Научно-исследовательская работа учащейся 9 класса "Алюминий на кухне"

Оглавление

1. Введение…………………………………………………………3стр.

2. Теоретическая часть…………………………………………….5стр.

1. Алюминий.

2. История получения.

3. Влияние Алюминия на здоровье человека.

1. Практическая часть……………………………………………...11стр.

1. Социологический опрос

2. Лабораторные опыты

1. Выводы по работе………………………………………………..17стр.

2. Список литературы………………………………………………18стр.

3. Приложения………………………………………………………19стр.

Введение

К сожалению, стремясь улучшить свою жизнь, человек уничтожает окружающую среду. Выбросы загрязнений в атмосферу, отравление воды химикатами, загрязнение почв все это ставит под угрозу здоровье и, возможно, само существование человечества, поэтому задача современной науки - определить допустимые пределы воздействия деятельности человека на окружающую природу.

Помимо этих факторов давно известен вред, который оказывают на человека тяжелые металлы: ртуть, кадмий, свинец. Недавно был исследован считавшийся нетоксичным алюминий, и оказалось что и этот металл, не являющийся тяжелым, может оказывать вредное влияние на организм человека. Алюминий отличается незначительным токсическим действием, но многие растворимые в воде неорганические соединения алюминия сохраняются в растворённом состоянии длительное время и могут оказывать вредное воздействие на человека и теплокровных животных через питьевую воду.

Своим исследованием я хотела бы ответить на следующие вопросы:

1. Какое именно негативное влияние может оказать алюминий на организм человека?

2. Насколько хорошо осведомлены о негативном использовании алюминевой посуды разные возрастные группы?

Актуальность проблемы:

Вроде бы, всем давно известно алюминиевая посуда, небезопасна для использования, и все давно убрали ее из своих запасов посуды, но это не так. Алюминиевая посуда до сих пор не сходит с полок магазинов, и кухонных шкафов некоторых хозяек.

Практическая значимость: Данную работу можно использовать на классных часах, уроках химии и технологии, а также на внеклассных мероприятиях по здоровому образу жизни.

Моя первоначальная гипотеза такова: если с помощью химических методов можно определить наличие ионов алюминия в пище после её приготовления в алюминиевой посуде, то можно установить, что ионы алюминия попадают в организм человека с пищей и представляют опасность для здоровья человека.

Цель исследования: исследовать возможные пути попадания ионов алюминия в организм человека через использование в быту алюминиевой посуды; опытным путем подтвердив непригодность алюминиевой посуды для приготовления пищи.

Задачи исследования:

• Теоретическим путем изучить химические свойства алюминия.

• Изучить влияние и возможное негативное воздействие на живой организм алюминия.

• Определить рН среды некоторых видов пищи, которую готовят в алюминиевой посуде.

• С помощью качественного анализа растворов исследовать их на наличие алюминия.

• На основе проведенных исследований сделать вывод о пользе или вреде алюминиевой посуды.

Объект исследования: Алюминий

Предмет исследования: Алюминиевая посуда

Методы исследования:

• Изучение литературу о влияния алюминия на организм человека.

• Проведение социологический опрос по использованию алюминиевой посуды в быту.

• Проведение лабораторных опытов.

Теоретическая часть

1. Алюминий.

Алюминий легкий серебристый с металл с высокой электропроводностью. На воздухе быстро окисляется и покрывается плотной оксидной пленкой. Наличие подобной особенности делает изделия из этого металла устойчивыми к коррозии, что, естественно, очень удобно для людей. Можно выделить несколько основных физических свойств, которые характерны для алюминия.

• Высокая степень ковкости и пластичности. Из данного металла изготовляют легкую, прочную и очень тонкую фольгу, его же прокатывают в проволоку.

• Температура плавления - 660 0С.

• Температура кипения - 2450 0С.

• Плотность - 2,7 г/см3.

• Кристаллическая решетка объемная гранецентрированная, металлическая.

• Т ип связи - металлическая.

С точки зрения химии, рассматриваемый металл - сильный восстановитель, который способен проявлять высокую химическую активность, будучи чистым веществом. Главное - это устранить оксидную пленку. В этом случае активность резко возрастает.

Химические свойства алюминия как простого вещества определяются его способностью вступать в реакции с:

• кислотами;

• щелочами;

• галогенами;

• серой.

• С водой он не взаимодействует при обычных условиях. При этом из галогенов без нагревания реагирует только с йодом. Для остальных реакций нужна температура.

В целом, самое главное свойство рассматриваемого вещества - это высокая способность к восстановлению других элементов из их соединений.

П о распространённости в мире алюминий занимает 3 место среди химических элементов (после кислорода и кремния), и первое место среди металлов. Известно несколько сотен минералов содержащих алюминий, к которым в первую очередь относятся бокситы и алюмосиликаты. Получают алюминий путем электролиза глинозема.

Сплавы металлического алюминия широко используют как базовый материал в авиа и судостроении. Особо чистый алюминий служит для изготовления проводников в электротехнике. Чистый алюминий используют для изготовления различной кухонной посуды, фольги и т.п.

В медицине используются адсорбирующие, обволакивающие, антацидные, защитные и обезболивающие свойства препаратов содержащих алюминий. Силикат алюминия и жженые квасцы принимают, как правило, наружно в виде присыпок, паст и мазей при лечении кожных заболеваний. Гидроокись алюминия принимают внутрь как антацидное средство при язве желудка, заболевании двенадцатиперстной кишки.

1. История получения.

Н азвание «алюминий» произошло от «алюмиум» — вещество, открытое английским ученым-химиком Хэмфри Дэви в 1807 году. Корень слова «алюм» обозначает «квасцы», представляющие собой соль алюминия. Попытки Хэмфри выделить открытый им металл в чистом виде не увенчались успехом, и только в 1825 году другой ученый, датчанин Ханс Кристиан Эрстед, смог получить алюминий без примесей. Спустя еще 20 лет немецким ученым Фридрихом Вехлером были проведены первые глубокие исследования свойств алюминия. Своей целью Вехлер ставил открыть секрет легкости этого металла. Многие из ученых того времени пытались решить проблему выделения этого металла, предлагались различные способы, но все они имели свои изъяны. Так, в середине 50-х годов XIX века француз Анри Сент-Клер Девиль, научился получать алюминий, используя натрий, однако на выходе получалось всего несколько килограммов легкого металла. В результате, этот способ практически не использовался в промышленном производстве, но получил широкое распространение у ученых, что позволило и м ставить больше опытов по изучению характеристик алюминия. История получения алюминия путем плавления началась в конце XIX века. Этот способ был открыт в 1886 году одновременно двумя разными учеными: американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Эру. Интересен тот факт, что они не только в один год изобрели метод Холла-Эру, как впоследствии его назвали, но и их даты рождения и смерти тоже совпадают (1863-1914 гг.). Спустя 2 года австриец Карл Вайер модернизировал метод Холла-Эру, взяв в качестве исходного материала для производства алюминия не его оксид, а бокситы. Это привело к падению цен на алюминий на 80 % и его широкому распространению в промышленности. Алюминий стали использовать практически везде: от бытовой сферы до производства оружия. Его упоминал в своих произведениях всемирно известный писатель Жюль Верн. Там герои строили из алюминия ракеты и корабли. Также способствовало развитию применения алюминия и изобретение многослойной фанеры, резины и, конечно же, пластмассы. Все эти материалы активно интегрировались с алюминием при производстве сложных устройств и механизмов. О динамике развития производства алюминия говорит тот факт, что за сто с лишним лет, с конца XIX по XXI век, производство алюминия увеличилось в 110 тысяч раз и в 2010 году составило 40 млн. тонн.

1. Влияние Алюминия на здоровье человека.

А люминий один из самых распространенных металлов в земной коре (около 8% от ее массы), однако он практически не усваивается живыми организмами. В организме человека алюминия больше всего в легких, а его суммарное содержание составляет не более 50 мг. Долгое время считалось, что алюминий не оказывает существенного отрицательного эффекта на организм человека, однако, сейчас эти представления изменились. Как и для большинства минеральных веществ, основным источником алюминия являются продукты растительного происхождения . Также возможно загрязнение пищевых продуктов и при использовании посуды, изготовленной с использованием алюминия, особенно если в такой посуде пищевые продукты проходят термическую обработку. Мы съели уже немало алюминиевой стружки. Когда тщательно вытираешь полотенцем алюминиевую кастрюльку, на нем остаются серые пятна. Можно себе представить, сколько ионов алюминия мы получаем, когда такая кастрюлька сильно нагревается при приготовлении! То есть, очевидно, что алюминий попадет в организм через пищу, приготовленную в такой посуде. Из всего алюминия, поступающего в организм с продуктами питания, в ЖКТ всасывается всего 2-4%, но он может поступать и через лёгкие. С возрастом в лёгких и головном мозге его становится больше. Наиболее важными источниками алюминия являются такие пищевые продукты, как: чай, морковь, некоторые травы и плавленые сыры. Дополнительным источником поступления алюминия является также питьевая вода, где его содержание может составлять до 2-4 мг/л. Помимо этого источниками алюминия являются лекарственные вещества, а также такие часто используемые вещи, как дезодоранты, бумажные полотенца и салфетки, а также продукты, контактирующие с алюминиевой фольгой. В сутки в организм человека поступает около 2-3 мг алюминия, при этом с мочой алюминий может выводится со скоростью до 10-15 мг/сутки, а при дополнительной нагрузке до 500 мг/сутки. Такой физиологический механизм препятствует накоплению алюминия в организме человека.

Основная функция алюминия в организме – участие в формировании скелета, хрящей, других образований соединительной ткани и процессах их регенерации. При избыточном поступлении возможно развитие негативных эффектов.

Причины избытка алюминия:

• Избыточное поступление алюминия с пищевыми продуктами (в частности при использовании алюминиевой посуды для приготовления пищи);

• Высокое содержание алюминия в окружающей среде (путь поступления – ингаляционный);

• Чрезмерное поступление алюминия с лекарственными препаратами, а также косметическими средствами (например, дезодорантами);

• Хроническая почечная недостаточность, препятствующая выводу алюминия из организма, что, соответственно, способствует накоплению алюминия;

• Острые отравления соединениями алюминия на производстве.

Выделяют два основных негативных эффекта избыточного поступления алюминия в организм человека:

• Нейротоксичность и энцефалопатия (нарушения памяти, нервозность, наклонность к депрессии, трудности в обучении в детстве и прогрессирующее старческое слабоумие и т.д.);

• Остеомаляция (размягчение костей), а также связанные с ней переломы и др. заболевания опорно-двигательного аппарата.

Многочисленные исследования ученых доказывают, что накапливаясь в организме, алюминий:

• умерщвляет клетки мозга (парализует центральную нервную систему, вызывает дрожание головы и судороги)

• вызывает анемию и артрит (у больных артритом алюминия в крови в пять раз больше, чем у здоровых)

• угнетает выработку желудочных и слюнных ферментов

• способствует развитию рахита

Дефицит алюминия может развиться в том случае, если в организм его попадает меньше 1 мкг в сутки, но о негативном влиянии такого состояния на человека ничего не известно – скорее всего, дефицит алюминия у людей бывает крайне редко. На животных дефицит алюминия влияет: у них слабеют конечности, нарушается координация движений, задерживаются и нарушаются процессы размножения и роста.

Алюминий и болезнь Альцгеймера

Болезнь Альцгеймера (провалы в памяти и маразм при повышенной концентрации алюминия в мозге) – «привилегия» цивилизованных стран. В США алюминий вверг в безумие три миллиона человек, среди них самый известный – бывший президент Рейган. Отечественной статистики нет, но если учесть, что Россия – крупнейший производитель алюминия, то вряд ли у нас таких пациентов меньше, чем в Америке. Болезнь носит прогрессирующий характер, ее симптомы могут нарастать от нескольких месяцев до нескольких лет. Не следует думать, что болезнь Альцгеймера – удел стариков, ведь не редки случаи заболевания лиц, не достигших 50 лет. Первые сигналы болезни – депрессия, апатия, неожиданные провалы в памяти, затем, по мере нарастания атрофических процессов в коре головного мозга, могут присоединяться другие психические и неврологические (например, судороги, параличи или парезы) симптомы.

Алюминиевая посуда запрещена для использования в детских учреждениях общепита.

Практическая часть

1. Социологический опрос

Для начала я решила провести социологический опрос среди двух возрастных групп: 1 группа 15 – 20 лет, 2 группа 25 – 30 лет, чтобы определить знают ли они вообще о негативном влиянии алюминия.

Опрос состоял из следующих вопросов:

1. Какую посуду Вы используете дома?

Алюминиевую Чугунную С тефлоновым покрытием Эмалированную

1. Знаете ли Вы, о недостатках алюминиевой посуды?

2. Как вы считаете можно ли использовать алюминиевую посуду?

3. Знаете ли Вы, какую пищу можно приготовить в алюминиевых кастрюлях без вреда организму человека?

4. Знаете ли Вы как правильно ухаживать за алюминиевой посудой?

5. Знаете ли вы, что алюминиевая посуда запрещена в детских садах и школах?

Результаты:

1. Алюминиевая посуда находится примерно на 2 месте по использованию.

2. Большая часть всего опрошенных не знают, о недостатках алюминиевой посуды.

3. Большинство опрошенных не знают, что использовать алюминиевую посуду нельзя.

4. Большинство не знают, какую пищу можно в алюминиевой посуде, без вреда организму.

5. Не многие опрошенных знают, как правильно ухаживать алюминиевую посуду.

6. И почти половина опрошенных не знает, особенно 1 группа. Что алюминиевую посуду запрещено использовать в детских садах и школах.

(Приложение №1)

2. Лабораторные опыты

Опыт №1. Взаимодействия алюминия с раствором разбавленной серной кислоты.

2Al + 3H₂SO_4(разб) = Al2(SO₄)₃ + 3H₂

Опыт №2. Взаимодействие алюминия со щелочью

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂

Оба опыта и №1, и №2 я провела с гранулированным алюминием и алюминиевым порошком. Для того чтобы реакции пошли быстрее нагрела колбы с гранулированным алюминием.

Опыт №3. Определение среды некоторых пищевых блюд.

М орсы

К аши

В ода

С уп Щи

М аринад

Опыт №4. Исследовать их на наличие алюминия некоторые из п редставленных блюд.

Список: морс клюквенный, сваренный в алюминиевой кастрюле; морс клюквенный, сваренный в эмалированной кастрюле; вода, вскипяченная в алюминиевой кастрюле; суп Щи и маринад.

Н аблюдения: в результате добавления во все колбы с пищей щелочи КОН, оба морса поменяли цвет на зеленый, затем на бурый оттенок. В морсе, сваренном в алюминиевой кастрюле, образовался осадок, что означает, что в него перешли ионы алюминия, а в колбе с супом жидкость тоже поменяла цвет и стала более мутной.

Хотя в маринаде и содержится уксус, и среда должна была получиться кислотной, она получилась щелочной, вероятно, потому что ионы алюминия перешедшие в маринад оказали такой эффект. Нахождение алюминия в нем подтверждается опытным путем, в результате добавления в маринад той же щ елочи вещество мутнеет, и глазу кажется, что образуется осадок.

Выводы по работе

1. Социологический опрос показал, что более половины опрошенных знают, о том что алюминиевая посуда небезопасна, но все равно многие продолжают ее использовать.

2. При кипячении воды, переход алюминия почти не наблюдается, так как вода нейтральна, но при погружении в неё индикатора цвет с него переходит на воду, и она становится голубоватой.

3. Подтвержден факт, что через посуду ионы алюминия переходят в организм человека. Наиболее интенсивный переход при приготовлении пищи, которая имеет, кислую и щелочную среду. (Морсы, рассольники и др.)

4. Я считаю, что нужно чаще поднимать проблему, о вреде алюминия, путем проведения классных часов в школе или пропагандой в СМИ, для того что бы население понимало всю опасность использования этой посуды.

Список литературы

1. http://история-вещей.рф/materialyi/istoriya-alyuminiya.html

2. http://sportklas.ru/view_articles.php?id=69&style=food,minerals

3. Научно-методический журнал « Химия в школе»1999г №1,3,4; 2000г №1,5.

4. http://ru.wikipedia.org

5. http://n-t.ru/ri/ps/pb013.htm

Приложения

Приложение №1

2 группа

2 группа

1 группа

1 группа

2 группа

1 группа

2 группа

2 группа

2 группа

1 группа

1 группа

1 группа

20