Отдел образования администрации Осташковского муниципального округа
МБОУ «Гимназия №2» города Осташкова Тверской области
Межмуниципальная конференция учебно-исследовательских
и проектных работ учащихся
«Моя малая Родина»
Гидрофобность
(Проектно-исследовательская работа)
Выполнила
г. Осташков
2025
Содержание
Химия в нашей жизни
Что такое песок и его виды
Гидрофобность. Что это такое ?
Практическая часть
Заключение
Химия в нашей жизни
Что такое химия? Я обратила внимание на то что химию люди часто воспринимают как источник зла, как негативный фактор для окружающей нас природы, как виновницу нарушения экологического равновесия. Серьезность экологических проблем не вызывает сомнений. Мы много слышали и слышим о вредном влиянии химии в процессе жизнедеятельности человека. Это верно. Но в своей работе я хочу поговорить о пользе, которую может принести химия для человечества.
Я задумалась, возможно ли сделать химию, полезной например для сельского хозяйства? Или для ветеринарии? Возможна ли польза химии при техногенных катастрофах?
Меня давно интересовала проблема нехватки воды для полива не только в засушливых странах, но даже в наших широтах лето бывает жаркое, солнце нещадно печет и земля трескается от засухи и изнуряющей жары. Вся вода уходит вниз, оставляя корни растений без спасительной влаги.
Актуальность: в современном мире наблюдается тенденция к глобальному потеплению. Страны и регионы, где питьевой воды и воды для полива всегда хватало, стали засушливыми в летний период. Фермеры несут убытки из-за неурожая, юдям не хватает питьевой воды, так необходимой для жизни.
Гипотеза: предположим, то с помощью химических веществ можно изменить привычные свойства знакомых нам с детства предметов.
Цель:
1. Познакомиться с понятием «гидрофобность»
Задачи:
1. изучить состав и свойства песка.
2. На практике (в домашних условиях) получить гидрофобный песок.
3. Изучить свойства гидрофобного песка на примере выращивания рассады растений
Для достижения цели нам потребуется:
1.изучить литературу, выяснив понятие терминов "гидрофобность и песок".
2. Провести анкетирование одноклассников о том, знакомы ли они с понятием гидрофобности.
3. Получить гидрофобный песок
4. Проанализировать полученные результаты.
Методики исследования:
1. Практикум по изготовлению гидрофобного песка.
2. Визуальное наблюдение за свойствами полученного песка и а примере рассады растений
Что такое песок и его виды
Песо́к — осадочная горная порода, а также искусственный материал, состоящий из зёрен горных пород. Очень часто состоит из почти чистого минерала кварца. Природный песок представляет собой рыхлую смесь зёрен размером до 5 мм, образовавшаяся в результате разрушения твёрдых горных пород. Может быть речной, озёрный, морской и карьерный. Искусственно добытый песок: известняковый, мраморный, керамзитовый.
Песок широко используется в составе строительных материалов, в жилищном строительстве, при благоустройстве дворовых территорий, при производстве раствора для кладки, штукатурных и фундаментных работ, используется для бетонного производства, а также при производстве тротуарной плитки, бордюров.
Кроме того, песок является основным компонентом при изготовлении стекла.
Строительный речной песок довольно широко применим в различных декоративных (смешивают с различными красителями для получения специальных структурных покрытий) и отделочных работах готового помещения. Он также выступает компонентом асфальтобетонных смесей, которые используются в строительстве и укладке дорог (в том числе и для строительства аэродромов), а также в процессах фильтрования и очистки воды.
Кварцевый песок используется для изготовления сварочных материалов.
Гидрофобность. Что это такое ?
Гидрофобность (от др.-греческого ὕδωρ — вода и φόβος — боязнь, страх) — это физическое свойство молекулы, которая «стремится» избежать контакта с водой. Сама молекула в этом случае называется гидрофобной. Вода на гидрофобной поверхности собирается в капли. А при добавлении в воду гидрофобных жидкостей, в зависимости от плотности, они собираются в изолированные сгустки, либо распределяются по поверхности воды, как происходит с нефтью.
Гидрофобными являются молекулы масел, жиров и других подобных материалов.
Песок в природе является гидрофильным материалом. Вода, попадая на него, растекается и почти моментально впитывается. Почти все материалы в природе гидрофильны (и натуральные и искусственные) . Та же самая резина, слюда, пластик в конце концов, под действием воды рано или поздно меняют свои свойства в корне. Это очень легко проследить по поведению обычной капли воды на поверхности того или иного материала, вступающего в контакт с водой в той или иной степени. Капля воды на поверхности таких материалов рано или поздно растекается и впитывается в структуру. Гидрофобные же материалы — полностью отталкивают воду, не давая ей проникнуть в свою структуру
Я давно наблюдала за одеждой рыбаков и охотников, защищающей их от сильных дождей, за тканью палаток, в которых туристы прячутся в ливни. Их чего же она сделана? Я выяснила, что это ткань, которая воду пропускает и является гидрофильной, но обработанная специальным составом она получила свойства гидрофобности. И просто хлопковая ткань с такими чудесными свойствами называется брезентом, обладающим поистине волшебными, спасающими человека свойствами.
Я предположила что не только ткань но и другие материалы при подобной обработке могут стать волшебными, смогут людям помогать, спасать их.
Практическая часть:
Перед началом своей практической работы я провела анкетирование одноклассников. Я подготовила следующие вопросы:
1. Может ли песок решить проблему с нехваткой воды для полива в засушливых регионах?
2. Впитывает ли в себя воду песок?
3. Можем ли мы сами что то предпринять для решения проблемы ,с нехваткой воды?
4. Знаете ли вы что такое гидрофобность?
В ходе анкетирования выяснилось, что большинство ребят думают, что песок не поможет в решении проблемы с нехваткой воды. Почти единогласно ребята ответили что песок воду в себя впитывает. На вопрос может ли мы что то сделать ,чтобы помочь решить проблему с нехваткой воды ребята отвечали, что не сможем и лишь некоторые сказали, что могут помочь посильно, принеся с озера или колонки воды. Про понятие гидрофобность мои одноклассники не слышали.
Теперь я хочу перейти у практике и доказать, что свойства предметов могут поменяться с помощью химических веществ. И эти предметы могут быть нам полезными и даже необходимыми.
Для того чтобы изготовить гидрофобный песок 8необходимо подготовить материалы. Вначале я пошла на берег замечательного озера, Селигер и набрала песка для своего эксперимента.
Далее я его просила через довольно меткое сито, дабы избежать попадания крупных частиц другого мусора. Прокалила его в духовке, чтобы избавиться от лишней влаги и бактерий.
Готовый песок я обработала водоотталкивающим спреем для обуви. Дала три часа высохнуть и повторила процедуру обработки ещё 3 раза.
Перед экспериментом я решила убедиться, что песок приобрел желаемые и необходимые нам свойства. Для этого я беру ложку песка и опускаю в воду. Замечаю, что песок не рассыпается. Он собирается в сгустки. Ведет себя песок под водой не совсем обычно – будто пластилин. И есть ложное ощущение, что песок всё-таки намочен, раз он так прекрасно держит свою форму. Но эта мысль проходит как только мы достаем песок руками, и видим, что он абсолютно сухой и спокойно пересыпается. Выглядит это и правда волшебно.
Далее я решила ещё протестировать свой песок. Я положила на блюдце слой песка равный 1 см и из шприца капала на его поверхность воду. Долго наблюдала за ней. И поняла что ни одна капля не впиталась в песок.
И теперь сомнений в чудесных свойствах и изменения химических свойств у меня не осталось и я решила перейти у своему опыту, доказывающему, что слой песка под грунтом поможет сохранить всю воду в грунте, поможет корням забрать всю влагу из почвы. Соответственно поливать такие растения нужно меньше.
Для чистоты эксперимента я взяла несколько одинаковых прозрачных ёмкостей( чтобы было видно в каких из них находится наш гидрофобный песок),проделала дырочки, позволяющие как и в естественных условиях воде уходить нижние слои). И насыпала грунт, а в половину на дно был положен гидрофобный песок 2 см, а затем грунт. В горшки посеяли семена разных растений, так чтобы одинаковые семена попали в горшок с грунтом и с песком. Горшки все подписали куда и что посадили . И стали наблюдать
В конце эксперимента сделаны следующие выводы:
1) в горшках с песком семена проклюнулись быстрее
2) растения где был слой песка оказались более крепкие и прирост оказался более быстрым.
Заключение
Подводя итоги, хочется сказать ,что даже ребёнку известно, то песок, кварцевый, известняковый, гранитный, это совершенно сухая, сыпучая субстанция до тех пор, пока он не вступит в контакт с водой. Это понятно, и никто до недавнего времени с этим не спорил. Сегодня я показала, что это не совсем так. Песок может быть гидрофобным, может отталкивать воду. И его использование может спасти человечество, как от нехватки питьевой воды, так и фермеров и просто людей работающих на земле от нехватки воды для полива, поможет пережить засушливое лето.
Как мне кажется волшебные свойства такого песка не заканчиваются на этом и работа на эту тему может иметь продолжение. Ведь применение такого песка возможно и например в ветеринарии и других областях.
Список литературы
Габриелян О.С. Химия - 8. М.: Дрофа,2014.
Чугунов, А. О. Физическая водобоязнь / А. О. Чугунов, А. А. Полянский, Р. Г. Ефремов // Природа. — 2013. — Вып. 1169, № 1. — С. 24—34.
https://sciencejournals.ru/view-article/?j=fizkhim&y=2023&v=97&n=1&a=FizKhim2301010Golubina
https://ru.wikipedia.org/wiki/Песок
1 033
56 291 
