Водородный показатель напитков

Водородный показатель напитков

Автор: Березкина Серафима Юрьевна,

обучающаяся 10 класса

МБОУ СОШ №5 п.г.т. Сафоново-1

Руководитель: Власова Елена Валерьевна,

учитель химии

МБОУ СОШ №5 п.г.т. Сафоново-1

Оглавление.

                                                                                                                                                   стр.

Введение…………………………………………………….................................................3

    Глава I. Теоретические сведения.

        1.1.Что такое водородный показатель?........................................................................4

        1.2.Влияние величины  водородного показателя на наше здоровье…………….....5

        1.3.Как измерить pH?.....................................................................................................6

    Глава II. Практическая часть.

        2.1.Анкетирование…………………………………………………………………….7

        2.2.Измерение водородного показателя напитков…………………………………..9

        2.3.Эксперимент……………………………………………………………………….11

Выводы……………………………………………………………………………………....12

Список литературы…………………………………………………………………………13

Введение.

Каждый знает, что жизнь без воды на Земле была бы невозможна. Она играет огромную  роль в образовании живой материи. Человек на 65 % состоит из воды, причем, чем активнее деятельность органа, тем больше в нём воды.

Значение воды трудно переоценить, ведь все биохимические процессы - это  реакции в водном растворе. Именно поэтому важно следить за качеством и количеством потребляемой жидкости, в частности, за уровнем кислотности. Исследованию  кислотности популярных напитков и посвящена данная исследовательская работа.

Цель работы: выяснить, как влияет величина водородного показателя  на здоровье человека.

Актуальность:  у любого напитка есть фундаментальный показатель, имеющий критическое значение для  здоровья – это водородный показатель. В отличие  от таких показателей, как калорийность, содержание белков и т.п., кислотность мало известна широкой общественности. Отсюда незнание потребителя о важнейшем критерии выбора продукта.

Задачи: провести анкетирование среди обучающихся;

измерить водородный показатель популярных напитков;

изучить и проанализировать состав популярных напитков;

провести эксперимент, в ходе которого доказать или опровергнуть  мнение о том, что газированные напитки могут изменять  кислотно-щелочной баланс организма.

Научная новизна: каждый год появляются новые марки напитков, меняются предпочтения подростков в их  выборе, поэтому важно регулярно отслеживать изменение pH напитков.

Практическая значимость: полученные данные можно использовать в качестве материала для классных часов, посвящённых проблемам здорового питания,   при проведении недели естествознания в школе.

Предмет исследования: популярные напитки.

Объект исследования: водородный показатель популярных напитков.

Методы и приёмы: теоретический анализ, анкетирование, обобщение, эксперимент.

Гипотеза: старшеклассники предпочитают газированные напитки, особенно в летнее время. Однако частое употребление газированных напитков может нарушить кислотно-щелочное равновесие организма.

1.1 Что такое водородный показатель?

Чтобы провести данное исследование, требовалось узнать из литературных источников, что такое водородный показатель раствора, каково влияние данной величины на здоровье человека.

 Понятие «водородный показатель» было введено в 1909 году датским химиком Сёренсеном. Показатель называется pH, по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni — сила водорода, или pondus hydrogenii — вес водорода.

Водородный показатель  (рН) — величина, характеризующая активность или концентрацию ионов водорода в растворах; численно равна отрицательному десятичному логарифму концентрации, выраженной в грамм-ионах на литр. рН = —1g[H+], где [Н+] — концентрация ионов водорода. Понятие рН введено для удобства расчетов, связанных с величиной [Н+]. В чистой воде [Н+] = [ОН-] = 10-7. Растворы, в которых при 25 °С рН > 7, являются щелочными, при рН около 7 — нейтральными, а при рН < 7 — кислыми.

pH воды - один из важнейших рабочих показателей качества воды, во многом определяющих характер химических и биологических процессов, происходящих в воде. В зависимости от величины pH может изменяться скорость протекания химических реакций, токсичность загрязняющих веществ и т.д.

Обычно уровень рН находится в пределах, при которых он непосредственно не влияет на потребительские качества воды. Так, в речных водах pH обычно находится в пределах 6.5-8.5, в атмосферных осадках 4.6-6.1, в болотах 5.5-6.0, в морских водах 7.9-8.3. Поэтому ВОЗ не предлагает какой-либо рекомендуемой по медицинским показателям величины для рН. Вместе с тем известно, что для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9.

                    1.2   Влияние величины  водородного показателя на наше здоровье.

Определенные значения рН имеют исключительно большое значение на жизнедеятельность живых организмов. Биохимические процессы в них должны протекать при строго заданной кислотности. Биологические катализаторы – ферменты способны работать только в определенных пределах рН, а при выходе за эти пределы их активность может резко снижаться. Например, активность фермента пепсина максимальна при значениях рН около 2.Если у человека понижена кислотность, врач может назначить прием с пищей слабого раствора соляной кислоты, а при повышенной кислотности – принимать противокислотные средства.

Многие важные химические элементы усваиваются  только при определённой кислотности. Так, железо может усваиваться организмом при рН 6,0 - 7,0, а йод - при рН 6,3 - 6,6.

В клетках организма рН имеет значение около 7, во внеклеточной жидкости – 7,4. Нервные окончания, которые находятся вне клеток, очень чувствительны к изменению рН. Разным значением рН тканей объясняется также, почему при некоторых воспалениях человек чувствует боль, а при некоторых – нет.

В очень узких пределах должно оставаться значение рН крови: даже небольшое ее подкисление (ацидоз) или защелачивание (алкалоз) может привести к гибели организма. Различные микроорганизмы также весьма чувствительны к кислотности среды. Как правило, патогенные микробы быстро развиваются в слабощелочной среде, а кислую среду они не выдерживают. Поэтому для консервирования (маринование, соление) продуктов используют уксус или пищевые кислоты.

Если говорить о полости рта, то, при низком рН  появляется  очаговая деминерализация эмали зубов с появлением эрозий твердых тканей и образованием полостей — кариеса.

Поддержать нужное значение рН, не дать ему заметно отклониться в ту или другую сторону при изменении условий возможно благодаря  так называемым буферным (от англ. buff – смягчать толчки) растворам. Такие растворы часто представляют собой раствор

слабой кислоты и ее соли или слабого основания и его соли. Подобные растворы «сопротивляются» в определенных пределах (которые называются емкостью буфера) попыткам изменить их рН. Способность буферных растворов не безгранична. Растворы имеют свою «емкость» и если она будет исчерпана, то свойство поддерживать постоянную величину pH перестанет действовать.

Что может привести к изменению pH организма?

Учёные отмечают несколько причин:

вредные привычки (курение, употребление алкоголя);

«неполноценные диеты» ( капустная, картофельная и т.д.);

употребление напитков и еды сомнительного производства;

несбалансированное питание.

Таким образом, от величины pH зависит наше здоровье, поэтому  следует тщательно измерять pH продуктов и изучать влияние данного показателя на жизнедеятельность    организма человека.

1.3 Как измерить pH?

Для определения значения pH растворов широко используют несколько методик. Водородный показатель можно приблизительно оценивать с помощью индикаторов, точно

измерять pH-метром или определять аналитическим путём- проведением кислотно-основного титрования.

Рассмотрим более подробно индикаторный метод. Точность определений с помощью индикаторных бумаг не превышает  pH. Определённые трудности связаны с выбором сорта бумаги. Проклеенная бумага  даёт наиболее отчётливые цветные реакции, так как на ней затрудняется распространение жидкости и окраски локализуются. На фильтровальной бумаге раствор распространяется слишком быстро; в результате адсорбции индикатора волокнами бумаги меняется его концентрация в направлении от центра капли.

Несмотря на некоторые недостатки, индикаторный метод – самый удобный и практичный метод определения pH раствора.

Глава II. Практическая часть.

2.1 Анкетирование.

Для того чтобы узнать, каким напиткам отдают предпочтение  во время различных приемов пищи мои сверстники(14-16 лет), было проведено анкетирование. По результатам  были составлены диаграммы. В анкетировании участвовало 100 человек. Всего было предложено 5 вопросов: 1)  Что вы предпочитаете пить на завтрак?

                               2) Что вы пьёте  в обеденное время?

                               3) Чем вы чаще всего запиваете ужин?

                               4) Чем вы запиваете перекус?

                               5) Чем вы предпочитаете  утолить жажду в жаркий летний день?

Диаграмма 1. Наиболее часто употребляемые напитки на завтрак.

Диаграмма 2. Наиболее часто употребляемые напитки на обед.

Диаграмма 3. Наиболее часто употребляемые напитки на ужин.

Диаграмма 4. Наиболее часто употребляемые напитки на перекус.

Диаграмма 5. Наиболее часто употребляемые напитки во время жаркого летнего дня.

Проанализировав результаты, мы выяснили, что доля газированных напитков в ежедневном рационе школьника не составляет более 7%. К самым популярным напиткам относятся чай, вода, сок. Однако в летний день  дети предпочитают газированные напитки всем остальным.

2.2 Измерение водородного показателя популярных напитков.

По результатам анкетирования было проведено измерение водородного показателя популярных напитков.

Цель: определить pH растворов с помощью универсальной индикаторной бумаги.

Приборы и материалы: пробирки, пипетки, бумага индикаторная универсальная, цветная шкала, разнообразные напитки.

Методика: пипеткой нанесли 2-3 капли исследуемого раствора на универсальную индикаторную бумагу, сравнили окраску еще сырого пятна с цветной шкалой.

Влияние температуры на значения pH объясняется различной диссоциацией ионов водорода (H+) и не является ошибкой эксперимента.

Ход работы:  в пробирки разлила образцы различных напитков. Пипеткой нанесла по 2 капли на индикаторную бумагу раствора каждого образца.

Результаты измерения сведены в таблицу:

 * Точность составляет 0,5 ед. pH.

Результаты: измерив величину pH популярных напитков, я узнала, что газированные напитки и соки  имеют  достаточно низкие  показатели pH. Чай, кофе, вода – слабокислые жидкости. А вот молоко имеет нейтральный  pH. Проанализировав состав газированных напитков, я выяснила, чем обусловлена их высокая кислотность:

во-первых, диоксидом углерода (Е290).  Добавка разрешена в России для использования в пищевой промышленности. Предельно допустимая суточная доза не установлена. Одно из ее свойств - ускорение всасывания других веществ в желудке. Раствор диоксида углерода и воды образует угольную кислоту;

во-вторых, лимонной кислотой (Е330). Эта пищевая добавка может добываться из натуральных компонентов или синтетическим путем. Лимонная кислота является участником метаболических процессов,  однако избыточное употребление способно повредить зубную эмаль. Единоразовое употребление достаточно большого её количества  может спровоцировать кровавую рвоту, кашель и раздражение слизистой оболочки желудка;

в-третьих, ортофосфорной кислотой (Е338). Добавка  разрешена в России, Украине, ЕС. Е338 не безопасна. При  употреблении напитка с данной добавкой  происходит принудительное вытеснение кальция из зубов и костей, что приводит к развитию раннего остеопороза. Это было бы не так опасно, если бы кальций в достаточной мере поступал с пищей, восполняя потери. Однако с ростом употребления людьми газированных напитков наблюдается падение интереса к молоку – основному источнику кальция. При частом  употреблении Е338 в пищу, происходят также нарушения в желудочно-кишечном тракте: рвота, понос, тошнота, отвращение к пище, потеря веса. Суточная доза употребления для человека не описана;  

в-четвертых, яблочной кислотой (Е296).Имеет искусственное происхождение и очень низкий уровень опасности (не оказывает значительного негативного влияния на здоровье). При избыточном употреблении вызывает слабительный эффект.

Также в состав газированных напитков могут входить и другие кислоты.

В процессе ознакомления с этикетками напитков, обнаружила, что в состав напитка 7up входит запрещённая во многих странах добавка бензоат натрия (Е211).

2.3 Эксперимент.

Цель: выяснить, действительно ли газированные напитки могут изменить кислотно-щелочное равновесие организма.

Приборы и оборудование:  бумага индикаторная универсальная.

Методика: с помощью индикаторной универсальной бумаги в вечернее время  измерить pH мочи.

Ход эксперимента:  в первый день при соблюдении обычного рациона питания я измерила pH мочи в 18.00. На второй день  вся потребляемая жидкость была заменена газированными напитками  (Coca-cola, 7up, Schweppes, Pepsi). Всего я выпила 1,5 л. газированных напитков. В 18.00 повторно было измерено pH мочи.

Результаты: первый день- pH мочи составлял 6,5 ед. pH;

                      второй день- pH мочи составлял 6,0 ед. pH.

На второй день эксперимента было отмечено  снижение аппетита,  повышенная чувствительность  зубов. К окончанию эксперимента сложилось отвращение к газированным напиткам.

Выводы.

pH еды и напитков имеет огромное влияние на здоровье человека, в частности, на состояние полости рта, желудочно-кишечного тракта.

Измерить pH жидкости можно различными способами, самый удобный и быстрый- индикаторная универсальная бумага.

Было установлено, что школьники 14-16 лет ежедневно предпочитают употреблять чай, воду, сок, но в летние дни утоляют жажду газированными напитками. Газированные напитки имеют низкий уровень pH, поэтому даже непродолжительное употребление газированных напитков способно изменить кислотно-щелочное равновесие организма. Таким образом, моя гипотеза частично подтвердилась.

В ходе работы я сформулировала несколько рекомендаций:

стоматологи рекомендуют пить газированные напитки через соломинку — тогда жидкость попадает сразу в заднюю часть полости рта и не вступает в контакт с зубами настолько агрессивно. Кстати, не рекомендуется чистить зубы сразу после употребления газированной воды, так как из-за наличия кислоты может происходить дополнительная эрозия зубов;

пить «газировку» летом - плохой способ утолить жажду из-за большого количества сахара в ней. Лучше выпить холодный чай или воду;

 если у Вас аллергия, болезни почек или желудочно-кишечного тракта, исключите из своего рациона газированные напитки;

помните, что организм ежедневно нуждается в обычной воде, ничто не может её заменить;

холодные газированные напитки, употребляемые сразу после приёма пищи, способствуют плохому её усвоению, перееданию и набору избыточного веса.

Данное исследование лишь частично затронуло проблему влияния pH на здоровье. Следующие работы можно посвятить исследованию pH продуктов питания,  косметики.

Список литературы.

1.Бейтс Р. Определение pH. Теория и практика.- Л.: 1972.- 400с.

2.Боровский  Е. В.Биология полости рта.- М.: НГМА, 2001.-304с.

3.Габриелян О.С. Химия, 11 класс.- М.: Дрофа, 2005.- 362 с.

4.Зоммер К. Аккумулятор знаний по химии.- М.: Мир,1977.-295с.

5.Кравченко И.М. Как определить качество продуктов, которые нам продают.-Л.:Сфера-2001

6.Лифшиц В.М. Лабораторные тесты при заболеваниях человека.- М.:Триада-Х, 2003.-352с.

7.Шапиро Я.С. Биологическая химия –М.: Вентана-Граф, 2011.-272с.