Тема: «Химия в школе и жизни человека»

Левенец Константин,

ученик 10М класса

ГБОУ школы №  644

Приморского р-на

Санкт-Петербурга

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Тема: «Химия в школе и жизни человека»

ВВЕДЕНИЕ.
   

 Мне нравится наука химия. Я понимаю актуальность изучения этого предмета в школе. Конечно, химия сложна, но в то же время очень интересна и, безусловно, необходима. В XXI веке трудно переоценить роль химии в жизни человека. Даже в быту нас окружает множество разнообразных химических веществ: медицинские препараты, косметика, парфюмерия, моющие средства, продукты и т. п.; происходит огромное количество химических процессов: коррозия металлов, горение, стирка белья, приготовление пищи Но многие учащиеся не считают необходимым изучать химию, думают, что этот сложный и неинтересный предмет нужен только тем, кто продолжит её изучение в вузе.

Актуальность работы заключается в том, что с введением ЕГЭ, учащиеся не считают необходимым изучение предметов, которые не нужны для сдачи экзаменов.
     

Цель работы узнать, как относятся к химии учащиеся школы в которой я учусь, и постараться скорректировать их мнение о данной науке.

Для выполнения поставленной цели следует решить ряд задач:

• провести анкетирование учащихся на предмет значение химии в школе
  на примере хлорида натрия (поваренная соль) раскрыть, насколько актуальна и интересна химия,
• провести презентацию работы «Поваренная соль» в классах, в которых проводилось анкетирование
• провести повторное анкетирование с целью проверки изменений в отношении учащихся к химии
• подвести итоги проделанной работы
  
  
  Предварительные итоги.
  Я провел анкетирование в 8 – 11 классах (приложение № 1), обработал данные (приложение № 2). По результатам я пришёл к выводу, что ненужной химию никто не считает. Однако лишь меньше половины полагают, что этот предмет должны изучать все. По результатам прослеживается закономерность в изменении ответов учащихся средних и старших классов. Чем старше ученики, тем больший процент отсутствия интереса к изучению сложных, ненужных для сдачи экзаменов предметов.
  Я решил попытаться переубедить учащихся нашей школы. На примере всем известного вещества, хлорида натрия, т. е. поваренной соли, показать, насколько интересна, и, что важнее, актуальна наука химия. 
  
  Хлорид натрия – поваренная соль.

3.1 История происхождения.
Среди всех солей самая главная та,
которою мы называем просто солью.
А.Е.Ферсман
   Поваренная соль – это, наверное, самая распространенная приправа в мире, которая есть практически в каждом доме. Вряд ли мы узнаем, когда впервые наши далекие предки вкусили соль: нас отделяют от них тысячи лет. Тогда еще не было посуды для приготовления пищи, все растительные продукты люди вымачивали в воде и подпекали на тлеющих углях, а мясо, насаженное на палки, обжаривали в пламени костра. Возможно, однажды, за неимением пресной воды, мясо либо растения были замочены в соленой морской воде, и еда оказалась вкуснее обычной. Наблюдательные охотники первобытных племен могли заметить, что животные любят лизать солонцы – белые кристаллы каменной соли, выступающие кое-где из-под земли, и попробовали добавлять соль в пищу. Могли быть и другие случаи первого знакомства людей с этим удивительным веществом. 
Не менее двух тысяч лет назад добыча поваренной соли стала вестись выпариванием [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Этот способ вначале появился в странах с сухим и жарким климатом, где испарение воды происходило естественным путём; по мере его распространения воду стали подогревать искусственно. В северных районах, в частности на берегах Белого моря, способ был усовершенствован: как известно, пресная вода замерзает раньше солёной, а концентрация соли в оставшемся растворе соответственно увеличивается. Таким образом, из морской воды одновременно получали пресную воду и концентрированный рассол, который затем выпаривали с меньшими энергетическими затратами.
Также соль добывается промышленной очисткой добытого из залежей [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (каменной соли), располагающихся на месте высохших морей. 
Хлористый натрий выпускается в основном в виде растворов и выпаренной на солнце соли: на эти виды приходится по 35% мирового производства, доля каменной соли в мировом производстве составляет около 30%. 

3.2 Строение молекулы.
Хлорид натрия это ионное соединение: состоит из ионов Na+ и Cl-. В криогалите (соли) эти ионы расположены упорядоченно. Они притягиваются между собой за счет сил электростатического притяжения между существующими разноименно заряженными ионами. 
Схема образования ионной связи в молекуле хлорида натрия. 

Доказать, что в состав хлорида натрия входят ионы Na+ и Cl- можно с помощью опытов:
Ионы Na+ окрашивают пламя в желтый цвет 
Ионы Cl- образуют с ионами серебра Ag+ (р-ра нитрата серебра AgNO3) белый творожистый осадок. 
Cl- + Ag+ = AgCl

3.3 Физиологическая роль.
В настоящее время принято думать, что жизнь появилась в океане. Когда живые организмы вышли из моря на сушу, они сменили богатую солью среду, в которой жили, на среду, бедную поваренной солью. Морская вода богата натрием и бедна калием. Суша, наоборот, бедна натрием и богата калием. В морской воде на сто частей натрия приходится только две части калия. Такое соотношение имеется и в крови животных. В почве и в растениях соотношение обратное. Поэтому при растительной пище животное не может получить необходимого количества соли и принуждено искать ее или в крови другого животного, как это делают хищники, или добавлять ее в чистом виде, как это делают травоядные и всеядные. Если лишить какое-либо животное или человека поваренной соли, то он умрет через несколько дней, несмотря ни на какое питание. 
Механизм солевого голода подробно изучен на различных животных. Опыт показал, что если животное ничем не кормить, то оно умрет через несколько дней от полного истощения организма. Если же его лишить только поваренной соли, то животное умрет тем скорее, чем больше ему давать пищи. Это произойдет потому, что в желудке не хватит ни натрия для связывания серы белковых веществ, ни хлора для образования соляной кислоты. Таким образом, чем больше животное будет есть пищи без соли, тем больше поваренной соли организм должен отнять у своих тканей и тем скорее он будет слабеть, истощаться и гибнуть.
Если из живой лягушки выпустить всю кровь, она «умрет», перестанет двигаться, прекратится дыхание и остановится сердце. Но если кровеносные сосуды той же лягушки наполнить физиологическим раствором, состоящим главным образом из раствора поваренной соли в воде, лягушка снова оживет. Мускулы будут реагировать на раздражение, сердце начнет биться, восстановится дыхание, и лягушка, в сосудах которой вместо крови течет раствор соли, снова будет жить. Следовательно, натрий необходим для тех функций, которыми животные отличаются от растений, для действия мышц и нервов, участвующих в каждом дыхательном движении, в каждом сердцебиении, и которые совсем отсутствуют у растений. Если не учитывать веса костей, которые содержат основную часть кальция, то натрий является наиболее распространенным металлом в организме.
Какую же роль играет присутствие поваренной соли во внутренней работе живого организма? Прежде всего, хлористый натрий поддерживает в клетках так называемое осмотическое давление. Подобное давление возникает на границе двух растворов с различным содержанием растворенных веществ, когда растворы сообщаются через полупроницаемую перепонку.
Известно, что больше всего поваренной соли содержится в плазме крови. Оболочка клеток представляет собой полупроницаемую перепонку. И стоит, таким образом, плазме крови потерять часть своего нормального соляного запаса, чтобы осмотическое давление на границе между клетками и омывающей их кровью изменилось. Этим самым нарушается нормальный обмен веществ в организме. Натрий почти полностью обеспечивает необходимый уровень солености крови, тканевых жидкостей, содержимого клеток (цитоплазмы). При изменении солености (ионной силы) белки начинают "свертываться", т.е. терять свою естественную структуру. Белки это те химические соединения, из которых главным образом построено живое вещество клеток и тканей. Любое изменение свойств белков серьезно отражается на всем организме.
Весьма важна роль поваренной соли в процессах пищеварения. Всякая пища состоит из жиров, белков и углеводов. Перевариваться пища начинает еще во рту. Слюна содержит особые вещества, обеспечивающие химическую переработку сахара (углевода). Поваренная соль повышает действие слюны. В желудке перевариваются главным образом белковые соединения. Они содержат в себе серу. Белки расщепляются на составные части и выделяют свободную серу, которая могла бы дать ядовитую серную кислоту. Но тут на помощь приходит поваренная соль, которая, в свою очередь, распадается на хлор и натрий. Натрий соединяется с серой, а хлор с водородом, который отщепляется от воды. Хлор с водородом образуют 0,2% соляную кислоту, необходимую для пищеварения.
Из желудка соляная кислота вместе с пищевой кашицей поступает в кишечник, где встречает свободные частицы натрия. Натрий приносится в кишечные железы током крови и выделяется в кишечную полость вместе с кишечным соком. В кишечнике соляная кислота снова распадается на водород, который возвращается в кровь, и на хлор, который соединяется с натрием. Таким образом, снова образуется поваренная соль. Водород относится током крови в желудок, где претерпевает те же изменения, поваренная соль возвращается в кровь. Итак, в «химической лаборатории» организма получается как бы круговорот превращений поваренной соли. Это дает возможность организму наиболее полно использовать получаемое им количество хлористого натрия, без которого он не может существовать.
Таким образом, если организм человека лишить натрия, наступит смерть. Поскольку натрий постоянно выводится с мочой и потом, его потери необходимо восполнять - в отсутствие восполнения смерть наступит постепенно.
Рассмотрим восполнение запасов натрия подробнее. Практически всю пищу можно разделить на растительную и животную. В большинстве растений, употребляемых в пищу, соотношение натрия и калия примерно одинаковое, а в организме человека и других млекопитающих, натрия в гораздо больше. Соответственно, поваренная соль является просто необходимой добавкой к растительной пище. Дикие травоядные преодолевают сотни километров, чтобы добраться до солончаков и полизать соли. Для них это необходимость.  Хищники к соли относятся более равнодушно, поскольку в мясе, которое они едят, уже содержится необходимое количество натрия. 
Однако, даже если мы будем питаться только животной пищей, то потребность в соли не отпадет. Потому что человек в отличие от животных потеет всем телом и теряет при этом дополнительный натрий. Так что подсаливать пищу придется, даже если вы перейдете на одно мясо без хлеба.
Прибавляя к пище ежедневно около 20 граммов соли, человек съедает в среднем в год 78 килограммов соли. К семидесяти годам жизни человек съедает 500 килограммов соли. Поваренная соль это единственное минеральное вещество, которое человек употребляет в чистом виде.

• 
  3.4 Применение
  Хлорид натрия применяют при консервировании пищевых продуктов: мяса, рыбы, овощей, грибов и т. п. – основанного на так называемых антисептических или противогнилостных свойствах поваренной соли, т. е. на способности убивать бактерии или микробы, вызывающие гниение веществ растительного или животного происхождения. На этом свойстве основано производство мясных и рыбных консервов. 
  Соль, будучи смешанной со льдом (в том числе в форме снега), вызывает его плавление. Образующийся солевой-водный раствор имеет температуру кристаллизации (замерзает) ниже 0 °C и зависит от количества соли в растворе (чем выше концентрация, тем ниже температура кристаллизации раствора). Это явление используется для очистки дорог ото льда и снега.
  Поваренная соль имеет очень большое значение для современной промышленной химии, потому что через соду, каустик, металлический натрий и хлор она связана, как видим, почти со всеми отраслями химической промышленности.
  В чистом виде поваренная соль необходима в металлургии, где ею пользуются при обжиге руд и очистке металлов. Например, когда добывают из руды медь, то руду обрабатывают слабыми кислотами и раствором хлорного железа с поваренной солью.
  Соль необходима также и в черной металлургии. Например, при выплавке железа из руд в доменных печах к руде прибавляют разные вещества, которые, соединяясь с породой, образуют легкоплавкую стекловидную массу. Это так называемый шлак. Для того чтобы шлак был достаточно жидким и мог вытечь из печи, и для того, чтобы перевести в него ненужные примеси вроде фосфора, серы и других, а также для предохранения горения угля в смеси, к шлаку прибавляют поваренную соль и другие калиевые и натриевые соли.
  Поваренная соль нужна и на транспорте: ее посыпают на пол железнодорожных вагонов для предохранения грузов (таких, как влажная марганцовая руда и кокс) от промерзания.
  Поваренная соль необходима при варке мыла, получении кальцинированной соды. 
  В кожевенной промышленности поваренная соль применяется для предохранения кож от гниения. После промывки шкуры опускают в концентрированный раствор поваренной соли.
  Соль также необходима и в лакокрасочной промышленности для получения промежуточных соединений (полупродуктов).
  Лесохимическая промышленность нуждается в поваренной соли для производства канифоли и осветления скипидара.
  В медицине хлористый натрий  применяют в виде изотонического 0,9% раствора при обезвоживании организма, для промывания ран, глаз, слизистой оболочки носа; для поднятия осмотического давления крови, в виде гипертонического 3-5% раствора. А также для имитации микроклимата соляных шахт.
  Поваренная соль необходима не только химикам, физиологам, врачам, физикам, биологам, металлургам, но и инженерам холодильной промышленности, которые пользуются ею для создания «искусственного холода».
  Пищевые продукты часто консервируются холодом. Низкие температуры в холодильниках достигаются смесью льда с поваренной солью или специальными механическими холодильными установками. В настоящее время поваренная соль является наиболее дешевым материалом для получения охлаждающей смеси.
  
  3.5 Необычные кристаллы
  Я вырастил необычные кристаллы поваренной соли. Для проведения опыта я свернул фильтровальную бумагу в цилиндры, закрепил в штативе и поместил вертикально в чашку Петри. Добавил к поваренной соли небольшое количество жёлтой кровяной соли K4[Fe(CN)6], перемешал и налил достаточное количество воды – чтобы она смочила соль, и раствор начал подниматься вверх по фильтровальной бумаге. Уже через несколько часов начали появляться необычные кристаллы. В течение трёх дней я добавлял соль и воду. В итоге бумажный цилиндр стал похож на ветвистый коралл. Результаты моего опыта представлены на фотографиях (приложение № 3).
  
  
  
  ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  По результатам повторного анкетирования (приложение № 4) видно, что моя работа многим понравилась, некоторые захотели и сами включиться в более глубокое изучение химии. И самое главное, у многих изменилось отношение к химии. По сравнению с результатами первой анкеты, повысился процент учащихся, считающих химию интересной и нужной наукой (приложение № 5). Я считаю, что цель моей работы достигнута, так как многие учащиеся осознали необходимость изучения химии в школе и актуальность полученных знаний в жизни.
  
  
  
  Список используемой литературы:
  Габриелян О.С. Химия 8 класс. Дрофа,2006. 
  Девяткин В.В., Ляхова Ю.М. "[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] для любознательных, или о чем не узнаешь на уроке" Ярославль: Академия Холдинг, 2000. 239 с. 
  Егоров А.С., Иванченко Н.М., Шацкая К.П. Химия внутри нас. Феникс, Ростов-на-Дону,2004. 180 с.
  Кинцле- Пфайлштикер Х. Соль – белое золото. Издательский Дом Ридерз Дайджест, 2005
  Кукушкин Ю. Н. Глава 3. Поваренная соль // [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. М.: Высшая школа, 1992. 192 с. 
  Курлански Марк. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. М.: Колибри, 2007. С. 13–25. (Вещи в себе).
  Леенсон А. И., Занимательная химия, ч.1., М: Дрофа, 1996г. 173 с.
  Скальный А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека.- М.: «ОНИКС 21 век», 2004. 210 с. 
  Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Занимательные задания и эффективные опыты по химии. Дрофа, 2002. 432с.