«9.4-Водопроводная10)Железное здоровье.11)Вывод12)Используемая литература 2 1.Введение. Этот проект направлен на изучение ...»

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №8 г. Ярцево, Смоленской области. Информационно-исследовательский проект «Железо и здоровье человека». Учебный предмет: химия. Выполнила: ученица 9 «А» класса Куликова Маргарита. Научный руководитель проекта: Учитель биологии, химии Орел Светлана Александровна. 2015 год.Цель: 1)Выяснить значение железа для организма человека.2)Выяснить из кого источника вода наиболее обогащена железом.Задачи:1)Изучить информацию о значение железа в жизни человека.2)Провести исследование образцов воды из разных источников на предмет содержания железа. а)Колодезная(родниковая) б)Речная в)Водопроводная 1 Содержание.1)Введение…………………………………………………………………………………………………………32)Железо- важнейший химический микроэлемент………………………………………4-53)Железо в организме человека…………………………………………………………………….6-74)Функции железа в организме……………………………………………………………………….85)Усвоение железа организмом……………………………………………………………………9-116)Причины дефицита…………………………………………………………………………………….12-147)Избыток железа…………………………………………………………………………………………….158)Содержание железа в продуктах………………………………………………………………16-179)Содержание железа в воде.Исследования: 9.1-Фильтрованная 9.2- Колодезная(родниковая)

9.3-Речная

9.4-Водопроводная10)Железное здоровье.11)Вывод12)Используемая литература 2 1.Введение. Этот проект направлен на изучение химических процессов, происходящих с железом в организме человека, влияние железа на организм человека, а так же на выяснение из кого источника вода наиболее обогащена железом.

Данную тему важно разрабатывать с целью снижения риска заболеваний, связанных с недостатком и избытком железа в организме. Актуальность рассматриваемых вопросов не вызывает сомнений, так как сбережение здоровья в условиях нарастающих экологических проблем – важнейшая задача человечества. 3 2.Железо- важнейший химический микроэлемент. Железо — элемент восьмой группы (по старой классификации — побочной подгруппы восьмой группы) четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 26. Обозначается символом Fe (лат. Ferrum). Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия).

Простое вещество железо (CAS-номер: 7439-89-6) — ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро корродирует при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе.

Собственно, железом обычно называют его сплавы с малым содержанием примесей (до 0,8 %), которые сохраняют мягкость и пластичность чистого металла. Но на практике чаще применяются сплавы железа с углеродом: сталь (до 2,14 вес. % углерода) и чугун (более 2,14 вес. % углерода), а также нержавеющая (легированная) сталь с добавками легирующих металлов (хром, марганец, никель и др.). Совокупность специфических свойств железа и его сплавов делают его «металлом № 1» по важности для человека.

4 В природе железо редко встречается в чистом виде, чаще всего оно встречается в составе железо-никелевых метеоритов. Распространённость железа в земной коре — 4,7 % (4-е место после O, Si, Al). Считается также, что железо составляет большую часть земного ядра.9296402499360 5 3.Железо в организме человека. Содержание железа в организме человека (масса тела 70 кг.) составляет по некото-рым данным-3,5 г. Распределение железа в организме человека (в процентах от общей массы железа) показано в таблице 1.

Возраст человека Костный мозг, плазма Мышца Печень, селезенка Эритроциты (кровь)

Новорожденные дети раннего возраста 1 7-9 10-12 80

Дети среднего и старшего возраста, взрослые 1 20-22 10-15 65-70

Небольшая часть железа расходуется на рост покровных тканей организма кожи и ногтей. Железо входит в состав пигмента, окрашивающего волосы (рыжие волосы содер-жат в 5 раз больше железа, чем любые другие). Как видно из приведенных выше дан-ных, основная масса железа находится в крови эритроцитах. Это стало известно благодаря открытию француза Мери в XIX веке. Эритроциты-красные кровяные клетки, главная функция которых заключается в осуществлении газообмена организма с окружающей средой, т.е. эритроциты переносит в организме кислород, поступающий при дыхании.

Входя в состав железосодержащего пигмента - гемоглобина, железо определяет красную окраску этого вещества, а также цвет крови. 6 Молекула гемоглобина состоит из двух частей из белка - глобина (основная часть молекулы, которая у разных животных организмов имеет разное строение) и железосодержащей группы - тема, который у всех организмов один и тот же. В составе молекулы гемоглобина четыре тема и в каждом - по одному атому железо, на их долю приходится всего лишь 0,35 % массы огромной молекулы.

Именно железо помогает захватывать кислород и отдавать его там, где он нужен. В организме человека циркулирует около 25 трлн. эритроцитов (в них находится большая часть всего железа, имеющегося в организме), благодаря деятельности, которых мы можем дышать. Срок жизни эритроцитов 3-4 месяца, после чего, выполнив свою функцию, они разрушаются.

"Производство" новых эритроцитов - функция кроветворных органов, главный из которых - костный мозг. У здорового человека он каждые сутки вырабатывает около 200 млрд. эритроцитов, за среднюю человеческую жизнь (70 лет) их поступает в кровь в количестве 5*1023 с общей массой около 500 кг. Каждый из этого несметного числа эритроцитов нужно "зарядить" гемоглобином, а значит, и железом. Чтобы приготовить 0,5 т. эритроцитов, требуется примерно 0,5 кг железа. Однако поступление железа в ор-ганизм с пищей измеряется считанными миллиграммами в сутки, десятками граммов за всю человеческую жизнь.

7 4.Функции железа в организме. Железо играет крайне важную роль для всего организма человека, без него просто было бы невозможным нормальное функционирование множества систем и органов. Перечислим некоторые особо важные функции железа:

1) транспорт электронов (цитохромы, железосеропротеиды);

2) транспорт и депонирование кислорода (миопюбин, гемоглобин);

3) участие в формировании активных центров окислительно-восстановительных ферментов (оксидазы, гидроксилазы, СОД);

4) активация перекисного окисления, предварительно подготовленного ионами меди„

5) транспорт и депонирование железа (трансферрин, ферритин, гсмосидерин, сидерохромы, лактоферрин);

6) участие в синтезе ДНК, делении клеток;

7) участие в синтезе простагландинов, тромбоксанов, лейкотриенов и коллагена;

8) участие в метаболизме гормонов мозгового вещества надпочечников;

9) участие в метаболизме альдегидов, ксантина;

10) участие в катаболизме ароматических аминокислот, пероксидов;

11)лекарственная детоксикация.

Железо жизненно необходимо для нормального функционирования иммунной системы (T-лимфоциты, фагоцитоз). Этот микроэлемент необходим для формирования костей и нервной системы, для работы желудочно-кишечного тракта, эндокринных желез.

8

5.Усвоение железа организмом. Чтобы железо было усвоено, оно подвергается сложнейшим превращениям. В пищевых продуктах железо находится в трехвалентной форме. Клетки же слизистой оболочки кишечника пропускает железо в двухвалентной форме - в виде соли хлорида железа или сульфата железа. Двухвалентным оно бывает только в составе специальных лекарственных препаратов (таблица 2).

Препарат Время приема

Железо восстановленное Лактат железа Во время и после еды

Гемостилулин (с сухой кровью), содержит медь, которая активизирует всасывание железа Во время еды, запивая разбавленной соляной кислотой (15-20 капель на 0,5 стакана воды), пить отдельными глотками

ГемоферЗа 1,5 минуты до еды через соломинку

Ферроплекс(FeSO4+ витамин C) После еды

Сироп алоэ с железом По 1-2 чайной ложке на прием в 0,25 стакана воды

Разберем подробно, в каких продуктах питания содержится больше железа, что мешает и помогает его усвоению. Потребное для организма железо бывает двух видов:

- гемовое — содержится в мясной продукции, особенно — в печени, почках, кровяной колбасе),- негемовое — содержится в гораздо большем объеме в растительных продуктах: бобах, фасоли, сое, чечевице, и других.

9 Гемовое железо усваивается сразу и полностью, негемовое железо усваивается хуже, и требует дополнительного окисления.

В качестве окислителя выступает витамин С, и все продукты, его содержищие. Они должны применяться, как продукты-компаньоны, для нормального усвоения негемового железа, например, фасоль нужно кушать с зеленью, и т.п. Какие продукты мешают усвоению железа:

Важно не только употреблять в пищу продукты, содержащие железо, но и не препятствовать его усвоению. Дело в том, что железо из мясосодержащих продуктов организм усваивает до 20 %, тогда как из растительных продуктов железо в том же объеме усваивается только на 6%.

Препятствуют усвоению железа:ЧайКофеМолокоПродукты, богатые кальцием: сыр, творог, сметана, петрушка

Продукты, способствующие усвоению железа

Содержащие витамин С фрукты и овощи. Легко усваивается железо из продуктов, богатых одновременно Fe и витамином С:Малина, СмородинаКапуста краснаяБрюссельская капуста

10 Круговорот железа в организме человека(Таблица 3) Железо из продуктов питания

Кишеч-никПотеря крови

Депо

Плазма крови

Ткани

Эритроцит

Разрушен-ный эритроцитыыКостный мозг

11 6.Причины дефицита. При нехватке железа в организме человека возникает его дефицит. В общем виде дефицит железа развивается при нарушении баланса между поступлением и потерями железа из организма. Его выделение ограничено. Основными причинами дефицита железа могут быть:

Различные по объёму кровопотери, недостаточное поступление и усвоение железа из пищи, его повышенные затраты при занятиях физической культурой, интенсивном росте и беременности. Определенную роль в происхождении обеднения организма железом могут играть нарушения пищеварения в связи с заболеваниями желудка и кишечника. Некоторые инфекционно-воспалительные заболевания могут привести к перераспределению железа в организме, но истинного дефицита в этих случаях не наблюдается. То же самое можно сказать и об опухолях различных организмов и систем.Клинические симптомы дефицита железа:

•бледность кожи и слизистых оболочек;

•быстрая утомляемость при физической работе;

•снижение успеваемости в учебе и ослабление способности концентрироваться;

•одышка;

•тахикардия;

•болезненные трещины в уголках рта;

•сухая и потрескавшаяся кожа;

•гипохромная анемия;

•миоглобиндефицитная атония скелетных мышц; 12

•повышенная утомляемость и легкая возбудимость, переходящая в депрессию;

•головные боли, головокружение, обмороки;

•миоглобиндефицитная миокардиопатия, боли в области сердци,сердцебиения;

•атрофический глоссит, гингивит;

•ломкость волос и раннее поведение;

•ломкость, упрощение, поперечная испорченность ногтей, койлонихия;

•сухость слизистой оболочки полости рта и языка;

•сидеропенический атрофический ринит;

•атрофический гастрит;

•желудочная диспепсия, извращение аппетита и вкуса;

•сидеропеническая дисфагия — синдром Пламмера-Винсона, проявляющийся атрофией слизистой оболочки пищевода, желудка и кишечника с задержкой пищевого комка на уровне перстневидного хряща, формированием ложковидных ногтей, себорейным дерматитом лица, диффузным гиперкератозом, блефароконъюнктивитом; кератитом; куриной слепотой и пр.;

•порфиринурия;

•частые позывы на мочеиспускание и энурез как проявления слабости мышечных сфинктеров;

•иммунодефицитные состояния, проявляющиеся частыми инфекционными заболеваниями: снижение Т-клеточного иммунитета и эффективность фагоцитоза, которые обеспечивают защиту от различного рода инфекций; к тому же в условиях дефицита железа микроорганизмы усиленно продуцируют вещества, которые захватывают железо человеческого организма и используют его для своих нужд, способствуя прогрессированию анемии. 13

Особая проблема — дефицит железа во время беременности. Известно, что 20 — 50 % беременных женщин страдают дефицитом железа, многие вступают в период беременности с уже истощенным депо.

Возможные последствия дефицита железа при беременности:

•невынашивание;

•атонические маточные кровотечения;

•развитие геморрагического шока при кровотечениях;

•повышение риска гестоза;

•опасность инфекции и нарушения процесса заживления ран; нарушение обеспечения кислородом плода;

•увеличение риска преждевременных родов и рождения мертвого ребенка.

14 7.Избыток железа.Суточная потребность взрослого человека в железе определяется масштабами физиологических процессов кроветворения и кроверазрушения.Токсичной дозой железа в сутки считается количество 200 мг, летальной – 7 – 35г.

Причины избытка железа в организме:

Излишнее количество поступления микроэлемента извне, к примеру, при повышенном уровне в питьевой воде.

Болезни поджелудочной железы, печени, селезенки, включая, вследствие хронического алкоголизма.

Нарушения обмена железа.

Симптомы избытка железа:

Накопление и отложение микроэлемента в органах и тканях, сидероз.

Повышенная утомляемость, упадок сил, головные боли, головокружения.

Возникновение пигментации кожи.

Тошнота, рвота, изжога, боли в области желудка, запор либо диарея, повреждения слизистой оболочки кишечника.

Снижение аппетита, потеря массы тела.

Печеночная недостаточность.

Увеличение вероятности возникновения артритов, диабета, атеросклероза, заболеваний сердца и печени и т.д.

Подавление работы иммунной системы.

Повышение вероятности развития инфекционных и опухолевых патологий. 15 8.Содержание железа в продуктах.(Таблица 4)

Животного происхождения Растительного происхождения

Печень свиная 19,0 Белые грибы сушеные 35,0

Легкие 10,0 Патока 19,5

Печень говяжья 9,0 Пивные дрожжи 18,1

Печень куриная 8,5 Капуста морская 16,0

Яичный желток 7,2 Тыквенные семечки 14,0

Сердце куриное 6,2 Какао 12,5

Язык 5,0 Чечевица 11,8

Мясо кролика 4,4 Кунжут 11,5

Яйца перепелиные 3,2 Гречка 8,3

Говядина 3,1 Горох 7,0

Икра черная 2,5 Черника 7,0

Курица 2,1 Халва 6,4

Свинина 2,0 Фасоль 5,9

Баранина 2,0 Бобы 5,5

 Гематоген  4,0 Грибы свежие 5,2

Смородина черная 5,2

Курага 4,7

Миндаль 4,4

Персики 4,1

Хлеб ржаной 3,9

Изюм 3,8

Шпинат 3,5

Грецкий орех 2,9

Кукуруза 2,4

Шоколад 2,3

Яблоки 2,2

Хлеб пшеничный 1,9

Малина 1,7

Макароны 1,6

Морковь 0,9

Картофель 0,8

Бананы 0,8

Таким образом, как видно из вышесказанного, необходимо контролировать количество поступаемого и потребляемого железа, который необходим для правильного функционирования и развития организма в целом.

Следует избегать как его дефицита, так и избытка, чтобы не причинить вред своему здоровью.

17 9.Содержание железа в воде. Железо является четвертым из наиболее распространенных по массе элементов в земной коре. В воде оно встречается главным образом в двух- и трехвалентных состояниях. Для подачи воды потребителям в распределительные сети используются как чугунные, так и стальные трубы. Различные соли железа применяются в качестве коагулирующих агентов в подготовке питьевой воды.Формы железа в воде:

Железо может содержаться в воде в нескольких формах. Но для нас будут важными следующие: 1. Двухвалентное железо – оно растворимо в воде. Поэтому, вода, имеющая повышенное содержание двухвалентного железа, прозрачна и бесцветна. Но если вы нальете ее в открытую емкость и дадите постоять некоторое время, на дно выпадет бурый осадок. 2. Трехвалентное железо – не растворимо в воде. При его повышенной концентрации вода имеет желтоватый цвет. А при отстое выпадает бурый осадок. 3. Органические соединения железа – соединения железа с органическими молекулами. Чаще всего, вода, содержащая такие соединения, имеет желтую окраску, но при отстаивании не образует осадка. Стоит сказать еще об одной форме железа – так называемое «бактериальное железо». Вода, содержащая бактериальное железо, часто имеет специфическую радужную пленку на поверхности и образовывает желеобразные отложения в водопроводной системе. 18 Исследования.Опыт №11)2,5 мл Н2О+2 капли HNO3(конц.) +2 капли Н2О2 0,1 раствора родонита калия Результаты исследования.

№ Образцы ПДК

1. Фильтрованная 0,2 мл/л

2. Колодезная 0,3 мл/л

3. Речная 0,3 мл/л

4. Водопроводная 0,4 мл/л

Вывод: Во всех исследуемых пробах воды присутствуют катионы железа.Опыт №2Оборудование:Н2О,NH4O4 (Сульфосалициловая кислота)1)25мл Н2+1мл NH4O4 1Через 15 минут делаем вывод о наличии(или отсутствии) катион Fe. Мы видим, что в пробирке №2 образец Н2О-самый светлый,это свидетельствует о наименьшем содержание Fe в Н2О.Опыт №3Оборудование: марганцовка и Н2ОХод: Чтобы определить наличие Fe-светло-розовый раствор KH4O4 смешивают с образцами Н2О. В случае положительной реакции цвет среды меняется на желтовато-бурый. Во всех исследуемых пробах катионы Fe присутствуют в допустимой концентрации. Норма гемоглобина.

Возраст пол Уровень гемоглобина

Менее 2 недель ж/м135-200

2 нед-1 месж/м115-180

1-2 месж/м90-130

2-6 месж/м95-140

6-12 месж/м105-140

1-5 лет ж/м100-140

5-12лет ж/м115-145

12-15 лет ЖМ 112-152120-160

15-18 лет ЖМ 115-153117-160

18-65 лет ЖМ 120—155130-160

Старше 65лет Ж

М 120-157125-165

Проблемные вопросы.1)Каким образом связано железо и здоровье человека?2)Влияет ли железо на дыхание в живых организмах?3)Могут ли соли железа быть восстановлены железом?4)Железо друг или враг?5)Что такое «обезжелезивание» воды?Дидактическая цель: Формирование компетентности в сфере самостоятельного достоверной информации и учебной,научно-популярной лит-ри, Гипотеза«Человек не может обойтись без металлов…Если бы не было металлов, люди влачили бы самую омерзительную и жалкую жизнь среди диких зверей».

Самые опасные животные.Топ 10.1)Лягушка пятнистый древолаз.2)Самые опасные лягушкаобразные- банановый паук3)Австралийская пубомидуза или морская оса.4)Коквцевидный осьминог5)2 змеи-Внутриматериновый тайпан и Египетспеля6)Медведь7)Африканский слон8)Лев-самый опасные представитель 9)Самые опасные рыбы-пираньи10)Скорпион Лейурус11)Крокодилы12)Носорог13)Большая белая анупаЯзык и общение животных.Особенности языка и общение животных язык и речь.Язык и речь животных.Язык обезьян,дельфинов,собак. Эксперименты по обучению человечнообразных обезьян-по Психологические основы человеческой речи.Общение животных. 10.Железное здоровье. Красные клетки (эритроциты) содержат гемоглобин - переносчик кислорода, а белые (лимфоциты) ответственны за иммунитет. Таким образом, железо помогает обеспечить клетки кислородом и поддерживает иммунитет. Наконец, железо входит в состав антиокислительных ферментов каталазы и пероксидазы, которые оберегают клетки от разрушительного действия продуктов окисления.

Если уровень железа падает развивается железодефицитная анемия - малокровие. Количество эритроцитов и лимфоцитов уменьшается. Снижается иммунитет, и увеличивается риск инфекционных заболеваний. У детей задерживается рост и умственное развитие, взрослые ощущают постоянную усталость.

Особо ранимы при дефиците железа эпителиальные ткани - кожа, слизистые оболочки полости рта, желудочношечного тракта и дыхательных путей. Это может быть одной из причин дерматитов, экзем и других заболеваний кожи.

Иногда человек получает достаточное количество железа, но все равно страдает от анемии. Это бывает в том случае, когда наблюдаеттся дефицит витаминов, участвующих в кроветворении, в частности витаминов В6, В12 и фолиевой кислоты. В таких случаях говорят о В6-зависимой, В12-зависимой или фолатзависимой анемии. 19 11.Вывод.1)Ионы железа играют огромную роль в жизнедеятельности человека, так как являются составной частью белков (гемоглобина, трансферрина, ферритина), ответственных за дыхание

2)Избыток или недостаток ионов железа может привести к разным заболеваниямРЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОвания и их анализ опыт №1

Оборудование:

пробирка, исследуемая вода,

концентрированная азотная

кислота, перекись водорода,

раствор роданида калия.

Ход работы:

В начале опыта в пробирку взять 2,5 мл исследуемой воды, добавить 2 капли концентрированной азотной кислоты. Затем к полученному раствору добавить 2 капли перекиси водорода и примерно 0,1 мл. раствора роданида калия.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ АНАЛИЗ

№ Образец ПДК

1 фильтрованная 0,2 мг/л

2 колодезная 0,3 мг/л

3 речная 0,3 мг/л

4 водопроводная 0,4 мг/л

Вывод: во всех исследуемых пробах воды присутствуют катионы железа!

Опыт№2

Оборудование:

вода,

нашатырный спирт,

раствор сульфосалициловой кислоты,

аммиак.

Ход работы:

к 25 мл. воды добавляют 1 мл. нашатырного спирта, 1 мл сульфосалициловой кислоты (продается в аптеке) и 1 мл аммиака. Спустя 15 минут можно делать выводы о наличии (или отсутствии) в пробе катионов железа.

Мы видим, что образец воды во второй пробирке самый светлый, а это свидетельствует о наименьшем содержании желез

ОПЫТ №3

Оборудование:

марганцовка,

исследуемая вода.Ход работы:

для того чтобы определить наличие железа светло-розовый раствор перманганата калия смешивают с образцами пробы. В случае положительной реакции цвет среды меняется на желтовато-бурый.

Во всех пробах исследуемой воды катионы железа присутствуют в допустимой концентрации!

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ В ВОДЕ

Fe 0.3 мг/л

12.Используемая литература.

1.Андреева Е.А. Химия жизни.- Л.: Дет. лит., 1967. - 254 с.

2.Демина Л.С., Гухман Г.И. Земля.- М.: Мирос,1994.- 176 с.

3.Добрынина Н.А. Биологическая роль некоторых химических элементов// Химия в школе.- 1991г.- №2. - С.58-62.

4.Зернов Н.Г., Поляков В.Е. Железо внутри нас// Химия и жизнь.- 1974 г.- № 6.-С. 56-61.

5.Кириева З.В., Коробейникова Л.А. Викторина «Химия и медицина»// Химия в школе.- 1992 г.- №3. – С.15; №4.- С.32.

6.Майский В.В., Муратов В.К. «Фармакология с рецептурой». М.: «Медицина», 1985 г.

7.Макарова К. А. Химия и здоровье.- М.: Просвещение, 1985.- 184 с.

8.Неумывакин И.И. Действие основных продуктов питания на организм.//Химия и жизнь.- 1995 г.- № 2.- С. 24-27.

9.Новиков Ю.В. Природа и человек.- М.: Просвещение, 1991.- 174 с.

10.Петровский К. С. Минеральные вещества и внутренняя среда.- М.: Химия, 1981.- 134 с.11.Интернет.