CC BY
47
Е.Г. НЕЛЮЕИНА
ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ КРАЕВЕДЧЕСКОЙ РАБОТЫ .
УДК 372.854
ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ КРАЕВЕДЧЕСКОЙ РАБОТЫ НА ОСНОВЕ ХИМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
©2014
Е.Г. Нелюбина, кандидат педагогических наук, доцент кафедры химии, географии и методики
их преподавания
Поволжская государственная социально-гуманитарная академия, Самара (Россия)
Аннотация: В статье описан опыт разработки и внедрения химического эксперимента, основанного на замене пищевых продуктов на синтетические вещества в масштабах промышленных предприятий, на примере краеведческого материала Самарской области.
Ключевые слова: краеведческая работа; фракции кислот; синтетические жирные кислоты; этерификация; химический опыт.
Самарская область является одной из ведущих в стране по нефтепереработке и развитию химической промышленности. Считаем актуальным введение в организацию работы школ краеведческого материала, посвященного ознакомлению с основными технологиями замены пищевых продуктов на синтетические вещества.
К настоящему времени имеются значительные результаты в решении этой задачи. Например, в мыловарении часть природных жиров, в том числе и пищевых, высвобождается использованием «мыловаренных» синтетических жирных кислот.
В производстве пуговиц, расчесок и других изделий пластмассу галалит заменяют фенолопластами и амино-пластами, казеиновый клей в некоторых производствах - клеями из мочевиноформальдегидной смолы. Для использования в производственных целях вырабатывают технический этиловый спирт, в результате чего выработка в стране пищевого спирта снижается.
Осуществляется замена крахмала в текстильной промышленности карбоксиметилцеллюлозной, а в электродной - электродной целлюлозой, древесной мукой и др.
Учащиеся средних школ, особенно расположенных в районах с развитой химической и нефтехимической промышленностью, могут быть ознакомлены с путями высвобождения пищевых продуктов из техники. Большое значение в этом отношении имеет учебный химический эксперимент, связанный с краеведческим материалом.
Мы разработали ряд опытов, иллюстрирующих принципы замены пищевых продуктов отходами или продуктами химической и нефтехимической промышленности, выпускаемыми Самарскими производствами -молочным заводом, заводом синтетических жирных кислот и другими. Рассмотрим примеры некоторых опытов.
Например, использование синтетических жирных кислот. Синтетические жирные кислоты получают окислением парафина нефти. Из продуктов окисления отбирают фракции кислот состава С4-С9, С10-С16 и С17-С20. Две последние называют мыловаренными, так как их используют, главным образом, в производстве мыла.
Опыт № 1. Опыт с фракциями синтетических жирных кислот состава С10-С16 и С17-С20.
Получение синтетического мыла. В пробирке 5-7 мл фракции синтетических жирных кислот, по каплям и при встряхивании их нейтрализуют 10%-ным раствором соды. Раствор соды добавляют до прекращения выделения углекислого газа и приливают еще один мл.
2Я-СООН + №2С03 ^ 2Я-ТОО№ + Н2О + СО2|
Затем добавляют хлористого натрия до насыщения, то есть производят высаливание натриевого мыла из раствора. Выпавшие хлопья мыла отфильтровывают, отжимают, прессуют в брусочек и высушивают в обычных условиях. Часть мыла сохраняют, с другой частью выполняют школьные опыты по изучению свойств мыла.
Параллельно можно поставить те же опыты и
с хозяйственным мылом. Результаты получаются одинаковыми. Отсюда учащиеся делают вывод о том, что синтетическим мылом называют натриевые соли, полученные при нейтрализации синтетических высокомолекулярных кислот. При этом они отмечают, что для производства такого мыла можно расходовать не природные жиры, а парафин нефти, который долгое время был нежелательным отходом переработки парафинистых нефтей, например нефти Самарской области.
Опыт № 2. Опыты с фракцией синтетических жирных кислот состава С4-С9.
Получение и свойства эмульгатора. В пробирку отдельными порциями берут 2 мл фракции кислот С4-С9, при встряхивании добавляют 10%-ный раствор гидроксида натрия до образования геля. Затем добавляют дистиллированной воды до получения коллоидного раствора натриевых солей этих кислот. Берут четыре пробирки, в первые две помещают по 3-4 капли растительного или технического масла, в третью - керосина, а в четвертую - нефти.
В первую пробирку приливают 1-2 мл дистиллированной воды, а во все остальные - столько же ранее полученного коллоидного раствора натриевых солей синтетических жирных кислот. Содержимое пробирок энергично встряхивают, и через некоторое время отмечают, что во второй, третьей и четвертой пробирках получились стойкие эмульсии, а в первой - эмульсия нестойкая. Следовательно, натриевые соли кислот состава С4-С9 проявляют свойства эмульгатора.
Учитель в беседе по этому вопросу расширит представления учащихся об использовании эмульгаторов в народном хозяйстве (флотация, эмульсионная полимеризация, эмульсионные пленки и др.) и о том, что, используя фракцию синтетических жирных кислот С4-С9 для производства эмульгаторов, можно из этой сферы техники высвобождать хозяйственное мыло.
Опыт с мылом как эмульгатором можно поставить демонстрационно, для сравнения. Тем более что в перечне лабораторных экспериментов по теме «Жиры» рекомендуются опыты по эмульгированию с использованием в качестве эмульгатора хозяйственного мыла.
Другим примером является получение и свойства сложных эфиров. Методика этого опыта известна. Положив в основу описание Л.А. Цветкова [1], мы вели этерификацию фракции синтетических жирных кислот С4-С9 этиловым спиртом (в других опытах -бутиловым и амиловым спиртами).
Опыт № 3. Этерификация фракции синтетических жирных кислот С4-С9 этиловым спиртом.
В круглодонную колбу помещают 2-3 кипятильных камешка, 10 мл этилового спирта и осторожно, отдельными порциями, 10 мл концентрированной серной кислоты. В капельную воронку помещают смесь 40 мл этилового спирта и 60 мл фракции
Е.Г. НЕЛЮЕИНА
ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ КРАЕВЕДЧЕСКОЙ РАБОТЫ ...
синтетических жирных кислот С4-С9.
Содержимое колбы осторожно нагревают примерно до 120°С. Затем по каплям в колбу вводят жидкость из капельной воронки так, чтобы из холодильника в приемник (коническая колба) равномерно падали капли жидкости. В перегонной колбе имеет место реакция этерификации: R - СООН + С2Н5ОН ~ R - COO - С2Н5 + Н2О и процесс постепенного испарения веществ. Вначале, при 76-79°С отгоняются пары непрореаги-ровавшего этилового спирта, затем, при 82-8б°С -полученная смесь сложных эфиров этилового спирта и кислот состава С4-С9. Эту смесь собирают в сухой и предварительно взвешенный приемник (вес Pj). По окончании отгонки смеси сложных эфиров приемник вновь взвешивают (вес Р2). По полученным данным можно провести расчет выхода смеси сложных эфиров по отношению к исходному количеству этилового спирта по формуле:
где х - выход в % смеси сложных эфиров по отношению к исходному количеству этилового спирта;
Р - вес (в г ) полученной смеси эфиров Р = Р2 — Р1;
Р2 - вес (в г) приемника со смесью эфиров;
Р1 - вес приемника;
Рэ - исходный вес этилового спирта. Рэ = V • ^ где d - удельный вес этилового спирта, V - исходный объем этилового спирта (мл).
Выше было сказано, что аналогично ставили опыты по этерификации фракции С4-С9 бутиловым и амиловым спиртами. Смесь амиловых эфиров отгонялась при 140-
180°С, а бутиловых - при 120-130°С.
Выход смеси сложных эфиров по отношению к исходному количеству спиртов во всех трех случаях был в пределах 50-60%. Для проведения опыта по этерификации одним каким-либо спиртом требуется 1-1,5 часа.
Полученные смеси сложных эфиров представляли собой бесцветные прозрачные жидкости, не растворимые в воде. Они легче воды и имеют приятный цветочный запах, в то время как исходная фракция синтетических жирных кислот С4-С9 является желто-коричневой, жидкостью с резким специфическим запахом. Температура кипения этой фракции в пределах 180-210°С (пределы температур кипения полученных смесей сложных эфиров).
Опыты по этерификации синтетических жирных кислот состава С4-С9 различными спиртами рекомендуются для занятий химического кружка, факультатива или в рамках организации внеурочной работы. Они разнообразят школьный эксперимент по сложным эфирам и продемонстрируют учащимся, что в некоторых производствах синтетическими кислотами можно заменить уксусную кислоту, столь необходимую в народном хозяйстве.
Все описанные опыты можно рекомендовать к внедрению в учебный процесс или в организацию внеурочной работы, описанные опыты могут быть интересны не только учителям химии, но и преподавателям дополнительного образования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Цветков Л.А. Эксперимент по органической химии в средней школе. М. : Просвещение. 1994. 345 с.
FEATURES OF REGIONAL STUDIES ACTIVITIES ON THE BASIS OF CHEMICAL
EXPERIMENT
©2014
E.G. Nelyubina, Candidate of pedagogical sciences, associate professor of Department of Chemistry,
Geography and Their Teaching Methodology
Samara State Academy of Social Sciences and Humanities, Samara (Russia)
Annotation: The article describes the development and implementation of chemical experiment based on the replacing foods with synthetic materials on industrial scale, as exemplified in the local history.
Keywords: regional studies activities; acids fractions; synthetic fatty acids; esterification; chemical experiment.
УДК 372.854
ХИМИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ, НАПРАВЛЕННЫЙ НА РЕШЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ, КАК ЭЛЕМЕНТ ПРОФОРИЕНТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
©2014
Е.Г. Нелюбина, кандидат педагогических наук, доцент кафедры химии, географии и методики
их преподавания
Поволжская государственная социально-гуманитарная академия, Самара (Россия)
Аннотация: Профориентация является одной из наиболее важных педагогических проблем. В данной работе описан опыт использования химического эксперимента с краеведческим содержанием, направленного на решение технических задач, который можно использовать при решении вышеуказанной проблемы.
Ключевые слова: казеин; молочная сыворотка; профориентация; химический опыт; галалит; клей; фенол-формальдегидная смола.
Одной из актуальных задач химической науки и практики является высвобождение из технических производств пищевых продуктов. В различных отраслях промышленности широко используют пищевые жиры, крахмал, казеин, молоко и другие. Большинство школьников даже не предполагают масштабов использования пищевого сырья в химической промышленности, поэтому разработанный в данном направлении материал актуален.
На территории Самарской области и города Самары расположено несколько сотен нефтеперерабатывающих предприятий и химических производств, которые целенаправленно проводят замену сырьевых пищевых про-
дуктов на синтетические вещества. Это является одним из приоритетных направлений при решении технических задач, которое помогают решать ученые-химики.
Данный аспект помогает организовывать профори-ентационную работу среди учащихся средних общеобразовательных школ. При объяснении технических процессов ученикам целесообразно использовать примеры веществ из повседневного обихода, например молоко, крахмал и т. д. Такой подход будет носить практикоо-риентированный характер. Включение в рассмотрение данных вопросов химического эксперимента, демонстрирующего решение таких технических задач, будет способствовать повышению уровня мотивационной
