Исследовательская работа: "Железо и здоровье человека"

В настоящее время основной проблемой, связанной с нехваткой

ионов железа в организме человека является учащение заболевания анемией.

Работа «Железо и здоровье человека» направлена на изучение химических

процессов, происходящих с железом в организме человека. Данную тему важно разрабатывать с целью снижения риска заболеваний, связанных с недостатком и избытком железа в организме.

Актуальность рассматриваемых вопросов не вызывает сомнений,

так как сбережение здоровья в условиях нарастающих экологических проблем

- важнейшая задача человечества.

Новизна работы заключается в определении ионов железа в природных водах

города Моршанска и анализе влияния железа на организм человека.

Предмет исследования – железо

Объект исследования – организм человека

Цель исследования: Изучить влияние железа на организм человека.

Задачи:

• Выяснить источники поступления железа в организм человека

• Проследить круговорот железа в организме человека

• Оценить влияние на здоровье человека избытка и недостатка железа, поступающего в организм

• Экспериментальным путем определить содержание ионов железа в природных водах города Моршанска.

Гипотеза исследования. Содержание ионов железа в природных водах города Моршанска не превышают предельно допустимые концентрации.

Было установлено, что в организме человека с массой 70 кг содержится 3,5 г железа. Некоторое количество железа расходуется на рост покровных тканей организма - кожи и ногтей. Железо входит в состав пигмента, окрашивающего волосы (рыжие волосы содержат в 5 раз больше железа, чем любые другие). Основная масса железа находится в крови в эритроцитах.

Эритроциты - красные кровяные клетки, главная функция которых заключается в осуществлении газообмена организма с окружающей средой. Чтобы узнать, сколько железа в организме, мы сдаем анализ крови на гемоглобин. Красную окраску кровь имеет именно благодаря железу, входящему в состав гемоглобина. Молекула гемоглобина состоит из двух частей: из белка - глобина (основная часть молекулы, которая у разных животных организмов имеет разное строение) и железосодержащей группы - гема, который у всех организмов один и тот же. Молекула белка гемоглобина имеет четвертичную структуру, в состав которой входят четыре гема, в каждом - по одному атому железа, на долю которых приходится всего лишь 0,35 % массы огромной молекулы.

Именно железо помогает захватывать кислород и отдавать его там, где он нужен.

В организм железо поступает с пищей. Основные источники железа представлены на данном слайде, из которого видно, что наибольшее количество железа содержится в морской капусте, затем в кураге, говяжьей печени и так далее, наименьшее в молоке

Чтобы железо было усвоено, оно подвергается сложнейшим превращениям. В пищевых продуктах железо находится в трехвалентной форме. Клетки же слизистой оболочки кишечника пропускает железо в двухвалентной форме - в виде соли хлорида железа или сульфата железа. Двухвалентным оно бывает только в составе специальных лекарственных препаратов которые также можно увидеть на слайде, железо также входит в состав комплексных витаминов.

А что же происходит с железом в организме человека? Железо, поступив в организм, минует пищевод и попадает в желудок, где под действием соляной кислоты и желудочного сока восстанавливается из трехвалентного в двухвалентное. Далее, в кишечнике часть железа, содержащегося в пище, в среднем около 10% (остальная часть выводится из организма), всасывается сквозь слизистую оболочку и попадает в кровь, при этом дважды меняя свою валентность. По кровяному руслу железо разносится по всему организму и, снова окислившись в трехвалентное, отлагается в тканях. Таким образом осуществляется круговорот железа в организме человека.

Влияет на усвоение железа и состав пищи Витамин С и фруктоза (содержится в овощах, фруктах, соках, меде) создают благоприятные условия для усвоения железа, так как образуют с ним хорошо растворимые соединения. Большую роль играют витамины группы В. Однако у железа кроме "друзей" имеются и "враги". "Враги " железа - это чай, кофе, молочные продукты и яичные желтки. Чашка чая, выпитая во время еды, сократит усвоение железа почти на 2/3, поскольку при этом образуются труднорастворимые соединения. Если кофе выпить после приема пищи, то организм недосчитается 40 % железа, а если - за 1 ч. до еды, он оставит железо в неприкосновенности.

При нехватке в организме железа развивается заболевание – анемия. Для работы мозга требуется огромное количество кислорода, а при анемии мозг не получает его в нужном количестве. Чаще анемия развивается в подростковом возрасте, когда происходит период полового созревания. В этот период особенно нужно следить за питанием, чтобы оно было богато железом. При сильной степени анемии назначают лекарственные препараты, содержащие железо. После приема этих препаратов необходимо тщательно полоскать рот, так как может произойти потемнение эмали зубов. Препараты железа могут вызывать раздражение слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, тошноту, рвоту. Если же в плазму крови внезапно поступает большое количество железа, то такое избыточное, ненужное организму железо также откладывается в тканях. В этом случае образуется соединения трехвалентного железа с белками, но уже в виде нерастворимого в воде комплекса-гемосидерина. Это соединение уже не может быть использовано организмом в будущем. Его накопление расстраивает функции тех тканей и органов, где оно происходит, и приводит к развитию заболевания-гемосидероза.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИОНОВ ЖЕЛЕЗА (III) В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ

Отбор проб природных вод.

Пробы отбирают в полиэтиленовые или стеклянные бутыли, промытые раствором НС1 (1:1). Для предотвращения гидролиза солей железа при хранении 1 л пробы прибавляют 25 мл концентрированной азотной кислоты. Анализ вод желательно проводить в течение суток после отбора проб.

Подготовка капельного анализа.

Оборудование: химические стаканы объемом 50-100 мл, реагент - роданид калия - с массовой долей 20 %, пробы природной воды, полоски фильтровальной бумаги.

Приготовление раствора реагента - роданида калия, массовая доля 20 %. Взвешивают 20 г роданида калия, помещают навеску в химический стакан и растворяют в 80 мл дистиллированной воды. Фильтровальную бумагу нарезают полосками размером 1x5 см .

Выполнение анализа.

1. В химические стаканы наливают по 50 мл природных вод из различных водоемов. Стаканы нумеруют.

2. Во все стаканы помещают полоски фильтровальной бумаги на 20 мин. Во избежание путаницы на полосках бумаги следует предварительно поставить номера.

3. Через 20 мин полоски бумаги извлекают и высушивают на воздухе.

4. На каждую полоску фильтровальной бумаги наносят по капле реагента -
20%-ного раствора роданида калия. В зависимости от концентрации ионов
железа (III) на бумаге появляется окрашивание разной интенсивности (от
розового до буро-красного).

5. Сравнивая интенсивность окрашивания на полосках с данными по
концентрации ионов железа (III) (табл. 1), делают вывод о приблизительной
концентрации ионов железа (III) в природных водах. Полученные данные
помещают в табл. 2, делают выводы о степени загрязненности водоемов ионами
железа.

Метод основан на использовании наиболее чувствительной реакции взаимодействия ионов железа (III) с роданид-ионами, приводящей к красному окрашиванию раствора:

Fe³⁺ + 6CNS^- = [Fe(CNS)₆]^3-

Для определения концентрации общего железа (II + III) к растворам природных вод добавляют 4-5 капель 5%-ного раствора пероксида водорода для окисления ионов Fe(II) в ионы Fe(III).

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Для анализа были взяты пробы воды из различных природных источников: реки Цны (районы Собора и пивоваренного завода), реки Лештавки. Результаты сведены в таблице.

Таблица 2

Концентрация ионов железа (III) в природных водах г. Моршанска

Анализ результатов позволяет сказать, что в природных водоемах концентрация ионов железа (III) несколько меньше ПДК (0,3мг/л), что свидетельствует о нехватке ионов железа в данных источниках.

Выводы

В результате работы выяснилось:

• железо является важным элементом, влияющим на обмен веществ.

• на организм человека влияет как избыток, так и недостаток железа.

• исследование содержания ионов железа (III) в природных источниках города Моршанска показало его нехватку.

В ходе исследования выдвинутая гипотеза подтвердилась

Информационные ресурсы, используемые в работе можно увидеть на слайде.

Спасибо за внимание.