Научно – исследовательская работа:

«Изучение химического состава и связующих материалов школьного мела»

Выполнили: ученицы 11 Б Школа № 25Дубкова Ольга и Марисова ЯнаРуководитель: Родионова Л.В.

2009 г.

Актуальность работы заключается в том, что мел, используемый потребителем,отличается по качеству. А всегда ли качество связано с безопасностью для здоровья?

Предмет исследования: школьный мел.

Гипотеза:

Существует мнение, что на качество мела влияют связующие материалы. В качестве связующей добавки в основном применяется гипс и содержание его в мелках достигает 60 %. Время от времени в разных частях планеты появляются очаги ртутного заражения. Оказывает ли это какое – либо влияние ионов Hg 2+ и Pb 2+ на качество мела?

Цель работы: Определить химический состав и наличие связующих материалов в меле, используемого в школе № 25.

Задачи: 1. Анализ литературных данных.2. Исследовать химический состав школьного мела.3. Провести исследования на выявление связующих материалов.4. Исследовать образцы мела на наличие очевидных показателей.5. Выяснить с помощью социологического опроса, оказывает ли какое – нибудь вредное влияние постоянный контакт с мелом.6. Анализ полученных экспериментальных данных.

Методы исследования:

1.Обзор литературы2. Сравнительный анализ3. Проведение эксперимента4. Физико-химические методы

5. Наблюдения6. Компьютерное моделирование

Республика Мордовия

Области использования мела

Материалы и методы исследования

№ 1 №2 №3 №4 №5

Образцы исследуемого мелаОбразец 1 – «Пегас» г. Клин (школьный мел)Образец 2 – «Форум» г. Санкт - Петербург Образец 3 – «Каляка – Маляка» г. МоскваОбразец 4 – «Центрум – С» г. Люберцы Образец 5 – «Природный мел» (Большеберезниковский район) РМ

Определение основных показателей качества

Образец №1 №2 №3 №4 №5

Цвет Белый Белый Белый Белый Белый

Сыпучесть Средняя Большая Большая Низкая Большая

Маркость Средняя Большая Большая Низкая Большая

Наличие твёрдых вкраплений

Нет Есть Нет Нет Есть

Качественный анализ на содержание CaCO3.

Проведение качественной реакции на обнаружение ионов СО32-:

поместить измельченный мел в стакан и прилить избыток раствора соляной кислоты до прекращения химической реакции: СаСО3 + 2НСl = CaCl2 + CO2 ↑ + H2O

Наблюдения при проведении качественной реакции на обнаружениеионов Ca2+, показали:при внесение ваты, пропитанной раствором мела в уксусной кислоте, в пламя спиртовой горелки пламя окрашивается в кирпично-красныйцвет, это говорит о присутствии ионов Ca2+ в образцах мела.

Определение содержания СаСО3 в меле методом

обратного титрования.

При титровании исследуемых образцов мела, определили объем второго титранта (NaOH), пошедшего на титрование остатка первого титранта (HCl):

V1 (NaOH) = 9 мл; V2 (NaOH) = 11 мл; V3 (NaOH) = 7,5 мл; V4 (NaOH) = 14 мл; V5 (NaOH) = 5 мл;

Обратное титрование

m 1(CaCO3) =( 0,2 ⋅ 100 – 9 ⋅ 0,1 ) ⋅50 / 1000 = 0,955 г;m 2(CaCO3) =( 0,2 ⋅ 100 – 11 ⋅ 0,1 ) ⋅50 / 1000 = 0,945 г;m 3(CaCO3) =( 0,2 ⋅ 100 – 7, 5 ⋅ 0,1 ) ⋅50 / 1000 = 0,962 г;m 4(CaCO3) =( 0,2 ⋅ 100 – 14 ⋅ 0,1 ) ⋅50 / 1000 = 0,930 г;m 5(CaCO3) =( 0,2 ⋅ 100 – 5 ⋅ 0,1 ) ⋅50 / 1000 = 0,975 г;Массовая доля ω (CaCO3) в анализируемом образце мела вычисляется по формуле:

ω (CaCO3) = [m (CaCO3) / m обр. ] / 100

ω 1 (CaCO3) = (0,955 г / 1г) 100% = 95,5%;⋅ω 2 (CaCO3) = (0,945 г / 1г) 100% = 94,5%;⋅ω 3 (CaCO3) = (0,962 г / 1г) 100% = 96,2%;⋅ω 4 (CaCO3) = (0,930 г / 1г) 100% = 93,0%;⋅ω 5 (CaCO3) = (0,975 г / 1г) 100% = 97,5%.⋅

Методика определения наличия гипса и крахмала в образцах мелков.Анализ на содержание гипса проводим с помощью микроскопа: на предметном стекле при наличие гипса наблюдается игольчатая структура. Крахмал можно обнаружить с помощью йодной воды: крахмал образует соединение сине-фиолетового цвета.Качественный анализ на содержание гипса.Наблюдения под микроскопом показали:• образцы № 1, 2 и 3 на предметном стекле имеют игольчатую структуру;• образцы № 4 и 5 игольчатую структуру не имеют.

Игольчатая структураОпределение наличия гипса

Определение наличия ионов Hg2+ и Pb 2+

Определение наличия ионов Hg2+

1) Исследуемый образец мела массой 1 грамм измельчаем в ступке и растворяем в 2 мл. дистиллированной воды.2) К 1 мл. данного раствора приливаем HCl.3) Нагреваем до t 60°с – 80°с 4) Приливаем раствор тиосульфата натрия Nа2S2O3 , кипятим 1-2 мин.5) Выпадение чёрного осадка на наличие ионов Hg 2+.Hg2+ + S2- = HgS↓

Определение наличия ионов Hg2+

Определение наличия ионов Pb2+

1) Исследуемый образец мела массой 1 грамм измельчаем в ступке и растворяем в 2 мл. дистиллированной воды.2) Осадок отфильтровываем.3) К фильтрату добавляем 1 – 2 мл. раствора KJ.4) Фильтрат охлаждаем под краном с холодной водой, если ионы свинца присутствуют, то мы обнаружим выпадение зелёно-жёлтых кристаллов PbJ2.Pb2+ + 2KJ = PbJ2↓ + 2K+

Определение ионов Pb2+ Фильтрование

В ходе эксперимента мы получили следующие результаты:

Pb 2+ Hg 2+

Образец 1 нет нет

Образец 2 нет нет

Образец 3 нет нет

Образец 4 нет нет

Образец 5 нет нет

Социологический опросНами было опрошено 50 преподавателей нашей школы и получены следующие результаты:

Нами было опрошено 50 учеников нашей школы и получены следующие результаты:

ВыводыНа основе проведённых исследований можно сделать следующие выводы:-не весь мел, встречающийся на прилавках магазинов, обладаетхорошим качеством;-отсутствие высоких очевидных показателей указывает на не совершенство процесса производства;-постоянная работа с мелом вызывает сухость кожи рук и кашель,которые со временем могут перерасти в заболевания аллергического характера;-по своему химическому составу, исследуемые образцы отвечают нормам и не могут отрицательно влиять на здоровье;-образцы № 1,2,3,4,5 не содержат ионов ртути и свинца;-в качестве связующего материала в образцах мела № 2,3 используется гипс;-в качестве связующего материала в образцах № 1,4 используется клей.-в образцах № 1,4 наличие гипса не установлено.Потемнение фильтрованной бумаги после прокаливания свидетельствует о содержании органических веществ, но так как крахмал не обнаружен, можно сделать вывод о наличии клея, который также может быть использован при изготовлении мела.-лучшим связующим материалом является клей.-лучшими качествами обладает мел № 1, но содержание клея дляпридания ему необходимой прочности недостаточно.

Наши рекомендации:

Для уменьшения отрицательных последствий, которые проявляются при постоянном контакте с мелом, рекомендуем учителям. -во время работы чаще мыть руки со смягчающим туалетным мылом.-после каждой учебной смены смазывать руки увлажняющим кремом для рук;-стирать мел с доски только влажной тряпкой;-промывать тряпку как можно чаще;-использовать мел только хорошего качества.

БУДЬТЕ ЗДОРОВЫ!

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Литература.1. С.А.Шапиро, М.А. Шапиро – «Аналитическая химия». Высшая школа.Москва.1989г.2 . П.И.Воскресенский «Техника лабораторных работ». Химия.Москва.1973г.3. География Республики Мордовии, В.Н. Пресняков. Мордовия.2005г.4. ГОСТ Состав, способы производства, области применениямеловых пород .1972г.5. П.А.Оржековский, В.Н. Давыдов – «Творчество учащихся напрактических занятиях по химии. АРКТИ, Москва,1999г.6. Энциклопедия юного химика. Москва,2000г.7. Большая серия знаний (химия), Современная педагогика, Москва,2002г.8. А. Ликум – «Всё обо всём» популярная энциклопедия для детей, Том IМосква,1993г.9. Большая серия знаний (химия), Современная педагогика, Москва,2002г.10. Интернет.11. Химия. Новое учебное пособие, Издательство Феникс, Ростов на Дону,2004г.12. Энциклопедия юного химика, Москва,1997г.13. Я познаю мир (химия), «Издательство АСТ», Москва,1999г.14. Б.В.Некрасов «Основы общей химии», Москва, 1973г.15. Г.М. Чернобельская - Методика обучения химии в средней школе, Москва,2001г.16. Н.Е.Кузнецова - Методика обучения химии, Просвещение,1984г.17. В.И.Голкунов – Химический эксперимент в школе, Самара,1998г. 18. О.М.Петрухин – Практикум по физико – химическим методам анализ,Москва,2001г.19. Э.Гросс, Х.Вайсмантель – Химия для любознательных. Основы химии и занимательные

опыты, Москва,1998г.