microbik.ru
1


Исследовательская работа
«Изучение электропроводности водного раствора питьевой соды»


Введение

Сода была известна человеку примерно за полторы-две тысячи лет до нашей эры, а может быть, и раньше. Ее добывали из содовых озер и извлекали из немногочисленных месторождений в виде минералов. Первые сведения о получении соды путем упаривания воды содовых озер относятся к 64 году нашей эры. Алхимикам всех стран вплоть до 18 века представлялась неким веществом, которое шипело с выделением какого-то газа при действии известных к тому времени кислот - уксусной и серной. Во времена римского врача Диоскорида Педания о составе соды никто не имел понятия. В 1736 году французский химик, врач и ботаник Анри Луи Дюамель де Монсо впервые смог получить из воды содовых озер очень чистую соду. Ему удалось установить, что сода содержит химический элемент «Натр». В России еще во времена Петра Первого соду называли «зодой» или «зудой» и вплоть до 1860 года ее ввозили из-за границы. В 1864 году в России появился первый содовый завод по технологии француза Леблана. Именно благодаря появлению своих заводов сода стала более доступной и начала свой победный путь в качестве химического, кулинарного и даже лекарственного средства.

В промышленности, торговле и в быту под названием сода встречаются несколько продуктов: кальцинированная сода - безводный углекислый натрий Na2СO3, двууглекислая сода - бикарбонат натрия NaНСO3, часто называемая также питьевой содой, кристаллическая сода Na2СO3•10Н2O и Nа2СO3•Н2O и каустическая сода, или едкий натр, NаОН.
Современная пищевая сода - типичный промышленный продукт

В настоящее время в мире производится несколько миллионов тонн соды в год для различного использования.

Сода - многоликое вещество, её применение различно. Соду используют от пищевой промышленности до металлургии. Заинтересовался эти веществом, которое есть у каждого в доме и решил изучить, как проявляются различные свойства водного раствора соды в зависимости от температуры и концентрации раствора.

Итак, перед нами стояла цель:

Исследовать зависимость электропроводности водного раствора питьевой соды от температуры и концентрации водного раствора.

Задачи:

  • Изучить литературу по теме исследования.

  • Провести опрос на знание применения различных областей применения пищевой соды.

  • Научиться готовить раствор питьевой соды различной концентрации.

  • Исследовать зависимость электропроводности от концентрации раствора и температуры.

Актуальность исследования:

Сода многоликое вещество, её применение различно. Соду используют от пищевой промышленности до металлургии. Знать её свойства- актуально всегда.

На слайде представлены основные области применения пищевой соды.

  • химическая промышленность

  • легкая промышленность

  • текстильная промышленность

  • пищевая промышленность

  • медицинская промышленность

  • металлургия

Итак, в химической промышленности - для производства красителей, пенопластов и других органических продуктов, фтористых реактивов, товаров бытовой химии.

  • В металлургии - при осаждении редкоземельных металлов и флотации руд.



  • В текстильной промышленности (отделка шелковых и хлопчатобумажных тканей).

  • В легкой промышленности - в производстве подошвенных резин и искусственных кож, кожевенном производстве (дубление и нейтрализация кож).

  • В пищевой промышленности - хлебопечение, производство кондитерских изделий, приготовление напитков.

  • В медицинской промышленности - для приготовления инъекционных растворов, противотуберкулезных препаратов и антибиотиков

После изучения теоретического материала, я решил узнать у своих одноклассников, знают ли они, в каких областях промышленности используется пищевая сода:

  • В быту

  • Пищевая промышленность

  • Медицина

  • Химическая промышленность

  • Металлургия

  • Легкая промышленность

Вот результаты опроса: наибольшее количество респондентов ответило:

  • В быту -63%

  • Пищевая промышленность-71%

  • Химическая промышленность- 57%, наименьшее количество респондентов указало на использование соды в металлургии и легкой промышленности.

Для проведения дальнейших исследований мне было необходимо приготовить водный раствор разной концентрации.

Гипотеза

Итак, если увеличить концентрацию водного раствора пищевой соды, то её электропроводность увеличится.

II. Экспериментальная часть

«Исследование электропроводности водного раствора пищевой соды»

Цель: убедиться в том, в водном растворе соды имеются носители электричества – ионы, которые проводят электрический ток.

Оборудование: сода пищевая, стаканы химические из термостойкого стекла, электроды, соединительные провода, источник питания, амперметр, вольтметр, ключ, лабораторные весы, разновесы, термометр, электрическая плитка.

Опыт 1. «Приготовление водного раствора пищевой соды»

Цель: Научиться готовить водный раствор пищевой соды различной концентрации.

Оборудование: стаканы химические из термостойкого стекла, фильтрованная вода, весы, разновесы, пищевая сода.

Выполнение опыта:

  1. На весах завесить 4 г пищевой соды;

  2. В химический стакан налить 96 мл. фильтрованной воды;

  3. Пересыпать соду в стакан с водой и тщательно перемешать;

  4. Повторить опыт для приготовления раствора 8% и 12%



Масса соды (г)

Количество воды (мл)

концентрация соды в (%)

1

4

96

4

2

8

92

8

3

12

88

12


Вывод: Экспериментальным путем научился готовить водный раствор пищевой соды различной концентрации.

Опыт 2. «Исследование электропроводности раствора пищевой соды»

Цель: доказать, что с увеличением концентрации раствора соды увеличивается ее электропроводность.

Оборудование: три стакана с раствором пищевой соды различной концентрации, источник питания, амперметр, вольтметр, соединительные провода, ключ, электроды.

Удельное сопротивление - скалярная величина, численно равная сопротивлению однородного цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади. Чем больше удельное сопротивление материала проводника, тем больше его электрическое сопротивление.

Единица удельного сопротивления – ом-метр (1 Ом·м).

Выполнение опыта:

  1. Собрать электрическую цепь по схеме;

  2. Поместить электроды в химический стакан с концентрацией раствора пищевой соды 4%, 8% и 12%;

  3. Измерить показания амперметра и вольтметра;

  4. Рассчитать сопротивление раствора;

  5. Рассчитать электропроводность раствора.


Таблица 2.



Концентрация соды

I (A)

U (B)

R (Ом)



1

4

1,0

6

6

0,17

2

8

1,4

6

4,9

0,23

3

12

1,7

6

3,53

0,28

Для опыта по схеме собрали электрическую цепь. Изменяя концентрацию водного раствора, записываем показания амперметра и вольтметра.

Измерения проводились при температуре 180С и давлении атмосферы 757 мм.рт.ст.

Вывод: Экспериментальным путем научился определять электропроводность пищевой соды и убедился в том, что чем больше концентрация раствора тем больше электропроводность раствора пищевой соды. А сопротивление раствора, с увеличением концентрации, уменьшается. Следовательно при 12% растворе пищевой соды электропроводность будет самая высокая, а сопротивление самое низкое.

Опыт 3. «Исследование зависимости электропроводности от температуры раствора»

Цель: Убедиться, что электропроводность изменяется при изменении температуры.

Оборудование: три стакана с раствором пищевой соды различной концентрации, источник питания, амперметр, вольтметр, соединительные провода, ключ, электроды, термометр, электрическая плитка.

Выполнение опыта:

  1. Собрать установку по схеме;

  2. 4% раствор пищевой соды поставить на плитку;

  3. Включить плитку;

  4. Фиксировать температуру раствора;

  5. Измерять показания амперметра и вольтметра через каждый градус раствора;

  6. Рассчитать сопротивление и электропроводность по формулам.

Для исследования этой зависимости 4 % процентный раствор пищевой соды стали нагревать фиксируя температуру при помощи термометра.

Таблица 3.

% раствора

tо С раствора

I (A)

U (B)

R (Ом)

λ (См)

4

18

1

6

6

0,17

19

1,03

6

5,83

0,172

20

1,05

6

5,71

0,175

21

1,08

6

5,56

0,180

22

1,1

6

5,45

0,183



Вывод: Из опыта очевидно, что электропроводность с увеличением температуры, возрастает. При нагревании скорость ионов увеличивается, тем самым ускоряется процесс переноса зарядов из одной точки в другую.

График 1. Зависимость сопротивления раствора от температуры.

График 2. Зависимость электропроводности от температуры

Заключение

Изучив литературу о свойствах пищевой соды, ее применении в медицине, пищевой промышленности, быту, проделав ряд опытов, мы убедились в том, что:

  • Сода- многоликое вещество, обладающее различными свойствами

  • Сопротивление раствора соды зависит от его концентрации.

  • Электропроводность раствора также зависит от концентрации.

  • Электропроводность с повышением температуры увеличивается.

Литература

  • Общая химическая технология . Под ред. И. П. Мухленова. Учебник для химико-технологических специальностей вузов. — М.: Высшая школа.

  • Основы общей химии, т. 3, Б. В. Некрасов. — М.: Химия, 1970.

  • Общая химическая технология. Фурмер И. Э., Зайцев В. Н. — М.: Высшая школа, 1978.

  • Общая химическая технология, под ред. И. Вольфковича, т. 1, Сода М. — Л., 1953, с. 512—54;

  • Беньковский В., Технология содопродуктов, М, 1972;

  • Шокин И. Н., Крашенинников Сода А., Технология соды, М., 1975.