Подготовка катионита. 15 г катионита КУ-2 заливают водой и оставляют на 5 часов для набухания. Затем катионит, взбалтывая с водой, переносят колонку или бюретку (д= 12-15 мм), помещают сверху рыхлый ватный тампон и пропускают 100 мл 7%-ной HCl, со скоростью 2-3 капли/сек. Каждую следующую порцию раствора приливают, когда предыдущая опустилась до уровня ватного тампона. Необходимо следить, чтобы мениск жидкости не опускался ниже верхнего края слоя катионита, чтобы в этом слое не образовывались каналы, заполненные воздухом. Затем промывают катионит до нейтральной реакции по метилоранжу. Согласно ГОСТу, на этой колонке можно провести до 20 проб, после чего катионит регенерируют, пропуская 50 мл раствора HCl.
Извлечение хлорида натрия.
Масло. По ГОСТу: Около 5 г продукта, помещают в термостойкий стеклянный стакан, заливают 30 мл воды, нагревают до расплавления, перемешивают и охлаждают до застывания слоя масла. Стеклянной палочкой делают отверстие в этом слое, и пипеткой отбирают 10 мл раствора для ионного обмена.
Сыры, соленые творожные изделия.
По ГОСТу: Около 2 г продукта взвешивают в фарфоровом тигле, высушивают в сушильном шкафу, постепенно поднимая температуру до 140оС, затем обугливают в муфельной печи до прекращения выделения дыма и получения остатка темно-серого цвета. Остаток осторожно обрабатывают горячей водой (4-5 порций) отфильтровывая в коническую колбу. Последняя порция после подкисления азотной кислотой не должна давать реакции с нитратом серебра.
Упрощенная методика: Около 5 г продукта измельчают, помещают в термостойкий стеклянный стакан, заливают 50 мл воды, нагревают до кипения, перемешивают и охлаждают. При необходимости часть раствора отфильтровывают через сухой фильтр в сухую колбу. Пипеткой отбирают 10 мл раствора и переносят в колонку для ионного обмена.
Реакция ионного обмена. При помощи мерной пипетки пробу раствора объемом 10 мл переносят в колонку с ионитом. (При работе с озолением используют весь полученный раствор). Раствор пропускают со скоростью 3-4 капли в секунду, собирая в колбу для титрования. После раствора пропускают 50 мл воды, продолжая собирать фильтрат в ту же колбу.
Титрование. В колбу для титрования добавляют 3-4 капли метилоранжа и титруют из бюретки раствором щелочи с известной концентрацией до перехода окраски в соломенно-желтую.
Вычисления. Правильный подход: предложить школьникам самостоятельно вывести расчетную формулу, учтя все разбавления. В случае анализа сыров по упрощенной методике эта формула может выглядеть так:
, где V(в) и
V(п) – объемы воды, взятой для извлечения, и пипетки соответственно, m(пр)
– масса взятого для анализа продукта, 0,1 – коэффициент, учитывающий
перевод миллилитров в литры и переход к процентам. После подстановки постоянных
величин формула приобретает более простой вид: 
Организация исследовательской работы. Важно, чтобы работа школьников не носила чисто исполнительский характер. Для этого необходимо включать в нее все стадии научного исследования: теоретический анализ, построение гипотезы, планирование эксперимента, экспериментальная работа, анализ полученных результатов и формулировка выводов, оформление отчета.
Можно предложить следующую методику проведения работы по данному направлению:
На первом этапе формулируется цель исследования: разработать метод определения хлорида натрия, пригодный к воспроизведению в школьных условиях. В ходе беседы ребята знакомятся с понятиями весовой и объемный анализ, в качестве примера учитель демонстрирует определение кислоты титрованием. Ставится задача: с помощью учебника и дополнительной литературы найти способ, предложить реакции, с помощью которых можно будет определять хлорид натрия.
На следующем занятии обсуждаются способы, предложенные учениками, отмечается невозможность использования дорогих или ядовитых реактивов (соли серебра, свинца) для проведения анализа в школьных условиях. Как путь решения проблемы учащимся учитель рассказывает ученикам об ионитах, и демонстрирует взаимодействие катионита КУ-2 с раствором хлорида натрия, в результате которого образуется кислый раствор. Формулируется новая задача: детально проработать план эксперимента, включая стадию извлечения хлорида натрия из пищевого продукта (сыра).
На следующих занятиях, после корректировки предложенных планов, ученики приступают к подготовке и непосредственному проведению эксперимента.
Обсуждая первые полученные результаты, школьники вместе с учителем намечают цели дальнейших исследований. Это могут быть:
- совершенствование данной методики, исследование точности и воспроизводимости ее результатов;
- исследование других объектов анализа (только ли хлорид натрия, можно определять данной методикой? только ли в молочных продуктах?)
- применение данной методики для исследования различных продуктов, сравнение полученных результатов с нормами потребления соли и т.п.
Желательно, чтобы с рассказом о своей работе, выводах и перспективах школьники выступали перед другими ребятами, “заражая” их творчеством. В результате из одной группы исследователей, могут образоваться несколько новых, работающих по своим направлениям.
Продуманная организация, выбор доступных методик и актуальных объектов исследования сделает учебную исследовательскую работу важным фактором воспитания самостоятельности, творческой активности, а значит и становления деятельностной компетентности ученика.
Литература:
1. Молоко. Молочные продукты и консервы молочные. М., Издательство стандартов, 1989, 512 с.
-
Опубликовано:
Можаев Г. М., Симинихина Н. В. Учебный исследовательский эксперимент./Химия в школе, 2003, №1, с. 52.
