«Химические опыты с сигаретами»

                МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №2 П.СПИРОВО

Исследовательская работа по химии

на тему:

«Химические опыты с сигаретами»

                                                        Выполнил: ученик 10«А» класса

                                                         МОУ № 2 Буканов Данила

                                                         Руководитель: учитель химии

        Денисова Н.В.

     2013-2014 учебный год.

Содержание

1. Введение.

2. Основная часть.

• Теоретическое обоснование, анализ литературы.

   • Курение - социальная проблема общества

         •Состав табачного дыма.

   •Влияние курения на организм человека.

   •Подросток и сигареты

• Практические этапы работы.

• Анкетирование и его анализ.
• Химические опыты с сигаретами.
• Изучение действия сигаретного дыма на живые организмы
• Личное отношение к решению проблемы.

3. Заключение.

4. Литература.

1. Введение.

В настоящее время курение превратилось в массовую эпидемию нашей страны, которая распространилась не только среди мужчин и женщин, но и среди подростков, что является существенной угрозой для здоровья граждан.

Курение в нашей стране является самой распространенной вредной привычкой. В настоящее время курят 65% мужчин и до 30% женщин. Приобщение к курению начинается с подросткового возраста. В школе, где я учусь, также много курящих подростков.

Всем известны последствия табакокурения: болезни сердца, хронический бронхит, рак лёгких, рак гортани и т.д

Таким образом, проблема борьбы с курением очень актуальна и решение её в первую очередь зависит от сознательности самих людей. Мне не безразлична судьба моих друзей, я хочу общаться с ними, но не хочу быть пассивным курильщиком. Поэтому я решил на практике подтвердить вредное воздействие сигарет на живые организмы, ознакомить с результатами своей работы учащихся моей школы, чтобы они дорожили свои здоровьем и здоровьем окружающих.

Цель работы:

изучить  состав табачного дыма и влияния курения на организм человека.

Задачи:

1. Изучить литературу:

• о курении как социальной проблеме общества;
• провести опыты, подтверждающие химического  состава табачного дыма и влияния курения на организм человека, в частности подросткового возраста.

2. Выявить среди учащихся 9-11 классов МОУ СОШ №2

• отношение учеников к курению;
• предпочтение различных торговых марок сигарет;
• уровень знаний о вреде курения.

3. На основе эксперимента изучить влияние табачного дыма на растительные организмы, а также на обмен веществ у человека.

4. Провести опыты по определению реакции среды раствора табачного дыма, обнаружению фенолов и альдегидов, непредельных соединений, алкалоидов, циановодорода в растворе табачного дыма.

5.Выявить отношение к курению учащихся нашей школы после ознакомления их с результатами эксперимента.

Объект исследования — сигареты.

Предмет исследования —табачный дым.

Методы исследования: 

1) анкетирование;         

2) эксперимент.

Этапы исследования: 

1) изучение литературных источников по данной теме;

2) анкетирование;

3) и химические опыты

Основная часть.

Теоретическое обоснование, анализ литературы.

Курение - социальная проблема общества.

               «Курение – это привычка, противная зрению, невыносимая     для  обоняния, вредная для мозга, опасная для легких.»

                                    И.П. Павлов – создатель ученья

о высшей нервной деятельности.

Родина табака — Америка. Предполагают, что слово «табак» происходит от названия острова Тобаго. Были времена, когда за курение наказывали. В России при царе Алексее Михайловиче повелевалось всех, у кого будет найден табак, бить кнутом до тех пор, пока курильщик не признается, откуда взял табак. Сегодня в ряде стран к курильщикам применяются жесткие меры наказания.

По данным Всемирной Организации Здравоохранения Россия занимает первое место по потреблению табака в мире, а также первое место по подростковому курению.

Курение является социальной проблемой общества, как для его курящей, так и для некурящей части. Для курящих людей — проблемой является бросить курить, для некурящих – избежать влияния курящего общества и не «заразиться» их привычкой, а также — сохранить своё здоровье от продуктов курения. Вещества, входящие в выдыхаемый курильщиками дым, опасны для находящихся рядом некурящих людей.

Если рассматривать эту проблему в рамках отдельной социальной группы, то одной из самых актуальных будет эта проблема в среде учащихся средней школы. Поскольку влияние сверстников на сознание ученика очень велико, то причин для беспокойства достаточно много. Помимо влияния окружающих подростков, есть личное стремление «поспешного взросления», которое свойственно многим современным детям. Влияние может исходить и от родителей, как дурной пример, и просто от взрослых, не находящих в этом ничего плохого.

Состав табачного дыма.

В  состав табачного дыма  входит 200 вредных веществ, в том числе: окись углерода - СО, сажа - С, бензопирен - C20H12, муравьиная кислота -  HCOOH, синильная кислота - HCN, мышьяк - As, аммиак - NH3, сероводород -  H2S, ацетилен - C2H2, радиоактивные элементы.

Сигарета содержит обычно несколько миллиграммов никотина. В дым, который вдыхает курильщик, попадает лишь четвертая часть этого заряда. Когда никотина в сигарете мало, частота и глубина затяжек оказывается большей, и наоборот. Курильщики вроде бы стремятся насытить организм определенной дозой никотина, при которой достигается желаемый психологический эффект: чувство прилива сил, некоторого успокоения.

Оксид углерода (II) или угарный газ (CО), обладает свойством связывать дыхательный пигмент крови - гемоглобин. Установлено, что при выкуривании пачки сигарет человек вводит в организм свыше 400 миллилитров угарного газа, в результате концентрация карбоксигемоглобина в крови возрастает         до 7-10 процентов. Таким образом, все органы и системы курильщика постоянно сидят на голодном кислородном пайке.

Тем, кто курит, полезно знать состав табачного дыма и вызываемые его компонентами болезни (Приложение).

Влияние курения на организм человека.

Когда человек впервые прикасается к сигарете, он не задумывается о тех тяжелых последствиях, к которым может привести курение.

После первой затяжки никотин появляется в тканях мозга спустя 7 секунд. Никотин как бы улучшает связь между клетками мозга, облегчая проведение нервных импульсов. Мозговые процессы благодаря никотину на время возбуждаются, но затем надолго тормозятся. Ведь мозгу нужен отдых. Сдвигая привычный для себя маятник умственной деятельности, курильщик затем неотвратимо ощущает его обратный ход.

Органы дыхания первыми принимают на себя табачную атаку. И страдают они наиболее часто. Проходя через дыхательные пути, табачный дым вызывает раздражения, воспаления слизистых оболочек зева, носоглотки, трахеи бронхов, а также легочных альвеол. Постоянное раздражение слизистой оболочки бронхов может спровоцировать развитие бронхиальной астмы. А хроническое воспаление верхних дыхательных путей, хронический бронхит, сопровождающийся изнуряющим кашлем, — удел всех курильщиков.

Поражение сердца и сосудов у людей, много и систематически курящих является следствием нарушения регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы.

У любителей табака гораздо тяжелее, чем у некурящих людей, протекает гипертоническая болезнь: она более часто осложняется гипертоническими кризами, нарушением мозгового обращения - инсультом.

Курение является одной из основных причин развития такого тяжелого заболевания, как облитерирующий эндартериит. При этой болезни поражается сосудистая система ног, иногда вплоть до полного сужения просветов сосудов (облитерации) и возникновения гангрены.

Курение ухудшает слух человека в такой же степени, как и старение организма. Даже 20 выкуренных за день сигарет приводят к ослаблению нормального восприятия разговорной речи.

Пагубно влияет курение на беременную женщину. Во время беременности отрицательное влияние курения проявляется значительно быстрее, и особенно по отношению к развивающемуся ребенку. Показано, что, если мать курила во время беременности, вес новорожденного меньше нормы на 150-200 граммов.

Курящие подвергают опасности не только себя, но и окружающих людей. Существует  термин «Пассивное курение» -  вдыхание окружающего воздуха с содержащимися в нём продуктами  курения табака другими людьми. В организме некурящих людей после пребывания в накуренном и не проветренном помещении определяется значительная концентрация никотина.

                    Подросток и сигареты

Установлено, что подростки начинают курить с 13 – 14 лет и  причиной тому нередко становились взрослые, в основном родители.

Пример некурящих отца и матери лучше всех нравоучений или внушений убедит в ненужности и вреде курения. И наоборот, ребенок, привыкший видеть родителей либо родственников с сигаретой в руках, воспринимает курение как нечто естественное. К тому же, по ошибочным представлениям подростка, курение - признак мужества, самостоятельности, к которым он стремится в силу возрастных особенностей. Далеко не всегда оно доставляет удовольствие, и, разумеется, никакой потребности в табаке организм не испытывает - просто хочет подростку хочется казаться взрослее.

Головокружение, тошноту, иногда рвоту - симптомы, сопровождающие первую сигарету, подросток тщательно скрывает от окружающих, особенно от товарищей, среди которых ему не хотелось бы терять «авторитет».

Чем меньше возраст ребенка, тем чувствительнее его организм к табаку. Причем не только курение, но и просто вдыхание дыма в накуренном помещении способствуют расстройству сна, ведет к раздражительности и к неврозам.

Исследования, показали, что наибольшее число неуспевающих учеников оказалось в тех классах, где были выявлены курящие школьники. Курящий подросток заметно отстает от сверстников не только в психическом, но и в физическом развитии. Недостаточная насыщаемость крови кислородом, нарушение обмена веществ, в частности усвоения витамина С, приводит к резкому снижению мышечной силы, нарушению работоспособности. Именно поэтому среди курящей молодежи нет настоящих спортсменов.

Вывод: Исходя из проработанного мною теоретического материала, я пришел к заключению, что в современном обществе остро стоят проблемы, связанные с курением, и их необходимо решать не только обществу, но и каждому человеку.

Практические этапы работы.

Анкетирование и его анализ.

Первая практическая часть работы - выявление отношения учащихся моей школы к курению, популярности различных марок сигарет, а также причин, которые способствуют приобщению молодых людей к курению, на основе анкетирования, которое проводилось в 6 – 11 классах (Приложение).

По результатам анкетирования я сделала выводы:

основной возраст, когда начинают курить — 11-14 лет;

65% от числа опрошенных учащихся не волнует предупреждающая надпись на пачке сигарет;

80% не знают состав сигаретного дыма;

70% знают о свойствах никотина;

50% знают о последствиях курения;

30% учащихся отрицательно относятся к тому, что их друзья курят;

18% знают, что такое «пассивное» курение.

По результатам анкетирования табачную продукцию из числа опрошенных употребляют 24,3% учащихся.

Среди причин, побудивших учащихся к курению, можно выделить: влияние друзей — 31%, влияние кумиров — 8%, любопытство — 18%, стресс— 24%, «чтобы быть крутым» - 7%,  2 % ответили – «курю, сам не знаю зачем».

Выявлены наиболее популярные марки сигарет — это «BOND», которые употребляют 50,7%, опрошенных соответственно. Анализ анкет выявляет парадокс: зная о свойствах никотина и последствиях курения, отрицательно относясь к курению своих друзей, 24,3% учащихся курят.

  Химические опыты с сигаретами

Общеизвестно, что курение опасно для жизни человека, ведь в табачном дыме содержатся несколько тысяч веществ, среди которых достаточно много вредных. Чтобы доказать, что в состав табачного дыма и табака входят вредные для здоровья вещества, а также отрицательную роль табакокурения, я провел следующие опыты.

 І.  Определение состава табачного дыма.

Опыт 1. Получение растворов веществ, содержащихся в дыме сигарет, и определение реакции среды табачного дыма (Приложение)

1. Получение табачного (сигаретного) дыма и его растворение. (Опыт проводили под тягой).

  Методика:         

В резиновую грушу от  спринцовки я вставила стеклянную трубку. В свободный конец этой трубки поместила сигарету. Сжимая грушу, поджигала сигарету и, создавая грушей тягу, — осторожно ее разжимала. При этом табачный дым заполняет грушу. В коническую колбу вместимостью 250 мл налила дистиллированной воды и выпустила дым из груши в воду. Некоторые компоненты дыма растворяются в воде. Забор сигаретного дыма повторяла 10 раз.

    Результат:

С помощью данной методики я получила раствор табачного (сигаретного) дыма от сигарет с фильтром марки «BOND», которая является самой популярной у учеников моей школы (Колба №2).

Получила раствор табачного дыма от сигарет без фильтра – «Прима» (Колба №1). Полученные растворы оставила для последующих опытов.

Колбу №3 наполнила водопроводной  водой.

 Опыт 2 Определение реакции среды в растворе табачного дыма. 

Методика:

В пробирку налила 2 мл раствора табачного дыма из колбы №3, опустила в раствор универсальную индикаторную лакмусовую бумажку.

Результат:

Светло-синяя лакмусовая бумажка окрасилась в бледно-розовый цвет.

Вывод:

Лакмусовая бумажка показала кислую реакцию среды. Табачный дым содержит оксиды, которые образуются при тлении табака: СО2, SО2, NО2. Данные оксиды при взаимодействии с содой образуют кислоты, которые создают, кислую реакцию среды.

Опыт 3. Обнаружение фенолов и альдегидов в растворе табачного дыма

    Качественная реакция на фенолы (реактив FeCl3).

Методика:

В две пробирки налила по 1 мл растворов из колб №2 и №3, приготовленных в опыте 1, и добавила в каждую пробирку по 3 капли 5%-ного раствора  FeCl3.

Результат:

Жидкость окрасилась в коричнево-зеленый.

Вывод:

Каждый из фенолов, входящих в состав табачного дыма даёт с FeCl3  свою окраску: фенол — фиолетовую, пирокатехин — зеленую, а гидрохинон - зеленую, переходящую в желтую. Я получила раствор коричнево-зелёного

цвета из-за образования смеси комплексных соединений фенолов разного строения.

Опыт 4. Качественная реакция на альдегиды

Методика:

В две пробирки налила по 2 мл раствора табачного дыма из колбы №2 и №3, добавила в каждую пробирку по 5 капель 5%-ного раствора KMnO4, слегка встряхнула пробирки.

Результат:

Раствор KMnO4 обесцветился, в результате реакции выпал бурый осадок MnO2.

Вывод:

В табачном дыме содержатся восстановители, обладающие высокой токсичностью и раздражающим действием. Это -  бензальдегид, формальдегид, акролеин. При взаимодействии этих веществ с раствором KMnO4 в нейтральной среде выпадает бурый осадок MnO2 из-за восстановления KMnO4 веществами, содержащимися в табачном дыме. Количество вредных веществ, в растворе табачного дыма от сигареты с фильтром меньше, чем в растворе сигареты без фильтра. Поэтому осадка MnO2 больше образуется в пробирке с раствором из колбы №3. Часть вредных веществ задерживается фильтром сигареты.

Опыт 5. Обнаружение непредельных соединений в растворе табачного дыма.

Методика:

В две пробирки налила по 2 мл растворов табачного дыма из колб №2 и №3, добавила по 3 капли йодной воды (2 капли аптечной настойки йода растворяю в 10 мл воды).

Результат: 

Наблюдаю обесцвечивание растворов в каждой пробирке.

Вывод:

В табачном дыме содержатся  углеводороды – стирол (винилбензол), который относится к ароматическим углеводородам и  бутадиен-1,3 (изопрен), представитель диеновых углеводородов. Хотя они малорастворимы в воде, но присутствуют в растворе табачного дыма и обесцвечивают йодную воду за счёт двойных связей.

Опыт 6.Обнаружение алкалоидов в растворе табачного дыма (реактивJ2KJ)  

Методика:

В две пробирки налила по 2 мл растворов из колбы №2 и №3, добавила по 1 капле 40%-ной соляной кислоты, затем 4 капли  раствора йода в иодиде калия  - J2KJ (реактив Бушара, Вагнера, Люголя), который является общеалкалоидным осадительным реактивом.

Результат:

Наблюдаю образование растворов красновато-бурого цвета, растворы мутные. Причём более интенсивное окрашивание и помутнение наблюдаю в пробирке с раствором из колбы №3 (табачный дым от сигареты без фильтра).

Выводы:

В состав табачного дыма входят алкалоиды: никотин, норникотин, анабазин. При взаимодействии алкалоидов с реактивом Бушара, Вагнера, Люголя в кислой среде, образуются комплексные соединения красновато-бурого цвета.

                          Опыт 7.

Обнаружение циановодорода в растворе табачного дыма (реактив AgNO3)

Методика:

В 2 пробирки налила по 2 мл водного раствора табачного дыма из колбы №2 и №3, добавила  в каждую пробирку по 3 капли раствора AgNO3, слегка встряхнула пробирки.

Результат:

Наблюдаю выпадение белого осадка в каждой пробирке.

Вывод:

В растворе табачного дыма содержится циановодородная (синильная) кислота HCN, которая входит в состав сильнейшего неорганического яда – цианистого калия КCN, смертельная доза которого при попадании в пищеварительную систему человека составляет 1,7 мг/кг. При взаимодействии данной кислоты с нитратом серебра AgNO3, выпадает белый осадок (качественная реакция).

ІІ. Изучение действия табачного дыма на живые организмы

Опыт 1. Действие никотина на семена растений

Методика:

По  шесть  семян  я положил в две фарфоровые чашечки, в одну налил водопроводной воды (чашка №1), в другую – раствор с табачным дымом (чашка №2). Воды налила таким образом, чтобы она покрыл семена, находящиеся в чашечке.

Результат:

Через 6 дней у семян в первом стакане появились проростки, которые в последующие дни увеличились в размерах, во втором стакане проростки не появились совсем, внутреннее содержимое семени сгнило.

Вывод:

Вещества, содержащиеся в табачном дыме, губительно действуют на семя, и не дают семени возможности  прорасти.

 Опыт 2. Содержание амилазы в слюне курящих и некурящих людей

        Методика:

В два химических стаканчика было собрано по 2 мл слюны. В один стаканчик – слюны некурящего ученика (моей) – раствор №1, в другой стаканчик – курящего ученика – раствор №2.

В каждый стаканчик налил по 25 мл холодной водопроводной воды. Отдельно сварил крахмальный клейстер:  ½ чайной ложки пищевого крахмала поместил в химический стаканчик, развел  холодной водой, размешал  и нагревал на пламени спиртовки, постоянно помешивая до кипения, охладил клейстер.

В две пробирки налил по 3 мл клейстера и добавил в каждую пробирку по 10 капель растворов слюны. В одну пробирку – раствор №1, в другую – раствор №2. Через 10 минут в каждую пробирку добавил по одной капле раствора йодной воды, слегка встряхнул пробирки.

Результат:

При добавлении в каждую пробирку раствора йодной воды наблюдаю в обеих пробирках синее окрашивание. Причём в растворе №2 окраска более интенсивная. После встряхивания пробирок, окраска исчезает, быстрее в пробирке с раствором №1.

Вывод:

Качественная реакция на крахмал – взаимодействие с йодным раствором – синее окрашивание, которое я наблюдал. Под действием фермента амилазы, находящейся в слюне, крахмал постепенно разрушается. Причём в растворе №1, разрушение крахмала происходит быстрее, так как в слюне некурящего человека больше фермента амилазы. Следовательно, вещества, содержащиеся в

табачном дыме, уменьшают количество ферментов, в частности амилазы, и замедляют обмен веществ у человека.

Личное отношение к решению проблемы

Экспериментальным путём я убедился, что в табачном дыме действительно сосредоточено много химических веществ, которые губительно действуют на живые организмы. В процессе выполнения работы я узнал много того, что не знала раньше. Конечно,  я  читал  о негативном влиянии курения  и знаю об этом от родителей и учителей. Но работа не только обогатила меня новыми знаниями и умениями, но и новыми впечатлениями, воодушевила на борьбу с курением среди ребят нашей школы. Может быть это громко сказано. Но я хочу попробовать. И если хотя бы один подросток бросит курить,  для меня это будет победой!

3. Заключение

После проведения всех опытов и обработки полученных данных мы провели в школе мини–конференцию для учащихся 7-11классов, в этом мне помогли учителя и одноклассники. Я выступил перед ребятами с рефератом и презентацией. Моё выступление ребята слушали с большим интересом.

После выступления мы обменялись мнениями, впечатлениями. Некоторые ребята говорили, что недостаточно знали о действии различных составляющих табачного дыма на живой организм (особый интерес вызвали опыты со слюной). Нашлись и такие, которые сказали, что курение – это моё личное дело, хочу и буду курить. Хорошо, что они были в меньшинстве. Однако большая часть ребят говорили,  что не стали бы курить, если бы раньше видели своими глазами результаты подобных экспериментов.  Это свидетельствует о том, что наглядный эксперимент может произвести достаточно сильное впечатление на ребят и сформировать у них отрицательное отношение к курению. Мы пришли к выводу, что изменить отношение к курению можно благодаря высокой культуре знаний о вреде курения и что можно бросить курить, если у человека есть желание и сила воли.

Подводя итоги конференции, мы сформулировали меры борьбы с курением:  

• запрет рекламы табачных изделий, даже после 23.00;
• запрет продажи табачных изделий несовершеннолетним во всех магазинах и контроль за этим соответствующих органов (в нашем городе есть частные магазинчики, где несовершеннолетним продают сигареты);
• проводить разъяснительную работу  о вреде курения среди школьников;
• сократить площади выращивания табака;
• штрафовать за курение в общественных местах.

Однако большинство ребят признали, что одними знаниями и убеждениями не добиться решения проблемы, обязательно должно быть существенное наказание в виде высоких штрафов.

Моё исследование подтверждает, что курение глубоко укоренилось среди молодежи. Имея теоретические знания о вреде курения, учащиеся видят его опасность для здоровья лишь в отдаленной перспективе. Поэтому любые рекомендации, при условии их позитивного восприятия учащимися, будут способствовать положительному результату в том случае, если подросток сам приложит к этому  усилия. 

Литература.

1.Дацун, И. П. Проблема курения: организация исследовательской деятельности учащихся Химия в школе. – 2006. – № 6. – с. 63-69

2.Деларю, В. В. Губительная сигарета – М., 1987. – с. 34-36

3.Исаев, Д. С. Интеграция в исследовательской работе учащихся Химия в школе. – 2006. – № 2. – с. 57-61

4.Колесов, В. Д. Предупреждение вредных привычек у школьников 2-е изд. – М., 1994. – с. 164

5.Страхова, В. К. Такие вредные привычки Химия в школе. - 2005. – № 6. – с. 74-75

6.Тихомиров, С. В. История потребления табака .ОБЖ. – 2002. – № 10. – с. 53-59

7.Федеральный закон «Об ограничении курения табака». ОБЖ. – 2006. – № 1. – С. 45-47