Государственное общеобразовательное учреждение

Гимназия №399

Красносельского района Санкт-Петербурга

Реферативно-исследовательская работа

Тема: «Изучение кислотности газированных напитков»

Авторы работы:

Карасева Ирина Владимировна

Алешина Наталья Сергеевна

Руководители:

учитель химии Анацко Ольга Эдуардовна

учитель математики Ханукович Евгения Моисеевна

Санкт-Петербург

2011

Содержание

Содержание        2

Введение        3

Состав газированных напитков        5

Кислоты        8

Классификация кислот        8

Химические свойства кислот        9

Понятие кислотности        10

Способы измерения кислотности        10

Индикаторы        10

Ионометрический способ        12

Анкетирование учащихся гимназии.        12

Измерение кислотности напитков        16

Вред или польза газированных напитков        17

Заключение и выводы        19

Литература        20

Введение

Нам хорошо известны такие продукты как газированные напитки. Многие газированные напитки мы используем для утоления жажды не только летом, но в течении всего года. Мы решили выяснить в своей работе насколько это полезно. В прошлом учебном году мы выясняли популярность употребления данных продуктов среди учеников нашей гимназии и выяснением состава данных продуктов.

Анкетирование учащихся нашей гимназии показало, что большинство учащихся систематически употребляет шоколадные батончики и газированные напитки. Газированные напитки чаще всего употребляют раз в неделю, шоколадные батончики раз в неделю (~50%) или раз в день (~50%). Учащиеся нашей гимназии предпочитают употреблять наиболее известные марки шоколадных батончиков и газированных напитков: сникерс, марс, милкивэй, твикс, кит-кат, пикник, баунти, 7up, pepsi, fanta, coca-cola, scheppes.

Таким образом, анкетирование показало, что изучаемые продукты являются широко употребимыми среди учащихся нашей гимназии.

Исследуемые продукты содержат в своем составе большое количество сахара. Например при употреблении 1 литра любого рассмотренного газированного напитка превышается суточная норма потребления сахара.

1. Проведя анкетирование и рассмотрев состав продуктов, мы представили полученные данные в виде таблиц и диаграмм. Такой способ представления оказался очень наглядным. Сравнивая различные таблицы и диаграммы мы смогли сделать свои выводы:
2. изучаемые продукты широко употребляются учащимися нашей гимназии
3. изучаемые продукты содержат большое количество сахара
4. при употреблении данных продуктов необходимо учитывать содержание сахара и не превышать суточную норму.

Мы рассмотрели только содержание сахара в исследуемых продуктах, тогда как они содержат и другие вещества. В данной работе мы подробнее рассмотрели содержание кислот в газированных напитках.

Цель:

Выяснить какие кислые вещества содержаться в газированных напитках и как они влияют на полезность данных продуктов.

Задачи:

1. Рассмотреть понятия «кислоты», «кислотность»;
2. Рассмотреть способы измерения кислотности; провести измерение кислотности напитков.
3. Рассмотреть содержание кислот в исследуемых продуктах.
4. Провести анкетирование учащихся.
5. По полученным данным построить диаграммы.

При написании нашей работы нам пришлось использовать знания из таких предметных областей как математика, биология, химия и домашняя экология.

Состав газированных напитков

Газиро́ванная вода́ (газировка) — прохладительный напиток из минеральной или ароматизированной сладкой воды, насыщенной углекислым газом.

Газированная вода была изобретена английским химиком Джозефом Пристли в 1767 году. После экспериментов с газом, выделяющимся при брожении в чанах пивоваренного завода, он сконструировал аппарат, позволяющий с помощью насоса насыщать воду углекислыми пузырьками и назвал его сатуратором (лат. saturo — насыщать). Промышленное производство начал в 1783 году Якоб Швепп (от которого пошла торговая марка Schweppes).

Первые марки газированной воды

Кока-кола (США)

Фанта (США)

Спрайт (США)

Пепси-кола (США)

Байкал (СССР)

Буратино (СССР)

Тархун (СССР)

Кока-кола

Напиток «Кока-кола» был придуман в США в1886 году. Его автор — фармацевт Джон Стит Пембертон. Название для нового напитка придумал бухгалтер Пембертона Фрэнк Робинсон, который, также владея каллиграфией, написал слова «Coca-Cola» красивыми фигурными буквами, до сих пор являющимися логотипом напитка.

«„Кока-кола“ за 5 центов» — первый рекламный плакат «Кока-Колы» периода 1900 годов

Основные ингредиенты Кока-Колы были таковы: три части листьев коки на одну часть орехов тропического дерева колы. Получившийся напиток был запатентован как лекарственное средство «от любых нервных расстройств» и начал продаваться через автомат в крупнейшей городской аптеке

В 1902 году кока-кола стала самым известным напитком в США.

И уже через пятьдесят лет после изобретения кока-кола стала для американцев чем-то вроде национального символа.

В 1916 году было возбуждено 153 судебных иска против марок-имитаторов, таких как «Fig Cola», «Candy Cola», «Cold Cola», «Cay-Ola» и «Koca Nola».

В 1988 году «Кока-Кола» вышла на рынок СССР.

Напитки компании «Кока-Кола» впервые появились в СССР в 1979 году в ходе подготовки Олимпийских игр в Москве.

Фанта

Фанта— марка газированных прохладительных напитков, производимых компанией Кока-Кола.

Фанта была создана немецким подразделением Кока-Колы во время Второй мировой войны. Немецкое подразделение компании из-за войны не имело возможности получать концентрат Кока-Колы, и ему было необходимо чем-то загрузить производство. Основными компонентами нового напитка стал яблочный жмых (отходы производства сидра) и молочная сыворотка (побочный продукт сыроваренного производства). Получившийся напиток был желтого цвета и сильно отличался по вкусу от апельсиновой фанты, которая сейчас наиболее распространена

Спрайт

Sprite — газированный безалкогольный напиток выпускаемый компанией Coca-Cola. Идея названия напитка родилась в 40 годы XX столетия. В то время в рекламный компании Coca-Cola был особо популярен Малыш Спрайт — эльф с серебряными волосами и широкой улыбкой, который носил вместо шляпы пробку от напитка. Этот персонаж настолько полюбился потребителям, что Компания чуть позже использовала его имя для названия нового газированного напитка с лимонным вкусом и вкусом лайма — «Sprite».

Пепси

«Пепси-кола» или просто «Пепси» — безалкогольный прохладительный напиток, продающийся по всему миру. Основной конкурент «Кока-колы»

По одной из версий название «пепси» Калеб Брэдхэм произвёл от слова диспепсия. По другой от содержавшегося в Pepsi вещества пепсина.

Диспепсия— нарушение нормальной деятельности желудка, затрудненное и болезненное пищеварение

Компания несколько раз становилась банкротом, но всё же сейчас так же популярна как и кока-кола.

Для данных напитков характерно искусственное насыщение углекислотой до концентрации 0,3—0,6%. Помимо освежающего эффекта углекислота оказывает консервирующее действие и бактерицидного воздействия на некоторые микроорганизмы. Освежающие и вкусовые свойства газированных напитков наиболее полно проявляются, когда они охлаждены до температуры 10—12°С. Биологическая ценность газированных напитков может быть повышена путем витаминизации.

Основу газированных напитков составляет газированная питьевая вода. Разнообразие же ассортимента газированных напитков обусловлено видами вспомогательного сырья, которое включает плодово-ягодные соки, сиропы и экстракты, сахар, сорбит, морсы, виноградные вина, настойки, ароматизаторы, пищевые кислоты, красители (колер) и др.

В состав газированных напитков входят различные добавки: регуляторы кислотности, подсластители.

Регулятор кислотности Е-330 – это обычная лимонная кислота, используется для придания приятного кислого вкуса. Лимонная кислота не раздражает слизистые пищеварительного тракта и разрешена к применению без ограничений. Другой регулятор кислотности - цитрат калия Е-332, также разрешен к применению и отвечает всем гигиеническим нормам. К сожалению, в качестве подкислителей могут использоваться и другие вещества, например ортофосфорная кислота E-338.

Подсластитель Е-951 – аспартам (Nutrasweet, Equal, Spoonful). Аспартам применяется как искусственный заменитель сахара. Аспартам примерно в 200 раз слаще сахара, но по сравнению с ним не содержит углеводов и калорий.

Таким образом в состав газированных напитков входят кислоты: лимонная, угольная и фосфорная.

Далее мы подробнее рассмотрим кислоты.

Кислоты

Кислоты — сложные вещества, которые состоят из атомов водорода, способных замещаться на атомы металлов и кислотных остатков.

Они получили своё название из-за кислого вкуса большинства кислот.

В водных растворах они диссоциируют на катион водорода (протон) и анион кислотного остатка, например соляная кислота распадается в растворе следующим образом:

HCl = H+ + Cl-

Классификация кислот

По содержанию кислорода

1. бескислородные (HCl, H2S);
2. кислородосодержащие (HNO3).

По основности — количество кислых атомов водорода 

1. Одноосновные (HNO3);
2. Двухосновные (H2SeO4);
3. Трёхосновные (H3PO4).

По устойчивости

1. Устойчивые (H2SO4);
2. Неустойчивые (H2CO3).

По принадлежности к классам химических соединений

1. Неорганические (HBr);
2. Органические (HCOOH);

По летучести

1. Летучие (H2S, HCl);
2. Нелетучие (H2SO4) ;

По растворимости в воде

1. Растворимые (H2SO4);
2. Нерастворимые (H2SiO3).

Химические свойства кислот

1. Взаимодействие с оксидами металлов с образованием соли и воды:

2. Взаимодействие со щелочами с образованием соли и воды (реакция нейтрализации):

3. Взаимодействие с нерастворимыми основаниями с образованием соли и воды, если полученная соль растворима:

4. Взаимодействие с солями, если выпадает осадок или выделяется газ:

5. Металлы, стоящие в ряду активности до водорода, вытесняют его из раствора кислоты (кроме азотной кислоты любой концентрации и концентрированной серной кислоты ), если образующаяся соль растворима:

Содержание кислот в растворе характеризуется кислотностью раствора.

Понятие кислотности

Кислотность водного раствора определяется присутствием в нем положительных водородных ионов Н+ и характеризуется концентрацией этих ионов в одном литре раствора C(H+) (моль/л или г/л).

Для характеристики кислотности среды вводят водородный показатель рН, который можно определить как отрицательную степень десяти величины концентрации ионов Н+, то есть С(Н+)=10-рН.

В зависимости от концентрации ионов Н+ в растворе может быть кислая, нейтральная или щелочная среда (табл. 1).

Таблица 1. рН в различных средах

Способы измерения кислотности

Индикаторы

Для определения кислотность среды часто применяют кислотно-основные индикаторы — особые вещества имеющие в разных средах разную окраску. Как правило, в роли индикаторов выступают слабые органические кислоты или основания, содержащие хромофорные (от греч. «хрома» — «цвет» и «форо» — «несу») группы, которые придают этим веществам яркую окраску.

Рис. 1. Наиболее часто встречающиеся индикаторы

Кислотно-щелочные индикаторы весьма разнообразны; многие из них легко доступны и потому известны не одно столетие. Это отвары или экстракты окрашенных цветов, ягод и плодов.

Но наиболее часто в лабораторной практике используется универсальный индикатор — смесь нескольких кислотно-основных индикаторов. Он позволяет легко определить не только характер среды, но и значение кислотности раствора. На рис. 5 представлен универсальный индикатор в средах с различной кислотностью.

Рис. 5

Ионометрический способ

Использование специального прибора ― рН-метра ― позволяет измерять рН в более широком диапазоне и более точно (до 0,01 единицы рН), чем с помощью индикаторов. Данный способ отличается удобством и высокой точностью, он позволяет также измерять рН непрозрачных и цветных растворов, отчего широко используется в практике.

Так как газированные напитки в основном окрашены, то для измерения их кислотности далее мы будем использовать ионометрический метод.

Анкетирование учащихся гимназии.

Мы провели анкетирование учащихся по вопросам марок предпочтения, восприятия кислотности и сладости напитков, а так же как учащиеся представляют себе пользу или вред данных продуктов.

Были опрошены учащиеся 4в, 6б, 7а и 8б классов. Результаты анкетирования представлены в таблице 2.

Наибольшей популярностью среди практически всех учащихся  пользуется напиток Coca-cola. Наиболее сладким напитком учащиеся 4в класса  считают Швепс, учащиеся 6б - Фанта, учащиеся 7а – Фанта, учащиеся 8б - Фанта. Наиболее кислый напиток по мнению большинства учащихся всех опрошенных классов  fanta.

Самым вредным напитком считают Кока-колу учащиеся 4в класса, 6б класса и 8б класса, а учащиеся  75 класса считают вредным и Кока-колу и Пепси. Наиболее безвредным напитком  учащиеся 4в класса считают Миринду, а 7а, 6б и 8б - Спрайт.

Таблица 2.

Результаты анкетирования

Измерение кислотности напитков

Для измерения кислотности напитков мы использовали цифровую лабораторию «Архимед».

Наши измерения показали, что самыми кислыми из исследованных напитков оказались Coca-cola и Pepsi. Значения их pH меньше, чем для остальных напитков. Тогда как по результатам анкетирования самым кислым напитком большинство учащихся считает Фанту. Подобное различие может быть связано с тем, что наше восприятие вкуса индивидуально и субъективно.

Нами ранее проведен анализ состава изучаемых газированных напитков на содержание сахара по этикеткам, результаты представлены в таблице. Так же проведен расчет содержания сахара и калорийности на самые распространенные объемы напитков. Полученные расчеты представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Расчет содержания сахара в газированных напитках.

Сравнивая содержание сахара в напитках с дневной нормой потребления сахара можно отметить, что если потреблять 1 л (1000г) любого напитка в сутки, то норма потребления сахара будет превышена. Из рассмотренных напитков наибольшее количество сахара содержит фанта. Тогда как по опросу самым сладким напитком является Кока-кола.

Вред или польза газированных напитков

Газированные напитки имеют высокую кислотность, в некоторых из них величина pH равняется 3 или даже меньше.

Кислота растворяет минеральные вещества в эмали, от чего зубы становятся непрочными, более чувствительными и более склонными к разрушению. Употребление напитков с высокой кислотностью на протяжении длительного времени (особенно маленькими глотками) в результате может привести к разрушению зубной эмали.

Поэтому стоматологи рекомендуют пить газированные напитки через соломинку — тогда жидкость попадает сразу в заднюю часть полости рта и не вступает в контакт с зубами настолько агрессивно. Кстати, не рекомендуется чистить зубы сразу после употребления газированной воды, так как из-за наличия кислоты может происходить дополнительная эрозия зубов.

Регулятор кислотности Е-330 – это обычная лимонная кислота, используется для придания приятного кислого вкуса. Лимонная кислота не раздражает слизистые пищеварительного тракта и разрешена к применению без ограничений. Другой регулятор кислотности - цитрат калия Е-332, также разрешен к применению и отвечает всем гигиеническим нормам.

Другой подкислитель, входящий в состав напитков – фосфорная кислота, хоть и не запрещена, но может вызывать раздражение глаз и кожных покровов.

Споры о вреде аспартама напоминают споры о вреде сотовых телефонов, аргументы есть и у защитников и у противников. Некоторые исследователи отмечают химическую нестабильность аспартама. По их словам, после нескольких недель в жарком климате или при нагреве до 30 градусов по Цельсию, основное количество аспартама в газированной воде распадается на формальдегид, метанол, фенилаланин и другие малополезные вещества. Ученые независимого института рака European Ramazzini Foundation в Болонье заявили, что аспартам может вызывать рак почек и периферических нервов. При беременности аспартам может воздействовать непосредственно на плод, даже при употреблении в очень малых дозах.

Заключение и выводы

Проведенная работа показала, что газированные напитки являются очень популярными среди учащихся гимназии, их употребляет до 95% опрошенных.

Большинство учащихся считают вредным употребление газированных напитков, в частности Кока-колы, но все равно употребляют ее.

Выводы:

1. В состав газированных напитков входят кислоты, которые добавляются для улучшения вкуса и как консерванты;

2. Кислотность раствора можно определять с помощью индикаторов или ионометрически, для определения кислотности газированных напитков удобнее использовать ионометрический способ;

3. Количественной характеристикой кислотности служит величина pH, для газированных напитков величина pH  приблизительно равна 3, самыми кислыми являются Кока-кола и Пепси;

4. Несовпадение величин кислотности и содержания сахара с восприятием вкуса напитков учащимися может быть связано с тем, что наше восприятие вкуса индивидуально и субъективно.

5. Содержание кислот в напитках достаточно высоко, что может вызывать ряд заболеваний, соответственно употреблять их нужно умеренно.

Литература

1. Энциклопедический справочник медицины и здоровья. – М.: Русское энциклопедическое товарищество, 2008.
2. О.        С. Габриелян,        Т. В. Смирнова, Изучаем химию в 8 классе, Москва, «Блик и КО», 2002.
3. О. С. Габриелян, Химия 8 класс: Учебник для общеобразоват. учреждений, Москва, Дрофа, 2003.
4. Г. И. Шелинский, Н. М Юрова, Химия: Пробный учебник для 8 класса общеобразоват. школы, Санкт Петербург , СпецЛит, 1998
5. О. С. Аранская, И. В. Бурая, Проектная деятельность школьников в прцессе обучения химии, М., Вентана-Граф, 2005.
6. А. П. Гаршин, Неорганическая химия, СПб, Лань, 2003.
7. http://ozdorovi.ru/saxar-uroven-saxara-v-organizme-saxar-v-krovi-cheloveka.html
8.  http://www.wwwoman.ru/health/calendar/archiv2001/1221.htm