Проектно- исследовательская работа по химии на тему "Алюминий"

Введение

Экологическая обстановка в России благодаря стремлению человечества максимально улучшить условия среды обитания, оказалась на грани катастрофы: отравлена вода, загрязнены почвы, атмосфера и гидросфера, разрушаются экосистемы и в результате становится опасным проживание человека. Задача современной науки - определить допустимые пределы воздействия деятельности человека на окружающую природу.

Давно известен вред, который оказывают на человека тяжелые металлы: ртуть, кадмий, свинец. Недавно был исследован считавшийся нетоксичным Аl, 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. Наиболее ядовиты хлориды, нитраты, ацетаты, сульфаты и др. Для человека токсическое действие при попадании внутрь оказывают следующие дозы соединений алюминия (мг/кг массы тела):

ацетат алюминия — 0,2-0,4;

гидроксид алюминия — 3,7-7,3;

алюминиевые квасцы — 2,9.

В первую очередь действует на нервную систему (накапливается в нервной ткани, приводя к тяжёлым расстройствам функции ЦНС).

Норматив содержания алюминия в воде хозяйственно-питьевого использования составляет 0,2 мг/л. При этом данная ПДК может быть увеличена до 0,5 мг/л главным государственным санитарным врачом по соответствующей территории для конкретной системы водоснабжения.

По некоторым биологическим исследованиям поступление алюминия в организм человека было сочтено фактором в развитии болезни Альцгеймера, но эти исследования были позже раскритикованы и вывод о связи одного с другим опровергался.

Своим исследованием мы хотели бы ответить на следующие вопросы:

1.Выявить и установить возможность попадания ионов алюминия в организм через металлическую посуду, опытным путем подтвердить, что алюминиевая посуда непригодна для приготовления пищи.

2.Подготовить памятки с рекомендациями «Советы хозяйкам».

Актуальность проблемы:

Казалось 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 хозяек.

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

Наша первоначальная гипотеза такова: если с помощью химических методов можно определить наличие ионов Al³⁺ 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 и хранения пищи.

Задачи исследования:

·                     Теоретическим путем изучить химические свойства алюминия.

·                     Изучить влияние и возможное негативное воздействие на живой организм ионов Al3+.

·                     Определить, насколько широко алюминиевая посуда используется в быту в наше время.

·                     Определить рН среды различных видов пищи, которую готовят в алюминиевой посуде.

·                     С помощью качественного анализа растворов исследовать их на наличие ионов Al3+.

·                     На основе проведенных исследований сделать вывод о пользе или вреде алюминиевой посуды и дать рекомендации по её правильному использованию.

Объект исследования: Ионы металла: Al³⁺

Предмет исследования: Алюминиевая посуда

Методы исследования:

·                     Обзор и анализ литературы по изучению влияния алюминия на организм человека.

·                     Узнать мнение врача, по интересующей нас проблеме.

·                     Социологический опрос по использованию алюминиевой посуды в быту

·                     Посещение детских садов города Семенова, и узнать используется ли у них алюминиевая посуда.

·                     Лабораторные исследования по определению рН среды различных видов пищи, которую готовят в алюминиевой посуде.

·                     Исследование с помощью качественного анализа растворов на наличие в них ионов Al3+.

Теоретическая часть

Изучив различные источники информации, нами был структурирован материал о применении в быту алюминия и его солей, изучен вопрос влияния алюминия на организм человека.

История промышленного производства

Далее я в своем исследовании изучила историю промышленного производства алюминиевой посуды в России, возможности ее применения в быту и в общепите.

Алюминиевая посуда запрещена для использования в общеобразовательных учреждениях общепита.

Практическая часть

Социологический опрос

Далее я решила выяснить, почему хозяйки используют алюминиевую посуду: не знают о ее вреде или не считают эту информацию существенной? Для ответа на этот вопрос мной был проведён социологический опрос об использовании алюминиевой посуды в быту.

Выводы по социологическому опросу:

1.                 70 % опрошенных знают, о недостатках алюминиевой посуды.

2.                 Несмотря, на то, что население знает, о вреде алюминиевой посуды, алюминиевая посуда находится на 2 месте по использованию.

3.                 72% знают, что использовать алюминиевую посуду нельзя.

4.                 57% знают, какую пищу можно в алюминиевой посуде, без вреда организму.

5.                 55% опрошенных знают, как правильно ухаживать алюминиевую посуду.

6.                 И почти половина опрошенных не знает, что алюминиевую посуду запрещено использовать в детских садах и школах.

Социологический опрос показал, что население очень плохо осведомлено, о том, что алюминиевая посуда опасна, и что использовать ее больше чем просто, не рекомендовано. И по использованию - эта посуда находится на втором месте после посуды с тефлоновым покрытием! Почти 50% процентов опрошенных не знают что алюминиевая посуда запрещена, в образовательных учреждениях. Это повод подавать сигнал SOS!

Лабораторные опыты

Далее нами были просмотрены опыты и химические исследования по определению ионов алюминия.

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

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2¬

2Al + 3H2SO4(разб) = Al2(SO4)3 + 3H2

Вывод: Данный опыт показывает, что алюминий в кислой среде переходит в раствор в виде солей и выделяется газ - водород.

Опыт №2. Взаимодействие алюминия со щелочью

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

2(NaOH•H2O) + 2Al = 2NaAlO2 + 3H2

Вывод: Опыт показывает, что алюминий в щелочной среде переходит в раствор образуя тетрагидроксоалюминат.

Опыт №3. Определение среды распространенных пищевых блюд.

Нами были проверены наиболее распространенные блюда, которые готовят в столовой индикаторами и была определена среда этих блюд.

Вывод по практической части:

Алюминий не любит контакта с кислотами и щелочами. Потому, что кислоты и щелочи, содержащиеся в продуктах, защитную пленку все-таки разрушают, и тогда металл переходит в пищу. Но щи, кисель или мясо в кисло-сладком соусе как раз и есть такие реактивы, которые имеют, кислую среду, а молоко имеет щелочную реакцию. В результате в наши блюда со стенок кастрюль переходят соединения, не предусмотренные кулинарными рецептами. Нельзя хранить продукты, содержащие серу, кальций (яйца, молочные продукты, рассолы) в алюминиевой посуде.

Выводы по работе

1. Социологический опрос показал, что более половины опрошенного населения знает, о том что алюминиевая посуда небезопасна, но все равно продолжают ее использовать.

2. Опытным путем подтвержден факт, что через посуду ионы алюминия переходят в организм человека. Наиболее интенсивный переход при приготовлении пищи, которая имеет, кислую и щелочную среду. (Компоты, морсы, рассольники и др.)

3. Разрушен миф, о том, что в алюминиевой посуде лучше всего готовить каши! Готовить каши в алюминиевой посуде нельзя!

4. При кипячении воды, переход алюминия почти не наблюдается, так как вода нейтральна.

5. Алюминиевая посуда непригодна для хранения в ней продуктов питания и воды, т.к. при долгом хранении ионы алюминия начинают переходить в пищу.

6. Нужно, как можно чаще поднимать проблему, о вреде алюминия, для того что бы население понимало всю опасность использования этой посуды.

Приложение

Советы хозяйкам

1.В алюминиевой посуде без вреда для здоровья можно кипятить только чистую воду.

2.Пользоваться алюминиевой посудой постоянно нельзя, так как ионы алюминия могут накапливаться в организме человека, что способствует ухудшению здоровья человека.

3.Нельзя готовить в алюминиевой посуде молочные блюда и блюда из овощей и фруктов.

4.Нельзя готовить в алюминиевой посуде различные маринады с добавлением уксусной и лимонной кислот.

5.Нельзя хранить питьевую воду долгое время в алюминиевой посуде.

6.Нельзя хранить различные крупы в алюминиевой посуде.

7.Ни в коем случае не годится она и для варки диетических блюд и детского питания.

8.Нельзя мыть алюминиевую посуду металлическими щетками и мочалками и абразивными чистящими веществами, так как они разрушают оксидную пленку.

9.Если кастрюля очень загрязнена, то ее можно вымыть содовым раствором (ложка на литр воды), грязь уйдет вместе с растворенной пленкой, а на их месте образуется новая и чистая.