвать и химические изменения в составе полимера, которые проявляются как потеря массы. Спо­собность полимеров сохранять свой состав при нагревании коли­чественно характеризуется относительной убылью массы при на­греве до рабочей температуры. Допустимым значением убыли массы считается 0,1 - 1%. Полимеры, стойкие при 500 К, счи­таются нагревостойкими, а при 600-700 К - высоконагревостойкими. Их разработка, расширение выпуска и применения приносят большой народнохозяйственный эффект.

Химические свойства.

Химическая стойкость полимеров опреде­ляется разными способами, но чаще всего по изменению массы при выдержке образца в соответствующей среде или реагенте. Этот критерий, однако, не является универсальным и не отража­ет природу химических изменений (деструкции). Даже в стан­дартах (ГОСТ 12020-66) предусмотрены лишь качественные ее оценки по балльной системе. Так, полимеры, изменяющие за 42 суток массу на 3 - 5%, считаются устойчивыми, на 5 - 8% - относительно устойчивыми, более 8 - 10%-нестойкими. Эти пределы зависят от вида изделия и его назначения.

Для полимеров характерна высокая стойкость по отношению к неорганическим реактивам и меньшая - к органическим. В принципе все полимеры неустойчивы в средах, обладающих резко выраженными окислительными свойствами, но среди них есть и такие, химическая стойкость которых выше, чем золота и платины. Поэтому полимеры широко используются в качестве кон­тейнеров для особо чистых реактивов и воды, защиты и гермети­зации радиокомпонентов, и особенно полупроводниковых приборов(прил.№1,рис.9) и ИС.

Особенность полимеров состоит еще и в том, что они по своей природе не являются вакуумплотными. Молекулы газообразных и жидких веществ, особенно воды, могут проникать в микропусто­ты, образующиеся при движении отдельных сегментов полимера. даже если его структура бездефектна.

Полимеры выполняют роль защиты металлических поверхностей от коррозии в случаях, когда:

1. 
   толщина слоя велика
2. 
   полимер оказывает пассивирующее действие на активные (дефектные) центры металла, тем самым подавляя коррозионное действие влаги, проникающей к поверх­ности металла.

Как видно, герметизирующие возможности полимеров ограни­чены, а пассивирующее их действие неуниверсально. Поэтому по­лимерная герметизация применяется в неответственных издели­ях, эксплуатирующихся в благоприятных условиях.

Для большинства полимеров характерно старение - необра­тимое изменение структуры и свойств, приводящее к снижению их прочности. Совокупность химических процессов, приводящих под действием агрессивных сред (кислород, озон, растворы кис­лот и щелочей) к изменению строения и молекулярной массы, на­зывается химической деструкцией. Наиболее распространенный ее вид - термоокислительная деструкция-происходит под дей­ствием окислителей при повышенной температуре. При деструк­ции не все свойства деградируют в равной мере: например, при окислении кремнийорганических полимеров их диэлектрические параметры ухудшаются несущественно, так как Si окисляется до оксида, который является хорошим диэлектриком.

Электрические свойства.

Как правило, полимеры являются ди­электриками, по многим параметрам лучшими в со­временной технике. Величина удельного объемного сопротивления р v зависит не только от строения, ной от содержания ионизирован­ных примесей - анионов Сl-, F-, I-, катионов Н+, Na+ и других, которые чаще всего вводятся в смолу вместе с отвердителями, модификаторами и т.д. Их концентрация может быть высокой, если реакции отверждения не были доведены до конца. Подвиж­ность этих ионов резко увеличивается с повышением температу­ры, что приводит к падению удельного сопротивления. Наличие даже весьма малых количеств влаги также способно значительно уменьшить удельное объемное сопротивление полимеров. Это происходит потому, что растворенные в воде примеси диссоциируют на ионы, кроме того, присутствие воды способствует диссо­циации молекул самого полимера или примесей, имеющихся в нем. При повышенной влажности значительно уменьшается удельное поверхностное сопротивление некоторых полимеров, что обусловлено адсорбцией влаги.

Строение макромолекул, характер их теплового движения, на­личие примесей или специальных добавок влияют на вид, концен­трацию и подвижность носителей. Так, удельное сопротивление полиэтилена повышается в 10-1000 раз после очистки от низ­комолекулярных примесей. Сорбция 0.01-0,1% воды полисти­ролом приводит к снижению удельного сопротивления в 100-1000 раз.

Диэлектрическая проницаемость более или менее резко зави­сит от двух основных внешних факторов: температуры и частоты приложенного напряжения. В неполярных полимерах она лишь слабо уменьшается с ростом температуры вследствие теплового расширения и уменьшения числа частиц в единице объема . В по­лярных полимерах диэлектрическая проницаемость сначала рас­тет, а затем падает, причем максимум обычно приходится на тем­пературу, при которой материал размягчается, т. е. лежит вне пределов рабочих режимов.

Для полимеров, как ни для одних других диэлектриков, ха­рактерны процессы накопления поверхностных зарядов - электризация . Эти заряды возникают в результате трения, контакта с другим телом, электролитических процессов на поверхности. Ме­ханизмы электризации до конца неясны. Одним из них является возникновение при контакте двух тел так называемого двойного слоя, который состоит из слоев положительных и отрицательных зарядов, расположенных друг против друга. Возможно также об­разование на поверхности контактирующих материалов тонкой пленки воды, в которой имеются условия для диссоциации моле­кул примесей. При соприкосновении или трении разрушается пленка воды с двойным слоем и часть зарядов остается на разъ­единенных поверхностях. Электролитический механизм накопле­ния зарядов при контактировании имеет место в полимерных ма­териалах, на поверхности которых могут быть низко молекуляр­ные ионогенные вещества - остатки катализаторов, пыль, влага.

Технологические свойства.

Принадлежность полимеров к термопластичному или термореактивному видам во многом опреде­ляет и способы их переработки в изделия. Соотношение их выпу­ска примерно 3:1 в пользу термопластичных материалов, но сле­дует учитывать, что термореактивные полимеры, как правило, используются в смеси с наполнителями, доля которых может до­стигать 80%. Поэтому в готовых изделиях соотношение оказыва­ется обратным: большее их количество - реактопласты(прил.№1,рис.10).. Это объ­ясняется высокой технологичностью фенолформальдегидных, по­лиэфирных, но особенно эпоксидных смол. В производстве последних получение полимера удается приостановить на началь­ной стадии, когда молекулярная масса составляет всего 500 - 1000. Такие вещества по длине цепи средние между мономе­рами и полимерами, обладающие низкой вязкостью, называются олигомерами. Именно их появление произвело в 60-е годы пере­ворот в технологии переработки полимеров в изделия, которая раньше основывалась на применении давления.

Достоинство олигомеров(прил.№1, рис.11) - низкая вязкость - дает возможность формования изделий при минимальном усилии прессования или вообще без него, под действием собственного веса. Более того, даже в смеси с наполнителями олигомеры сохраняют текучесть, что позволяет набрасывать материал на поверхность макета, не применяя давления, получать детали крупных размеров сложной формы. Низкая вязкость олигомеров позволяет также пропитывать листы ткани, а их склеивание под прессом и отверждение лежит в основе производства слоистых пластиков-оснований печатных плат. Олигомеры как ни один полимер подходят для пропитки и наклейки компонентов, особенно когда применение давления недопустимо. Для снижения вязкости в олигомер можно вводить добавки, которые способствуют повышению пластич­ности, негорючести, биологической стойкости и т, д. Мы исследовали такие олигомеры, как текстолит, стеклотекстолит. Фенолформальдегидную смолу получили сами и из неё изготовили кусочек олигомера с наполнителями.

Применяемая для этих целей смола чаще всего является сме­сью различных веществ, которую не всегда удобно готовить на месте, на предприятии-потребителе, из-за необходимости смеси­тельного и дозирующего оборудования, пожароопасности, ток­сичности и других ограничений. Поэтому широкое распространение получили компаунды(прил.№1,рис.12) - смеси олигомеров с отвердителями и дру­гими добавками, полностью готовые к употреблению и обладаю­щие при обычной температуре достаточной жизнестойкостью. Ком­паунды - жидкие или твердые легкоплавкие материалы форми­руются в изделие, после чего при повышенной температуре про­водится отверждение и образование пространственной структуры.

Если изделия на основе термореактивных смол получают ме­тодом горячего прессования, то композиция, содержащая кроме смолы еще рубленое стекловолокно(прил.№1,рис.13) или какой-либо порошкооб­разный наполнитель и другие добавки, готовят заранее, и она поступает потребителю в виде гранул или порошка, называемых прессовочным материалом (иногда - пресс-порошком). Технологические свойства как термореактивных, так и термо­пластичных полимеров характеризуются текучестью (способно­стью к вязкому течению), усадкой (уменьшением линейных раз­меров изделий по отношению к размерам формующего инстру­мента), таблетируемостыо (пресс-порошков).

Необычные свойства смесей жидких смол с мелкодисперсными наполнителями, частицы которых имеют асимметричную форму: (тальк, слюдяная мука, аэросил-коллоидный SiO 2), проявляются в том, что в спокойном состоянии они обладают высокой вязко­стью, свойственной гелям, а при механическом воздействии (пере­мешивании или встряхивании) переходят в жидкое состояние . Смеси, обладающие этим свойством, называются тиксотропными . Тиксотропные компаунды нашли широкое применение для защи­ты радиодеталей наиболее простым методом - окунания. Вяз­кость компаунда снижают с помощью вибрации (нагрев не тре­буется). При извлечении детали из жидкой смеси с одновремен­ным встряхиванием избыток ее стекает, а оставшаяся часть ее после извлечения вновь гелирует, образуя равномерное по толщи­не покрытие, не содержащее пузырей и вздутий, так как изделие и компаунд не нагреваются. Тиксотропные свойства некоторых полимерных композиций используют также при изготовлении спе­циальных красок и клеев.

Получение.

Полимеризация и поликонденсация

Синтетические полимеры получают в результате реакций полимеризации и поликонденсации.

Полимеризация - это процесс соединения друг с другом большого числа молекул мономера за счет кратных связей (С = С, С = О и др.) или раскрытия циклов, содержащих гетероатомы (О, N, S). При полимеризации обычно не происходит образования низкомолекулярных побочных продуктов, вследствие чего полимер и мономер имеют один и тот же элементный состав:

n CH 2 =CH 2 → (-CH 2 -CH 2 -)n

Сополимеризация  вставтиь из моей презентации)
Поликонденсация - зто процесс соединения друг с другом молекул одного или нескольких мономеров, содержащих две и да более функциональные группы (ОН, СО, СОС, NHS и др.) способные к химическому взаимодействию, при котором происходит отщепление низкомолекулярных продуктов. Полимеры, получаемые поликонденсационным способом, по элементному составу не соответствуют исходным мономерам.

Полимеризация мономеров с кратными связями протекает по законам цепных реакций в результате разрыва непредельных связей. Макромолекула при цепной полимеризации образуется очень быстро и сразу же приобретает конечные размеры, т. е не возрастает при увеличении длительности процесса.

Полимеризация мономеров циклического строения происходит за счет раскрытия цикла и в ряде случаев пропекает не по цепному, а по ступенчатому механизму. Макромолекула при ступенчатой полимеризации образуется постепенно, т. е. сначала образуется димер затем тример и т.д., поэтому молекулярная масса полимера растет со временем.

Поликонденсация , процесс получения полимеров из би- или полифункциональных соединений (мономеров ), сопровождающийся выделением побочного низкомолекулярного вещества (воды, спирта, галогеноводорода и др.). Типичный пример поликонденсации - синтез сложного полиэфира:

n HOAOH + n HOOCA’COOH Û [¾OAOOCA’CO¾] n + 2n H 2 O,

где А и А"- остатки соответственно гликоля (-О-СН 2 -СН 2 -О-) и дикарбоновой кислоты (-СО-С 6 Н 4 -СО-). Процесс называется гомополиконденсацией, если в нём участвует минимально возможное для данного случая число типов мономеров. Чаще всего это число равно 2, как в приведённой выше реакции, однако может быть и единицей, например:

n H 2 NACOOH Û [¾HNACO¾] n + n H 2 O.

Если помимо мономеров, необходимых для данной реакции, в поликонденсации участвует, по крайней мере, ещё один мономер, процесс называется сополиконденсацией, поликонденсации, в которую вступают только бифункциональные соединения, приводит к образованию линейных макромолекул и называется линейной. Если в поликонденсации участвуют молекулы с тремя или большим числом функциональных групп, образуются трёхмерные структуры, а процесс называется трёхмерной поликонденсации. В тех случаях, когда степень завершённости поликонденсации и средняя длина макромолекул лимитируются равновесными концентрациями реагентов и продуктов реакции, поликонденсации называется равновесной (обратимой). Если лимитирующими являются не термодинамические, а кинетические факторы, поликонденсации называется неравновесной (необратимой).

Поликонденсации часто осложняется побочными реакциями, в которые могут вступать как исходные мономеры, так и продукты их поликонденсации (олигомеры и полимеры). К таким реакциям относятся, например, взаимодействие мономера или олигомера с монофункциональным соединением (которое может присутствовать в виде примеси), внутримолекулярная циклизация, деструкция макромолекул образовавшегося полимера. Конкуренция (по скоростям) поликонденсации и побочных реакций определяет молекулярную массу, выход и молекулярно-массовое распределение поликонденсационного полимера.

Для поликонденсации характерно исчезновение мономера на ранних стадиях процесса и резкое увеличение молекулярной массы при небольшом изменении глубины процесса в области более чем 95%-ного превращения.

Необходимое условие образования высокомолекулярных полимеров при линейной поликонденсации - эквивалентность реагирующих между собой исходных функциональных групп.

Поликонденсации осуществляют тремя различными способами: в расплаве, когда смесь исходных соединений длительно нагревают при температуре, на 10-20 °С превышающей температуру плавления (размягчения) образующегося полимера; в растворе, когда мономеры находятся в одной жидкой фазе в растворённом состоянии; на границе раздела двух несмешивающихся жидкостей, в каждой из которых растворено одно из исходных соединений (межфазная поликонденсации).

Процессы поликонденсации играют важную роль в природе и технике. Поликонденсации или подобные ей реакции лежат в основе биосинтеза наиболее важных биополимеров - белков , нуклеиновых кислот , целлюлозы и др. Поликонденсации широко используется в промышленности для получения полиэфиров (полиэтилентерефталата , поликарбонатов , алкидных смол ), полиамидов , феноло-формальдегидных смол , мочевино-формальдегидных смол , некоторых кремнийорганических полимеров и др. В 1965-70 поликонденсации приобрела большое значение в связи с организацией промышленного производства ряда новых, в том числе термостойких, полимеров (полиарилатов, ароматических полиимидов , полифениленоксидов, полисульфонов и др.).
Наши исследования

1.Проба на плавление.

Сначала выясним, плавится ли исследуемая пластмасса вообще. Для этого мы нагрели исследуемые образцы на асбестовой подставке. В зависимости оттого, что будет происходить с пластмассой, мы сможем отнести ее к термо - или реактопластам. Мы взяли 5 образцов для исследования: поливинилхлорид, политетрафторэтилен, полиэтилен, полиэтилен высокого давления, текстолит.

Из исследуемых образцов получили, что 3 образца плавятся (поливинилхлорид, полиэтилен высокого давления, полиэтилен), и поэтому они относятся к термопластам. Два других образца относятся к реактопластам, так как не плавятся.(прил.№2,рис.1)

2.Температура размягчения.

Вставили пробы пластмассы - полоски длинной 5-10 см и шириной 1 см – в железный тигель, заполненный сухим песком. Тигель постепенно нагрели маленьким пламенем горелки. В песок вставили термометр. Когда полоски согнулись, по показаниям термометра заметили температуру размягчения. Определили температуру плавления полиэтилена - 117º, пластик - 93º, полистирола - 83º, поливинилхлорида - 77º.(прил.№2,рис.2)

3.Температура текучести.

Аналогично определили и температуру текучести, т.е. тот интервал температуры, в котором пластмассы приобретают текучесть. Мы наблюдали, что фенолформальдегидная смола и на её основе пластмасса разлагаются раньше, чем достигается температура текучести. Из этого можно сделать вывод, что изделия из таких пластмасс нельзя держать около печей и нагревательных приборов. Разлагаясь, они выделяют в помещение ядовитые химические вещества (фенол, формальдегид)(прил.№2,рис.3)

4.Проба на сгорание.

Взяли тигельными щипцами образец пластмассы и поместили его ненадолго в верхнюю часть высокотемпературной зоны пламени горелки. Когда вынули пластмассу из пламени, мы посмотрели, будет ли она гореть дальше. При этом обратили внимание на цвет пламени; заметили, образуется ли копоть или дым, потрескивает ли огонь, плавится ли пластмасса с образованием капель. Хорошо горят, исследованные нами полиэтилен, полипропилен, полиметаметилакрилат с характерным потрескиванием, поливинилхлорид (копоть), не горел политетрафторэтилен. Согласно исследованиям, составлена таблица (прил№2, рис.4)

5.Исследование продуктов разложения.

В маленьких пробирках нагрели измельченные пробы различных пластмасс и обратили внимание на запах, цвет и реакцию на лакмусовую бумагу образующихся продуктов разложения. Так поливинилхлорид разлагается с выделением хлороводорода(прил.№2,рис.5)

6.Химическая стойкость.

Пробы пластмасс погрузили в разбавленные и концентрированные растворы кислот и щелочей. Для изучения набухания пластмассы – полистирола, поместили в различные жидкости: - в воде, кислотах, щелочах, метилбензоле (толуоле). Пробирки оставили на 5 дней. Чтобы жидкостей меньше испарялась, заткнули пробирки пробками. В результате полистирол растворился только в толуоле, в остальных пробирках остался неизменным. Делаем вывод, что изделия из полистирола стойки к неорганическим реактивам и нестойки к органическим растворителям. Такой же опыт провели с полиэтиленом и полипропиленом. Здесь выяснили, что они стойки в органических и неорганических веществах. Поэтому широко применяются в химической промышленности.(прил.№2, рис.6).

7. Получение нитрата целлюлозы.

В смеси 1:2 азотной и серной кислоты пронитровали вату, промыли и высушили. Мы получили, таким образом, динитрат и тринитрат целлюлозы. (прил.№2,рис.7).

8. Дальнейшая переработка динитрата целлюлозы.

Чтобы ознакомиться со свойствами полученного динитрата, тигельными щипцами внесли в пламя маленькие кусочки необработанной и пронитрованной целлюлозы. Мы увидели, что динитрат целлюлозы сгорает немного быстрее, чем исходная целлюлоза.

Малую пробу динитрата нагреем в пробирке на слабом огне. Вещество разлагается с образованием коричневых паров оксида азота(IV) NO2.

Поместили в пробирку приблизительно одну треть полученного динитрата целлюлозы и добавили смесь 2 частей эфира и 1 части спирта (денатура). Пробирку неплотно закрыли пробкой. В зависимости от количества растворители мы можем получить раствор от разбавленного до очень вязкого. Этот раствор называется коллодием.

Малое количество коллодия намажем на небольшую часть руки и дадим ему испариться. Место, на которое был нанесен раствор, сильно охлаждается (отнимается теплота испарения). Остается прозрачная пленка из коллодия может служить «жидким пластырем» для заклеивания мелких ран и ссадин. Коллодий входит также в качестве пленко-образователя в состав некоторых лаков. Наряду с ним, для этой цели используется и тринитрат целлюлозы. Быстро высыхающие цветные нитролаки и бесцветный цапон-лакшироко производятся и применяются для покрытия различных изделий из дерева, металла, пластика.

Остаток динитрата целлюлозы в химическом стакане смочили спиртом . Одновременно в другом стакане растворили в спирте немного камфоры – столько, чтобы в конечном продукте ее было 20-25% по массе. К раствору камфоры будем малыми порциями добавлять смоченный спиртом динитрат целлюлозы, тщательно перемешивая. Образующуюся кашицу наносили не слишком толстым слоем на металлическую или стеклянную пластинку и оставили ее в умеренно теплом месте, чтобы спирт испарился. На поверхности образуется шероховатый слой, похожий на покрытие фотопластинки. Это целлулоид .

Можно выровнять его поверхность - стоит только наложить сверху нагретую металлическую пластинку. Поскольку температура размягчения целлулоида составляет 70-80 °С, его форму легко можно изменять в горячей воде.
Полоску полученного целлулоида тигельными щипцами внесли в пламя. Он загорается при 240 °С и горит очень интенсивно, сильно увеличивая температуру пламени и окрашивая его в желтый цвет. Кроме того, при горении появляется запах камфоры.(прил.№2, рис8)

9.Опыты с тринитратом целлюлозы

Пока мы проводили опыты с динитратом целлюлозы, тринитрат высох на воздухе. По виду эта «вата» после нитрования не изменилась, но, если ее поджечь, то она сгорит мгновенно - в отличие от исходной ваты.
При обработке смесью спирта и эфира (1: 1), этилэтанатом (этилацетатом) тринитрат целлюлозы набухает или, иными словами, желатинируется . При нанесении полученной массы на пластинку образуется пленка, которая при поджигании быстро сгорает без остатка.

10. Изготовим пергаментную бумагу.

Плоскую фарфоровую чашку заполнили наполовину раствором серной кислоты. Для его приготовления тонкой струйкой добавим 30 мл концентрированной серной кислоты к 20 мл воду. Затем раствор нужно охладить - по возможности до 5 °С.
Пластмассовым пинцетом - поместим шесть пронумерованных карандашом проб фильтровальной бумаги (полоски шириной 1 см) на 5, 10, 15, 20, 25 и 30 секунд в кислоту. После этого быстро перенесли пробы в большой стакан с водой, к которой добавлено немного нашатырного спирта. Оставили их в этой воде надолго, а затем высушили. Прежде мягкая и пористая бумага становится твердой и гладкой. Если мы измерим полоски, то обнаружим, что они уменьшились в размерах.
Испытаем прочность нашей «пергаментной бумаги » на разрыв. Для этого, отступив от края полоски на 0,5 см, согнем ее конец и наложим его на остальную часть. Так же загнем и другой конец. К укрепленным краям присоединим два зажима и закрепим полоску в штативе. В середине навесим на нее груз .
Необработанная бумага (полоска шириной 1 см из круглого фильтра) порвется скорее всего при нагрузке 450 г, тогда как проба, обработанная серной кислотой, выдержит нагрузку 1750 г. Для опытов взяли не слишком плотную бумагу. В промышленности для той же цели используют бумагу толщиной 0,1-0,2 мм.
С помощью направляющих роликов из стекла и резины ее в течение 5-20 секунд протягивают через ванну с 73%-ной серной кислотой. Благодаря специальному приспособлению, которое удерживает бумагу в растянутом состоянии, при этом предотвращается ее чрезмерная усадка.
Фибра-материал для изготовления чемоданов получается в результате обработки бумаги раствором хлорида цинка. "Пергаментированные" полосы бумаги наматываются на барабан, где слои ее спрессовываются. Полученный рулон разрезают на пластины, еще раз обрабатывают их водой и затем прессуют.
Для приготовления раствора хлорида цинка чуть-чуть разбавили концентрированную соляную кислоту. Будем добавлять к ней цинк до тех пор, пока кислота не перестанет с ним реагировать.

В раствор, который мы отделили декантацией от избыточного цинка, опустим на 5-10 минут фильтровальную бумагу. После этого тщательно промыли ее водой.

При этих процессах, которые называются пергаментированием , бумага очень сильно набухает. Длинные молекулы целлюлозы в результате частичного расщепления превращаются в так называемую гидроцеллюлозу , а при более продолжительной обработке - в продукт с еще более короткими цепями - амилоид .
В результате первоначально рыхлая волокнистая структура бумаги в значительной степени изменяется, и высушивание сопровождается усадкой.
При действии этановой (уксусной) кислоты и ее ангидрида целлюлоза превращается в растворимую форму - этанат (ацетат ) целлюлозы (Применяется также другое наименование - ацетилцеллюлоза ).
Последний используют для получения пластмасс, а из его растворов в органических растворителях изготовляют лаки, клеи, фото- и кинопленку, волокна. Целлон - материал, из которого делают негорючую пленку, - состоит из этаната целлюлозы и камфоры(прил.№2,рис.9).

11.Фенолоформальдегидные лаки и клеи

В маленьком химическом стакане осторожно нагрели на водяной бане 10 г фенола с 15 мл формалина и 0,5 мл 30%-ного раствора гидроксида натрия (едкого натра ). После длительного нагревания масса стала вязкой. Когда взятая стеклянной палочкой проба при охлаждении начала затвердевать, прекратили нагревание и часть полученной в стакане резольной смолы перенесли в пробирку, заполненную на одну треть денатуратом или метанолом.
При этом смола растворяется. Полученным раствором мы можем лакировать мелкие металлические предметы.
Чтобы лак не был липким, его понадобится еще отвердить. Для этого лакированный предмет осторожно нагревают не выше 160 °С - током воздуха, нагретого пламенем горелки, или в сушильном шкафу. Вполне подойдет и духовка кухонной плиты.
После обжига лак надежно пристает к металлу, он стоек по отношению к кислотам и щелочам, тверд, прочен на изгиб и к удару. Такие лаки во многих отраслях промышленности заменили старые природные лаки. Для лакировки деревянных изделий применяют самоотверждающиеся лаки.

Резольными фенолоформальдегидными смолами можно также склеивать дерево с деревом или с металлом. Сцепление получается очень прочным, и этот способ склеивания в настоящее время находит все более широкое применение, особенно в авиационной промышленности.

Изготовили снова вязкотекучую резольную смолу путем нагревания смеси фенола, формалина и раствора едкого натра. Этой смолой склеили две тонкие деревянные дощечки. Для этого одну из них намажем полученной смолой, а на другую нанесем концентрированную соляную кислоту.
Плотно прижмем дощечки друг к другу, подержим несколько минут в токе горячего воздуха или в сушильном шкафу и затем дадим остыть. Соляная кислота служит в этом опыте отвердителем и превращает смолу в резит. Дощечки склеиваются очень прочно.
В промышленности склеивание смолами на основе фенола применяется при изготовлении клееной фанеры и древесноволокнистых пластиков. Кроме того, такие смолы успешно используются для изготовления щеток и кистей, а в электротехнике ими отлично склеивают стекло с металлом в лампах накаливания, люминесцентных лампах и радиолампах(прил.№2, рис.10).

12.Изготовление пенопласта.

В большой пробирке растворили 3 г мочевины в как можно более концентрированном (40%-ном) формалине. В другой пробирке смешаем 0,5 мл шампуня с 2 каплями 20%-ной соляной кислоты, добавим раствор из первой пробирки и взболтаем полученную смесь до образования обильной пены.
Затем нагрели пробирку на слабом пламени. При этом пена затвердела. Подождем 10 минут, снова слегка нагреем пробирку, дадим ей остыть и затем разобьем.
Мы получим твердый белый пенопласт, правда с более крупными порами, чем у того, который производит промышленность(прил.№2,рис.11).

13.Изготовление мочевиноформальдегидной смолы.

Изготовление мочевиноформальдегидной смолы, в основном, не отличается от только что описанного опыта. Заполнили пробирку на одну треть насыщенным раствором мочевины в формалине, добавили 2 капли 20%-ной соляной кислоты и нагрели смесь на малом огне до кипения. Далее она кипит самопроизвольно, в конечном счете мутнеет и быстро загустевает, приобретая консистенцию резины.
Выдержали пробирку не менее 20 минут в кипящей водяной бане . При этом мочевиноформальдегидная смола отверждается. Разбив пробирку, мы извлечем из нее очень твердую массу - от прозрачной до почти белой.
Мочевиноформальдегидные пластики служат для изготовления товаров бытового назначения - посуды, рукояток, пуговиц, футляров и т. п. Если эти смолы получать в нейтральной среде, то конденсация останавливается на стадии резола. Полученная при этом сиропообразная масса растворима в воде. Этот раствор известен как синтетический карбамидный клей (В нашей стране клай марки К-17 и др.)(прил.№2, рис12).

14.Приготовим карбамидный клей

В круглодонной колбе, в которую вставлен обратный холодильник, на малом огне нагрели до кипения смесь 15 г мочевины, 25 г 30%-ного формалина и 3 капель концентрированного раствора едкого натра. Через 15 минут нагревание прекратили и посмотрели, стала ли масса вязкой. Это состояние было достигнуто, и мы разбавили ее очень малым количеством воды. Полученной массой густо намажем одну сторону деревянной дощечки, а другую дощечку пропитаем отвердителем.
Проведем три опыта: испытаем в качестве отвердителя соляную и метановую (муравьиную) кислоты, а также концентрированный раствор хлорида аммония. При использовании хлорида аммония клей не следует наносить слишком густым слоем. Хлорид аммония при нагревании разлагается, образуя хлористый водород и аммиак. Это приводит к появлению трещин и расклеивайте.
Образцы плотно сжали друг с другом. Склеивание длится 15-20 часов. Процесс можно ускорить - нагревать образцы не менее 30 минут при 80-100 °С. В лаборатории для этого лучше всего использовать сушильный шкаф. Карбамидный клей хорошо подходит для склеивания слоистой древесины, фанеры, фибры, изготовления моделей и т. п. Важнейшим свойством полученных клеевых соединений является их стойкость по отношению к холодной и горячей воде(прил.№2, рис.13).
Применение полимеров.

Полимеры в сельском хозяйстве

Сегодня можно говорить, по меньшей мере, о четырех основных направлениях использования полимерных ма­териалов в сельском хозяйстве. И в отечественной и в мировой практике первое место принадлежит пленкам. Благодаря применению мульчирующей перфорированной пленки на полях урожайность некоторых культур повы­шается до 30%, а сроки созревания ускоряются на 10-14 дней. Использование полиэтиленовой пленки для гид­роизоляции создаваемых водохранилищ обеспечивает существенное снижение потерь запасаемой влаги. Укры­тие пленкой сенажа, силоса, грубых кормов обеспечива­ет их лучшую сохранность даже в неблагоприятных по­годных условиях. Но главная область использования пленочных полимерных материалов в сельском хозяйст­ве - строительство и эксплуатация пленочных теплиц(прил.№1, рис.14). В настоящее время стало технически возможным выпу­скать полотнища пленки шириной до 16 м, а это позво­ляет строить пленочные теплицы шириной в основании до 7,5 и длиной до 200 м. В таких теплицах можно все сельскохозяйственные работы проводить механизирован­но; более того, эти теплицы позволяют выращивать про­дукцию круглогодично. В холодное время теплицы обо­греваются опять-таки с помощью полимерных труб, за­ложенных в почву на глубину 60-70 см.

С точки зрения химической структуры полимеров, используемых в тепличных хозяйствах такого рода, можно отметить преимущественное использование полиэтилена, не пластифицированного поливинилхлорида и в меньшей мере полиамидов. Полиэтиленовые пленки отличаются лучшей светопроницаемостью, лучшими прочностными свойствами, но худшей погодоустойчивостью и сравнительно высокими теплопотерями. Они могут исправно служить лишь 1-2 сезона. Полиамидные и другие пленки пока применяются сравнительно редко.

Другая область широкого применения полимерных материалов в сельском хозяйстве - мелиорация . Тут и разнообразные формы труб и шлангов для полива, особенно для самого прогрессивного в настоящее время капельного орошения; тут и перфорированные пластмассовые трубы для дренажа. Интересно отметить, что срок службы пластмассовых труб в системах дренажа, например, в республиках Прибалтики в 3-4 раза дольше, чем соответствующих керамических труб. Вдобавок использование пластмассовых труб(прил.№1,рис.15), особенно из гофрированного поливинилхлорида, позволяет почти полностью исключить ручной труд при прокладке дренажных систем.

Два остальных главных направления использования полимерных материалов в сельском хозяйстве - строительство, особенно животноводческих помещений, и машиностроение.

Работы: Все Избранные В помощь учителю Конкурс «Учебный проект» Учебный год: Все 2015 / 2016 2014 / 2015 2013 / 2014 2012 / 2013 2011 / 2012 2010 / 2011 2009 / 2010 2008 / 2009 2007 / 2008 2006 / 2007 2005 / 2006 Сортировка: По алфавиту По новизне

• How did Nobel Prize Winners from Great Britain and Russia contribute to the progress of Humanity

  История создания Нобелевской премии и ее создатель. Британские Нобелевские лауреаты. Русские Нобелевские лауреаты. Влияние Нобелевской премии на прогресс человечества.

• "Quindecim miracula" Амурской области

  Цель проекта: раскрыть понятие «quindecim miracula» Амурской области; охарактеризовать имеющиеся минеральные источники Приамурья, изучить их химический состав и влияние на организм человека.

• А наша водица - здоровья частица, или…

  

  Описано исследование по комплексной гигиенической оценке качества питьевой воды из различных источников на территории МО Рождественское сельское поселение. Исследовались 12 проб колодезной и водопроводной воды визуально-колориметрическим, органолептическим методами (методика А.Г. Муравьёва), методом титрования. Предложены рекомендации по улучшению качества воды.

• Автомагистраль, снег, почва, растения

  В работе выясняется влияние автомагистрали на содержание ионов свинца и хлора в снеге, почве и растениях. Доказывается отрицательное воздействие высоких концентраций этих ионов на живые организмы.

• В последнее время автомобиль становится конкурентом человека в борьбе за жизненное пространство. Объект исследования: проблема загрязнения окружающей среды автотранспортом и ее профилактика в условиях современного общества. В ходе проведения работы исследовался уровень загрязнения атмосферы Кузнецкого района г. Новокузнецка выбросами выхлопных газов автомобилей. Также были разработаны мероприятия по защите окружающей среды от влияния автотранспортных средств.

• Автомобильное топливо и его применение

  Данная работа показывает межпредметную связь химии с профессиональным циклом предметов по профессии "Автомеханик". В работе описаны основные виды автомобильного топлива, области его применения, процессы, происходящие при сгорании топлива.

• Агент 000, или Щит и меч

  Всем известна роль озона для планеты Земля: озоновый щит защищает все живое от агрессивного ультрафиолетового излучения. Но озон одновременно является и мечом. Знаменитый Джеймс Бонд был агентом 007, нули перед семёркой означали, что агент имел право на убийство. Кодовое обозначение озона еще грознее – три нуля, 000. Озон – агент с правом на массовое убийство бактерий и всевозможных вредных примесей. Цель работы – изучение свойств озона и поиск реактивов для его обнаружения. Описано открытие озона; роль озонового слоя Земли; рабочие профессии озона. В экспериментальной части работы озон получали физическим способом – с помощью непрерывного искрового разряда; химическим методом – действуя концентрированной серной кислотой на пероксосульфат калия. Изучали отбеливающие действия озона на красители. Подобрали более чувствительный реактив для обнаружения озона – смесь растворов сульфата двухвалентного железа и роданида калия.

• Агрономия. Эффект минеральных удобрений

  В работе приведена информация по истории агрономии. Дана характеристика макро- и микроудобрений, их биологическая роль для роста и развития растений. Особое внимание уделено нитратам в части последствий их использования человеком.

• Агрохимическое исследование почвы пришкольного участка школы "Жасыл Алан"

  В работе рассмотрены вопросы плодородия почвы, проведен количественный анализ на содержание ионов сульфата, карбоната и хлорида с пробы пришкольного участка земли. Также сделан бактериологический анализ совместно с районной ветеринарной лабораторией и определено количество нитратов и рН почвы вместе с районной санэпидемстанцией.

• Агрохимия для восьмиклассников

  Мною были поставлены задачи: определить физическое и химическое состояние почвы с дачного участка, провести сравнительный анализ произрастания комнатных растений и овощных культур на исследуемой почве с минеральными удобрениями и без них, в качестве минерального удобрения использовать промышленные азотсодержащие сточные воды от производства NPK (г. Россошь). Опираясь на результаты моего исследования, можно утверждать, что удобрения являются стимулятором роста растений, но только в дозах, ему необходимых.

• Адсорбция уксусной кислоты активированным углем

  Целью нашей работы было изучить адсорбцию уксусной кислоты и выбрать модель процесса (модели адсорбции Ленгмюра и Фрейндлиха). Определяя экспериментальным путем разность между концентрацией раствора до и после адсорбции для растворов различной концентрации и зная массу адсорбента, мы получили данные об удельной адсорбции в зависимости от равновесной концентрации раствора.

• Азот в пище, воде и организме человека

  В работе дана информация о роли азота для организма человека, воды, воздуха. Описаны методы определения (обнаружения) связанного азота в различных веществах: пище, воде, воздухе. Проведен анализ пищевых продуктов (мука, крахмал, сыр, хлеб, вода и др.) и воздуха на присутствие в них азота. Показано значение белковой пищи для человека. Оценивается опасность модных белковых диет.

• Азот и его соединения

  В работе рассмотрены строение, свойства и применение азота и его соединений; показано значение азота, его влияние на живые организмы; круговорот азота в природе; приведены диаграммы получения азотных удобрений и их использование в севообороте.

• Азот как биогенный элемент

  Работа посвящена изучению биологической роли азота. В ней рассматривается значение важнейших соединений этого элемента, а также его взаимосвязь с бобовыми растениями. Материал содержит интересные сведения о замораживании живых структур в жидком азоте.

• 

  Оглянемся вокруг. Природа рядом с нами наполнена множеством прекрасных сочных красок. Вот я и решила позаимствовать у нее частичку этого разноцветья. В работе описаны виды красок и история их изобретения; способ изготовления акварельных красок. Описан способ извлечения красящих веществ из различных растений, приготовление из них красок, пригодных для рисования.

• Акварельные краски. Их состав и изготовление

  Работа посвящена исследованиям физико-химических свойств акварельных красок. Рассмотрены свойства и особенности красок. Дана характеристика основным составным частям акварели. Затронут вопрос промышленного производства акварельных красок. Дано описание способа извлечения красителей из растений. Приведена методика получения основы для акварельных красок на основе доступного сырья.

• Аквариум как химико-биологический объект исследования

  Многие начинающие аквариумисты мечтают завести в своих аквариумах таких рыб, как, например, лабео, не зная, что не всегда вода в них соответствует естественным условиям обитания этих рыб. В данном проекте излагаются простые и доступные методы исследования физических и химических параметров аквариумной воды.

• Активированный угль. Явление адсорбции

  «Адсорбция» (от латинского «ad» – на, при, и «sorbeo» – поглощаю) – поглощение какого либо вещества (адсорбата) из газообразной среды или раствора поверхностным слоем жидкости или твердого тела (адсорбентом). Адсорбция играет важную роль во многих природных процессах. Именно благодаря адсорбции осуществляется первая стадия поглощения различных веществ из окружающей среды клетками и тканями биологических систем. В работе исследована адсорбционная способность активированного угля. Показано применение этого свойства на практике.

• Актиноиды: взгляд из прошлого в будущее

  В работе представлены данные о семействе элементов-актиноидов (№ 89-103 ПСХЭ): общая характеристика элемента, история открытия, получение. В отдельной главе приводятся сведения о ядерном топливе, его классификации, устройстве ядерных реакторов.

• Актуальность педагогических взглядов Д.И. Менделеева в свете модернизации современного российского образования

  В работе проанализированы работы Д.И. Менделеева по проблемам образования. Цель работы – сравнение задач модернизации российского образования, требований Федерального компонента Государственного стандарта общего образования и взглядов Д.И. Менделеева на развитие образования в России и обоснование актуальности этих взглядов на сегодняшний день.

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Эликманарская СОШ»

«Токсичная красота»

Проектно - исследовательская работа по химии

Выполнила: Ревякина Карина,

ученица 10 класса

Руководитель: Такашева Наталия

Николаевна, учитель химии

Элекмонар

2014 год

Введение.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1. Что такое косметика

1.3. История развития косметики.

Глава 2. Практическая часть.

2.1. Состав косметических средств и влияние их на организм

человека

2.2 Результаты опроса

3.1. Выводы

Приложения

Список литературы

Химик требуется не такой,

который только из одного чтения книг понял сию науку,

но который собственным искусством в ней прилежно упражнялся.

М.В.Ломоносов.

Введение .

Актуальность

Вся женская половина человечества, начиная с самых маленьких, всегда интересовалась вопросом «Как я выгляжу?» и «Что сделать, чтобы стать красивее?». Стремясь к красоте, не вредим ли мы своему здоровью? Мои сверстницы, как впрочем, и я сама, пользуемся косметикой как для ухода за кожей, волосами, так и декоративной. Из выпуска новостей я узнала о косметическом скандале, разгоревшемся в Японии. Тысячи женщин испортили себе кожу из-за того, что использовали продукцию компании «Канебо». Выяснилось, что в состав кремов входят компоненты, после которых на коже остаются белые пятна. У многих они навсегда. Поэтому выбор темы «Токсичная красота» мне кажется актуальным.

Цель: Выяснить, могут ли косметические средства нанести вред здоровью человека.

Задачи:

Провести опрос среди учителей и учащихся нашей школы.

Обработать данные опроса.

Изучить состав наиболее часто используемых косметических средств.

Выступить с докладом на школьном этапе НОУ.

Гипотеза: предполагается, что некоторые косметические средства могут оказывать отрицательное влияние на здоровье человека и если владеть полной информацией о составе и свойствах некоторых косметических средств, то можно избежать проблем со здоровьем.

Предмет исследования : влияние косметических средств на здоровье человека.

Объект исследования: некоторые косметические средства

Методы : наблюдение, сравнение, анализ, графический метод, сбор информации из энциклопедической и художественной литературы,

использование Интернет- ресурсов.

Практическая значимость: полученную информацию по результатам исследовательской работы можно использовать на факультативных занятиях и элективных курсах по химии.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1. Что такое косметика

Косметика ( κοςμητική - «имеющий силу приводить в порядок» или «обладающий опытом декорирования») - учение о средствах и методах улучшения внешности человека. Косметикой также называют средства и способы ухода за , и , применяемые с целью улучшения внешности человека, а также вещества, применяемые для придания свежести и красоты и .

1.2. Виды косметических средств

Существует множество различных классификаций косметики. По одной из них косметические продукты делят на уходовые и декоративные .

Уходовая косметика поддерживает здоровье кожи, волос и других участков тела. Этот вид, в свою очередь, можно разделить на несколько категорий. Очищение - первая ступень любой программы ухода. К этой группе относится мыло, пенки, гели, шампуни, лосьоны для очищения. Все эти средства липофильны, то есть содержат специальные компоненты, которые соединяются с кожным жиром, пылью, загрязнениями. Таким образом, смывая средство, мы очищаем кожу и волосы.

Следующий класс уходовых средств - продукты питания и увлажнения, кремы, бальзамы, гели, ополаскиватели. Их общая задача состоит в том, чтобы восстановить природный баланс кожи после очищения. В зависимости от типа кожи и волос и их особенных потребностей этот вид косметики может содержать дополнительные ухаживающие компоненты. Их задачей может быть матирование, успокаивание, разглаживание, смягчение, придание гладкости или объема волосам, даже похудение, если речь идет об антицеллюлитном креме. В отличие от средств очищения, эти продукты мы наносим на длительный период времени, дожидаясь полного впитывания.

Следующая группа косметических средств призвана заботиться о дополнительном уходе и оказывать интенсивное воздействие на кожу и волосы. К ней относятся очищающие и увлажняющие маски, пилинги, гоммажи, скрабы. Эта вид косметики дает глубокое очищение, которого не достичь обычными очищающими средствами или интенсивно восстанавливает кожу благодаря повышенному содержанию активных компонентов. Такую косметику мы наносим на несколько минут или часов, если это натуральные масляные маски для волос.

Декоративная косметика, в отличие от уходовой, способна моментально изменить Ваш внешний вид. Главный компонент здесь - насыщенный цветовой пигмент различного происхождения, который окрашивает губы, кожу, ресницы. Кроме этого, качественная декоративная косметика должна, как минимум, не приносить вреда, то есть не иметь опасных ингредиентов, а как максимум, содержать в составе уходовые защитные компоненты.

1.3. История развития косметики

Я задумалась, когда же впервые человечество обратило внимание на свою внешность. Оказалось, что очень давно.

Древний Египет - колыбель косметики. Уже за 5000 лет до нашего времени там пудрили лица, накладывали тени на веки, употребляли благовония, красили ногти и волосы. В Древней Греции использовали различные природные средства, усиливающие красоту, красивое лицо и фигура очень ценились. Знаменитый древнегреческий врач Гиппократ в своих трудах описал ряд средств, помогавших женщинам становиться еще красивее.

Настоящего расцвета искусство красоты достигло в Древнем Риме. Овидий и Гораций - знаменитые поэты того времени в своих произведениях писали о косметических рецептах и ухищрениях, к которым прибегали римлянки для усиления и поддержания своей красоты. Для маскировки возрастных изменений широко использовались косметика и специальный грим: пудры, румяна, крема.

В Древней Руси простые русские женщины тоже хотели быть красивыми. Для румян и помады использовали сок малины, вишни, натирали щеки свеклой. Глаза и брови чернили сажей. Для придания коже белизны брали пшеничную муку или мел.

В XIV веке католическая церковь запретила косметические средства: папская булла провозгласила, что красящиеся женщины искажают образ Девы Марии.

В викторианской Англии косметику не признавали вообще, считая ее атрибутом падших женщин. Доброе имя косметики было восстановлено только в XIX веке, когда популярность приобрели естественные краски на основе натуральных средств.

История создания косметики изобилует красивыми легендами и удивительными фактами. Из всего великолепия я выбрала десятку более распространенных средств декоративной косметики.

Парфюмерия . Первая в мире парфюмерная фабрика открылась в 1608 году на территории мужского монастыря Санта Мария Новелла во Флоренции, однако первые духи появились намного раньше, еще в Александрии (автором духов стал алхимик Тапутти). С тех пор создание духов претерпело множество изменений, появились ароматы, созданные синтетическим путем, появились сухие духи и ароматные лосьоны для тела.

Косметический крем. Первой, кто стал использовать , была царица Клеопатра. Первый косметический крем на основе оливкового масла был изобретен в Средние века на территории Средиземноморья, а жители Океании, когда-то, добавляли в крем касторовое масло, корень имбиря, и даже металлическую пыль. Первой компанией, предложившей клиентам крем для загара, была компания Lancaster (лидер среди европейских производителей солнцезащитной косметики).

Лак для ногтей. Этот вид косметического средства был изобретен китайскими алхимиками для цариц из династии Мин еще в 30 веке до нашей эры. В состав первого лака для ногтей вошел жир и кровь диких животных. Первом, кто применил несмываемую и водонепроницаемую формулу в создании лака для ногтей был Чарльз Ревcон, основатель компании Revlon.

Тени для век. Что только не использовали модницы в древности, чтобы придать своим глазам выразительный взгляд. Вот и первые тени для век были обнаружены археологами на территории Египта. Делали такие тени из сурьмы и карри, а упаковывали в маленькие серебряные шкатулки (археологи датируют свою находку первым веком до нашей эры, когда в Древнем Египте полным ходом шло развитие декоративных косметических средств). Первым, кто создал тени для век на основе хны, был Макс Фактор.

Тушь для ресниц . Первая тушь для ресниц появилась в 19 веке. Ее создателем стал знаменитый составитель «Энциклопедии парфюмерии» Юджин Риммель. Кстати, до сих пор в некоторых языках слово «rimmel» означает «тушь». Родителем современной туши для ресниц принято считать английского химика Терри Л.Уильямса, который в 1913 году подарил своей сестре Мэйбл уникальное средство для увеличения длинны и объема ресниц. Эксперимент молодого химика имел огромный успех, и уже в 1915 году он открывает собственную косметическую компанию Maybelline, признанной лучшей компанией среди производителей туши для ресниц.

Карандаш для глаз (подводка для глаз). Если верить археологическим раскопкам, карандашом для подводки глаз пользовался еще Тутанхамон. Кстати, именно из Египта пришла к нам мода на яркие и выразительные глаза, эффектность которым придавал черный карандаш для глаз, основным компонентом которого была сурьма. Белый карандаш для глаз впервые появился в 19 веке в Испании, а мода на цветные карандаши и подводки для глаз вошла в обиход в 20 веке (изобретателем разноцветных карандашей для подводки глаз был все тот же Макс Фактор).

Тональный крем . Крем, отдаленно напоминающий тональный, был найден археологами при раскопках на территории современного Египта. Принято считать, что именно там появился первый тональный крем, созданный из козьего молока, мела и свинцовых белил. А вот отцом современного принято считать Максимилиана Факторовича (он же Макс Фактор, основатель косметической компании Max Factor), который в 1936 году представил публике свое гениальное изобретение.

Румяна . В эпоху Регентства румяна были популярны как у женщин, так и у мужчин. Король Георг IV не позволял себе появиться в свете без «макияжа». Он был большой любитель мушек и губной помады, яркой одежды и ювелирных украшений. Он же приучил свое окружение наносить на щеки яркие румяна, что в те времена являлось отличительным знаком высшего общества. В 19 веке, напротив, нанесение румян было проявлением низкой морали, и хорошеньким девушкам приходилось щипать себя за щеки, чтобы придать им румяный вид.

Губная помада . Античный медик Клавдий Гален, вошел в историю не только как превосходный специалист своего времени, но и как ярый противник губной помады. Все дело в том, что первая губная помада состояла из опасных красящихся компонентов, которые становились причиной смерти древнегреческих модниц. Похожая история произошла и в 18 веке во Франции, когда жертвами губной помады стали сотни парижанок. Все они отравились хинином, повышенная доза которого содержалась в красителе. В это же время в Париже появляется бальзам для губ на основе эфирного масла розы – первого бальзама для губ в истории косметики.

Пудра для лица . Пудрой для лица жительницам Древнего Китая служил мел. В отличие от крема для лица на основе белой речной извести, мел не вызывал раздражения на коже, имел легкую структуру и легко наносился. Измельченный мел хранился в специальной шкатулке из сандала, что придавало ему приятный аромат. Наносили такую «пудру» при помощи кисти из меха белки, а позднее начали использовать овечью шерсть. Кстати, пудра для лица с добавлением мела и сейчас пользуется на востоке большой популярностью.

Глава 2. Практическая часть

2.1. Состав косметических средств и влияние их на организм человека

В ХХ веке произошел расцвет парфюмерной промышленности. Встречая противоречивую информацию в Интернете, печатных изданиях о пользе или вреде косметики, мне стало интересно детальнее изучить данную проблему. А что же сегодня? Для ответа на этот вопрос я изучила, из чего состоят косметические средства.

Состав косметики - главный критерий при выборе косметических средств. Ведь именно он может рассказать о том, насколько безопасными и эффективными являются косметические

На первый взгляд изучить состав косметических средств кажется и вовсе невозможным: длинные непонятные химические термины – в них способен разобраться только большой любитель науки или профессионал. Но это только на первый взгляд. На самом деле все не так уж и сложно.

Любое косметическое средство на 80-90% состоит из основы, 10-15% составляют активные компоненты и 3-5% консерванты и отдушки.

Как узнать, что используется в качестве основы в каждой конкретной баночке?Посмотрите на состав косметического средства, который указан на этикетке. Все вещества, которые указаны в составе, располагаются в порядке уменьшение (т.е. первое вещество в списке содержится в самом большом количестве).

Зачастую одними из первых в этом списке содержатся такие вещества, как пропиленгликоль, лауретсульфат натрия, бетаин и другие.

Доля пропиленгликоля в составе некоторой косметики достигает 20 %. Он, создает на поверхности кожи воздухонепроницаемую пленку, которая закупоривает поры, не дает коже дышать и нередко вызывает аллергические реакции, крапивницу, экземы.

Лауретсульфат натрия всасывается в кожу и попадает в кровь, вызывая раздражение глаз, шелушение кожи, аллергические реакции. В концентрации свыше 2% может оказывать токсическое действие на весь организм.

Синтетический бетаин вызывает сильное раздражение кожи лица.

Изопропиловый спирт (изопропанол) может сильно сушить кожу, вызывать раздражение и оказывать токсическое действие на организм в целом.

Диэтаноламид – химикат, обладающий мощным канцерогенным действием.

(1,4-диоксан) – вещество, вызывающее раковые заболевания.

Консерванты парабены могут проникать через барьер кожи и накапливаться в различных органах и тканях организма, вызывая мутации и сбои в гормональной системе.

Только самые наивные люди способны поверить, что в крем с ароматом персика добавили персик. В наш век «ароматизаторов, идентичных натуральным» такая вера – непозволительная роскошь. То же можно сказать и о красителях. Искусственные отдушки и красители способны вызывать аллергические реакции. Например, анилиновые красители, соли тяжелых металлов в декоративной косметике – самые аллергенные составляющие.

Девушки используют в повседневной жизни декоративную косметику. Я рассмотрела влияние наиболее часто используемых средств на организм человека.

Тушь для ресниц довольно часто является причиной аллергических реакций. Если полностью не смыть тушь вечером, то ресницы перестают получать необходимые питательные вещества из внешней среды, что приводит к их ломкости и тусклому виду.

Пудра и тональный крем помогают скрыть недостатки кожи. Подросткам не стоит использовать тональный крем, в котором содержится вазелин, потому что он закупоривает поры, пудра может вызвать образование угрей и воспаление кожи.

Бронзовым призером оказался лак для ногтей. В нем должны присутствовать пластификаторы: камфора, дибутилфталат и другие. Благодаря им лаковое покрытие остается эластичным после высыхания и сохраняет прочность. Но, внимание, камфора является сильным аллергеном, а дибутилфталат запрещен в Евросоюзе как потенциально опасное вещество.

Четвертое место занимает губная помада. Сверкающие и светящиеся помады могут содержать вещества, выделяющие при солнечном свете так называемый атомарный кислород - сильнейший окислитель, резко ускоряющий старение кожи. Карминный краситель, используемый в помадах, довольно часто вызывает сильные аллергические реакции. Даже вазелин, с давних пор использующийся для смягчения кожи, и считающийся безопасным средством, тоже может вызывать аллергию, а при регулярном использовании пересушивает кожу губ. Кроме того, входящие в состав губной помады твердые парафины могут вызвать кариес.

1. Результаты опроса

Для того, чтобы выяснить, пользуются ли девушки декоративной косметикой, какой и с какого возраста, я провела опрос в МОУ «Эликманарская СОШ». Ответы на вопросы анкеты (Приложение 1) позволили мне увидеть общую картину использования косметики в нашей школе. В опросе принимали участие 40 человек - учащиеся и учителя нашей школы.

Данные показывают, что 93% опрошенных пользуются декоративной косметикой, причем 47% с 13-17 лет и 33% с 10-13 лет. Видно, что уже с подросткового возраста, девушки начинают активно пользоваться косметикой. В сочетании с проблемами подростковой кожи такое обильное использование косметики ведет к образованию на коже акне - различных видов прыщей и угрей. А около 30% опрошенных вообще ложатся спать с макияжем, даже и не подозревая о том, как пагубно влияют на их организм некоторые компоненты косметических средств.

Плохое влияние косметики приходилось наблюдать 45% опрошенных. Но, не смотря на это, незаменимыми атрибутами в женских сумках являются

тушь, помада, пудра, тональный крем.

Данные опроса представлены на диаграммах в Приложении 2.

Глава 3. Заключительная часть

3.1. Выводы

По результатам своей работы и опроса я сделала следующие выводы:

Большинство подростков пользуются декоративной косметикой.

Начало использования косметических средств приходится на период с 12 до 15 лет.

Выдвинутая гипотеза подтвердилась: некоторые компоненты косметических средств отрицательно влияют на здоровье человека

и если владеть полной информацией о составе и свойствах некоторых косметических средств, то можно избежать проблем со здоровьем.

Прежде чем использовать косметическое средство, нужно изучить его состав.

В декоративной косметике есть и плюсы, и минусы. Плюсы заключаются в улучшении своего внешнего вида, подчеркивании выигрышных сторон внешности. Минусы - всевозможные аллергические реакции, воспаления, в некоторых случаях использование косметики приводит к серьезным заболеваниям.

1. Не использовать декоративные косметические средства в раннем подростковом возрасте.

2. Использовать минимум декоративной косметики.

3. Перед использованием изучать состав косметических средств.

4. Рассматривать влияние составляющих компонентов на организм человека.

Изучив весь собранный материал, я нашла несколько интересных и полезных советов.

Яйца и мед - эффективное средство от прыщей для юной кожи. Взбить одно яйцо, добавить ложку меда. Маска готова. Эта маска подлечит сыпь и улучшит цвет лица, полна витаминов и микроэлементов.

Очень эффективное средство от прыщей и угрей - это эфирное масло чайного дерева. Использовать масло чайного дерева очень просто - необходимо дважды в день с помощью ватной палочки наносить масло точечно на воспаления и не смывать.

Приложение 1

Вопросы анкеты

1) Пользуетесь ли вы косметикой?

А)Да Б)Нет

2) Если да, то с какого возраста?

А)10-13 лет Б)13-17 В)17 и старше Г)я не пользуюсь

косметикой

3) Вы ложитесь спать с макияжем?

А)Постоянно Б) Редко, но бывает В) Никогда!

4) Вам приходилось наблюдать, что косметика плохо влияет на вашу кожу?

А)Да Б)Нет

5) Знаете ли вы людей, которые вообще не пользуются косметикой?

А) Да, таких много Б) Нет, не знаю В) Такие что бывают?

6) Разрешаетели вы своей маленькой дочери пользоваться косметикой?

А)Да Б)Нет

7) Что из косметики есть обязательно в вашей сумке?

Что из косметики есть обязательно в вашей сумке?

Тушь, помада, тональный крем, карандаш, пудра.

Завершив работу, я могу смело сказать, что поставленная мною цель достигнута, с задачами справилась в полном объёме.

Список литературы

Вилкова С.А. Товароведение и экспертиза парфюмерно-косметических товаров. Учебник для вузов М. Издательский Дом Деловая литература, 2000

Малая энциклопедия народной мудрости. «Косметика для всех, современные косметические средства, техника макияжа»

Л.Хотченкова «Косметика для всех»

Д.Н. Андреева «Косметологический справочник»

«Любимые напитки: чай и кофе».

Исследовательская работа по химии.

Выполнила: ученица 10 класса

Дутова Наталья Николаевна

Руководитель: Фирсова А.А.

учитель химии.

с. Ольховатка 2009г.

Введение.

Для исследовательской работы я выбрала тему: «Любимые напитки - чай и кофе». Актуальность этой темы на лицо. Ведь человек каждый день употребляет в своём рационе чай и кофе, но не каждый знает, какие вещества содержат в себе эти напитки, пользу они приносят или вред, какое влияние они оказывают на организм человека. Мне тоже стало интересно, что же на самом деле я употребляю в пищу, поэтому я и выбрала данную тему.

Я считаю, что эти напитки - чай и кофе приносят людям не только пользу, как думают многие, но и вред. Например, кофеин, который в них содержится, воздействует непосредственно на центральную нервную систему. Он вызывает почти мгновенное чувство ясности мысли и уменьшает усталость. Он также стимулирует выделение сахара, накопленного в печени, и этим объясняется то ощущение подъёма, вызываемого кофе, колой или шоколадом (большой кофеиновой тройкой). Однако побочные эффекты могут быть значительно больше этих приятных ощущений. И поэтому, я постараюсь доказать, что кофе и чай приносят людям не только пользу, но и вред.

В своей исследовательской деятельности я преследую цель: доказать, что чай и кофе одновременно вредны и полезны.

Моими основными задачами является изучить состав исследуемых напитков и провести необходимые химические опыты.

Большим любителем чая был Лев Толстой, оставивший такой отзыв о почитаемом напитке: «Я должен был пить много чая, ибо без него не мог работать. Чай высвобождает те возможности, которые дремлют в глубине моей души».

Теперь немного из истории чая и кофе.

В Россию первый караван с чаем прибыл в 1638 году из Монголии, и чрезвычайный московский посол Василий Старков торжественно преподнёс царю Михаилу Фёдоровичу драгоценный подарок от Алтын-хана – четыре пуда листьев этого невиданного растения. Сначала угощались диковинкой с опаской. Но вскоре всеми было признано: «питьё доброе и когда привыкнешь – гораздо укусно».

В 1885 году была заложена первая промышленная плантация чая в Чакве (Аджария), с 1901 года чай стали разводить в Краснодарском крае, а с 1912 года – в Азербайджане. В настоящее время чай выращивают во многих странах Азии, Африки и Америки. Ведущее положение прочно удерживает Индия.

Как установлено учеными, кофе впервые стали пить в Эфиопии, хотя здесь он не пользовался большим успехом. В 4 веке одно из эфиопских племён, переселив в Йемен, принесло с собой кофейное деревце, и здесь выращивание кофе достигло высокого совершенства, а напиток местного приготовления стал получаться значительно вкуснее, чем у африканцев. В первой половине 16 века кофе был завезён в Турцию. В 1564 году в Стамбуле появилась первая кофейня, в которой собирались поэты и учёные, художники и политики, с удовольствием пили вкусный чёрный напиток. За несколько лет кофейни распространились по всей стране. В середине 17 века кофе проник в Европу. Сначала с ним познакомилась Италия, а затем, в 1652 году и в Лондоне появилась первая кофейня. Уже к 1693 году в английской столице насчитывалось более 3 тысяч кофеен. Пока кофе завоёвывал сердца и души англичан, другие народы Европы также не оставались безучастными к этому напитку. В 1672 году «сироп из сажи» стали готовить на площади Сен-Жермен в Париже, немного позднее «турецкий напиток» появился в Болгарии, Польше, Австрии, Германии, Бельгии, Голландии, а к концу 18 века «чёрную кровь турок», «зёрна бодрости из Каффы» стали пить в разных странах американского континента. В России о кофе узнали, по-видимому, в 1665 году, когда придворный лекарь прописал царю Алексею Михайловичу «варёное кофе, персиянами и турками знаемое». В 1884 году импорт кофе России составил уже 508 тыс. пудов, а перед 1-ой империалистической войной достигал 772 тыс. пудов.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЧАЯ И КОФЕ.

Теперь познакомимся с химическим составом чая и кофе.

Чай содержит растворимые и нерастворимые в воде вещества: фенольные соединения, катехины, сахара, пектиновые вещества, спирты, кислоты (янтарная, лимонная, молочная), аминокислоты, производные пурина (кофеин, гуанин, аденин, теофелин, теобромин), пигменты, витамины, ферменты, минеральные и ароматические вещества, белки, целлюлоза, крахмал, жирорастворимые витамины.

Дубильные вещества

Это фенольные соединения, которые составляют 15–30%. Дубильные вещества чая – это танин. Состав дубильных веществ зависит от погоды. В период дождей их количество уменьшается, а в солнечную увеличивается. Чем больше в сухом чае дубильных веществ и соединений, тем выше качество настоя, лучше цвет, терпкость и аромат.

Алкалоиды

К их числу относится кофеин, оказывающий возбуждающее действие, поэтому чай, издавна считается напитком бодрости. Кофеин чая не накапливается в организме, а выводится из него, поэтому чай можно пить больше, чем другие напитки, содержащие кофеин.

Пигменты

Эти вещества участвуют в окраске настоя, который в зависимости от типа и сорта чая можем быть от светло-желтого до красно-коричневого цвета.

Углеводы

Растворимые углеводы – это сахароза, фруктоза и глюкоза. Нерастворимая группа углеводов – это крахмал, целлюлоза и другие вещества.

Пектины

Зольные элементы

В чае высшего сорта найдено много калия и фосфора. Калий способствует нормализации деятельности сердца. В низких сортах преобладают натрий, кальций, магний. Найдены в чае соли железа, микроэлементы, как фтор, йод, медь, золото. Известно, что фтор предохраняет зубы от кариеса. Йод является антисклеротическим элементом.

Витамины

Чай богат витаминами. Витамин C впервые обнаружили японские учёные в 1924–1925 гг. В чайном листе Грузии его содержится в 3–4 раза больше, чем в соке лимона. Конечно, в процессе обработки сырья часть витаминов разрушается.

Есть и другие витамины B1, B2, PP, B15, рутин.Установлено, наличие в чае витамина P.

В чае много танинов, также чай – чемпион среди напитков по содержанию биофлавоноидов. Черные сорта содержат вещество – кверцетин.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КОФЕ

В кофе обнаружены кофеин, хлорогенные кислоты, эфирные масла, метилпиридин.

Чай и кофе: вред или польза?

Теперь узнаем, вред или пользу приносят нам эти напитки. Поговорим сначала о свойствах чая.

В чае много танинов, которые выводят из организма радионуклиды и соли тяжёлых металлов. Танины также обладают антимикробным действием. Чай нормализует микрофлору кишечника, полезен при болезнях желудочно-кишечного тракта, а содержащиеся в нём биофлавоноиды укрепляют иммунитет. Зелёный чай выводит шлаки, улучшает циркуляцию крови и обменные процессы. Этот сорт богат полифенолами. Одна из групп веществ – катехины обладает не только профилактическим антираковым действием, но даже блокирует рост некоторых опухолей, вызывает расширение кожных пор, усиливает потоотделение. Косметологи говорят, что он биохимически очищает поры, оказывает на чувствительную кожу успокаивающее, противовоспалительное действие, участвует в регуляции уровня сахара в крови. Благодаря содержанию витамина Р чай улучшает кровообращение в мелких сосудах. Поэтому напитком, полезно промывать воспалённые глаза. Стимулирует обновление эндотелия – тонкого слоя клеток, выстилающих кровеносные сосуды. Снимает тошноту, успокаивает желудок. Снижает проницаемость и ломкость кровеносных сосудов. Средний по крепости чай немного сбивает жар. Но слишком крепкий, наоборот, повышает температуру. Слабый настой чая снижает артериальное давление, а крепкий (особенно сладкий), напротив, повышает. Благодаря содержанию кверцетина, чай препятствует образованию тромбов. Крепкий чай способен вызвать тахикардию – учащение и сбой ритма сердца.

Теперь поговорим о кофе.

Кофеин, который содержится в кофе, активизирует деятельность мозга, бодрит. И в то же время аромат кофе за счет эфирных веществ успокаивает нервную систему. В кофе обнаружены хлорогенные кислоты, действие которых на организм подобно снотворному. Поэтому некоторым людям от этого напитка сначала хочется поспать, а уже потом взбодриться. Чашка крепкого кофе через 10 минут повышает артериальное давление на 15 мм ртутного столба. Гипертоникам можно пить кофе только утром – очень слабый и с молоком, которое нейтрализует действие кофеина. Противопоказан при аритмиях – может вызвать непредсказуемую реакцию сердца. Улучшает тонус сосудов при снижении сердечной деятельности, головокружениях и головных болях, обусловленных пониженным внутричерепным давлением, метеочувствительностью. Но при болях, вызванных спазмами, может повредить. Выступает как противоядие при отравлении угарным газом. Усиливает выработку желудочного сока, повышает кислотность. Поэтому при гастрите и язве с повышенной кислотностью от кофе лучше вообще отказаться или же пить его только после еды и с молоком. Стимулирует центр дыхания. Расслабляет мускулатуру дыхательных путей и может снизить частоту приступов у астматиков. Обостряет слух и зрение. Эфирные масла, придающие аромат кофе, слегка раздражают кишечник, способствует выработке гормона серотонина – мощного природного антидепрессанта. В кофе обнаружено вещество метилпиридин, защищающее от опухолей. Может вызывать зависимость. Большие дозы при постоянном употреблении оборачиваются нервозностью, раздражительностью, бессонницей. Кофе с лимоном обладает сильным противовоспалительным и иммуностимулирующим действием. Отличное средство при простудах. Снижает образование камней в почках. Оказывает расслабляющий и обезболивающий эффект при шейном остеохондрозе и головных болях.

ПРО КОФЕИН.

Кофеин относится к психостимуляторам. Они повышают настроение, способность к восприятию внешних раздражений, психомоторную активность. Они уменьшают чувство усталости, повышают физическую и умственную работоспособность (особенно при утомлении), временно снижают потребность во сне (средства, взбадривающие утомленный организм, получили название “допинг” от английского to dope - давать наркотики).

Кофеин - соединение из группы метилксантинов . Это алкалоид, содержащийся в листьях чая (Thea sinensis), в семенах кофе (Coffea arabica), в семенах какао (Theobroma cacao), в семенах кола (Cola acuminata) и в других растениях. У кофеина сочетаются психостимулирующие и аналептические свойства. Особенно выражено у него прямое возбуждающее влияние на кору головного мозга. Кофеин стимулирует психическую деятельность, повышает умственную и физическую работоспособность, двигательную активность, укорачивает время реакции. После его приема появляется бодрость, временно устраняются или уменьшаются утомление, сонливость.

Влияние на высшую нервную деятельность в значительной степени зависит от дозы кофеина и типа нервной системы. В малых дозах у кофеина преобладает стимулирующее действие, в больших - угнетающее. При этом следует учитывать, что для слабого типа нервной системы эффект возбуждения достигается введением небольших доз кофеина, тогда как для сильного типа требуется существенно большие дозы.

Аналептическая активность связана с влиянием кофеина на центры продолговатого мозга. Он оказывает прямое стимулирующее действие на дыхательный и сосудодвигательный центры. Возникает учащение и углубление дыхания, что особенно отчетливо проявляется при угнетении центра дыхания. Кроме того, кофеин возбуждает центры блуждающего нерва. На спинной мозг препарат действует только в больших дозах. За счет облегчения межнейронной передачи возбуждения он усиливает спиномозговые рефлексы.

Значительное место в фармакодинамике кофеина занимает его влияние на сердечно-сосудистую систему. Оно складывается из периферических и центральных эффектов. Так, кофеин оказывает прямое стимулирующее влияние на миокард. Однако одновременно возбуждаются центры блуждающего нерва, поэтому конечный эффект будет зависеть от преобладания того или иного влияния. Обычно изменеия в деятельности сердца (если они вообще возникают) невелики. В больших дзах кофеин вызывает аритмии сердечных сокращений.

Центральный и периферический компоненты в действии кофеина имеются в отношении сосудистого тонуса. Стимулируя сосудодвигательный центр, кофеин повышает тонус сосудов, а при непосредственном влиянии на гладкие мышцы сосудов снижает их тонус.

Кофеин оказывает неоднозначное влияние на разные сосудистые области. Так, например, коронарные сосуды чаще всего расширяются (особенно, если сердечный выброс увеличен). Вместе с тем мозговые сосуды несколько тонизируются. Последнее, по-видимому, объясняет благоприятное влияние кофеина при мигрени. Кофеин обладает умеренным миотропным спазмолитическим действием на другие гладкомышечные органы (бронхи, желчные пути). На скелетные мышцы кофеин оказывает стимулирующее влияние (центральное и прямое).

Еще более сложно изменяется артериальное давление, так как оно зависит от кардиотропных и сосудистых эффектов кофеина. Обычно, если исходное артериальное давление было нормальным, кофеин не изменяет или очень незначительно повышает его; если препарат был введен на фоне гипотензии, то артериальное давление повышается (нормализуется).

Основной обмен кофеин повышает. Увеличивает гликогенолиз, вызывая гипергликемию. Повышает липолиз (содержание свободных жирных кислот в плазме крови увеличивается). В больших дозах вызывает освобождение адреналина из мозгового слоя надпочечников.

Наблюдаемые при применении кофеина центральный эффекты, влияние на гладкие и поперечнополосатые мышцы, изменение обмена веществ многие авторы связывают с накоплением циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Происходит это, по-видимому, частично в результате угнетения фосфодиэстеразы и нарушения в связи с этим процесса распада цАМФ. Особенно сильно ингибирует кофеин фосфодиэстеразу мозга и сердца. Однако влияние на фосфодиэстеразу наблюдается только при очень высоких концентрациях кофеина, превышающих терапевтические. За последние годы накопились данный о том, что более важным компонентом действия метилксантинов (кофеина, теофиллина), очевидно, является их антагонизм с аденозином. Важно отметить, что последний наблюдается при терапевтических концентрациях метилксантинов. В пользу этой точки зрения свидетельствует и то, что метилксантины и аденозин вызывают противоположно направленные эффекты:

Направленность действия	Метилксантины	Аденозин
Центральная нервная система	Возбуждение	Угнетение
Освобождение катехоламинов	Повышается	Понижается
Частота и сила сердечных сокращений	Увеличиваются	Уменьшаются
Почечный кровоток и выделение ренина	Увеличивается	Уменьшается
Освобождение гистамина из тучных клеток	Уменьшается	Увеличивается
Липолиз в жировой ткани	Повышается	Понижается

Кроме того, было показано, что отмеченные эффекты аденозина устраняются метилксантинами. Происходит это в результате того, что метилксантины блокируют аденозиновые рецепторы, являясь конкурентными антагонистами аденозина.

Под влиянием кофеина повышается секреция желез желудка, что может быть использовано с диагностической целью. Применение кофеина при паталогии желудка (гастрит, язвенная болезнь, опухоли) помогает отдифференцировать функциональные нарушения от органических.

В небольшой степени кофеин повышает диурез, что связано с угнетением процесса реабсорбции в почечных канальцах ионов натрия и воды. Кроме того, кофеин расширяет сосуды почек и увеличивает фильтрацию в почечных клубочках. Кофеин и особенно его водорастворимые соли хорошо всасываются из кишечника (в том числе из толстого). Основная часть подвергается биотрансформации (деметилируется, окисляется). Около 10% кофеина выделяется почками в неизменном виде.

При длительном применении кофеина развивается маловыраженное привыкание. Возможно возникновение психической зависимости (теизм).

Применяют кофеин для стимуляции психической деятельности, при утомлении, мигренях, гипотензии. Он входит в состав многих комбинированных препаратов в сочетании с ненаркотическими анальгетиками (таблетки “Цитрамон”, “Пирамеин” и др.) и с алкалоидами спорыньи (таблетки “Кофетамин”).

Побочные эффекты проявляются в виде тошноты, рвоты, беспокойства, бессонницы, тахикардии, сердечных аритмий.

Кофеин противопоказан при выраженной артериальной гипертензии, атеросклерозе, нарушении сна, глаукоме.

6. Как кофеин влияет на здоpовье и продолжительность жизни?

"Широкомасштабное исследование обнаружило меньшее количество самоубийств среди пьющих кофе, по сравнению с теми, кто воздерживается от него. Обследование почти 130 тысяч жителей Северной Калифорнии и записей по 4,5 тысячам умерших не выявило никакой другой связи между кофе, чаем и смертностью."

Кардиолог Артур Клотский рассказал об удивительных результатах: "Это не заблуждение, так как наше исследование было очень широким, включающим многорасовую популяцию, и подробно рассматривающим многочисченные факторы, влияющие на смертность, такие как потребление алкоголя и курение." Hе было найдено никакой связи между потреблением кофе и риском смерти. Была установлена "слабая" корреляция между ежедневным употреблением кофе или чая и риском сердечного приступа - но никакой связи с другими сердечно-сосудистыми заболеваниями, например, гипертонией или инфарктом."

Исследование было проведено организацией профилактики заболеваний "Kaiser Permanente".

Чай и здоровье

Большим любителем чая был Лев Толстой, оставивший такой отзыв о почитаемом напитке: “Я должен был пить много чая, ибо без него не мог работать. Чай высвобождает те возможности, которые дремлют в глубине моей души ”.

Т. к. в чае содержится много витаминов и питательных веществ, он помогает в борьбе с цингой. Исследования показали, что настой чая снижает интенсивность воспалительных процессов, поэтому его можно использовать при лечении ревматизма и для промывания глаз при засорении и конъюнктивитах.

Настой зеленого чая положительно влияет на функцию сердца. Этот высококалорийный, богатый витаминами продукт усиливает работоспособность сердечной мышцы, стабилизирует кровяное давление, улучшает самочувствие. Отмечено, что люди, живущие в странах, где традиционно высок уровень потребления чая, в меньшей степени подвергаются заболеванием сердечно-сосудистой системы.

Большинству людей известно, что теплый чай с небольшим с небольшим количеством молока – отличное мочегонное средство, а с малиновым вареньем – противопростудное и потогонное. Обоженные места кожи посыпают измельченным сухим чаем. Маленькую щепотку сухого чая советуют пожевать и после этого сполоснуть рот, чтобы отбить запах чеснока. Крепкий настой чая помогает при расстройстве желудка. При головной боли негипертонического происхождения хорошо выпить стакан крепкого чая. Снижает этот напиток и чувство усталости.

Установлено, что наличие в чае витамина P уменьшает ломкость капилляров, а значит – это средство для профилактики атеросклероза.

Известно также, что в чае содержится высокий процент фтора, поэтому можно говорить о его положительном воздействии на сохранность зубной эмали и предотвращении кариеса, если в настой не положен сахар.

У вас болит голова?

Чтобы избавиться от головной боли, иногда достаточно выпить чашку крепкого сладкого чая. Секрет в том, что в ней содержится до 0,05 грамма кофеина, столько же, сколько, например, в таблетке пиркофена. Но кофеин, содержащийся в чае, действует мягче, чем химически чистый препарат. К тому же выпить чашку вкусного и аромат­ного напитка приятнее, чем проглотить горькую таблетку. Именно поэтому некоторые предпочитают чай патентованному лекарству.

Но у головной боли бывают разные причины. И чашка чая помогает не всем. Если чай вам не помог, обратитесь к врачу.

Глаза устали

Глаза обычно устают от продол­жительной работы за письменным столом при плохом освещении, долгого сидения перед включенным телевизором, чтения газеты в движущемся автобусе... Человека, у которого устали глаза, можно узнать по потухшему взгляду и покрасневшим векам.

Если ваши глаза устали, лягте на диван и положите на веки два стерильных ватных тампона, смоченных в крепком настое смеси зеленого и черного чая. Оставшуюся влажную чайную гущу заверните в марлю и тоже положите на веки поверх тампонов.

С тампонами и марлей полежите на диване 15-20 минут. Если необходимо, повторите эту процедуру утром.

Промойте глаза чаем

Вы, наверное, слышали, что при конъюнктивите помогает промывание глаз крепким старым чайным настоем. Да, помогает. Но гораздо эффективнее, по мнению офтальмологов, действует при конъюнктивите крепкий свежий, быстро охлажденный чайный настой.

Как промыть глаз?

Выверните пальцами веки, после чего промойте глаз струей чайного настоя из большого шприца.

Большой шприц пригодится вам, если вы случайно обожжете глаз каким-либо химическим веществом, например, уксусной эссенцией.

Как можно скорее (из-за промедления можно потерять зрение) наберите в большой шприц настой свежего остывшего некрепкого чая, выверните пальцами веки и чайной струёй тщательно промойте глаз.

Эту процедуру повторите несколько раз. После этого закройте глаз повязкой и поторопитесь к офтальмологу. Показаться ему надо обязательно, даже если вы почув­ствуете облегчение после промывания глаза.

Болит зуб

Наберите в рот крепкий настой зеленого чая, в который предварительно положите несколько раздавленных долек чеснока. Подержите настой во рту, пока боль не пройдет.Боль проходит благодаря воздействию настоя, обладающего бактерицидными и вяжущими свойствами, на слизистую оболочку десен.Кстати, запах чеснока изо рта вы устраните, если пожуете щепотку сухого зеленого чая.

Гипертония отступает

Исследования японских ученых показали, что у больных гипертонией I и II степени, долгое время употребляющих зеленый чай, артериальное давление может снизиться на 10-20 процентов.

Правила приготовления чайного напитка для лечения гипертонии несложны.

Перед заваркой измельченный сухой зеленый чай слегка промывают теплой кипяченой водой, чтобы уменьшить в нем содержание кофеина, который возбуждающе действует на сердечно-сосудистую систему. Затем промытый чай заливают кипятком (из расчета 3 грамма чая на 100 грамм воды) и настаивают 10 минут.Пьют его по стакану 3 раза в день после еды.Общее количество употребляемой в те­чение дня жидкости уменьшают с учетом чая до 1-1,2 литра, чтобы не перегружать работу сердечно-сосудистой системы.