Изучение химической безопасности посуды из разных металлов

Тезисы исследовательской работы
«Изучение химической безопасности посуды из разных металлов для организма человека»
Работа ученицы 10 класса Э
Бахаревой Маргариты Вячеславовны
МОУ«Гимназия №1» Г.Калачинска
Омской области
Руководитель:
Ефименко Ольга Алексеевна
учитель химии
Введение
Если мы будем продолжать накапливать металлы, по мнению американского ученого
Коммонера, жизнь на Земле уменьшится. Справедливость таких мыслей подтверждается
реальностью. Широкое применение металлов и их сплавов в технике, в органическом синтезе уже
заставляет говорить об опасности, которая угрожает здоровью и жизни людей. Попадая в организм
и накапливаясь там, в избытке, ионы металлов наносят непоправимый вред здоровью человека.
К нам в организм ионы металлов попадают по-разному, но основной путь – это желудочно –
кишечный тракт.
Каждому человеку прекрасно известно, что далеко не всякая пища полезна для организма. А
насколько опасна металлическая посуда, в которой мы готовим пищу?
Было предположено, что если металлическая посуда является источником ионов металлов,
проникающих в организм человека вместе с пищей, то наш организм находится в опасности.
На этой основе была выдвинута гипотеза: может быть именно посуда является причиной того,
что наш организм накапливает металлы?
Цель исследования: выяснить насколько безопасны разные виды металлической посуды для
организма человека.
Задачи исследования:
 изучить информационную базу по данной проблеме;
 выявить наиболее предпочитаемые виды посуды;
 освоить методики исследования;
 исследовать нейтральные и кислые растворы на содержание ионов металлов после
соприкосновения с разными видами посуды;
 дать оценку каждому виду посуды с точки зрения ионной безопасности.
Результаты практического исследования.
Исследование проводилось в городе Калачинске с ноября 2010 года по январь 2011 года.
На первом этапе прошло анкетирование среди учащихся 5-11 классов МОУ «Гимназия № 1»
г. Калачинска Омской области по определению самых популярных видов посуды. Всего было
опрошено 375 учеников.
В ходе опроса было выявлено, что самой популярной для приготовления пищи является
эмалированная посуда, меньше всего для этой цели используют посуду из нержавеющей стали.
Для хранения пищи в семьях наших гимназистов наиболее часто используют так же
эмалированную посуду, а вот меньше всего алюминиевую.
На основе полученных данных и была сформирована экспериментальная группа посуды,
представленная сейчас на экране: эмалированная новая, эмалированная с повреждениями, посуда из
нержавеющей стали, алюминиевая посуда.
На втором этапе для разных видов посуды провели предварительное оценивание качества,
используя общепринятые методики.
 прочность (царапины с помощью пинцета),
 легкие или тяжелые,
 отношение к магниту;
 способность вступать в реакцию с кислотами;
 на наличие ионов железа при помощи раствора красной кровяной соли.
В результате испытания более механически прочной оказалась эмалированная посуда и
посуда из нержавеющей стали. Сильно притягивалась магнитом эмалированная посуда (новая и
поврежденная), более слабо — посуда из нержавеющей стали, это свидетельствует о наличии железа
в составе данной посуды. Реакцию с раствором кровяной соли на наличие ионов железа дала только
эмалированная посуда на поврежденной поверхности.
Прежде чем приступить к более глубокому
качественному анализу посуды, нами
проводились контрольные испытания: проверка действия амилазы на крахмал с помощью раствора
йода, и влияние растворов солей различных металлов на активность амилазы.
В пробирке с крахмалом при добавлении раствора йода обнаруживалось бурое окрашивание.
Это свидетельствовало о реакции расщепления крахмала.
Таким же образом было испытано действие ионов металлов на активность амилазы. В
результате в пробирках с солями железа, никеля, алюминия наблюдалось появление окрашивания
темно-синего цвета, то есть амилаза в растворах этих солей не способствовала расщеплению
крахмала, она была дезактивирована исследуемым фактором (ионами металлов). Причем, чем
больше была концентрация растворов, тем интенсивнее окраска. Следовательно, все три раствора
могут быть вредными для организма человека.
На следующем этапе для оценки уровня безопасности каждого вида металлической посуды
была проведена серия химических исследований: с нейтральным и слабокислым раствором после 15
минутного кипячения в каждой кастрюле и с нейтральным раствором после суточного хранения в
каждом типе посуды.
Проверка активности амилазы в крахмальном растворе с данной пробами показала, что после
добавления йода во всех случаях (и при хранении, и при кипячении как нейтральных, так и
слабокислых растворов) окраска растворов становилась желтоватой, кроме пробы из эмалированной
посуды с повреждениями. Обратите внимание на экран, в данной пробирке появлялось интенсивное
темно-синее окрашивание – это следствие того, что йод реагирует с крахмалом, т.е. амилаза
дезактивирована катионами металлов, амилаза была дезактивирована катионами металлов,
выделившимися при кипячении воды. Тогда, данную посуду можно оценивать, как опасную для
организма человека.
При действии на данные пробы щелочью в случае нейтральной среды в пробе алюминиевой
посуды и посуды из нержавеющей стали наблюдалось появление мутного белого осадка,
растворяющегося в избытке щелочи. Такие же осадки наблюдались при кипячении слабокислого
раствора в алюминиевой посуды, а так же при хранении в ней воды в течение суток. Следовательно,
в раствор вышли ионы алюминия, что не противоречит химическим составам данных посуд, который
вы можете увидеть в приложении.
На первый взгляд мы получили результат, противоречащий предыдущему: ведь с амилазой ни
тот ни другой раствор не изменили окраску йода, но зато прореагировали с щелочью. Это
объясняется тем что, по-видимому, концентрация алюминия в данных растворах мала, чтобы
оказывать дезактивирующее действие на фермент амилазу.
При действии на данные пробы раствором роданида калия с добавлением нескольких капель
концентрированной азотной кислоты в пробах эмалированной посуды и посуды из нержавеющей
стали наблюдалось появление розоватого окрашивания. Однако, следует заметить, что в
эмалированной посуде интенсивность окрашивания значительно больше - это светло-желтоватокрасного окрашивания при виде сбоку и ярко красное окрашивание при виде сверху, а в посуде из
нержавеющей стали наблюдалось светло-желтовато-розовое окрашивание. Таким образом, в данных
пробах присутствуют ионы Fe+3, и концентрация их в пробе из эмалированной посуды
приблизительно составляет более 2,0 мг/л, а из посуды из нержавеющей стали — 0,5 мг/л.
На конечном этапе серия экспериментов рассматривала проблему использования
поврежденной и новой алюминиевой посуды. В качестве модели новой алюминиевой посуды была
взята пищевая алюминиевая фольга, так как они соответствуют друг другу по составу.
В серии опытов было выяснено, что при кипячении нейтрального раствора в фольге ионы
алюминия не выделяются, в отличие от поврежденной алюминиевой посуды. Однако, при кипячении
слабокислых и слабощелочных растворов ионы алюминия выделяются, что доказано химическим
взаимодействием. Следовательно, новая алюминиевая посуда более безопасна, чем поврежденная.
В ходе эксперимента вода из эмалированной новой посуды не с чем не реагировала, таким
образом, данную посуду можно считать самой безопасной и для приготовления пищи и для её
хранения.
Достаточно безопасна для приготовления и хранения пищи посуда из нержавеющей стали, так
как концентрация выделившихся ионов мала и не составляет угрозу для организма человека.
Нежелательно использовать алюминиевую посуду, особенно если повреждена поверхность.
Выводы:
 Анализ источников информации показал, что есть множество причин, по которым люди
должны осмотрительно использовать металлическую посуду. Обязательно необходимо
обращать внимание на ее состав и учитывать ее состояние.
 В ходе проведенных исследований было установлено, что наиболее предпочитаемые виды
посуды для приготовления и хранения пищи это эмалированная, алюминиевая и посуда и
нержавеющей стали.
 Подобранные методики химического исследования позволили выяснить, что самой
безопасной и для приготовления пищи, и для её хранения оказалась эмалированная новая
посуда. Достаточно безопасна для приготовления и хранения пищи посуда из нержавеющей
стали. Нежелательно использовать алюминиевую посуду, особенно если повреждена
поверхность.
Практические предложения.
1. Лучше использовать эмалированную посуду при условии, что эмалированный слой не
поврежден, так как в ходе химического эксперимента убедительно доказали, что данная
посуда не подвергается воздействию кислот и щелочей, а значит она безопасна в
использовании;
2. Нежелательно использовать старую алюминиевую, эмалированную (с поврежденным
эмалированным слоем), посуду из нержавеющей стали для приготовления блюд, содержащих
кислоты.
3. Нежелательно хранить пищу в алюминиевой и эмалированной (если эмаль повреждена)
посуде.
4. Нежелательно использовать пищевую фольгу для приготовления блюд, содержащих кислоты
или щелочные растворы;
5. Катионы металлов имеют свойство накапливаться в организме, поэтому постоянное
использование одной и той же посуды не рекомендуется, так как может способствовать
постепенному увеличению количества ионов в организме.
Заключение.
Поставленная цель данного исследования достигнута. Результаты могут быть использованы для
организации работы, на уроках биологии, технологии (особенно в период приготовления пищи), для
проведения родительских собраний. Работа будет продолжена в направлении увеличения категорий
исследуемых видов посуды.