Будущие академики

УДК 6:539.2                                                     Николаева Т.В., Ильмендеева Е.А., Мокеева Н.Л.

МОУ «Лицей №2» г.Чебоксары – участник «Лиги школ Роснано»

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЕЕ КАЧЕСТВЕННОЙ ПОСУДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ПИТАНИЯ.

 

Статья представлена действительным членом АЭН ЧР Ахметзяновым И.Д.

 

Поскольку публикация статьи школьников в Трудах нашей Академии – явление уникальное, то, наверное, необходимо дать некоторые пояснения. 

В конце октября  2010г. Лицей №2 г. Чебоксары наряду с такими известными школами как Лицей при МИФИ, Физмат школа Новосибирского госуниверситета, Гимназия при Академгородке СО РАН и единственная школа России, которая входит не в систему Минобрнауки РФ, а в РАН – Лицей «Физико-техническая школа», научным руководителем которого является лауреат Нобелевской премии Ж.И.Алферов; победил в конкурсе по отбору 20 школ - участниц «Лиги школ Роснано».Целью этого проекта Роснано является «создание условий для качественного обновления содержания естественнонаучного образования в российском общем образовании с ориентацией на подготовку кадров для современной индустрии, использующей нанотехнологии, и формирования поколения грамотных потребителей продукции, выпускаемой наноиндустрией».

В Лицее № 2 – прекрасные учителя и талантливые ученики. В прошлом учебном году лауреатами конкурса Фонда «Династия» в номинации «Наставник будущих ученых» стали 4-е учителя из Чувашии. Трое из них – из Лицея №2, в том числе и руководитель представляемой работы – учитель химии высшей категории Н.Л.Мокеева.

Это особый конкурс, для участия и победы в котором не нужно заполнять анкеты и подавать заявки, надо просто хорошо преподавать свой предмет. Лауреатов конкурса называют их бывшие ученики, поступившие в вузы. В самых престижных вузах  страны был проведен массовый опрос студентов начальных курсов. Более 52 000 студентов заполнили анкеты, указав своих лучших школьных преподавателей естественнонаучных дисциплин. Учителя, многократно названные студентами, и стали лауреатами этого конкурса.

Что касается непосредственно работы, то нельзя не отметить удачно поставленную задачу, имеющую актуальность и практическую направленность. Полагаю, что полученные юными исследователями результаты представляют интерес и для читателей Трудов АЭН ЧР.    Нельзя не отметить, что авторы показали весьма уверенное, тем более для их возраста, владение самыми современными методами исследований, в том числе сканирующей зондовой микроскопией.    Лицей располагает двумя комплектами «NanoEducator», которые используются в качестве учебно-исследовательской наноаппаратуры в известных  университетах таких высокотехнологичных стран мира, как Германия,  Италия, Сингапур, Республика Корея и другие.

Конечно, несомненно заметно, что авторы пока еще не имеют опыта написания статей для «взрослых», тем более академических, изданий. Но это в их возрасте – дело наживное.

АЭН ЧР и Лицей №2 летом этого года заключили договор о сотрудничестве. Как показывает многолетний опыт работы академика РАН Ж.И. Алферова с Лицеем «Физико-техническая школа», такое сотрудничество полезно обеим сторонам и способствует повышению уровня образования и науки.

 

В статье изложены материалы научно- исследовательской работы  учащихся

лицея, выполненной с применением сканирующего зондового микроскопа.

The article presents the materials of scientific research of high school pupils withe the use of a scanning probe microscope.

Ключевые слова: сканирование, атомно- силовая микроскопия.

Key words: scanning, atomic-force microscope.

 

            В нашей стране в последнее время очень часто стал подниматься вопрос здорового образа жизни. Это и отказ от вредных привычек, привлечение масс к различным спортивным мероприятиям.

Президент России Дмитрий Анатольевич Медведев в своем послании 2009 года призвал всех вести здоровый образ жизни. Две трети нашего вклада в здоровье — это наш образ жизни: то, как мы живем, то, как мы питаемся, какую воду мы пьем, и только 10-15% — это состояние медицины.

            Но очень немногие задумываются над качеством посуды, которую используют для приготовления пищи. Особенно для приготовления горячей пищи, т.к. мы все очень хорошо знаем, что при нагревании скорость химической реакции увеличивается и вместе с пищей в наш организм могут попасть различные химические элементы.

         Поэтому мы решили изучить этот вопрос  и обсудить его на научно - практической конференции.

         Целью данной работы является определение наиболее качественной посуды, используемой для приготовления горячих блюд.

      Для этого были определены следующие задачи:

1) изучить какую посуду чаще всего используют учащиеся нашего лицея для приготовления горячих блюд;

2) определить наиболее химически стойкую посуду;

3) определить посуду, в которой получается вода наиболее качественной после кипячения;

4) определить в какой посуде пища не пригорает;

5) изучить какая посуда имеет наиболее ровную поверхность;

6) сравнить вид ухода за посудой каждого типа.

Объектами исследования служили: посуда из нержавеющей стали, посуда фирмы«Zepter», алюминиевая посуда, эмалированная посуда.

      Для исследования в работе были использованы следующие методы:

1) социологический опрос;

2) работа с литературой и интернет - ресурсами;

3) потенциометрический метод - для определения pHсред [3,8];

4) метод атомно-абсорбционной спектрометрии - для определения ионов железа, цинка, меди, свинца, никеля, хрома, марганца [4, 7, 9];

5) фотометрический метод – для определения ионов алюминия, кремния, молибдена [2. 5];

6) флуориметрический метод - для определения бора [6];

7) титриметрический метод - для определения жёсткости, кальция [1,10];

8) расчетный метод – для определения магния;

9) метод сканирующей зондовой микроскопии - для изучения поверхности исследуемых образцов [11, 12, 13].

Ранее такая работа не проводилась. Эта работа, позволит определить, какую посуду по своим физико-химическим свойствам правильнее приобретать для своего здоровья.

Для проведения работы мы провели анкетирование среди учащихся 9-х, 10-х и 11-х классов нашего лицея, всего было опрошено 155 респондентов. Данные анкетирования нам показали, что наши учащиеся используют различную посуду для приготовления горящей пищи. По данным (рис.1) мы видим, что наиболее часто используемой посудой является: посуда из нержавеющей стали и эмалированная посуда, менее используемой является алюминиевая посуда и посуде фирмы "Zepter".

            Изучив справочную литературу и интернет ресурсы по данному вопросу, мы пришли к следующим выводам (таблица 1):

-химически стойкой является посуда из нержавеющей стали и посуда фирмы "Zepter", химически не стойкая алюминиевая и эмалированная посуда;

-низкую теплопроводимость имеют посуда из нержавеющей стали, посуда фирмы "Zepter" и светлая эмалированная, высокую теплопроводимость имеют алюминиевая посуда и темная эмалированная посуда,;

-чаще всего пища пригорает  в эмалированной посуде;

-на поверхности посуды из нержавеющей стали и посуды фирмы "Zepter" поры отсутствуют и она  не царапается, алюминиевая посуда и эмалированная посуда имеет пористую поверхность, легко царапается;

-уход за посудой из нержавеющей стали и посудой фирмы "Zepter", а так же алюминиевая посуда легко моется, но ее нельзя мыть содой, эмалированная посуда плохо моется, нельзя, мыть абразивными средствами.

 

Таблица 1. Обобщение литературных и интернет - исследований

Характеристика посуды	Посуда из нержавеющей стали	Посуда фирмы «Zepter»	Алюминиевая посуда	Эмалированная посуда
Химическая стойкость	Химически стойкая	Химически стойкая	Химически не стойкая	Химически не стойкая
Теплопроводимость	низкая	низкая	высокая	Светлая эмаль-низкая, Темная эмаль-высокая
Пригорание пищи	Не пригорает	Не пригорает	Не пригорает	Пригорает
Поверхность посуды	Поры отсутствуют, не царапается	Поры отсутствуют,  не царапается	Поверхность не ровная, покрыта мелкими раковинами, легко царапается	Возможны сколы, царапается
Уход за посудой	Легко моется, можно пользоваться любыми моющими средствами	Легко моется можно пользоваться любыми моющими средствами,	Легко моется, нельзя пользоваться содой	Плохо моется, нельзя скоблить ножом, мыть абразивными средствами

 

      Для определения концентрации ионов железа, меди, хрома, цинка, свинца, никеля, марганца мы использовали спектрофотометр атомно-абсорбционный С -115-М1 (рис.2). Это - пламенный прибор, работающий на газе ацетилене. Мы подключили его в сеть, прогрели прибор. Затем выбрали и установили лампу для определённого металла, установили необходимую длину её волны. Включили  компрессор, подачу газа, произвели калибровку, настройку прибора на определённый металл. Подготовленную пробу воды распылили в пламени горелки. Зарегистрировали плотность раствора, необходимую для определения содержания металлов в пробе.

Для определения химических элементов кремния, алюминия, молибдена использовали фотометрический метод.  Рассмотрим метод на примере определения кремния.

Для определения химического элемента бора использовали флуориметрический метод. Для этого были приготовлены рабочие  растворы и измерены интенсивности их флуорисценции. Одновременно анализировали три одинаковые порции исследуемого образца. В мерные колбы вместимостью 25см

Для определения химического элемента магния и  жесткости воды использовали титриметрический метод. Для титрования в коническую колбу отмеривали пипеткой требуемый объём пробы, доводили, до 100 см

      Определение химического элеманта Са проводили титриметрическим методом. Для этого выбрали объём пробы воды для определения Са, исходя из известной величины общей жёсткости. По величине израсходованного на титрование объёма трилона Б выбирали соответствующий объём пробы воды.

      Для определения магния использовали математические расчеты:

Х=12,18(А-В), Х-это концентрация химического элемента магния, 12,16 – эквивалент магния, А – общая жёсткость эквивалента, В – молярное содержание магния.

      Для определения водородного показателя (pH) – мы использовали pH-метр – «Inolab». Для этого в стеклянный стакан объемом 100 см3  налили исследуемый образец объемом 50 см3, и поставили стакан на подставку штатива, опускали электроды на несколько минут до установления стабильного значения. Повторность опытов была трехкратной.

      Для изучения поверхности образцов  мы использовали метод сканирующей зондовой микроскопии. Исследование проводили с помощью сканирующего зондового микроскопа «NanoEducator». Для исследования, мы включили компьютер и сканирующий зондовый микроскоп «NanoEducator». Выбрали режим атомно-силового микроскопа (АСМ). Подобрали резонансную частоту и нашли такой момент, чтобы пик лежал в интервале от 8 до 9 кГц, а высота пика составляла от 3 до 4 Вт. Установили зондовый датчик (зонд). На сканер поместили исследуемый образец. Включили камеру и вставили ее. Провели грубый подвод зонда  с помощью винта ручного подвода. Установили типичные параметры для выбранного зонда: обратная связь - 3; рабочая точка - 0,7. Включили автоматический подвод зонда. В главном окне программы выбрали «Сканирование». Выставили параметры: обратная связь - 2; рабочая точка - 0,95. Начали сканирование поверхности образцов. Исследуемые образцы обозначили номерами:

1) посуда из нержавеющей стали; 

2) посуда фирмы «Zepter»; 

3) эмалированная посуда; 

4) алюминиевая посуда. 

Сохранили данные в файле. Затем их обработали в 3D- программе

Выводы.

1.Чаще всего для приготовления горячих блюд дома у учащихся нашего лицея используется посуда из нержавеющей стали

2.В результате анализа справочной литературы мы пришли к выводу, что наиболее долговечной и химически стойкой посудой является посуда из нержавеющей стали и  посуда фирмы "Zepter"

3. При приготовлении пища не пригорает в алюминиевой посуде, посуде из нержавеющей стали, посуде фирмы "Zepter"

4. Исследования показали, что достаточно плавную поверхность имеют посуда из нержавеющей стали и алюминиевая. Следовательно, на поверхности этой посуды меньше  накапливаются микробы и частицы моющих средств. А посуда фирмы «Zepter» имеет слабо-выраженную ребристую поверхность. Эмалированная посуда имеет очень сильно-выраженную ребристую поверхность

5. С точки зрения ухода  наиболее удобны посуда из нержавеющей стали и посуда фирмы "Zepter"

6. Исследования, проведенные нами в лабораториях  ФГУП «Центр лабораторного анализа и технических измерений по Приволжскому Федеральному округу», показали, что:

а) наиболее высокую щелочную среду после кипячения дала вода из посуды эмалированной, т.е. вода, вскипяченная  в этой посуде, будет способствовать развитию патогенной микрофлоры в организме;

б) по ионам железа, меди, цинка, никеля, хрома, кремния, марганца, бора, молибдена пробы воды не достигают предельно-допустимой концентрации (ПДК), и  концентрация этих ионов не значительно увеличивается при кипячении воды в течение 25 минут;

в) по ионам свинца вода, вскипяченная в алюминиевой и эмалированной посуде, дали увеличение концентрации на 0,021 мг/дм3;

г) по ионам алюминия вода, вскипяченная в посуде эмалированной и алюминиевой, показала значительное увеличение концентрации; причем концентрация ионов алюминия в эмалированной посуде не превысила ПДК, а в алюминиевой посуде превышение ПДК составило 12,48 раз.

7. С учетом характеристик посуды, проведенных исследований  и цены мы считаем, что наиболее качественной посудой, используемой для горячего питания, является посуда из нержавеющей стали.