Алюминиевая чашка

1.Аннотация

Автор: Тимофеенко Данил Максимович

МБОУ БСШ №1 им. Е.К. Зырянова, 9б класс

Тема: Алюминиевая чашка

Руководитель: Мандрик Надежда Фёдоровна, учитель химии МБОУ БСШ №1 им. Е.К. Зырянова

Цель: исследование возможного пути попадания ионов алюминия в организм человека через алюминиевую посуду.

Задачи:

1. Узнать, что из себя представляет алюминий;

2. Исследовать путь попадания алюминия в организм человека через посуду;

3.Изучить позитивное и возможное негативное воздействие ионов алюминия на организм человека;

4.Провести эксперимент и оформить результат в форме расчетной задачи.

Используемые методы: поиск и изучение литературы, анализ, эксперимент, наблюдение, измерение, решение расчетной задачи.

Тип работы: проектно-исследовательская работа

В процессе работы учащийся изучил свойства алюминия, определил, что алюминий умеет выделять свои ионы в содержимое посуды, которая у него есть, произвел расчеты. В итоге использовал все заявленные методы: поиск и изучение литературы, анализ, эксперимент, наблюдение, измерение, решение расчетной задачи. Последовательно выполняя поставленные перед собой задачи, в полной мере достиг цели: определил и исследовал путь попадания алюминия в организм человека, произвел расчеты ионов алюминия и доказал, что его алюминиевая посуда не такая опасная, как может показаться на первый взгляд.

Свою работу представил учащимся 9-х классов на факультативных занятиях по химии.

2.Введение

Актуальность и новизна темы

Алюминий – это достаточно дешевый, легкий и долговечный материал, является хорошим проводником тепла, электрического тока. Совсем недавно алюминиевая посуда была очень популярна в использовании, но сейчас ее популярность сходит на нет. Есть множество мнений. Многие считают, что алюминий является токсичным металлом и даже связывают это с появлением множества болезней. Польза и вред алюминиевой посуды обсуждается на протяжении многих лет. Несмотря на большое количество противников, сковородами, кастрюлями продолжают пользоваться. Современная посуда приобрела красивый облик, увеличился ее ассортимент. Пищевой алюминий обладает полезными свойствами, но может принести вред при неправильном использовании кухонного предмета. Насколько полезна или вредна посуда из этого легкого металла, мы сейчас постараемся выяснить.

Действительно ли использование алюминия в быту настолько опасно для нашего здоровья? Я знаю, что в быту алюминий повсеместно используется в качестве посуды, упаковки, банок для консервирования и хранения продуктов, пищевых добавок, а также может содержаться в воде. Из курса химии 9 класса я узнал, что алюминий пагубно влияет на организм человека, и поэтому заинтересовался проблемой попадания ионов алюминия в организм человека.

У меня есть походные алюминиевые кружка, чашка и ложка, я люблю газированные напитки, которые часто содержатся в банках из пищевого алюминия. Но я хочу знать, безопасны ли они для организма человека?

В исследовании данного вопроса я не являюсь первопроходцем. Специалисты российского НИИ гигиены им. Эрисмана утверждают, что алюминий растворяется в щелочной, кислой и соленой среде. Он выщелачивается из тела тары и вступает в реакцию с содержимым. Мне стало интересно, насколько много ионов алюминия выделяется в еду при хранении в алюминиевой посуде?

Цель: исследование возможного пути попадания ионов алюминия в организм человека через алюминиевую посуду.

Задачи:

1.Узнать, что из себя представляет алюминий;

2.Исследовать путь попадания алюминия в организм человека через посуду;

3.Изучить позитивное и возможное негативное воздействие ионов алюминия на организм человека;

4.Провести эксперимент и оформить результат в форме расчетной задачи

Проблема: Безопасна ли моя походная алюминиевая посуда для здоровья?

Используемые методы: поиск и изучение литературы, анализ, эксперимент, наблюдение, измерение, решение расчетной задачи.

Конечный продукт: результаты исследования оформить в форме расчетной задачи и выступить перед учащимися 9-х классов.

Целевая аудитория: учащиеся 9 классов

3.Основное содержание:

1.Алюминий - химический элемент.

Алюминий – серебристый-белый металл, легкий, пластичный, хороший проводник электричества и тепла, температура плавления 660 oC. Это самый известный и древний металл. В виде различных глинистых соединений он был знаком человечеству с незапамятных времен. Он легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы. Алюминий химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной пленкой - оксидом алюминия). Если порошок алюминия или алюминиевую фольгу сильно нагреть, то металл сгорает ослепительным пламенем, превращаясь в оксид алюминия.

4Аl + 3О2 = 2Аl2О3.

Если пленку оксида алюминия разрушить, то алюминий активно взаимодействует с водой при обычной температуре:

2Аl + 6Н2О = 2Аl(ОН)3 + ЗН2

Алюминий растворяется даже в разбавленных соляной и серной кислотах, особенно при нагревании.

Практическая часть

Эксперимент № 1

В алюминиевую чашку, взятую для эксперимента, налил дистиллированную воду объемом 0,3 л и оставил на 10 суток. Затем проверил воду на наличие ионов алюминия, добавляя раствор гидроксида натрия. В пробе воды, взятой из алюминиевой посуды, при добавлении раствора гидроксида натрия, наблюдаю выпадение слабого светлого студенистого осадка. На дне алюминиевой чашки я увидел черные пятна, которые показывали переход металла в воду. Отсюда следует, что при нахождении в контакте с алюминиевой посудой длительное время, вода насыщается ионами алюминия. Я решил подсчитать это количество ионов металла.

Расчетная задача № 1.

На основании данных эксперимента рассчитал количество ионов алюминия, которое перешло в воду, объемом 0,3 л. Для этого, я взвесил алюминиевую чашку до и после эксперимента. С помощью простейших вычислений произвел расчет.

Вес алюминиевой чашки до опыта: 208 грамм

Вес алюминиевой чашки после опыта: 207,97 грамм

В раствор воды поступило 0,03 грамма Al. По формуле нашел количество вещества Аl.

n=

n= =0,0011 моль

Затем, вычислил число структурных единиц, т.е. ионов Аl3+, используя число Авогадро.

N=NA*n

N=6,02*1023ионов/моль*0,0011 моль=0,006622*1023 ионов Al3+ в 0,3 л воды.

2. Источники поступления алюминия в организм человека

Как все-таки алюминий попадает в наш организм? Очень просто. Съеденный сэндвич с кусочком аппетитной колбасы — источник алюминия, потому что в «Докторскую» его добавляют в качестве пищевой добавки, а хлеб для бутерброда испекли в форме, сделанной из этого металла. Практически в любой пищевой продукт, находящийся на прилавке, производитель положил добавки группы Е520 — соли алюминия. А консервы? Они ведь тоже хранятся в баночках из этого металла. Инновационная упаковка «Тетрапак» тоже не обошлась без его использования. Фольгированные пакеты внутри упаковок с кашами, снеками, чаем и кофе, — все сделаны с добавлением алюминия.

Для приготовления пищи люди используют посуду из этого металла, потому что она отличается низкой ценой. Под действием температуры металл из фольги, посуды, столовых приборов может переходить в обрабатываемую пищу. А вот в еде он не разрушается.

Как известно, алюминий — очень мягкий металл. Только представьте себе, сколько крошек алюминия съедает человек, готовя пищу в такой посуде!

С водой и пищей человек каждый день получает довольно высокие дозы алюминия, но усваивается из них не более 4%.

В растительной пище минерала содержится в несколько раз больше, чем в мясе и продуктах животного происхождения.

3.Влияние алюминия на организм человека

3.1. Отрицательное влияние.

Известно, что алюминий входит в состав организма человека. Точных исследований, устанавливающих норму для разных возрастов, не существует. Но известно, что потребление меньше, чем 0,001 мг алюминия в сутки, может привести к дефициту микроэлемента. Критической считается дозировка в 50 мг. Из-за распространённости алюминия в промышленности контролировать сложнее не недостаток, а избыток элемента.

Передозировка металлом не проявляется сразу же, для этого в организме должно накопиться много запасов алюминия. Поэтому последствия интоксикации наблюдаются лишь спустя несколько лет после того, как человек начал регулярно получать большие дозы металла (с пищей, водой или воздухом).

Алюминий ежедневно поступает в наш организм с пищей и водой и выводится из организма человека выделительной системой. Если у индивидуума имеются какие-либо проблемы с почками, то этот металл может накапливаться.

У лиц, постоянно контактирующих с алюминием, чаще обычного поражаются слизистые оболочки, десны, возникают бронхит, пневмония, воспаление верхних дыхательных путей. При систематическом попадании на кожу, металл провоцирует образование язв, экземы, дерматита и прочих воспалительных процессов. Особенно опасно отравление алюминием для детей, у которых интоксикация вызывает анемию, нарушения речи, моторики, памяти и внимания, частые головные боли и нервное возбуждение.

По последним данным, из-за переизбытка этого вещества в организме могут возникать болезни опорно-двигательной системы, снижение иммунной защиты, потеря веса, болезни центральной нервной системы. Также алюминий в больших дозах нарушает структуру ДНК и провоцирует различные дефекты работы ЦНС. Как следствие – энцефалопатия, болезни Альцгеймера и Паркинсона, головные боли, нервное возбуждение. Страдают речь, моторика, внимание и память.

3.2. Положительное влияние.

В целом алюминий относят к токсичным (иммунотоксичным) элементам. Однако, в организме он играет важную физиологическую роль – участвует в образовании фосфатных и белковых комплексов; процессах регенерации костной, соединительной и эпителиальной ткани; оказывает, в зависимости от концентрации, тормозящее или активирующее действие на пищеварительные ферменты; способен влиять на функцию околощитовидных желез.

Алюминий входит в состав множества биомолекул, образуя прочные связи с атомами кислорода или азота.

Алюминий является постоянной составной частью клеток, где преимущественно находится в виде Al3+. Его присутствие в том или ином виде обнаружено практически во всех органах человека.

В небольших количествах алюминий необходим для организма, и особенно для костной ткани, в случае же его избытка этот металл может представлять серьезную опасность для здоровья.

Алюминий входит в состав всех органов и систем человеческого организма. Он необходим для обеспечения большинства реакций, затрагивающих формирование белковых и фосфатных соединений. Элемент также участвует и в других важных процессах, поэтому входит в набор незаменимых для человека витаминов и минералов

4.Заключение

Существует много мифов о вреде алюминиевой посуды для организма человека, придуманных самими людьми. Всемирная организация медиков доказала, что используемый при производстве металл не является канцерогеном. Алюминий не вызывает онкологические заболевания. Попадание в организм металла ничтожное, и то при условии, что используется посуда без антипригарного слоя. О вреде можно говорить, если неправильно использовать кухонные предметы. Основные достоинства и польза подтверждаются следующими фактами:

хорошая теплопроводность;

равномерный прогрев;

низкая стоимость;

малый вес.

Алюминиевые кухонные предметы удобно размещать на полках в большом количестве, так как из-за легкого веса они не обрушатся

Я изучил дополнительную литературу по теме, провел исследование, выполнил опыт с алюминием и гидроксидом натрия, произвел расчеты, свои результаты я прикрепил в виде фотографий.

Вывод: последовательное выполнение поставленных задач помогло мне достичь цели работы: я исследовал возможный путь попадания ионов алюминия в организм человека через алюминиевую посуду при помощи опыта.

Мне удалось выяснить, что моя алюминиевая чашка выделяет небольшое количество ионов в ее содержимое и является безопасной для моего организма.

Моя алюминиевая чашка непригодна для долгого хранения пищевых продуктов и воды, так как при долгом хранении наблюдается переход ионов алюминия в раствор, но она не опасна и я продолжу ей пользоваться.

5.Литература:

Габриелян О.С. Химия 9 класс.: Учебник для общеобразовательных учреждений.-М.:Просвящение,2019.

Сайт https://al5holding.com/news/vliyanie-alyuminiya-na-organizm-cheloveka/ влияние алюминия на организм человека

Сайт https://www.invitro.ru/moscow/library/labdiagnostika/17361/ алюминий токсичный металл

Сайт https://thesa.ru/chemjournals/eco/a/ecol_172.pdf источники поступления

Девяткин, В. В. Химия для любознательных, или О чём не узнаешь на уроке/ В. В. Девяткин. – Ярославль, 2000 – 153 с.

« Химия в школе» - № 1, 3, 4 / - Москва, 2000 – 20 с.

Алюминий - «серебро из глины». Н.С. Буель, А.П. Урбанский.

А.Дроздов «Алюминий. 13-й элемент» (энциклопедия) //Москва, «Библиотека «РУСАЛа», 2007г.

Культура питания: Энциклопедический справочник./Под ред. И.А.Чаховского.

М.Бойко «Элемент с несчастливым номером, но счастливой судьбой» // НГ Ex Libris, 2008г.​​​​​​​

Приложения