ОПРЕДЕЛЕНИЕ PH НАПИТКОВ. КОНКУРСНАЯ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
творческая работа учащихся по биологии (6 класс) на тему

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ АДМИНИСТРАЦИИ ДМИТРОВСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА

МОУ ДМИТРОВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 2

Конкурс «Проект года 1012»

КОНКУРСНАЯ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

 ТЕМА:         «ИЗМЕРЕНИЕ pH НАПИТКОВ»

Ученика                Мухина Дениса Евгеньевича

Класс                                6 «б»                        

Руководитель: учитель биологии  

МОУ Дмитровская СОШ № 2

Корягин Дмитрий Александрович

Дмитров 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ        

1.1 ОТДЕЛЫ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ИХ СТРОЕНИЕ И УРОВЕНЬ PH        

1.2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ PH ОБРАЗЦОВ НАПИТКО С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ИНДИКАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ИНДИКАТОРНОЙ БУМАЖКИ.        

ЗАКЛЮЧЕНИЕ        

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ        

ВВЕДЕНИЕ

За долгую историю человечества, было создано огромное количество продуктов питания. В пищевой рацион современного человека по-прежнему входят все необходимые для здорового роста и развития вещества – минеральные и органические. Постоянные стрессы, ненормированный рабочий день у взрослых, увлечение детей продуктами содержащими красители, добавки, могут привести к серьезным заболеваниям. Есть еще одно важное на нашей планете вещество, без которого нельзя обойтись – это вода. Самое важное свойство воды – это способность растворять в себе вещества.

В химии особым важным показателем для растворов является так называемая величина pH. Так называют содержание в различных растворах особых частиц - «H» - ионов водорода. Если их много в растворе – то такой раствор называют щелочным, если мало – то кислотным. Организму человека необходимо определенное количество таких ионов водорода, для того чтобы в нем происходили важные химические процессы.

Цель исследования: Провести анализ уровня pH двух образцов популярных среди молодежи, напитков, и на основе анализа определить какой из этих напитков безвреднее для пищеварительной системы человека.

Задачи исследования:

1. Проанализировать литературные источники по проблеме работы
2. Определить pH двух образцов напитков
3. Сравнить pH напитков с pH отделов пищеварительной системы
4. Сделать выводы на основе эксперимента

Гипотеза исследования:  Напитки содержащие много кислоты или щелочи могут нанести вред органам пищеварительной системы, нарушив кислотно-щелочной баланс, привести к заболеваниям. Определив pH этих напитков, мы сможем судить об их вреде.

Теоретическая значимость исследования: Данные полученные в результате анализа литературных источников могут быть использованы в дельнейших исследованиях связанных с определением pH.

Практическая значимость исследования: Данные полученные в результате эксперимента и выводы сделанные по его завершению могут дать основание для изменения пищевого рациона, исключения из него того или иного напитка, во избежание нанесения вреда организму.

Методы исследования:

1. Анализ литературы по проблеме исследования
2. Определение pH методом индикации с использованием универсальной индикаторной бумажки.

1.1 ОТДЕЛЫ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ИХ СТРОЕНИЕ И УРОВЕНЬ pH

Несомненно, жизненные процессы человека должны протекать в определенной норме. В случае переутомления необходимо отдыхать, при ощущении голода необходимо питаться и т.д. Но за всеми перечисленными, кажущимися обычными, повседневными явлениями, скрываются сложнейшие химические процессы. Химические процессы – это процессы изменения (переработки) нашим организмом различных веществ - органических (белков, жиров, углеводов) и минеральных (минеральные соли). И те и другие участвуют в осуществлении важнейших процессов, происходящих в нашем организме – это выработка энергии, образование новых клеток, тканей, управление работой химических процессов.[2] Все это разнообразие функций постоянно держится под контролем самим организмом. Большинство химических элементов и веществ в организме человека может усваиваться им только в виде растворов [1]. Именно с помощью воды в нашем организме  образуются такие растворы. Сказав об этом, мы так же можем отметить что, состав той воды, которая употребляется человеком в пищу, в большей мере оказывает влияние на внутреннюю среду нашего организма.  На примере болезни, мы часто убеждаемся - как опасно бывает попадание чужеродного тела – инфекции в организм человека, и можем наблюдать его реакцию на такое явление, как заражение. Часто этой реакцией является повышение температуры тела. Наше тело пытается таким образом убить попавшие в него микробы, не выдерживающие высоких температур. Из такого наблюдения мы можем утверждать, что для тела человека существует какое-то определенное значение температуры, которое повышается или понижается в зависимости от ситуации, в которой человек находится. Не для кого ни секрет – 36.6°C   – это и есть то необходимое человеку постоянство. Только при 36.6°C  правильно, без перебоев, происходят важные химические процессы внутри нашего организма, четко работают нужные вещества. Стоит температуре измениться – и мы чувствуем недомогание, слабость, отсутствие аппетита, боль – все это признак неправильной работы тех самых нужных веществ. [1]

        Помимо температуры тела, есть еще и химические показатели, от постоянства которых зависит функционирование систем нашего тела. К такой величине относится показатель «pH». В такой науке как химия, этими буквами называют содержание в различных растворах особых, важных для жизни частиц - «H» - ионов водорода – вещества, без которого немыслима жизнь на нашей планете вообще. Если их много в растворе – то такой раствор называют щелочным, если мало – то кислотным. [6] Естественно то, что организму человека необходимо какое-то определенное количество таких ионов водорода, для того чтобы в нем происходили важные химические процессы. И одной из систем органов,  показатель pH которых имеет важное значение, является пищеварительная система.  Именно благодаря пищеварительной системе человек получает все те вещества, о которых было сказано выше – органические и минеральные. Обрабатываясь специальным раствором – слюной во рту, пища и жидкость начинают свое продвижение по «ступеням» пищеварительной системы – так называемым «отделам», к которым относятся глотка, пищевод, желудок, кишечник (толстый и тонкий), растворяясь до мельчайших частиц, которые впитываются организмом как губкой, и используются им для производства своих собственных веществ. [6]

        Конечно, рассматривать систему пищеварения человека необходимо с ротовой полости. Ротовая полость — начальный отдел пищеварительного тракта; спереди открывается ротовой щелью, сзади сообщается с глоткой.  

    В организме ротовое отверстие и полость рта входят в понятие «рот». Ротовое отверстие — ротовая щель — находится между верхней и нижней губой, при сомкнутых губах длина в среднем составляет 6—8 см. Губы, в области которых происходит переход от кожи к слизистой оболочке, включают три отдела — кожный (начинается от основания носа на верхней губе и от губоподбородочной борозды на нижней), переходный, или красную кайму, и слизистый. [3, 4,5]

            Ротовую полость разделяют на два отдела: передний, или преддверие рта, и задний, или собственно полость рта. При открытом ротовом отверстии эти отделы широко сообщаются между собой, при сомкнутых челюстях преддверие сообщается с собственно полостью рта через межзубные промежутки и позади последних моляров. Преддверие рта имеет подковообразную форму и располагается между губами и щеками снаружи и губно-щечными поверхностями губ челюстей изнутри. Одна из основных функций ротовой полости. — участие в измельчении пищи. Кроме того, в ней начинается химическая обработка пищи за счет специальных веществ – «ферментов», расщепляющих углеводы. Полость рта имеет также значение для осуществления дыхания, образования голоса и артикуляции. Функциональные нарушения в полости рта (расстройство жевательной функции и др.) неизбежно оказывают влияние на функцию всего пищеварительного тракта. Слизистая оболочка ротовой полости и слюна выполняют важнейшую функцию организма — барьерную. Барьерные свойства слизистой оболочки обеспечивают ее покровная ткань, которая обладает способностью впитывать вещества, особенно в подъязычной области. Благодаря увеличению количества слюны происходит обезвреживание вредных микроорганизмов. Так же происходит нейтрализация (приведение в необходимое организму равновесие) кислот и щелочей – химических соединений. [3, 4,5]].

        Значение pH  полости рта, при котором растворение пищи происходит так, как это необходимо равно 6,35 – 6,85 pH. Другими словами желательно чтобы пища, попавшая в ротовую полость, не была слишком кислой или слишком щелочной, так как она может вызвать неприятные ощущения, раздражения, а при постоянном употреблении такой пищи могут появиться и сложные заболевания, такие как кариес. Например, дантисты показываю, что популярные напитки содержащие кофеин (вещество придающее организму бодрости) провоцирует кариес, из-за того, что при употреблении таких напитков, в ротовой полости среда становится кислой (то есть pH становится меньше нормы). Для того чтобы привести химическую среду рта в норму стоматологи рекомендуют выпить стакан воды – она разбавит кислоту. [3, 4,5]

Вторым отделом важным отделом, который мы рассмотрим, будет являться желудок. Желу́док — полый мышечный орган, расположенный в левом подреберье. Желудочное отверстие находится на уровне XI грудного позвонка. Желудок является резервуаром для пищи, которая была поглощена, а также осуществляет химическое переваривание этой пищи при условии оптимального (нужного) для этого процесса числа pH. Кроме того желудок осуществляет выделение специальных активных веществ – ферментов так же работающих только при определенном количестве ионов водорода – pH, и выполняет функцию всасывания – подобно губке.[4]  Конечно желудок чрезвычайно сложно устроенный орган, и показатель pH в разных его частях будет немного отличаться, однако среднее число его ровняется 3,0-3,5 pH. То есть это говорит нам о том, что среда в желудке кислая, в отличие от ротовой полости, зависит это от наличия в нем соляной кислоты – слабого раствора, который помогает обеззараживать полость желудка и пищу попавшую в него.   [1,3,4]

К наиболее распространенным заболеваниям желудка относятся: гастрит – заболевание поверхности желудка – воспаление слизистой оболочки, причиной которого является неправильное питание, употребление кислых, острых продуктов, нарушение режима питания, попадание в желудок микробов, а так же употребление спиртного и кислотосодержащих напитков. К заболеваниям желудка можно отнести так же  различные расстройства, язвы, изжога, которая возникает так же при повышенной кислотности – когда pH имеет небольшое значение, и кислота из желудка начинает подходить к верхнему отделу пищеварительной системы, которым является пищевод. [5]

Следующий отдел рассмотренный нами – это кишечник. Кише́чник (лат. intestinum) — орган пищеварения  у человека. Находится в брюшной полости. Состоит из тонкой и толстой кишки.

 То́нкая кишка́ (лат. intestinum tenue) — отдел кишечника у человека, располагающийся между желудком и толстой кишкой. Тонкая кишка осуществляет функцию всасывания питательных веществ – белков жиров и углеводов, но в растворенной форме – то есть расщепленных на более простые части из кома пищи  в организме. [4]

То́лстая кишка́ (лат. intestinum crassum) — нижняя часть кишечника, в которой происходит в основном всасывание воды и формирование из пищевой кашицы Толстая кишка — наиболее широкая часть кишок человека, располагается в брюшной полости.

Длина толстых кишок от 120 до 227 см и в среднем равна 158,4 см. В стенке толстой кишки имеются многочисленные отверстия,  из которых выделяется обеззараживающее вещество. [4]

Среда кишечника слабо – щелочная  примерно 7,5 pH.  Среди распространенных заболеваний кишечника можно назвать, например понос, расстройства, нарушение микрофлоры – сокращение числа полезных бактерий обитающих в нем и живущих в сотрудничестве с человеком. Все эти заболевания могут вызываться неправильным питанием, отравлением, сопровождаемые изменением pH.  [5]

Итак, из прочитанного материала становится ясно, что уровень pH в различных отделах пищеварительной системы разный и это зависит от функций, которые выполняет этот отдел. Мы получили данные о pH обозначенных органов, возможных нарушениях их работы с которыми так или иначе связанно изменение показателя Ph и можем приступать к практической части исследования.

1.2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ pH ОБРАЗЦОВ НАПИТКО С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ИНДИКАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ИНДИКАТОРНОЙ БУМАЖКИ.

Для начала следует сказать несколько слов об индикаторной бумаге, которую мы будем использовать в нашей экспериментальной части.  Индикаторная бумага производится с использованием специального вещества – лакмуса, который представляет собой тёмный порошок со слабым запахом нашатырного спирта. Хорошо растворяется в чистой воде, образуя растворы фиолетового цвета. В кислых средах (pH<4,5) лакмус приобретает красную окраску, в щелочных (pH>8,3) — синюю. У лакмуса, по сравнению с остальными индикаторами, сравнительно небольшая погрешность в определении среды вещества. [4]. По завершению анализа литературных источников нами была составлена сводная таблица, наглядно показывающая уровень pH в различных отделах пищеварительной системы.

Таблица 1. Определение pH отделов пищеварительной системы

Итак, наш эксперимент проходил в несколько этапов.

1. На первом этапе нашего эксперимента мы разлили образцы напитков в чистые емкости и обозначили их цифрами 1 и 2
2. На втором этапе мы провели определение уровня pH в образцах напитков 1 и 2
3. На третьем этапе мы произвели вычисления и составили сводную таблицу разницы Ph образцов и pH отделов пищеварительной системы
4. На четвертом этапе мы сделали выводы

Таблица 2. Разница показателей pH напитков и показателей pH отделов пищеварительной системы

Из таблицы видно что образец 1 по своей кислотности превышает даже желудок, в котором и без того кислая среда. pH образца 2. напротив щелочная, и различия не так велики. Если учесть тот факт что желудок может реагировать на щелочные вещества повышенным выделением соляной кислоты и тем самым нейтрализовать щелочь напитка. А добавление в оптимально-кислую среду кислоты может привести к заболеваниям и расстройствам всех органов и отделов пищеварительного тракта, описанным нами ранее в части 1.1.

Подводя итоги нашего эксперимента, следует обозначить то, что образцом под номером 1 выступил популярный на сегодняшний день напиток Coca Colla, образцом  2 выступил не менее популярный напиток – минерализованная вода «Сенежская».

Выводы:

1. pH 1-ого образца находится в точке кислотности, а pH 2-ого образца в точке щёлочности
2. Ph первого образца отличается от pH органов пищеварительной системы на большее  количество единиц чем второй, а следовательно первый образец вреднее для отелов пищеварительной системы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Нами была проведена работа, которая еще раз доказывает пользу натурального продукта, в частности напитка, не содержащего красители, дополнительные химические ингредиенты, усилители вкуса и прочие добавки, так пагубно влияющие на органы нашей пищеварительной системы.

В результате исследования:

1. Проанализированы литературные источники по проблеме работы
2. Определены  показатели pH двух образцов напитков
3. Произведено сравнение pH напитков с pH отделов пищеварительной системы
4. Сделаны выводы на основе эксперимента

Таким образом, мы можем утверждать, что все поставленные задачи выполнены, гипотеза подтверждена, а цели достигнуты.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Колесов Д.В., Маш Р.Д., Беляев И.Н. Биология. Человек: учебник для 8 кл. общеобразовательных учебных заведений. – М.: Дрофа, 2007.

2.  Пасечник В. В. Биология. Бактерии. Грибы. Растения. 6 класс: учебник для общеобразовательных учреждений. – 2-е изд. – М.: «Дрофа», 2007.

Электронные источники:

3.       http://dic.academic.ru

4.       http://ru.wikipedia.org

5.       http://www.gastroscan.ru

6.       http://www.ecounit.ru