Физические свойства сахара


Сахар — разговорное название сахарозы. Формула выглядит следующим образом: C12H22O11. В основном сахар добывается из тростника или свеклы. Является важнейшим компонентом питания клеток, незаменим для мозга. Сахар является чистейшим углеводом, который обеспечивает физическую и умственную активность. В отличие от крахмала, который тоже является углеводом, быстро перерабатывается и усваивается организмом. Пищеварительный тракт расщепляет сахарозу на простые сахара – глюкозу и фруктозу. Глюкоза обеспечивает более половины энергетических затрат организма.

Физико-химические свойства сахара

Сахароза представляет собой бесцветные кристаллы легко растворимые в воде. Белизна объясняется мелкой фракцией и преломлением света гранями. При температуре от 160°C происходит плавление, с застыванием образуется вязкая полупрозрачная масса именуемая карамелью.
Сахароза имеет сложное молекулярное строение по сравнению с глюкозой. Содержит гидроксильную группу (ОН), что подтверждается толерантностью сахаров к окислению металлов.


ьдегиды (спирт лишенный водорода) содержаться во всех классах углеводов, кроме сахарозы. Однако проявляется с глюкозой при расщеплении молекул сахара в пищеварительной системе организма.
Сахароза является важнейшим элементом среди дисахаридов, молекулы которых состоят из двух атомов. В данном случае из глюкозы и фруктозы. В отличие от остальных (лактоза, мальтоза, целлобиоза), сахароза – наиболее углеводистый сахар.

Сахароза (молекулярная формула сахара)
Молярная масса сахарозы 342 г/моль

Полезные свойства сахара

Главным потребителем глюкозы в организме человека являются нейроны головного мозга. Кислород и сахар — основные питательные элементы центральной нервной системы. Глюкоза необходима для метаболизма. Питает сердечно-сосудистую систему.
Как известно, глюкоза способствует выделению эндорфинов (гормоны счастья), которые являются природной защитой от стрессов. Сладкий чай или шоколадка – лучшие помощники на экзаменах или собеседованиях.


Вредные свойства сахара

Вред, наносящий организму сахаром, сложно переоценить. Переизбыток сахара наносит непоправимый урон печени, окутывая ее жировыми прослойками. Точно также фруктоза поступает с сердцем, что приводит к инфарктам, ишемической болезни.
Сахар является питательным веществом не только мозга, но и бактерий. Налет на зубах или в щелях, труднодоступных местах ротовой полости может содержать львиную долю липкого сахара, что является уютной средой для размножения сотен видов патогенной микрофлоры. При увеличении аппетита, ротовые жители берутся за зубную эмаль и дентин, что приводит к кариесу.
Сахар не содержит иных питательных веществ, кроме углеводов. Применять его в чистом виде крайне нежелательно. Излишняя калорийность приводит к проблемам с обменом веществ, позже образуются тяжелые заболевания, например, сахарный диабет. Употреблять сахар лучше из фруктов, которые помимо углеводов несут ряд витаминов. Глюкоза содержится в хлебе, который богат витамином В, в кабачках и прочих овощах.

Источник: zolotoj-pesok.ru

Химические свойства

Сахароза образуется путём отсоединения молекулы воды от гликозидных остатков простых сахаридов (под действием энзимов).

Структурная формула соединения – С12Н22О11.

Дисахарид растворяется в этаноле, воде, метаноле, нерастворим – в диэтиловом эфире. Нагревание соединения выше температуры плавления (160 градусов) приводит к карамелизации расплава (разложению и окрашиванию). Интересно, что при интенсивном освещении или охлаждении (жидким воздухом) вещество проявляет фосфоресцирующие свойства.


Сахароза не вступает в реакцию с растворами Бенедикта, Фелинга, Толленса и не проявляет кетоновых и альдегидных свойств. Однако, при взаимодействии с гидроксидом меди углевод «ведёт себя», как многоатомный спирт, образуя ярко–синие сахараты металла. Данную реакцию используют в пищевой индустрии (на сахарных заводах), для выделения и очистки «сладкого» вещества от примесей.

При нагревании водного раствора сахарозы в кислой среде, в присутствии фермента инвертазы или сильных кислот, происходит гидролиз соединения. В результате этого образуется смесь глюкозы и фруктозы, называемая инертным сахаром. Гидролиз дисахарида сопровождается изменением знака вращения раствора: с положительного на отрицательный (инверсия).

Полученную жидкость применяют для подслащивания пищевых продуктов, получения искусственного мёда, предотвращения кристаллизации углевода, создания карамелизированной патоки, производства многоатомных спиртов.

Главные изомеры органического соединения с аналогичной молекулярной формулой – мальтоза и лактоза.

Метаболизм

Организм млекопитающих, в том числе человека, не приспособлен к усвоению сахарозы в чистом виде. Поэтому при попадании вещества в ротовую полость, под воздействием амилазы слюны, происходит запуск гидролиза.


Основной цикл переваривания сахарозы происходит в тонком кишечнике, где, в присутствии фермента сахаразы, высвобождаются глюкоза и фруктоза. После этого моносахариды, при помощи белков – переносчиков (транслоказ), активируемых инсулином, доставляются в клетки кишечного тракта путём облегчённой диффузии. Наряду с этим, глюкоза проникает в слизистую оболочку органа посредством активного транспорта (за счёт градиента концентрации ионов натрия). Интересно, что механизм ее доставки в тонкий кишечник зависит от концентрации вещества в просвете. При значительном содержании соединения в органе «работает» первая схема «транспортировки», а при малом – вторая.

Основной моносахарид, поступающий из кишечника в кровь – глюкоза. После ее всасывания, половина простых углеводов по воротной вене транспортируется в печень, а остальная часть поступает в кровоток через капилляры кишечных ворсинок, где в последствии извлекается клетками органов и тканей. После проникновения глюкоза, расщепляется на шесть молекул углекислого газа, вследствие чего выделяется большое количество энергетических молекул (АТФ). Оставшаяся часть сахаридов усваивается в кишечнике путём облегчённой диффузии.

Польза и суточная потребность

Метаболизм сахарозы сопровождается выделением аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), которая является главным «поставщиком» энергии в организм. Она поддерживает форменные элементы крови в норме, жизнедеятельность нервных клеток и мышечных волокон. Кроме того, невостребованная часть сахарида используется организмом для построения гликогена, жира и белково – углеродных структур. Интересно, что планомерное расщепление запасённого полисахарида обеспечивает стабильную концентрацию глюкозы в крови.


Учитывая, что сахароза – «пустой» углевод, суточная доза не должна превышать десятую часть потребляемых килокалорий.

Для сохранения здоровья диетологи рекомендуют ограничить прием сладости до следующих безопасных норм в день:

  • для младенцев от 1 до 3 лет – 10 – 15 грамм;
  • для детей до 6 лет – 15 – 25 грамм;
  • для взрослых 30 – 40 грамм в сутки.

Помните, под «нормой» понимается не только сахароза в чистом виде, но и «скрытый» сахар, содержащийся в напитках, овощах, ягодах, фруктах, кондитерских изделиях, выпечке. Поэтому, детям до полутора лет лучше исключить продукт из рациона питания.

Энергетическая ценность 5 грамм сахарозы (1 чайной ложки) составляет 20 килокалорий.

Признаки нехватки соединения в организме:

  • депрессивное состояние;
  • апатия;
  • раздражительность;
  • головокружение;
  • мигрень;
  • быстрая утомляемость;
  • снижение когнитивных функций;
  • выпадение волос;
  • нервное истощение.

Потребность в дисахариде возрастает при:

  • интенсивной мозговой деятельности (за счёт расходования энергии на поддержание прохождения импульса по нервному волокну аксон – дендрит);
  • токсической нагрузке на организм (сахароза выполняет барьерную функцию, защищая клетки печени парными глюкуроновыми и серными кислотами).

Помните, повышать суточную норму сахарозы важно предельно осторожно, поскольку избыток вещества в организме чреват функциональными расстройствами поджелудочной железы, патологиями сердечно – сосудистых органов, появлением кариеса.

Вред сахарозы

В процессе гидролиза сахарозы, помимо глюкозы и фруктозы, образуются свободные радикалы, которые блокируют действие защитных антител. Молекулярные ионы, «парализуют» иммунную систему человека, вследствие чего организм становится уязвимым перед вторжением чужеродных «агентов». Данное явление лежит в основе гормонального дисбаланса и развития функциональных расстройств.

Отрицательное воздействие сахарозы на организм:

  • вызывает нарушение минерального обмена;
  • «бомбардирует» инсулярный аппарат поджелудочной железы, вызывая патологии органа (диабет, преддиабет, метаболический синдром);
  • снижает функциональную активность энзимов;
  • вытесняет из организма медь, хром и витамины группы В, повышая риск развития склероза, тромбоза, инфаркта, патологий кровеносных сосудов;
  • уменьшает сопротивляемость инфекциям;
  • закисляет организм, провоцируя возникновение ацидоза;
  • нарушает усвоение кальция и магния в пищеварительном тракте;

  • повышает кислотность желудочного сока;
  • увеличивает риск возникновения язвенного колита;
  • потенцирует ожирение, развитие паразитарных инвазий, появление геморроидальных узлов, эмфиземы лёгких;
  • повышает уровень адреналина (у детей);
  • провоцирует обострение язвы желудка,12 – перстной кишки, хронического аппендицита, приступов бронхиальной астмы;
  • увеличивает риск заболеваемости ишемией сердца, остеопорозом;
  • потенцирует возникновение кариеса, парадонтоза;
  • вызывает сонливость (у детей);
  • повышает систолическое давление;
  • вызывает головную боль (за счёт образования мочекислых солей);
  • «загрязняет» организм, провоцируя возникновение пищевых аллергий;
  • нарушает структуру белковых, а иногда, и генетических структур;
  • вызывает токсикоз у беременных;
  • изменяет молекулу коллагена, потенцируя появление ранней седины;
  • ухудшает функциональное состояние кожи, волос, ногтей.

Если концентрация сахарозы в крови больше, чем нужно организму, излишек глюкозы преобразуется в гликоген, который откладывается в мышцах и печени. При этом, переизбыток вещества в органах потенцирует образование «депо» и ведёт к трансформации полисахарида в жировые соединения.

Как минимизировать вред сахарозы?

Учитывая, что сахароза потенцирует синтез гормона радости (серотонина), приём сладких продуктов ведёт к нормализации психоэмоционального равновесия человека.

При этом, важно знать, как нейтрализовать вредоносные свойства полисахарида.

Полезные советы:


  1. Замените белый сахар натуральными сладостями (сухофруктами, мёдом), кленовым сиропом, натуральной стевией.
  2. Исключите из ежедневного меню продукты с большим содержанием глюкозы (торты, конфеты, пирожные, печенье, соки, магазинные напитки, белый шоколад).
  3. Следите, чтобы в составе приобретаемых продуктов не было белого сахара, крахмальной патоки.
  4. Употребляйте антиоксиданты, нейтрализующие свободные радикалы и препятствующие повреждению коллагена сложными сахарами.К природным антиокислителям относятся: клюква, ежевика, квашеная капуста, цитрусовые фрукты, зелень. Среди ингибиторов витаминного ряда выделяют: бета – каротин, токоферол, кальций, L – аскорбиновую кислоту, бифлаваноиды.
  5. Съедайте два ореха миндаля после приёма сладкой еды (для уменьшения скорости абсорбции сахарозы в кровь).
  6. Выпивайте ежедневно полтора литра чистой воды.
  7. Полоскайте ротовую полость после каждого приёма еды.
  8. Занимайтесь спортом. Физические нагрузки стимулируют выброс естественного гормона радости, вследствие чего поднимается настроение и сокращается тяга к сладким продуктам.

Для минимизации вредного воздействия белого сахара на организм человека рекомендуется отдать предпочтение подсластителям.

Данные вещества, в зависимости от происхождения, разделяют на две группы:

  • натуральные (стевия, ксилит, сорбит, маннит, эритрит);
  • искусственные (аспартам, сахарин, ацесульфам калия, цикламат).

При выборе подсластителей лучше отдать предпочтение первой группе веществ, поскольку польза вторых до конца не изучена. При этом, важно помнить, что злоупотребление сахарными спиртами (ксилитом, маннитом, сорбитом) чревато возникновением диареи.

Природные источники

Природные источники «чистой» сахарозы – стебли сахарного тростника, корнеплоды сахарной свёклы, соки кокосовой пальмы, канадского клёна, берёзы.

Кроме того, соединением богаты зародыши семян некоторых злаков (маиса, сахарного сорго, пшеницы). Рассмотрим, в каких продуктах содержится «сладкий» полисахарид.


Таблица № 1 «Источники сахарозы»
Наименование продукта Содержание сахарозы на 100 грамм пищевого сырья, грамм
Белый сахар (свекловичный) 99,9
Коричневый сахар (тростниковый, кленовый) 85
Мёд 79,8
Пряники, мармелад 71 – 76
Финики, пастила яблочная 70
Чернослив, изюм (кишмиш) 66
Хурма 65
Инжир (вяленый) 64
Виноград (мускат, кишмиш) 61
Мушмула 60,5
Ирга 60
Кукуруза (сладкая, замороженная, белая) 8,5
Манго (свежий) 7
Фисташки (сырые) 6,8
Мандарины, клементины, ананасы (сладкие сорта) 6
Абрикосы, орехи кешью (сырые) 5,8
Горох зелёный (свежий) 5
Нектарины, персики, сливы 4,7
Дыня 4,5
Морковь (свежая) 3,5
Грейпфрут 3,5
Фасоль 3,3
Фейхоа 3
Бананы, куркума (пряность) 2,3
Яблоки, груши (сладкие сорта) 2
Смородина чёрная, клубника 1,2
Грецкие орехи, лук (свежий) 1
Помидоры 0,7
Крыжовник, тыква, картофель, черешня 0,6
Малина 0,5
Вишня 0,3

Кроме того, сахароза в небольших количествах (менее 0,4 грамм на 100 грамм продукта) содержится во всех хлорфиллоносных растениях (зелени, ягодах, фруктах, овощах).

Получение сахарозы

Для извлечения данного углевода в промышленных масштабах применяют физические и механические методы воздействия.

Рассмотрим, как делается свекловичная сахароза (белый сахар)

  1. Очищенную сахарную свёклу измельчают в механических свёклорезках.
  2. Нарезанное сырьё помещают в аппараты – диффузоры, а затем пропускают через них горячую воду. В результате этого из свёклы вымывается 90 – 95 % сахарозы.
  3. Полученный раствор обрабатывают известковым молоком (для осаждения примесей). В процессе реакции гидроксида кальция с органическими кислотами, содержащимися в растворе, образуются малорастворимые кальциевые соли, а при взаимодействии с сахарозой – растворимый сахарат кальция.
  4. Для осаждения гидроксида кальция, через «сладкий» раствор пропускают углекислый газ.
  5. После этого его фильтруют, а затем упаривают в вакуумах – аппаратах. Выделенный сахар – сырец имеет жёлтый оттенок, поскольку в нём присутствуют красящие вещества.
  6. Для очистки от примесей, сахарозу вновь растворяют в воде, а затем раствор пропускают через активированный уголь.
  7. «Чистую» смесь повторно упаривают в вакуумных аппаратах. В результате получается рафинированный (белый) сахар.
  8. Полученный продукт подвергают кристаллизации путём центрифугирования или раскалывания компактных «сахарных голов» на небольшие куски.

Бурый раствор (меласса), который остаётся после извлечения сахарозы, применяют для получения лимонной кислоты.

Сферы применения

  1. Пищевая индустрия. Дисахарид используют как самостоятельный продукт питания (сахар), консервант (в высоких концентрациях), составной компонент кулинарных изделий, алкогольных напитков, соусов. Кроме того, из сахарозы получают искусственный мёд.
  2. Биохимия. Полисахарид применяют как субстрат при получении (ферментации) глицерина, этанола, бутанола, декстрана, левулиновой и лимонной кислот.
  3. Фармакология. Сахарозу (из сахарного тростника) используют при изготовлении порошков, микстур, сиропов, в том числе для новорожденных детей (для придания сладкого вкуса или консервации).

Помимо этого, сахарозу в сочетании жирными кислотами, применяют как неионные детергенты (вещества, улучшающие растворимость в водных средах) в сельском хозяйстве, косметологии, при создании моющих средств.

Вывод

Сахароза – «сладкий» углевод, образуемый в плодах, стеблях и семенах растений в процессе фотосинтеза.

При поступлении в организм человека, дисахарид, распадается на глюкозу и фруктозу, выделяя большое количество энергетического ресурса.

Лидеры по содержанию сахарозы – сахарный тростник, сок канадского клёна, сахарная свёкла.

В умеренных количествах (20 – 40 грамм в день) вещество полезно для человеческого организма, поскольку активизирует работу головного мозга, снабжает клетки энергией, защищает печень от токсинов. Однако, злоупотребление сахарозой, особенно в детском возрасте, ведёт к появлению функциональных расстройств, гормональному сбою, ожирению, кариесу, пародонтозу, преддиабетическому состоянию, паразитарным инвазиям. Поэтому перед приёмом продукта, в том числе введением сладости в детские смеси, целесообразно оценить, каковы его польза и вред.

Для минимизации ущерба для здоровья, белый сахар заменяют на стевию, нерафинированный сахар – сырец, мёд, фруктозу (фруктовый сахар), сухофрукты.

Источник: FoodandHealth.ru

Примером наиболее распространенных в природе дисахаридов (олигосахаридом) является сахароза (свекловичный или тростниковый сахар).

Биологическая роль сахарозы

Наибольшее значение в питании человека имеет сахароза, которая в значительном количестве поступает в организм с пищей. Подобно глюкозе и фруктозе сахароза после расщепления ее в кишечнике быстро всасывается из желудочно-кишечного тракта в кровь и легко используется как источник энергии.

Важнейший пищевой источник сахарозы — сахар.

Строение сахарозы

Молекулярная формула сахарозы  С12Н22О11.Физические свойства сахара

Сахароза имеет более сложное строение, чем глюкоза. Молекула сахарозы состоит из остатков молекул глюкозы и фруктозы в их циклической форме. Они соединены друг с другом за счет взаимодействия полуацетальных гидроксилов (1→2) -гликозидной связью, то есть свободный полуацетальный (гликозидный) гидроксил отсутствует:

Физические свойства сахара

Сахароза. Строение

Физические свойства сахарозы и нахождение в природе

Сахароза (обыкновенный сахар) – белое кристаллическое вещество, более сладкое, чем глюкоза, хорошо растворимое в воде.

Температура плавления сахарозы 160°C. При застывании расплавленной сахарозы образуется аморфная прозрачная масса – карамель.

Сахароза является весьма распространённым в природе дисахаридом, она встречается во многих фруктах, плодах и ягодах. Особенно много ее  содержится в сахарной свёкле (16-21%) и сахарном тростнике (до 20%), которые и используются для промышленного производства пищевого сахара.

Содержание сахарозы в сахаре 99,5%. Сахар часто называют «носителем пустых калорий», так как сахар – это чистый углевод и не содержит других питательных веществ, таких, как, например, витамины, минеральные соли.

Химические свойства

Для сахарозы характерны реакции по гидроксильным группам.

1. Качественная реакция с гидроксидом меди (II)

Наличие гидроксильных групп в молекуле сахарозы легко подтверждается реакцией с гидроксидами металлов.

Видеоопыт «Доказательство наличия гидроксильных групп в сахарозе»

Если раствор сахарозы прилить к гидроксиду меди (II), образуется ярко-синий раствор сахарата меди (качественная реакция многоатомных спиртов):

Физические свойства сахара

2. Реакция окисления

Восстанавливающие дисахариды

Дисахариды, в молекулах которых сохраняется полуацетальный (гликозидный) гидроксил (мальтоза, лактозы), в растворах частично превращаются из циклических форм в открытые альдегидные формы и вступают в реакции, характерные для альдегидов: реагируют с аммиачным раствором оксида серебра и восстанавливают гидроксид меди (II) до оксида меди (I). Такие дисахариды называются восстанавливающими (восстанавливают Cu (OH)2 и Ag2O).

Реакция «серебряного зеркала»Физические свойства сахара

Реакция с гидроксидом меди (II)Физические свойства сахара

Невосстанавливающий дисахарид

Дисахариды, в молекулах которых нет полуацетального (гликозидного) гидроксила (сахароза) и которые не могут переходить в открытые карбонильные формы, называются невосстанавливающими (не восстанавливают Cu (OH)2 и Ag2O).

Сахароза, в отличие от глюкозы, не является альдегидом. Сахароза, находясь в растворе, не вступает в реакцию «серебряного зеркала» и при нагревании с гидроксидом меди (II) не образует красного оксида меди (I), так как не способна превращаться в открытую форму, содержащую альдегидную группу.

Видеоопыт «Отсутствие восстанавливающей способности сахарозы»

3. Реакция гидролиза

Для дисахаридов характерна реакция гидролиза (в кислой среде или под действием ферментов), в результате которой образуются моносахариды.

Сахароза способна подвергаться гидролизу (при нагревании в присутствии ионов водорода). При этом из одной молекулы сахарозы образуется молекула глюкозы и молекула фруктозы:

Физические свойства сахара

Видеоопыт «Кислотный гидролиз сахарозы»

Мальтоза и лактоза при гидролизе расщепляются на составляющие их моносахариды за счёт разрыва связей между ними (гликозидных связей):

Физические свойства сахара

Таким образом, реакция гидролиза дисахаридов является обратной процессу их образования из моносахаридов.

В живых организмах гидролиз дисахаридов происходит при участии ферментов.

Получение сахарозы

Сахарную свеклу или сахарный тростник превращают в тонкую стружку и помещают в диффузоры (огромные котлы), в которых горячая вода вымывает сахарозу (сахар).

Вместе с сахарозой в водный раствор переходят и другие компоненты (различные органические кислоты, белки, красящие вещества и др.). чтобы отделить эти продукты от сахарозы, раствор обрабатывают известковым молоком (гидроксидом кальция). В результате этого образуются малорастворимые соли, которые выпадают в осадок. Сахароза образует с гидроксидом кальция растворимый сахарат кальция С12Н22О11·CaO·2Н2О.

Для разложения сахарата кальция и нейтрализации избытка гидроксида кальция через раствор пропускают оксид углерода ( IV).

Выпавший в осадок карбонат кальция отфильтровывают, а раствор упаривают в вакуумных аппаратах. По мере образования кристалликов сахара отделяют с помощью центрифуги. Оставшийся раствор – меласса – содержит до 50% сахарозы. Его используют для производства лимонной кислоты.

Выделенную сахарозу очищают и обесцвечивают. Для этого ее растворяют в воде и полученный раствор фильтруют через активированный уголь. Затем раствор снова упаривают и кристаллизуют.
Физические свойства сахара

Источник: himija-online.ru

Введение

Я, ученица восьмого класса, города Кузнецка. Занимаюсь по учебнику Перышкин А.В.«Физика 8 класс» 15-е издание, стереотипное; Москва; ДРОФА 2012.

Мне очень нравится физика, особенно меня, увлекает на опытах доказывать физические явления, делать экспериментальные работы, решать теоретические и практические задачи.

Техника безопасности

  1. Быть внимательным и дисциплинированным, соблюдать правила поведения.
  2. Размещать приборы, материалы, оборудование по своим рабочим местам так, чтобы исключить их падение или опрокидываний.
  3. Нельзя пользоваться разбитой посудой или посудой с трещиной.
  4. Нельзя вынимать термометр из посуды с веществом при проведении эксперимента.
  5. Не допускать опрокидываний сосуда с горячей водой.
  6. Следить за тем, чтобы во время работы случайно не коснуться горячих предметов.
  7. Перед выполнением эксперимента внимательно изучить теорию и определить ход последовательности выполнения опыта.

Плавление парафина

Цель работы: Исследовать тепловые свойства парафина(свечи)в домашних условиях, предать жидкому парафину форму.

Гипотеза: В процессе плавления и кристаллизации вещества его температура не изменяется, то есть парафин – это кристаллическое тело.

Объект исследования: парафиновая свеча

Предмет исследования: процесс плавления, кристаллизации и агрегатные свойства твердого тела-парафина.

Задачи исследования:

  • Проанализировать дополнительный материал, книга, интернет, по данной теме.
  • Провести опыты, доказывающие гипотезу моего проекта, на основе справочных материалов.
  • Получить из эксперимента ответы на волнующие вопросы.
  • Проанализировать полученные результаты и сделать вывод.

Методы исследования:

  • Изучение литературы
  • Проведение опыта
  • Анализ результатов

Парафин – смесь предельных углеводородов C18-C35; температура плавления 40-65°С; не растворим в воде и спиртах, растворим в ароматических углеводородах. Получается из нефти, применяется в смеси с церезином для изготовления свечей Известно, что одной из характеристик кристаллических тел, отличающих их от аморфных, является определённая температура плавления. Другими словами, когда кристаллическое тело при постоянном нагревании достигает температуры плавления, его температура на некоторое время перестаёт повышаться, и только когда всё тело становится жидким, его температура начинает снова возрастать.

Описание практической части

Нам понадобиться две парафиновые свечи, вода, кастрюля, термометр, стеклянный стакан, ножик, восковые мелки или акриловые краски, формочка. На терке натираем парафиновые свечи или мелко нарезаем ножиком. Высыпаем в стеклянный стакан. Берем кастрюльку, наливаем в неё воду и ставим на газ, туда же ставим стакан с парафином, ждем, когда вода достаточно нагреется, снимаем с плиты, начинает нагреваться и парафин. Температура парафина повышается со временем до достижения плавления. С момента начала плавления температура парафина не изменяется до тех пор, пока все вещество не превратится из кристаллического в жидкое состояние, в этот момент, я регистрирую с помощью термометра температуру плавления парафина. Далее температура жидкого парафина повышается, а потом начинает понижаться. Я заливаю приготовленную мной формочку, делаю игрушку. Итак, в ходе проведенного мной опыта, я доказала и оправдала цель своей первой работы. Температура плавления парафина не менялась на протяжении всего процесса плавления и совпала с табличной величиной. Следовательно, если у парафина есть постоянная температура плавления, значит, он является кристаллическим телом.

Отчетная таблица и график для кристаллизации парафина.

t, мин

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

15

24

30

35

t,°С

68

63

60

58

55

55

55

55

55

55

55

55

55

50

47

Рисунок 1

Рисунок 2

Моя работа с парафином не закончилась, а только дала начало новому старту, теперь все в семье ходят с идеально чистыми руками. В процессе поиска информации, я нашла интересные уроки по изготовлению домашнего мыла, которое теперь делаю красочным и разным, это поднимает настроение.

Рисунок 3

Рисунок 4

Сравнение парафина и воска

В чем разница между парафином и воском? Воск не горит, он только плавится с образованием крупных капель. Парафин напротив, сгорает полностью. При горении парафина выделяется копоть. Воск же при сжигании не оставляет пятен копоти. Я знаю, что свечи встречаются как парафиновые, так и восковые. Но воск, как правило, имеет желто-коричневый цвет, а парафин белого цвета, если в него не добавлены красители. Воск при длительном хранении покрывается белесым налетом. Парафин при разрезании крошится, а воск нет, он отрезается цельными кусочками. Натуральный воск обладает способностью вызывать аллергию. Чистый парафин практически не вызывает аллергических реакций.

Поискав информацию о парафине в интернете, я нашла много интересных способов применения его в хозяйственной деятельности.

Вот что мне удалось узнать: парафинотерапия набирает все большую популярность за счет физических свойств парафина и его доступности. Парафин разогревает кожу, способствуя раскрытию пор и выведению токсинов. Тонус кожи повышается за счет ее очищения и увлажнения. Она становится гладкой и бархатистой.

Лечебное действие парафином

  • при травмах и заболеваниях воспалительного характера.
  • при болезнях периферической нервной системы.
  • при бронхите, пневмонии, трахеите, болезнях печени.
  • при варикозе вен;
  • при кожных заболеваниях, трофических язвах, ожогах, обморожениях, ранах.

Чем больше я углублялась в процесс изучения свойств парафина и его применения, тем больше узнавала много нового. Пролистав кучу роликов в ютюбе, мне попалось на глаза видео о трюках на велосипедах, скейтбордах и самокате. Для того, чтобы сделать сложные вилли, банни хоп и мэньюл понадобиться парафин для натирания поверхностей, на которых они выполняются. Он нужен для увеличения скольжения тел.

Оказалось, что парафин является и заменителем дорогостоящей смазки для велосипедов. Смазывать цепь парафином, идея не новая. Существуют и промышленные твердые смазки для цепи, представляющие собой раствор парафина (или других воскоподобных веществ) в летучем растворителе. Жидкая жижа из пузырька легко проникает в зазоры, затем растворитель испаряется и остается твердая смазка. Стоят такие смазки совершенно неприличные деньги, хотя исходные материалы, мало того, что копеечные, так еще и доступны.

Но это еще не все свойства парафина, мы знаем о том, что «не бывает худа без добра», так и с парафином. Например, губные помады из парафина очень вредны, так как не дают дышать коже и испарять влагу, губы становятся сухими.

Свечи могут вместо уютной обстановки и желания насладиться любимым ароматом, таят опасность для нашего здоровья. Дело в том, что огромное количество аромасвечей содержит не натуральные эфирные масла, которые действительно благоприятно сказываются на нашей нервной системе, а искусственные ароматизаторы, которые в процессе горения способны выделять токсины. Подобное воздействие медики сравнивают с продолжительным вдыханием сигаретного дыма, о пользе или вреде которого, говорить не приходится.

Как я уже и говорила, на просторах интернета я увидела множество впервые открытых для себя его свойств, но это повергло меня в шок. Если нарезать парафин и поместить в пробирку, а затем нагревать его до полного исчезновения и подождать до кипения ну и в конечном итоге, поместить жидкое вещество в воду, то получится самый настоящий «взрыв с огненным шоу». Происходит это так, при соприкосновении пробирки с водой её дно трескается. Вода, в свою очередь, мгновенно проникает в образовавшиеся трещины и испаряется от жара парафина, образующийся пар выталкивает парафин из пробирки, который смешивается с воздухом и самовоспламеняется.

Рисунок 5

Любимое лакомство детства это «Чупа-Чупс», а до него были леденцы на палочках «Петушки». Зная процессы плавления и кристаллизации, я решила, сама изготовить сахарный леденец.

Карамелизация сахара

Сахар представляет собой сахарозу (растительный дисахарид) практически в чистом виде – это углевод, состоящий из фруктозы и глюкозы. Название его происходит из сансткрита – слово «sarkara» переводилось как песок.

Впервые попробовав фрукты, ягоды и натуральный мед люди стали задумываться о способе выделения сладкого компонента из растительных продуктов для того, чтобы разнообразить свой рацион. Разные народы используют для этого разнообразные источники: сорго у китайцев, кленовый сок – у канадцев, а березовый – у поляков, белорусы используют для этих целей петрушку. Для нас более привычным и традиционным считается сахар из свеклы, из которой сладость добывается в очень больших промышленных масштабах. Хотя, родоначальником стоит считать тростниковый сахар.

Свойства сахара

Сахар оказывает большую пользу нашему организму, несмотря на устойчивое мнение об исключительно негативном воздействии. Любовь к сладкому практически возведена в ранг вредных привычек. Однако необходимо понимать, что в умеренных количествах один лишь сахар способен принести большое количество энергии, причем в достаточно быстрые сроки. Сахар способен также способствовать выработке серотонина – гормона счастья. Кстати, он полезен не только для организма, в быту его свойства тоже смогут пригодиться: удаление пятен травы, уменьшение остроты блюда, нейтрализация запахов, очистка от смазки, продлевание жизни цветов в вазе. Как вы видите, при правильном подходе каждый продукт может стать чрезвычайно полезным.

Сахарную песчинку, кристаллик, можно разглядеть невооруженным глазом. Кристаллы — это твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре.

а) монокристаллы – это одиночные однородные кристаллы, имеющие форму правильных многоугольников и обладающие непрерывной кристаллической решеткой (сахарные кристаллики)

б) поликристаллы – это кристаллические тела, сросшиеся из мелких, хаотически расположенных кристаллов. Большинство твердых тел имеет поликристаллическую структуру (металлы, камни, песок, сахар-рафинад).

Свойства кристаллических тел

  • правильная геометрическая форма и объем;
  • определенная температура плавления;
  • основным свойством монокристаллов является анизотропия-неодинаковость физических свойств в различных направлениях кристалла.

Сахар по нашей гипотезе и аморфное тело, и кристаллическое. Так что же такое аморфное тело?

Аморфные тела не имеют строгого порядка в расположении атомов и молекул (стекло, смола, янтарь, канифоль, сахарный леденец). В аморфных телах наблюдается изотропия их физические свойства одинаковы по всем направлениям. При внешних воздействиях аморфные тела обнаруживают одновременно упругие свойства (при ударах раскалываются на куски как твердые тела) и текучесть (при длительном воздействии текут как жидкости). При низких температурах аморфные тела по своим свойствам напоминают твердые тела, а при высоких температурах – подобны очень вязким жидкостям. Аморфные тела не имеют определенной температуры плавления, а значит, и температуры кристаллизации. 

При нагревании они постепенно размягчаются.

Аморфные тела занимают промежуточное положение между кристаллическими твердыми телами и жидкостями. 

Интересно!

Одно и то же вещество может встречаться и в кристаллическом и в некристаллическом виде.

В жидком расплаве вещества частицы движутся совершенно беспорядочно.

Если расплав застывает медленно, спокойно, то частицы собираются в ровные ряды и образуются кристаллы. Так получается сахарный песок или кусковой сахар.

Если остывание происходит очень быстро, то частицы не успевают построиться правильными рядами и расплав затвердевает некристаллическим. Так, если вылить расплавленный сахар в холодную воду или на очень холодное блюдце, образуется сахарный леденец, некристаллический сахар.

Одно из моих любимых хобби-это выпечка. Поэтому, я как любой, пока растущий, кулинар-кондитер знаю, что ни одни рецепт не пройдет без добавления сахара. Также у меня есть на примете много его применений практически без добавления других продуктов. Например, всеми любимые сахарные леденцы или новшество вошедшее недавно «съедобные сахарные кристаллы». Для украшения своей выпечки я использую карамель. Приготовление правильной и нужной карамели занятие трудоемкое.

1 вариант: 200г — сахара,100мл — воды.

2 вариант: 300 г сахара;335 г свежей сметаны (30% жирности) или сливки 33% жирности; 65 г сливочного масла и чайная ложечка соли.

Сахар можно применять в лечебных целях, он может оказывать весьма полезное действие: таблетки от кашля, лекарство от гипотонии (сниженного давления), лечение отравления, заживление ран, укусы насекомых. 

Косметологи взяли на вооружение сладкий продукт и в результате мы можем проводить модные и эффективные сеансы красоты: 1 Пилинг, 2 Скраб, 3 Шугаринг. 

Описание практической части

Возьмем 200 г сахара и высыпаем его в миску, добавляем воду 100мл и «секретный ингредиент» несколько капель лимонного сока. Он нужен для того, чтобы не допустить новой кристаллизации расплавленного сахара. Ставим эту смесь на огонь, постоянно помешивая. Чтобы превратить сахар в карамель, он должен сначала раствориться или расплавиться, что происходит при температуре 160 °С. На данном этапе карамель просто растворяется и закипает. Чем выше температура воды, тем активнее происходит диффузия. Таким образом, сахар растворился в воде – произошел физический процесс, при котором в воде оказались молекулы сахара, связанные с несколькими молекулами воды. Количество молекул, которые могут раствориться в воде, ограничено, поэтому в конце концов, наступит момент, когда сахар больше не растворяется. Такой раствор сахара называется насыщенным. Следующий этап – это карамелизация, она происходит из-за того, что при температуре выше 185°С,сахароза разлагается с выделением воды. Когда карамель начинает темнеть, то ее нельзя мешать. Перемешивание будет обогащать сироп воздухом. Это приведет к снижению температуры сиропа. Таким образом, сахар не потемнеет должным образом. Кроме того, горячая карамель будет просто прилипать к ложке или лопаточке, а это очень трудно отчистить. Далее происходит 3 этап переход кристаллического сахара в аморфное тело. Если остывание происходит очень быстро, то частицы не успевают построиться правильными рядами и расплав затвердевает некристаллическим. В течение нескольких месяцев сахарные леденцы могут кристаллизоваться, это можно проверить, если разломить леденец при этом мы увидим сахарные кристаллы. Таким образом, сахар является и кристаллическим, и аморфным телом.

Рисунок 6

Кристаллы и их свойства

Цель работы: Исследовать кристаллы и их свойства, попробовать сделать их самим.

Гипотеза: кристаллы бывают разных видов и некоторые из них мы можем сделать сами.

Объект исследования: кристаллы.

Предмет исследования: выращивание кристаллов.

Задачи исследования:

  • Проанализировать дополнительный материал, книга, интернет, по данной теме.
  • Провести опыты, доказывающие гипотезу нашего проекта, на основе справочных материалов.
  • Получить из эксперимента ответы на волнующие вопросы.
  • Проанализировать полученные результаты и сделать вывод.

Методы исследования:

  • Изучение литературы.
  • Проведение опыта.
  • Анализ результат.

Кристаллами называются все твердые тела, в которых слагающие их частицы (атомы, ионы, молекулы) расположены строго закономерно наподобие узлов пространственных решеток.

Описание практической части

К примеру кристаллы медного купороса можно с легкостью вырастить дома.

Итак, нам понадобится 110 г медного купороса и 200-220 мл воды, она должна быть довольно горячая 50-60°С, марля, термометр для измерения температуры воды, затравка, баночка, в которой будет расти монокристалл. Монокристаллы– это одиночные однородные кристаллы, имеющие форму правильных многоугольников и обладающие непрерывной кристаллической решеткой.

Во-первых, нагреем воду в чайнике до температуры 50-60°С,убедившись при помощи термометра в правильном значении температуры. Высыпаем в баночку 100г медного купороса, затем, в ту же ёмкость добавляем 200мл воды. Сразу видим, что происходит быстрая диффузия, и жидкость окрашивается в голубовато – синий оттенок. Размешиваем получившийся раствор до полного растворения песчинок вещества. Далее процеживаем смесь через марлю, чтобы нерастворившиеся мелкие крупицы не прошли в сосуд. Наматываем затравку, которая заранее готова, на нитку, а нитку, в свою очередь, на опору, у меня линейка. Ждем 5-7 дней для того, чтобы кристалл вырос и ставим его в теплое место. Да, кристаллы действительно растут в домашних условиях и получаются очень красивыми.

Первый день выращивания кристаллов.

Рисунок 7

Спустя неделю.

Рисунок 8

Рисунок 9

В природе существуют сотни веществ, образу­ющих кристаллы. Вода — одно из самых распро­страненных из них. Замерзающая вода превраща­ется в кристаллы льда или снежинки.

Идеальные кристаллы – это математическая абстракция, используемая учеными для описания свойств настоящих кристаллов

Реальные кристаллы – это те кристаллы, с которыми мы сталкиваемся в реальной жизни.

Природные кристаллы вырастают в недрах нашей планеты в естественных для роста условиях.

Искусственные кристаллы выращиваются в лабораториях или в домашних условиях.

У нас в области Никольские предприниматели запустили установки по выращиванию монокристаллов в одном из цехов бывшего завода «Красный гигант».

«Первые кристаллы диаметром 200 мм планируется вырастить в ближайшее время. Предприниматели уже нашли рынок сбыта: кристаллами заинтересовались на уральском и санкт-петербуржском оптико-механических заводах. Большое промышленное значение имеют монокристаллы полупроводниковых и диэлектрических материалов, выращиваемые в специальных условиях. В частности, монокристаллы кремния и некоторых искусственных сплавов являются основой современной твердотельной электроники», – информирует пресс-служба правительства Пензенской области.

Применение кристаллов

С давних пор с кристаллами были связаны суеверия; как амулеты, они должны были не только ограждать своих владельцев от злых духов, но и наделять их сверхъестественными способностями. Опираясь на законы оптики, ученые искали прозрачный бесцветный и бездефектный минерал, из которого можно было бы шлифованием и полированием изготавливать линзы Кристаллы кварца, кальцита и других прозрачных веществ, пропускающих ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, применяются для изготовления призм и линзооптических приборов. Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках 20 в., в полупроводниковых приборах, в лазерах для усиления световых волн, в медицине. Особое место кристаллов в ювелирной промышленности, в бижутерии кристаллы Сваровски.

Выполняя эти экспериментальные опыты, я расширила свой кругозор по предмету и данной теме. Еще раз убеждаюсь в том, что физика интересный предмет. Знания, которые я получила, пригодятся мне на практике, также для сдачи ОГЕ и в старших классах. Я теперь сама умею готовить мыло и сахарные леденцы, это оригинальные подарки своими руками для моих близких. Спасибо огромное за конкурс (бесплатный). Спасибо за внимание!!!

Ссылка на видео, подтверждающая опыты https://yadi.sk/d/uT9CDaH13JXGc2

Источник: rosuchebnik.ru

При переходе воды из твердого состояния в жидкое ее плотность не уменьшается, а возрастает, также плотность воды увеличивается при ее нагреве от 0 до +4°С, максимальную плотность вода имеет при +4°С, и только при последующем ее нагревании плотность уменьшается.

При +4°С градусах плотность воды превышает плотность льда, благодаря чему охлаждаясь сверху вода опускается на дно лишь до тех пор, пока ее температура не достигнет +4°С, вследствие чего лед остается на поверхности водоемов, что делает возможным жизнь под слоем льда водной флоры и фауны.

Данные свойства воды связаны с существующими в ней водородными связями, связывающими между собой молекулы, как в жидком, так и в твердом состоянии.

САХАР : Сахар – это вещество белого цвета, иногда с голубоватым оттенком,
мелкокристаллический, сладкий на вкус, хорошо растворим в воде.
Образует прозрачные сиропы, очень гигроскопичен.
При хранении относительная влажность воздуха должна быть 60%, при
хранение нужно соблюдать товарную совместимость, влажность 0,15%.
Сахар — песок

мелкокристаллический
рафинированный
промышленный
Сахар — рафинад — получают из сахара – песка
прессованный ( колотый, быстрорастворимый, в кубиках со свойствами
литого сахара)
прессованный в мелкой фасовке ( дорожный )
литой – колотый
Рафинадная пудра – получают в виде измельченных кристаллов из
крошки рафинированного сахара, размером 0,1 мм.

Распространенные дефекты
Увлажнение, потеря сыпучести.
Отсыревание
Деформация сахара- рафинада
Посторонние запахи и привкусы
Видимые примеси

МЕДЬ :
Температура плавления °C 1084
Температура кипения °C 2560
Плотность, γ при 20°C, кг/м³ 8890
Удельная теплоемкость при постоянном давлении, Ср при 20°C, кДж/(кг•Дж) 385
Температурный коэфициент линейного разширения, а•106 от 20 до 100°C, К-1 16,8
Удельное электрическое сопротивление, при 20°C 0,01724
Теплопроводность λ при 20°C, Вт/(м•К) 390
Удельная электрическая проводимость, ω при 20°C, МОм/м 58
Еще одним свойством воды является то, что она обладает высокой теплоемкостью (4,1868 кДж/кг) , это объясняет, почему в ночное время и при переходе от лета к зиме вода остывает медленно, а днем или во время перехода от зимы к лету также медленно нагревается. Благодаря этому свойству вода является регулятором температуры на Земле.

Вода обладает большой удельной теплоемкостью и является хорошим теплоносителем.
Среди всех жидкостей вода имеет самое высокое поверхностное натяжение. вода способна стать хорошим проводником при условии растворения в ней даже малого количества ионных веществ.

По массе в состав воды входит 88,81% кислорода и 11,19% водорода, вода кипит при температуре +100°С, а замерзает при 0°С, она плохой проводник для электричества и теплоты, но хороший растворитель. (Для информации) .

Физические свойства Н2О
Температура кипения (°С) -100
Температура кристаллизации (°С) — 0
Плотность при 20°С (г/см3) -0,9982
Молекулярная масса -18

Источник: otvet.mail.ru


Leave a Comment

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.