Проєкт "Дослідження рівня рH споживчих товарів за допомогою інструментальних, хімічних та біологічних методів"

Дослідницький проєкт з хімії у 7 класі присвячений дослідженню рівня pH споживчих товарів за допомогою інструментальних, хімічних та біологічних методів. Робота направлена на дослідження кислотно-лужних властивостей різних споживчих товарів, з якими людина регулярно стикається у повсякденному житті.

У дослідницькій роботі з хімії передбачається визначення рівня pH харчових продуктів, напоїв, косметичних і гігієнічних засобів, побутових речовин та інших зразків із використанням різних способів дослідження.

Докладніше про роботу:

Особлива увага в поданій дослідницькій роботі (проєкті) приділяється порівнянню інструментальних, хімічних та біологічних методів визначення pH, оцінюванню їхньої точності, доступності та зручності практичного застосування. Під час експериментальної роботи досліджуються можливості використання pH-метра, універсальних індикаторів та природних індикаторів рослинного походження. Отримані результати дозволяють визначити, які товари мають кисле, нейтральне або лужне середовище, та порівняти показники, одержані різними методами.

Проєкт про дослідження рівня pH споживчих товарів за допомогою інструментальних, хімічних та біологічних методів в 7 класі також спрямований на формування практичних навичок проведення хімічного експерименту, правильного використання лабораторного обладнання, спостереження за змінами властивостей речовин, фіксації та аналізу отриманих результатів. Дослідження допомагає поглибити знання про поняття pH та його практичне значення, показати зв’язок хімії з повсякденним життям і сформувати більш усвідомлене ставлення до складу та властивостей товарів, якими людина користується щодня.

Зміст

Вступ
РОЗДІЛ 1. ЩО ТАКЕ рН ТА ЯК ЙОГО ВИМІРЮЮТЬ
1.1. Що таке водневий показник (рН)
1.2. Норми рН для людини
1.3. Огляд методів вимірювання рН
РОЗДІЛ 2. ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТІВ
2.1. Підготовка до експериментів
2.2. Біологічний метод
2.3. Хімічний метод
2.4. Інструментальний метод
2.5. Результати вимірювань та їхній аналіз
ВИСНОВКИ
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

Актуальність теми: Чому важливо знати рівень рН (кислотність) товарів, якими ми користуємося щодня? Тому що вони напряму впливають на захисний шар нашої шкіри та здоров’я всього організму. Будь-який засіб, який ми споживаємо, наносимо на тіло або використовуємо в побуті, може або підтримати наше здоров’я, або зруйнувати його.

Мета роботи: Визначити рівень рН різних споживчих товарів за допомогою трьох різних методів та порівняти їхню точність.

Завдання дослідження:

1. Зібрати зразки товарів (наприклад: напої, побутова хімія).
2. Виміряти рН за допомогою приладів, хімічних тестів та природних індикаторів.
3. Порівняти результати та зробити висновок щодо безпечності використання.

Об’єкт дослідження: Споживчі товари щоденного вжитку.

Предмет дослідження: Показник кислотності (рівень рН) цих товарів.

Методи дослідження: Інструментальний, хімічний, біологічний.

Водневий показник (рН) – це міра того, наскільки рідина є кислою чи лужною. Він вимірюється за шкалою від 0 до 14. Сама назва рН походить від латинських слів «potentia hydrogenii», що означає сила водню.
Отже, Водневий показник (pH) – величина, що показує міру активності іонів водню (Н+) в розчині, тобто ступінь кислотності або лужності цього розчину.

Усі рідини навколо нас можна розділити на три типи:

1. Кислотне середовище (рН від 0 до 6,0) – що менше число, то сильніша кислотність, такі рідини зазвичай кислі на смак. Приклади: лимонний сік, яблучний оцет, шлунковий сік. Небезпечним явищем є кислотні дощі, які можуть мати рН 3,5-4,5 та шкодити всьому живому.
2. Нейтральне середовище (рН дорівнює 7,0) - рідина не є ні кислотою, ні лугом. Приклади: чиста дистильована вода, кров людини (вона має рН близько 7,4, що дуже близько до нейтрального).
3. Лужне середовище (рН від 8,0 до 14,0) – що більше число, то сильніший луг. Такі рідини часто милкі на дотик. Приклади: мило, харчова сода, засоби для чищення труб. У природному середовищі також можна зустріти лужні розчини. Озеро Натрон (Танзанія) – його рН може сягати 10,5-12,0. Вода тут настільки лужна, що може пропалити шкіру тварин. Проте в ньому живуть особливі червоні водорості та мільйони фламінго.

Показник рН відіграє величезну роль у нашому житті:

1. Наше тіло: кров людини повинна завжди мати стабільний рівень рН. Навіть маленька зміна може викликати хворобу. Показник рН напоїв напряму впливає на здоров’я наших зубів. Що кислішим є напій (тобто що нижчий його рН), то сильніше він руйнує зубну емаль.
2. Догляд за собою: наша шкіра має рН близько 5,5. Тому мила та креми мають підходити під цей рівень, щоб не було подразнень.
3. Рослини: Для різних рослин потрібен свій рН ґрунту. Наприклад, лохина любить кислий ґрунт, а капуста – нейтральний [1, 2].

Для кожної сфери нашого життя існують свої суворі норми рН. Головне правило безпеки: усе, що ми наносимо на себе чи вживаємо, має бути максимально близьким до природного рН нашого тіла. Нижче наведені чіткі нормативи для питної води, косметики та їжі:

1. рН питної води (норма: 6,5-8,5). Згідно з українськими санітарними нормами (ДСанПіН) та рекомендаціями Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ), питна вода повинна мати рН у межах від 6,5 до 8,5. Ідеальний варіант: Вода з рН 7,0-7,5 вважається найсмачнішою та найкориснішою для щоденного вживання. Вона нейтральна і не порушує роботу шлунку.
Варто пам’ятати, що газована вода через наявність вуглекислого газу завжди кисліша – її рН може становити 4,5-5,5. Питна вода з позначкою «лужна» має рН 8,0-9,0, її часто п'ють під час занять спортом чи для зменшення печії [3].

2. рН косметики для шкіри (норма: 4,0-7,0). Наша шкіра має свій природний захисний шар (кислотну мантію), рН якої є слабокислим – від 4,5 до 5,5. Тому хороша косметика має підлаштовуватися під цей рівень:

• креми та тоніки для обличчя: Мають ідеальний рН 5,5 (або в межах 5,0 – 6,0). Це допомагає шкірі залишатися зволоженою і не пропускати бактерії.
• гелі для душу та шампуні: Їхній нормальний рН становить 4,5-5,5.
• засоби з кислотами (пілінги, сироватки з вітаміном C): мають низький рН – 3,0-4,0. Вони навмисно кислі, щоб відлущувати стару шкіру.
• тверде мило: Має високий лужний рН – 7,0-9,0 (а іноді і до 10). Саме тому звичайне мило часто сушить шкіру обличчя та викликає лущення [4].

3. рН їжі (норма: дуже різноманітна). На відміну від води чи косметики, для їжі немає єдиної «норми», адже кожна страва має свій хімічний склад. Проте продукти ділять на три великі категорії за їхнім впливом на травлення:

• кисла їжа (рН 2,0-5,0): лимони, яблука, помідори, ягоди, йогурти, оцет. Вони допомагають шлунку виділяти сік для перетравлення важкої їжі.
• нейтральна їжа (рН 6,5-7,5): коров'яче молоко, вершкове масло, свіжа риба, більшість каш (рис, гречка).

Ця їжа легко засвоюється і є основою щоденного раціону.

• лужна їжа (рН 7,5-10,0): зелень (шпинат, брокколі), огірки, кабачки, мигдаль. Хоча в шлунку вони все одно зустрінуться з кислотою, ці продукти багаті на мінерали (кальцій, магній), які корисні для наших кісток та м'язів [5].

Виміряти рН можна трьома основними способами. Кожен із них працює за своїм принципом.

1. Рослинні індикатори (біологічні індикатори). Багато рослин містять особливі кольорові речовини – антоціани. Ці речовини працюють як природні хамелеони. Коли змінюється рівень рН навколо них, молекула антоціану змінює свою форму, а через це змінюється і її колір. Найвідоміший приклад – червона капуста. Її сік у нейтральній воді має фіолетовий колір. Якщо додати лимон (кислоту), сік стане яскраво-червоним. А якщо додати соду (луг), він перетвориться на синій або зелений. Також підійдуть буряк, чай каркаде або чорниця. Але яскравіша реакція саме з соком червонокачанної капусти. Цей метод є безпечним, дешевим і може використовуватися у побуті. Але не показує точне число рН, орієнтує лише на тип середовища [6].
2. Хімічні лакмусові папірці (Тест-смужки). Це звичайні паперові смужки, які просочили спеціальною сумішшю хімічних барвників (найвідоміший з них роблять із певних видів лишайників). Коли папірець занурюють у рідину, він миттєво змінює колір. Потім цей колір порівнюють зі спеціальною кольоровою таблицею-підказкою, де кожному відтінку відповідає своє число від 0 до 14. Метод дозволяє швидко визначити рН, зручний, дешевий. Але має похибку близько 1 одиниці, важко визначати рівень рН у яскраво забарвлених рідинах [7].
3. Цифрові рН-метри (Електронні пристрої). Цей прилад схожий на електронний градусник. На кінці приладу є тонка скляна кулька (електрод), всередині якої налита спеціальна рідина. Коли ми занурюємо прилад у воду, іони водню з води починають тиснути на скло зовні. Виникає крихітна різниця в електричній напрузі між внутрішньою та зовнішньою частиною кульки. Розумний прилад вимірює цю напругу і переводить її у точні цифри на екрані. Прилад дає максимальну точність, але має вищу вартість, потребує спеціального догляду і зберігання [8].

Для проведення дослідження ми обираємо побутові товари, які постійно використовуються людиною:

1. Важливе значення мають знання про кислотність напоїв, які ми вживаємо щодня. Напої контактують з нашими зубами, незважаючи на те, що зубна емаль міцний матеріал, вона може зазнавати негативного впливу та руйнуватися. Для аналізування рН ми обрали наступні напої: кока-кола, сік апельсиновий, напій газований «Живчик», вода без газу «Моршинська», вода лікувально-столова «Боржомі», улюблений чай.
2. Побутова хімія для прибирання та засоби для догляду за тілом контактують з нашою шкірою, впливаючи на захисний бар’єр. Не дарма виробники миючих засобів попереджають про необхідність використання рукавичок під час прибирання. Для того, що упевнитися в тому, чи так небезпечні засоби для прибирання і чи можна довіряти доглядовим засобам обираємо для дослідження: шампунь, мило для рук, крем для обличчя, засіб для миття посуду, засіб для прання, засіб для чищення.
   Для апробації методів визначення рН і візуалізації результатів будемо використовувати модельні розчини: вода очищена методом зворотного осмосу, вода з мийним засобом, вода з лимонною кислотою.

На першому етапі дослідження знайомимося з методами визначення рН у модельних розчинах.
Для реалізації біологічного метода визначення рН необхідно приготувати витяжку з буряку. Щоб приготувати біологічний індикатор з буряку – треба подрібнити овоч і залити окропом. Настояти і охолодити (рис. 1). А далі можна використовувати. Вибір буряку обумовлений його постійною доступністю у магазинах.

Додаючи невеликі порції до досліджуваної речовини можна спостерігати кольорову реакцію бетаніну (особливого рослинного пігменту). Якщо колір змінився на червоний/малиновий/рожевий – це вказує на кисле середовище, якщо відбулася зміна на фіолетовий (а з часом переходом у коричневий та жовтий колір) – лужне, колір індикатора залишився сталим – нейтральне (рис. 2).

Хімічний метод – це вимірювання за допомогою стандартних хімічних індикаторів, у своїй роботі будемо використовувати універсальний лакмусовий папірець. Для цього треба підготувати рідини та охолодити їх до кімнатної температури (за потреби). Сухими руками дістати тестову смужку і занурити в рідину на 1-2 секунди.

Діставши смужку варто почекати ще 10-15 секунд і переходити до аналізу. Аналіз проводять шляхом порівняння кольору зі шкалою, яка додається до пакування індикатора, число під кольором і буде означати рівень рН досліджуваного продукту (рис. 3).

Для реалізації інструментального метода вимірювання рН використовуємо набір навчальний «Цифровий вимірювальний комп’ютерний комплекс ЛабДиск БіоХім». Він має високу точність – до сотих частин, вимірює кислотність у кольорових рідинах.

Для проведення дослідження необхідно приєднати рН-електрод і увімкнути прилад, зняти ковпачок з рідиною, промити датчик дистильованою водою і опустити датчик у досліджуване середовище. Необхідно зачекати 10-15 секунд для стабілізації показників і зняти цифрове значення (рис. 4).

На другому етапі дослідження переходимо до аналізу кислотності напоїв, побутової хімії та доглядової косметики. Результати показані у таблиці 1.

№	Досліджуваний продукт	Біологічний індикатор	Хімічний індикатор	Інструментальний метод
1	Напій газований «Coka-сola»	Визначення неможливе	рН = 4	рН = 3,3
2	Сік апельсиновий	Визначення утруднене	рН = 5	рН = 3,5
3	Напій газований «Живчик»	Червоний колір (кисле)	рН = 4	рН = 3,4
4	Вода без газу «Моршинська»	Колір без змін (нейтральне)	рН = 7	рН = 7,3
5	Вода мінеральна «Боржомі»	Червоний колір (кисле) – з газом	рН = 9 (без газу)	рН = 6,5 (з газом) рН = 8,5 (без газу)
6	Чай Lipton зелений	Визначення неможливе	рН = 7	рН = 7,5
7	Шампунь Garnier	Колір без змін (нейтральне)	рН = 6	рН = 6,7
8	Мило для рук Safeguard	Колір без змін (нейтральне)	рН = 5	рН = 5,1
9	Кислотний пілінг для обличчя Hydrasence	Червоний колір (кисле)	рН = 5	рН = 3,8
10	Засіб для миття посуду Fairy	Фіолетовий колір (лужне)	рН = 8	рН = 8,9
11	Засіб для прання Savex	Фіолетовий колір (лужне)	рН = 8	рН = 8,9
12	Засіб для чищення Konen	Фіолетовий колір (лужне)	рН = 10	рН = 10,1

Для визначення рівня рН в миючих засобах (шампунь, мило для рук, засіб для миття посуду, засіб для прання, засіб для чищення) був виготовлений 2% розчин.

Під час застосування різних способів визначення рівня рН було визначено наступні особливості:

1. Біоіндикатор не може бути застосований в рідинах, які мають колір. Якісна оцінка кольорової реакції можлива лише у прозорих або білих розчинах. При цьому можна дійти висновку лише про кисле, лужне або нейтральне середовище.
2. Індикаторний папір дозволяє визначити певне значення рН, але з похибкою, яка залежатиме від якості паперу та кольоросприйняття дослідника.
3. Інструментальний метод дає точні результати вимірювання, які корелюються з результатами попередніх методів визначення.

При дослідженні рівня рН мінеральної води «Боржомі» можна спостерігати різні значення при наявності і відсутності у воді вуглекислого газу. З газом вода має слабокисле середовище, а вже при виході газу – лужне. На основі отриманих даних можна робити висновки і про безпеку товарів для здоров’я людини.

Пакетовані соки і газовані напої мають кисле середовище, яке може як допомагати травленню, так і псувати зубну емаль. Тому, якщо ви не можете відмовитися від вживання таких продуктів, слід звернути особливу увагу на гігієну ротової порожнини, пити воду після цих напоїв, а найголовніше, слідкувати за об’ємами споживання. Столова мінеральна вода «Моршинська» без газу призначена для щоденного вживання, а от мінеральна вода «Боржомі», що має відмінну від нейтральної рН і є лікувальною, може вживатися лише за рекомендаціями лікарів.

Зелений чай є найкращим продуктом для щоденного вживання. Досліджені шампунь і мило для рук відповідають нормам щодо рН, яка попереджає сухість шкіри. Кислотний пілінг для обличчя відповідає своєму призначанню і потребує чіткого виконання інструкції. Мийні засоби мають лужне середовище, що вказує на їх ефективність і необхідність дотримання правил безпеки: використання рукавичок під час прибирання.

Під час проведення дослідження з хімії на тему «Дослідження рівня pH споживчих товарів за допомогою інструментальних, хімічних та біологічних методів» ученицею 7 класу були обрані методи визначення рН з метою їх випробування і порівняння. Дослідження проводилися на модельних розчинах та на товарних продуктах, які щоденно використовуються у побуті.

Під час застосування різних способів визначення рівня рН було визначено наступні особливості:

1. Біоіндикатор не може бути застосований в рідинах, які мають колір. Якісна оцінка кольорової реакції можлива лише у прозорих або білих розчинах. При цьому можна дійти висновку лише про кисле, лужне або нейтральне середовище.
2. Індикаторний папір дозволяє визначити певне значення рН, але з похибкою, яка залежатиме від якості паперу та кольоросприйняття дослідника.
3. Інструментальний метод дає точні результати вимірювання, які корелюються з результатами попередніх методів визначення.

Досліджені продукти відповідають нормам якості, потребують виконання інструкцій до використання та контролю споживання.

1. pH / Вікіпедія // Спосіб доступу URL: https://uk.wikipedia.org/wiki/PH (Дата звернення: 15.06.2026)
2. Що таке pH води та чому це важливо? / Перша вода // Спосіб доступу URL: https://pershavoda.ua/ua/%D1%81hto-takoe-ph-vody-i-pochemu-eto-vazhno (Дата звернення: 15.06.2026)
3. Що таке pH води та як він впливає на властивості питної води / Аквагід // Спосіб доступу URL: https://waterguide.com.ua/uk/articles/shcho-take-ph-vody-ta-yak-vin-vplyvaie-na-vlastyvosti-pytnoi-vody/ (Дата звернення: 15.06.2026)
4. pH косметики для волосся: як кислотно-лужний баланс впливає на шкіру голови / Mediceuticals // Спосіб доступу URL: https://mediceuticals.com.ua/ph-kosmetyky-dlia-volossia-yak-kyslotno-luzhnyi-balans-vplyvaie-na-shkiru-holovy/?srsltid=AfmBOoraCEzTMa7z1kJTNbfdvb4vShlEqbkgAKdIJ44DN-4HgFlUXxlP (Дата звернення: 15.06.2026)
5. Кислотність шлункового соку / Вікіпедія // Спосіб доступу URL: https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%BD%D1%96%D1%81%D1%82%D1%8C_%D1%88%D0%BB%D1%83%D0%BD%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%81%D0%BE%D0%BA%D1%83 (Дата звернення: 15.06.2026)
6. Червонокачанна капуста та її цікаві властивості / Дослідники // Спосіб доступу URL: https://doslidnyky.com/node/1385 (Дата звернення: 15.06.2026)
7. Лакмусовий папір. Вимірювання кислотності індикаторним папером / Клебріг // Спосіб доступу URL: https://klebrig.com.ua/ua/a479965-lakmusovij-papir-vimiryuvannya.html?srsltid=AfmBOortx6bPmB2o8Mr1T541tbBo7-fYQUuhTHT54u-2ZUDdnOgCJJ4Z (Дата звернення: 15.06.2026)
8. Вимірювання рН / Міра // Спосіб доступу URL: https://miralab.in.ua/vymiryuvannya-rn (Дата звернення: 15.06.2026)