МИНОБРНАУКИ РОССИИ

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГИМНАЗИЯ №22 Г.КАЛИНИНГРАД

НАУЧНО – ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«Влияние соли на организм. Её свойства. Наличие и концентрация в продуктах питания»

Научный руководитель                                         Учащегося 9 класса «В»

Учитель по биологии                                                МАОУ гимназии №22

МАОУ гимназия №22                                                 Короткого Данилы

Королева В.Ю                                                          «__» __________2017г.                                                                                       

« __» ___________ 2017г.                                        

Калининград

2017

Содержание

Введение

1. Соль - как объект научного познания

1. Соль глазами химика
2. Соль глазами физика
3. Соль глазами биолога
4. Соль и медицина
5. Соль в историческом опыте цивилизации человечества
6. Соль в системе питания человека

2. Экспериментальная часть

1. Методы определения хлоридов

2.2.1 Аргентометрическое определение хлорид  ионов в растворе

2. Рефрактометрический метод определения хлоридов
3. Реализация методики
4. Результаты эксперимента

3. Обсуждение результатов эксперимента
4. Заключение
5. Литература

Приложение

                                   Введение

Актуальность проблемы : В  стандарте образовательной области «Химия» представлено три блока содержания: «Вещество», «Химическая реакция», «Познание и применение вещества и химической реакции человеком». Если первые два раздела обязывают школьников усвоить теоретические основы химии, то третий блок позволяет убедиться в практической пользе полученных знаний. Так, например, на основе механизма реакции нейтрализации разработан метод кислотно-основного титрования; реакции образования малорастворимых соединений лежат в основе методов аргентометрии, меркурометрии; на основе окислительно-восстановительных реакций применяются методы перманганатометрии и хроматометрии . Нам представлялось важным, на основе отмеченного, изучить методы количественного определения содержания хлоридов в водных растворах, обосновать выбор одного из них для исследования качества конкретных объектов, таких как маринады и рассолы овощей. Потребительские качества консервированных овощей зависит не только от их биологической природы, но и от содержания в маринадах и рассолах хлорида натрия, как основного консерванта.

Цель исследования: соответствует теме данного исследования: «Определение содержания хлоридов в маринадах и рассолах овощей».

Объект исследования: Хлорид натрия, как представитель класса солей, используемый в системе питания человека.

Предмет исследования: Методы определения хлорида натрия в водных растворах, предназначенных к практическому использованию.

Задачи исследования:

1. Составить литературный обзор публикации о хлориде натрия как объекте научного познания.
2. Изучить и дать сравнительную оценку методам определения хлорид-иона в водных растворах.
3. Выполнить эксперимент и обсудить полученные результаты исследования с позиции их практического использования.

        1.Соль – как объект научного познания.

Солями называются сложные вещества, молекулы которых, состоят из атомов металлов и кислотных остатков (иногда могут содержать водород). Например, NaCl – хлорид натрия, СаSO4 – сульфат кальция и т. д.

Практически все соли  являются ионными соединениями, поэтому в солях между собой связаны ионы кислотных остатков и ионы металла:

Na+Cl– – хлорид натрия

Ca2+SO42– – сульфат кальция и т.д.

Соль является продуктом частичного или полного замещения металлом атомов водорода кислоты. Отсюда различают следующие виды солей:

1.Средние соли – все атомы водорода в кислоте замещены металлом: Na2CO3, KNO3 и т.д.

2.Кислые соли – не все атомы водорода в кислоте замещены металлом. Разумеется, кислые соли могут образовывать только двух- или многоосновные кислоты. Одноосновные кислоты кислых солей давать не могут: NaHCO3, NaH2PO4 ит. д.

3.Двойные соли – атомы водорода двух- или многоосновной кислоты замещены не одним металлом, а двумя различными: NaKCO3, KAl(SO4)2 и т.д.

4. Соли основные можно рассматривать как продукты неполного, или частичного, замещения гидроксильных групп оснований кислотными остатками: Аl(OH)SO4 , Zn(OH)Cl и т.д.

По международной номенклатуре название соли каждой кислоты происходит от латинского названия элемента. Например, соли серной кислоты называются сульфатами: СаSO4 – сульфат кальция, Mg SO4 – сульфат магния и т.д.; соли соляной кислоты называются хлоридами: NaCl – хлорид натрия, ZnCI2 – хлорид цинка и т.д.

В название солей двухосновных кислот добавляют частицу «би» или «гидро»: Mg(HCl3)2 – бикарбонат или гидрокарбонат магния.

При условии, что в трехосновной кислоте замещён на металл только один атом водорода, то добавляют приставку «дигидро»: NaH2PO4 – дигидрофосфат натрия.

Соли – это твёрдые вещества, обладающие самой различной растворимостью в воде.

       1.1 Соль глазами химика

Химические свойства солей определяются свойствами катионов и анионов, которые входят в их состав.

 1. Некоторые соли разлагаются при прокаливании:

      CaCO3 = CaO + CO2↑

2. Взаимодействуют с кислотами с образованием новой соли и новой кислоты. Для осуществление этой реакции необходимо, чтобы кислота была более сильная чем соль, на которую воздействует кислота:

      2NaCl + H2 SO4 → Na2SO4  +  2HCl↑.

3. Взаимодействуют с основаниями, образуя новую соль и новое основание:

Ba(OH)2 + Mg SO4  → BaSO4↓ + Mg(OH)2.

4. Взаимодействуют друг с другом с образованием новых солей:

NaCl + AgNO3  → AgCl + NaNO3 .

5. Взаимодействуют с металлами, которые стоят в раду активности до металла, который входит в состав соли:

      Fe + CuSO4 →  FeSO4 + Cu↓.

1.2 Соль глазами физика

По растворимости в воде различают растворимые, мало растворимые и практически нерастворимые соли. К растворимым относятся почти все соли натрия,  калия и аммония, многие нитраты, ацетаты и хлориды, за исключением солей поливалентных металлов, гидролизующихся в воде, многие кислые соли.

Р — вещество хорошо растворимо в воде; М — малорастворимо; Н — практически нерастворимо в воде, но легко растворяется в слабых или разбавленных кислотах; РК - нерастворимо в воде и растворяется только в сильных неорганических кислотах; НК - нерастворимо ни в воде, ни в кислотах; Г - полностью гидролизуется при растворении и не существует в контакте с водой. Прочерк означает, что такое вещество вообще не существует.

В водных растворах соли полностью или частично диссоциируют на ионы. Соли слабых кислот и(или) слабых оснований подвергаются при этом гидролизу. Водные растворы солей содержат гидратированные ионы, ионные пары и более сложные химические формы, включающие продукты гидролиза и др. Ряд солей растворимы также в спиртах, ацетоне, амидах кислот и др. органических растворителях.

Из водных растворов соли могут кристаллизоваться в виде кристаллогидратов, из неводных - в виде кристаллосольватов, например СаВг2 • ЗС2Н5ОН.

Данные о различных процессах, протекающих в водносолевых системах, о растворимости солей при их совместном присутствии в зависимости от температуры, давления и концентрации, о составе твердых и жидких фаз могут быть получены при изучении диаграмм растворимости водно-солевых систем.
 

                     1.3 Соль глазами биолога

                            Полезные свойства соли

Многие привыкли думать, что соль оказывает вред нашему организму, даже называя ее «белой смертью», однако все это верно лишь при чрезмерном употреблении ее в пищу, а именно при единовременном съедании порядка стакана соли на взрослый организм. В умеренных же количествах соль не только полезна, но и порой жизненно необходима для здоровья.

Соль как уникальный макроэлемент

К макроэлементам относят биологически значимые для жизнедеятельности человека элементы, суточная потребность в которых свыше 200 мг. Соль образована двумя важнейшими макроэлементами: хлором (Cl) и натрием (Na). Считается, что физиологическая норма соли для человека равна минимум 5 000 мг в день, а в условиях жаркого климата, при высокой температуре тела, отравлениях и повышенном потоотделении эту цифру можно смело умножать на 2.

Роль ионов натрия и хлора

Натрий поддерживает водный и кислотно-щелочной баланс, участвует в сокращении мышц, пищеварительном процессе и передаче нервных импульсов, обеспечивает должный уровень соли в тканях, клетках и крови, при колебании которого белки меняют свою структуру. Недостаток солей натрия приводит к мышечной слабости, нервным и психическим расстройствам, депрессии, утомляемости, сонливости, головокружению и спазмам.

Ионы хлора необходимы для производства желудочного сока. Их недостаток, в первую очередь, сказывается на пищеварительной системе и работе ЖКТ. При нехватке солей хлора и натрия извне организм будет восполнять запасы за счет внутренних ресурсов, а именно из мышечной и костной ткани, что неизбежно ведет к различным заболеваниям, в числе которых остеопороз, также возможен летальный исход.

1.4 Соль и медицина.

           Полезные свойства соли. Применение в медицине

Соль как антисептик предотвращает разложение и гниение бактерий. Это свойство послужило для использования соли в качестве консерванта в пищевой, кожевенной и деревообрабатывающей промышленности.

Солевые растворы применяют для очищения носа при вирусных и аллергических ринитах, воспалениях и с гигиеническими целями.

При ангине, фарингите и других воспалениях глотки, миндалин помогает полоскание раствором соли и соды.

Ингаляции солевым раствором эффективны при затрудненном дыхании и отхождении мокроты.

При отравлениях, интоксикации, рвоте и диарее раствор соли и глюкозы необходим организму, чтобы нормализовать солевой баланс и устранить обезвоживание.

Пребывание в соляной пещере или галокамере способствует профилактике и лечению заболеваний верхних и нижних дыхательных путей, облегчает бронхиальную астму и болезни органов дыхания, вылечивает кожные заболевания, псориаз, боль в суставах и оказывает общеукрепляющее воздействие на организм, повышая иммунитет.

Солевые компрессы снимают отечность, мешки под глазами. Для этих же целей можно делать соляные ванночки для снятия тяжести в ногах и отеков ступней. Кроме того, такие процедуры укрепляют ногти, если добавить в раствор капельку йода.

Общие соляные ванны стимулируют кровообращение и обмен веществ, правда, обычно для этого используется морская соль, где, помимо ионов натрия и хлора, есть другие минералы и микроэлементы.

10%-ный раствор используется в медицине для поднятия давления при кровопотерях и при отеке головного мозга.

Кашица из соли и воды притупляет острую боль и зуд, снимает отек, поэтому ее можно использовать при укусах насекомых и для обработки гнойных ран.

Такую же кашицу из соли грубого помола можно жевать по утрам, но не глотать, это укрепит десна и избавит их от кровоточивости, что служит отличной профилактикой пародонтита. Этим же средством можно отбелить зубы, если чистить их солью 2 раза в месяц.

Смешав соль грубого помола с взбитыми сливками, можно приготовить домашний рецепт для пилинга кожи лица, чтобы очистить поры от загрязнений, убрать ороговевшие частички и придать коже гладкость.

1.5 Соль в исторической цивилизации человечества.

С чего всё начиналось

Когда-то первобытные охотники получали достаточно соли, питаясь мясом добытых животных. Но, начиная с эпохи неолита, когда человек изобрёл земледелие и начал есть хлеб и злаки чаще, чем мясо и рыбу, у него появилась нехватка соли в организме. Именно к этому периоду относятся первые разработки месторождений каменной пищевой соли. Добыча морской соли была трудоёмким процессом, люди устраивали запруды на берегах и выпаривали морскую воду на солнце, рискуя лишиться плодов своего труда из-за прихотей океана.

Борьба за соль

С тех пор солёный вкус превратился для Homo sapiens в наваждение. Так, древние германцы считали соляные источники священными местами и даже воевали за них.

Всеобщая потребность в пищевой соли была на руку правителям. В разных странах они монополизировали торговлю солью, а в случае недостачи средств в казне просто вводили соляной налог. Китайские императоры использовали этот приём начиная с III тысячелетия до нашей эры, а один римский консул умудрился покрыть таким образом затраты на ведение Второй Пунической войны. За это его прозвали Солинатором.

Такое самоуправство не всегда сходило монархам с рук, и примером тому – Соляной бунт, грянувший в России летом 1648 года в ответ на введение царём Алексеем Михайловичем непомерно высокой цены на соль.

Соль на вес золота

В Африке соляными месторождениями славилась Сахара. А вот у племён, живших на территории современного Судана, своей соли не водилось, но была налажена добыча золота. И пришлось бы им совсем туго, если бы не тайный соляной рынок близ торгового города Томбукту, через который шли караваны из Мавритании в Судан и средиземноморские страны.

Базар был спрятан в тропическом лесу, и торговля на нём велась с соблюдением всех мер конспирации. Сначала к месту сделки приходила процессия мавританских купцов со множеством носильщиков, нагруженных огромными плитами пищевой соли. Свалив соль на землю, купцы скрывались, и только после этого из леса выходили покупатели. Присмотрев подходящую груду соли, они складывали около неё золото и ретировались. Вернувшись, купец оценивал количество золота и, если был им доволен, забирал плату и уходил опять – тогда покупатель мог вернуться, чтобы унести товар. При совершении сделки стороны ни разу не встречались.

К счастью, сегодня пищевая соль продаётся открыто, и стоит она гораздо дешевле.

1.6 Соль в системе питания человека.

Рассматривать соль в качестве "белой смерти" в корне неверно. Естественная соль (в форме натрия) - незаменимое минеральное вещество (макроминерал), обеспечивающий нормальное развитие и функционирование организма. Способность тонкого кишечника к всасыванию натрия очень велика. Чем больше оказывается потребление этого минерала с пищей, тем больший уровень всасывания отмечается в кишечнике. 

Соль нужна и младенцам - без нее они не смогут развиваться и расти, но при этом ее требуется сравнительно небольшое количество. Природа распорядилась таким образом, что в обычных источниках пищи содержится некоторое количество соли, необходимое для покрытия потребностей в этом минеральном веществе. Поэтому совершенно не случайно, что в грудном молоке, например, соли содержится в 24-25 раз меньше, чем в цельном коровьем молоке - у телят потребность в соли гораздо выше, чем у человеческих детенышей. 

2. Экспериментальная часть.

Определение концентрации рассолов и маринадов.

Определение концентрации хлоридов в рассолах и маринадах овощей проводилось с помощью рефрактометрического метода анализа.  

Рефрактометрический метод анализа

Рефрактометрический метод анализа основан на зависимости показателя преломления η от концентрации главным образом двухкомпонентных растворов или смесей двух жидкостей (рефрактометрия твердых и газообразных веществ здесь не рассматривается). Этот метод характеризуется относительной простотой аппаратуры и техники выполнения при высокой точности измерения показателя преломления. Приборы, предназначенные для измерения η, называются рефрактометрами и позволяют устанавливать показатель преломления с точностью до 1*10-4, т.е. до 10-2 % от измеряемой величины.

Рефрактометрия – оптического экспрессного микрометода: для измерения показателя преломления достаточно 1-2 капель исследуемой жидкости, определение занимает всего несколько минут. Метод основан на преломлении луча света при переходе из одной среды в другую. Если луч света проходит перпендикулярно поверхности раздела сред, то его направление при этом не изменяется. Во всех других случаях, т.е. когда угол падения меньше 90о, направление луча света при переходе из одной среды в другую изменяется (луч преломляется).

      Рис. 8. I – преломление луча света при прохождении из менее плотной среды 1 в более плотную среду 2; II – преломление луча света при углах падения, приближающихся к 90о; предельный луч D- D1  (полное внутреннее отражение).                                                                                                  

Под углом падения α понимают угол между направлением падающего луча и перпендикуляром к поверхности раздела сред; угол преломления β – это угол между направлением преломленного луча и перпендикуляром. Отношение синусов этих углов представляет собой показатель преломления среды, в которую луч света входит из другой среды:

 .

При прохождении луч света из среды с меньшим значением η в среду с большим показателем преломления угол β меньше угла α. Если угол падения α луча С (рис.8) приближается к 90о, то угол преломления β меньше 90о. При дальнейшем увеличении угла падения (луч D) падающий свет полностью отражается от границы раздела и не попадает в менее плотную среду, происходит полное внутреннее отражение. Вправо (при наблюдении против светового потока) от предельного луча D1 находится затемненное поле, влево – освещенное поле.

Определение хлорида натрия в рассолах.

Метод основан на практически линейной зависимости показателя преломления рассолов от содержания в них хлорида натрия, которое находят по градуировочному графику.

Цель работы – овладеть приемами рефрактометрического определения хлорида натрия в рассолах. 

Необходимые реактивы и оборудование:

1. Хлорид натрия
2. Рефрактометр
3. Термостат
4. Капилляр

Ход определения:

Готовят серию водных растворов хлорида натрия известной концентрации, по 2-3 раза измеряют показатель преломления приготовленных растворов при 20оС, вычисляют среднее арифметическое значение η и по этим данным строят градуировочный график в координатах: содержание хлорида натрия, г/100 мл раствора, - показатель преломления.

Анализируемый раствор (1-2 капли) капилляром наносят на нижнюю призму рефрактометра и измеряют показатель преломления при 20оС. Измерения повторяют 3-4 раза. Допустим, что среднее арифметическое значение η= 1,3546. По градуировочному графику находят, что это соответствует содержанию 13,8 г хлорида натрия в 100 мл анализируемого раствора.  

Определение хлоридов в рассолах.

Подготовка стандартных растворов для построения шкалы определения хлоридов.

1. Готовим раствор 10г (№3) в 100 мл: отмерить 50 мл раствора №5 и добавить 50 мл воды.
2. Готовим раствор 15г (№4) в 100 мл: отмерить 75 мл раствора №5 и добавить воды (довести раствор до риски (отметки)).
3. Готовим раствор 2г (№1) в 100 мл: отмерить 10 мл раствора №5 и добавить воды.

Данные для построения калибровочного графика представлены в таблице 2.1

Табл. 2.1

Определение хлоридов в конкретных объектах.

Табл. 2.2

Определение плотности и массовой доли исследуемых растворов.

 Табл.2.3

Сравнивая полученные данные можно отметить, что значения массовой доли растворов очень близки (в пределах 6-8%).  Настоящее исследование отражает потребительские качества хлорида натрия как самого распространенного представителя класса солей. Близость концентраций хлорида натрия в маринадах овощей разных фирм иллюстрирует один из законов экологии Коммонера: «Природа знает лучше».