Обсуждение участника:Полина Коткова
Научно-практическая конференция школьников «Вектор познания»
СЕКЦИЯ ХИМИИ
«Получение школьного ластика из млечного сока
одуванчика лекарственного»
Исследовательская работа
Автор – Коткова Полина Александровна,
учащаяся 10 «А» класса
МБОУ г. Владимира «СОШ № 40»
Научный руководитель -
Буткеева Наталья Рудольфовна,
учитель химии
МБОУ г. Владимира «СОШ № 40»
Владимир, 2018
ОГЛАВЛЕНИЕ (стр. 1):
- ВВЕДЕНИЕ (стр. 2)
- ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ (стр. 3-4)
- ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ (стр. 5)
- ВЫВОДЫ (стр. 6)
- ЛИТЕРАТУРА (стр. 7)
- ПРИЛОЖЕНИЕ (стр. 8)
1
ВВЕДЕНИЕ
Выбор темы исследования мной определен не случайно. Меня заинтересовал научно-популярный фильм «Каучук из одуванчиков» (приложение 1). Изучив литературу по теме, я узнала, что ряд растений являются каучуконосами и среди них — одуванчик лекарственный. Мне захотелось самостоятельно получить каучук из одуванчика, изучить его свойства и, если мне удастся получить достаточное количество каучука, сформировать ластик. Таким образом, цель моей исследовательской работы: изучить возможность получения школьного ластика из одуванчика лекарственного.
Задачи:
1) Изучить методики получения каучука из млечного сока одуванчика;
2) Исследовать свойства полученного каучука;
3) Получить конечный продукт - ластик;
4) Изучить возможности производства каучука из одуванчиков в России
2
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ГЕРМАНИЯ ВОЗВРАЩАЕТСЯ К ПРОИЗВОДСВУ РЕЗИНЫ ИЗ СОРНЯКА
Институт молекулярной биологии и прикладной экологии Общества имени Фраунгофера (Германия) вместе с небезызвестным производителем шин Continental в октябре этого года намерен возобновить в Мюнстере свёрнутое в 1950-х производство каучука из одуванчиков.
«Используя самые передовые методы культивации, мы преуспели в лабораторном изготовлении высококачественного натурального каучука из одуванчиков, — заявляет Райнер Фишер (Rainer Fischer), глава Института молекулярной биологии и прикладной экологии. — Настало время испробовать эту технологию в пилотном проекте, но уже в промышленных масштабах». «Качество» — ключевое слово для природного каучука, поскольку именно из-за него европроизводители шин лишь добавляют в свою продукцию его синтетический аналог, основную же долю массы оставляют натуральному веществу.
В итоге выведено растение, дающее каучук, который сохраняет свои свойства при температуре до –70 °С. Само собой, новейший ГМ - одуванчик далеко не так прихотлив, как упомянутый каучуконос. «Работает» каучуковый одуванчик всего год, то есть
после его посадки вам не придётся дожидаться урожая несколько лет. При этом даже серьёзные колебания погоды не мешают полезному сорняку увеличить корневую массу.
Самое интересное, что одуванчик уже побывал каучуконосом в странах Запада, когда во время Второй мировой его семена были доставлены из СССР в США и Канаду. Но окончание войны привело к свертыванию его возделывания: натуральный каучук из третьего мира был дешевле. Растущий спрос на натуральное вещество и селекционные усилия немецких специалистов способны принципиально изменить ситуацию.
Учитывая экспортную ориентированность, как германского автомобилестроения, так и производства шин, можно надеяться, что этот высококачественный и недорогой каучук появится на рынке уже в ближайшие годы.
Но, как известно, всё новое — хорошо забытое старое.
Россия не имела собственного каучука и в этом отношении полностью зависела от его стран - поставщиков. Чистый импорт натурального каучука в СССР в 1938 г. составлял, по данным статистического бюллетеня Международного комитета по регулированию производства натурального каучука, 27228 тонн. 4 февраля 1931 года И. В. Сталин в своем выступлении на первой Всесоюзной конференции работников социалистической промышленности сказал: «У нас имеется в стране все, кроме разве каучука. Но через год - два и каучук мы будем иметь в своем 7 распоряжении». Для решения проблемы производства отечественного каучука одним из быстрых и перспективных путей решения задачи ученые СССР считали поиск и разведение растений - каучуконосов. В 1931 году в горных долинах Тянь-Шаня (Казахстан) колхозниками Спиваченко и Буханевичем было найдено каучуконосное растение – кок-сагыз. В нашей области его тоже выращивали. В частности под городом Юрьев-Польским был совхоз «Каучук». По данным Юрьев-Польского историко - архитектурного музея его урожайность в 1947 году доходила до 50 центнеров с 1 гектара. Первый вариант технологии производства кок-сагызного каучука включал в себя диффузионное отделение, в котором
3
сырье подвергалось запарке и выщелачиванию в диффузорах, при этом образовавшийся жом направлялся на выделение каучука, а диффузионные соки не были использованы. На основании проведенных исследовательских работ было признано целесообразным ввести комплексную переработку кок-сагыза с получением спирта и каучука. В этом случае сырье подвергалось разварке под давлением в типовых аппаратах Генца, используемых в спиртовой промышленности, в которых инулин, содержащийся в корнях каучуконоса, гидролизовался во фруктозу. Разваренная масса подвергалась брожению, с применением специальных дрожжевых бактерий, для дальнейшего перевода сахара в спирт. Такая технология производства являлась наиболее экономичной и короткой, а также исключала применение щелочи и обеспечивала повышенное качество каучука.
Я же попытаюсь получить каучук из повсеместно встречающегося одуванчика лекарственного. Это растение - одно из самых распространённых в России. Кроме того, что оно обладает фармацевтическими свойствами, оно каучуконосное, а как известно — из каучука делают резину. Ластик — тоже вид резины, а значит делается из каучука. И я решила попробовать сделать «стирашку» из одуванчика.
Натуральный каучук
Высокомолекулярный углеводород (C5H8)n, цисполимер изопрена
n(CH_2=C(CH_3)-CH=CH_2 □(→┴(t,Na) ) (-CH_2-C(CH_3)=CH-CH_2-)_n;
содержится в млечном соке каучуконосных растений, среди которых одуванчик лекарственный. Растворим в углеводородах и их производных (бензине, хлороформе, сероуглероде и т. д.). В воде, спирте, ацетоне натуральный каучук практически не набухает и не растворяется. Уже при комнатной температуре натуральный каучук присоединяет кислород, происходит окислительная деструкция (старение каучука), при этом уменьшается его прочность и эластичность. При температуре выше 200 °C натуральный каучук разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов. При взаимодействии натурального каучука с серой, хлористой серой, органическими пероксидами (вулканизация) происходит соединение через атомы серы длинных макромолекулярных связей с образованием сетчатых структур. Это придает каучуку высокую эластичность в широком интервале температур.
4
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Опыт 1: Получение каучуковых хлопьев.
1. В конце мая 2017 я выкопала 50 корней одуванчика лекарственного (приложение 2). Одуванчик лекарственный (лат. Taraxacum officinale) – многолетнее травянистое растение семейства сложноцветных с толстым, маловетвистым стержневым корнем. Все части растения содержат белый млечный сок. Отделив корни, я их вымыла, измельчила в блендере, отжала через ситчатый пресс. Получилось 40 мл вязкой жёлтой жидкости. Добавила 10 мл дистиллированной воды и 0,5 хлорида кальция, смесь перемешала. Затем добавила 10 мл этилового спирта. Вскоре на поверхности появились хлопья каучука. 2. Я собрала хлопья в фарфоровую чашку. Эта масса представляла собой липкое вещество, которое трудно было сформировать в какую-либо форму, поэтому я оставила её на открытом воздухе на шесть часов. 3. В результате получилось вещество жёлто-коричневого цвета (приложение 3). С помощью стеклянной палочки я вытащила из чашки образец и растянула его в нить длинной 3 см (приложение 4). После того, как я отпустила нить, она сжалась в первичную форму — это подтверждает эластичность каучука.
Опыт 2: Доказательство непредельного характера каучука.
В раствор перманганата калия (2 мл) я добавила раствор каучука (спиртовой), взболтала. Через некоторое время раствор обесцветился, что доказывает непредельный характер каучука.
3CH_2=C(CH_3 )-CH=CH_2+2KMnO_4+4H_2 O→
→3CH_2 (OH)-C(CH_3 )=CH-CH_2 (OH)+2MnO_2+2KOH
Опыт 3: Формирование ластика.
Подсохшую массу каучука я раскатала в небольшой шарик (приложение 5) и попробовала
стереть им надпись, написанную на бумаге карандашом. Каучук справился с этой задачей и теперь, можно сказать, что ластик я получила.
5
ВЫВОДЫ
1)Изученные методики действительно позволяют получить каучук из одуванчика лекарственного, но выход продукта достаточно мал (в отличии от казахского вида кок-сагыз).
2) Полученный каучук обладает непредельным характером, эластичностью и относительной прочностью.
3)Полученный каучук обладает свойством школьного ластика — стирает карандаш, - следовательно, его можно использовать как стирашку.
4) Возвращение к производству каучука из одуванчиков в России может стать довольно экономичным и практичным, так как в нашей полосе одуванчик произрастает практически везде.
6
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ И ЛИТЕРАТУРА
Кузьминский, А. С. Окисление каучуков и резин / А.С. Кузьминский, Н.Н. Лежнев, Ю.С. Зуев. - М.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 2016. - 320 c.;
Эрмана, Б. Каучук и резина. Наука и технология / Под редакцией Дж. Марка, Б. Эрмана, Ф. Эйрича. - М.: Интеллект, 2011. - 768 c.;
Органическая химия: учебник для 11(10) класса общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / И. И. Новошинский, Н. С. Новошинская. – 3-е изд. – М.: ООО «Русское слово – учебник», 2016. – 368 с. – (Инновационная школа).;
http://maxpark.com/community/4057/content/2263160;
http://www.molodostivivat.ru/uudivitelnoe-riadom/proizvodstvo-kauchuka-iz-rezinovyx oduvanchikov.html;
https://www.youtube.com;
https://knowledge.allbest.ru/chemistry/2c0a65625a2ad68a4c43b89421306c27_0.html;
https://en.ppt-online.org/91184;
https://yandex.ru/images/search?text=гевея%20фото;
https://yandex.ru/images/search?text=одуванчик%20лекарственный%20фото;
https://yandex.ru/images/search?text=изопрен.
7
ПРИЛОЖЕНИЕ
Приложение 1 (в прилагающейся папке) Приложение 2 (выкопанные корни одуванчика)
Приложение 3 (полученное вещество) Приложение 4 (растягиваем каучук)
Приложение 5 (шарик из каучука)
8
