Научно -исследовательская работа "Определение содержания железа в яблоках из разных стран методом бумажной хроматографии
материал по химии (8 класс) на тему

Омский Научный  центр Сибирского  отделения Российской академии наук

Омское региональное отделение Всероссийской общественной организации

«Русское географическое общество»

Детская областная общественная организация

«Научное общество учащихся «Поиск»

БОУ г Омска «СОШ № 142»

«Определение содержания железа в яблоках из разных стран методом бумажной хроматографии»

Научно – практическая работа

Секция: химия

                                                                        Выполнили:

                                                        Ученица 8  кл.

                                                        Корнейчук Дарья  Викторовна

                                                        Ученица 8  кл.

                                                        Айжинайте Ксения  Альгердасовна

                                                        Ученик 8  кл.                

                                                        Сафонов Иван Викторович

                                                       Руководитель: учитель химии

                                                       Кавлакан Лариса Евгеньевна

Омск-2012

1 Содержание работы

Актуальность темы…………………………………………………………………..3

Цели и задачи………………………………………………………………………..4

Биологическая роль железа………………………………………….………….….5

Основные поставщики яблок в Россию…………………………………………….7

Бумажная хроматография – как доступный способ разделения

и обнаружения веществ в минимальных количествах…………………………….8

Экспериментальная часть……………………………………………………………9

Вывод………………………………………………………………………..............11

Литература…………………………………………………………………............12

Приложение…………………………………………………………………………13

Актуальность темы

Яблоко — один из самых популярных диетических продуктов. Благодаря набору полезных веществ оно способствует усилению процессов обмена веществ в организме.

Кроме того, это не просто пищевой продукт, наполненный клетчаткой, это ценный витаминно-минеральный комплекс, который к тому же имеет много пищевых волокон.

Яблоки содержат много железа, их справедливо считают хорошим помощником при анемиях у детей, взрослых и особенно у беременных женщин.

Эту тему мы решили затронуть для того чтобы знать какие яблоки нужно употреблять и не нанести вред здоровью.

Гипотеза 1. Яблоки  содержат большое количество железа

                  2. Железные гвозди, воткнутые в яблоко на несколько дней не                                                    обогащают  их железом.

Цель работы: Определить качественное содержание железа в яблоках и  узнать, какие яблоки нужно употреблять с наибольшей пользой  для здоровья.

А так же проверить, на самом ли деле можно повысить содержание железа в яблоках, воткнув в них гвозди на несколько дней.

Задачи: 1.Изучить географию стран – поставщиков яблок в нашу страну

              2. Изучить теоретические основы бумажной хроматографии.

              3.Провести исследование сока яблок из разных стран на наличие ионов            

              железа.

              4.Сделать сравнительный анализ количественного содержания железа в    

             простом яблоке и яблоке, в который на несколько дней воткнули        железный     гвоздь .

Объект исследования: Яблоки разных производителей

Предмет исследования:  Содержание железа в яблоках

Методы исследования: 1.Изучение различных источников информации

                                         2.Обобщение и систематизация информации.

                                          3. Химический эксперимент.

Биологическая роль железа

Крайне необходимым минералом для поддержания нормальной работы всего организма является железо. Оно выполняет множество важнейших функций, основная из которых – поддержание постоянного уровня гемоглобина в крови.

Гемоглобин – высокомолекулярный, сложный белок, который содержится в красных кровяных клетках (эритроцитах) крови. Гемоглобин выполняет важнейшую для организма функцию – транспортную. Он способен связывать молекулы кислорода, водорода, углекислого газа и осуществлять газообмен между альвеолами легких и тканями.

Гемоглобин – олигомер, состоит из четырех попарно идентичных субъединиц – двух α и двух β. Каждая субъединица имеет белковый компонент (глобин) и небелковую простетическую группу (гем-ферропрото-порфирин).

Присоединение молекулы кислорода возможно только с помощью двухвалентного железа (Fe2+), которое входит в состав гема – простетической небелковой группы.

Кроме гемоглобина в организме есть еще другой, уже низкомолекулярный белок – миоглобин. Он содержится в мышцах и выполняет функцию резервного источника кислорода, облегчает транспорт кислорода в клетки. Миоглобин способен быстрее связывать кислород, чем гемоглобин более чем в 5 раз.

В основе работы этих белков лежит атом железа. Недостаток этого элемента ведет к уменьшению снабжения клеток тканей кислородом, к замедлению протекания важнейших физиологических реакций.

Среди известных заболеваний, вызванных нехваткой железа, на первом месте стоит анемия. Но даже небольшое уменьшение этого минерала в человеческом организме сильно сказывается на способности к обучению и физической выносливости. Происходит более быстрое утомление, ощущение постоянной усталости, ослабляется иммунитет, снижается выработка гормона щитовидной железы.

Основные поставщики яблок в Россию 

На долю двух основных поставщиков яблок Польши – 23% и Китая – 18% приходилось в 2010 году более 40% от общего объема импорта яблок за рассматриваемый период.

По данным за 2011 год, Россия была крупнейшим в мире импортером яблок : в страну было ввезено 1,11 млн тонн яблок на сумму $719,1 млн (данные ИА FruitNews со ссылкой на Министерство сельского хозяйства США; основные поставщики яблок для России - это Польша, Китай, Молдавия и Сербия). При этом произведено было 910 тыс. тонн яблок, из них большая часть - 560 тыс. тонн - выращено в личных хозяйствах. Потребляется яблок в России меньше, чем производится и импортируется,- 1,53 млн тонн, но значительная часть фруктов портится в процессе хранения. (приложение 1)

Бумажная хроматография – как доступный способ разделения и обнаружения веществ в минимальных количествах

Бумажная хроматография — метод анализа состава исследуемого образца. Был открыт в 1944 году Констоном, Гордоном, Мартином и Сенджем, которые использовали его для анализа смесей аминокислот. Мартин и Сендж впоследствии были удостоены Нобелевской премии за открытие распределительной хроматографии

В бумажной хроматографии вещества различаются по их относительному положению на бумаге после того, как растворитель пройдёт определённое расстояние. Небольшое количество раствора смеси (10-20мкл), которую нужно разделить, наносят в отмеченную точку на бумаге и высушивают. Полученное пятно называют стартовым. Затем бумагу помещают в герметичную камеру и один её конец погружают в растворитель, который является подвижной фазой. Под действием капиллярных сил растворитель движется по бумаге, растворяя и увлекая за собой компоненты образца. До начала движения образец должен полностью раствориться, поэтому скорость растворения компонентов в подвижной фазе является одним из факторов, определяющих эффективность разделения. После того, как растворитель пройдёт определённое расстояние, лист вынимают и сушат. Затем образовавшиеся пятна, которые могут быть как видимые, так и невидимые, обнаруживают и отмечают.

Отношение расстояния, пройденного пятном, к расстоянию, пройденному растворителем стандартно обозначается Rf. Эта величина зависит от вещества, бумаги и природы растворителя.

Экспериментальная часть

Яблоки разных производителей (Польша, Китай, Азербайджан, Франция, Краснодар, Омск) растерли в ступке и выдавили сок.(приложения 2-10)

В состав сока яблок входят ионы железа (II), эти ионы не устойчивы и на воздухе окисляются до ионов железа (III). Ионы железа (III) имеют более темную окраску и, считается, что сок яблок темнеет на воздухе из- за этого процесса.

Уже при первичном осмотре видно, что соки имеют разные цвета. Наиболее интенсивно окрашенными оказались соки под номерами 1,3,7.(приложение 11)

Является ли это показателем количественного содержания железа?

Из фильтровальной бумаги вырезали полоски размером 10×6. Отметили стартовую линию.

В качестве свидетеля нанесли на стартовую линию 1 % раствор хлорида железа (III), так чтобы диаметр был не больше 0,5 мм.

На хроматографическую бумагу нанесли по четыре капли каждого сока, высушивая после каждой капли, стараясь, чтобы диаметр пятна не был больше 0,5 мм.

Приготовили смесь растворителей из этанола и разбавленной вдвое соляной кислоты в соотношении 1:4. Опустили хроматографическую бумагу  с нанесенными пробами в растворитель, так чтобы стартовая линия не доходила до растворителя на 0,5 мм. Наблюдали подъем растворителя по бумаге.

Через 1 час бумагу с результатами опытов достали из прибора и опрыскали 10%-ным раствором гексациано –II-феррата калия. Это качественная реакция на ионы железа (III). В случае присутствия этих ионов должно появиться синее окрашивание - образование берлинской лазури.

После опрыскивания практически на всех хроматограммах проявились синие следы. Наиболее ярко окрасились хроматограммы под № 1,3,7. Практически не проявилось синее окрашивание в образце под номером 4. Очень слабо под №5,6. (приложение 12-19)

За два дня до начала эксперимента в яблоко «Семеринко»  были воткнуты несколько гвоздей. Эксперимент с соком из этого яблока проводился параллельно с основным экспериментом.  Уже на этапе получения сока стала видна разница. Сок из яблока с гвоздями более темный, чем из обыкновенного яблока (приложение 20). Хроматограмма также показала увеличение содержания железа в яблоке с гвоздями (приложение 21). То есть можно сделать вывод, что на самом деле содержание железа в яблоках можно повысить с помощью обычных гвоздей.

Вывод

Так как для образца был взят раствор хлорида железа (III) с массовой долей 1% , что составляет 1 г в 100 г раствора, и он дал очень интенсивную окраску, по окраске исследуемых растворов можно сказать, что содержание железа в соках гораздо меньше, и выражается в миллиграммах. То есть этот способ можно использовать для обнаружения веществ даже в очень маленьких количествах.

Не смотря на то, что в некоторых источниках интернета говорится о том, что в яблоках практически нет железа, мы доказали, что железо там присутствует.

По интенсивности окраски хроматограмм видно, что содержание железа в разных яблоках неодинаково. Хроматограммы показали, что наибольшее содержание железа оказалось как раз в тех яблоках, где сок приобрел темную окраску.

Наибольшее содержание железа в яблоках из Краснодара, Азербайджана и Омска. Самое маленькое (практически отсутствие) в яблоках из Китая.

Так же очень низкое содержание железа оказалось в польских яблоках.

Поэтому при покупке яблок, как одних из источников железа, следует покупать местные яблоки или растущие на территории России.

Так же мы доказали, что можно  повысить содержание железа в яблоках с помощью железных гвоздей. Это не миф.

Литература

1. Нифантьев Э.Е. Внеклассная работа по химии с использованием хроматографии.; Москва «Просвещение» 1982.

2.Я познаю мир: Детская энциклопедия.; Москва АСТ 1997.

3.Штемплер Г.И. Химия на досуге Москва «Просвещение» 1996