Государственное бюджетное образовательное учреждение лицей № 1502 при МЭИ
Конференция "Московский Городской Конкурс"
Исследовательская работа
на тему: "Исследование концентрации ионов фтора в разных сортах чая"
Автор работы: ученица 10 класса
ГБОУ Лицей № 1502 при МЭИ Дыренкина Алена
Руководители работы:
к. б. н., учитель биологии, Чернышова Юлия Николаевна
лаборант химии, Шашкова Майя Борисовна
Москва 2018
Содержание
Аннотация
В разных сортах чая зеленого и черного, пакетированного и рассыпного содержится разное количество фторидов, которые влияют на зубную эмаль. Но какое содержание фторидов в чаях является оптимальным? Определив количественный состав фторидов в разных видах чая фотоколориметрическим методом, выяснилось, что наименьшая концентрация фторидов находится в пакетированном черном чае "Ahmad Tea English Breakfast", который был заварен в кипятке. Из исследования следует, что в пакетированных образцах содержание фторидов меньше, чем в рассыпном чае. Сорта чая, заваренные в холодной воде, давали более фторированные растворы ("Ahmad Tea English Breakfast" - 4,00 мг/л. По результатам исследования, содержание фторидов в чае находится в пределах установленной нормы, характерной для качественного экземпляра (это 1-6,5 мг/л).
Введение
Фтор широко распространен в природе, он входит в состав почв, минералов, при - родных вод, растительных и животных организмов. В свободном виде не встречается. Имеет наименьший радиус атома. Сильнейший окислитель.
Качество потребляемых нами продуктов крайне важно. У некоторых людей существует зависимость от чая. Они потребляют его в больших количествах, но не представляют, какие последствия могут быть от этого, на вид "безобидного" пристрастия.
В ГОСТе много сказано о внешнем виде чая, его вкусе, запахе, но ничего не сказано о химическом составе. Покупая чай, мы чаще всего ориентируемся на свои предпочтения, ведь он не относится к скоропортящимся продуктам. И химическое качество, казалось бы, не требует большого внимания. Однако это мнение ошибочно.
Но какое содержание фторидов в чаях является оптимальным? Этот вопрос довольно распространен. Ученые из разных стран проводили исследования по выявлению нормы потребления фторидов в день. Ведь фториды, как известно, входят в химический состав воды, чая, зубных паст и т.д.
сорт чай фторид
Цель и задачи работы
Объектом моего химического исследования были выбраны разные сорта чая.
Цель работы - определить концентрацию фторидов в разных видах чая и их влияние на здоровье человека.
Для достижения данной цели были выдвинуты задачи:
а) провести обзор литературы по исследуемой тематике
б) провести социологический опрос среди людей возраста от 10 до 60 лет.
в) определить содержание фторидов в чаях фотоколориметрическим методом
г) дать рекомендации по потреблению разных видов чая.
Таким образом, была выдвинута гипотеза, основанная на прочтении литературы на данную тему, которая заключается в том, что наименьшее количество фторидов находится в рассыпном зеленом чае. Это объясняется простой закономерностью: чем моложе листья, тем меньше фторидов в них запасено, а так же чаще всего пакетированные образцы чая недобросовестные производители наполняют прессованными старыми чайными листьями, стеблями и ветками, что склоняет нас к покупке рассыпных образцов, в которых мы видим содержание и качество продукта. Докажем или же опровергнем гипотезу, проведя исследования.
Литературный обзор
Среднее содержание фтора в различных органах растений колеблется от 0,1 до 5 мг/кг сухого вещества; суммарное количество фтора в фитомассе континентов равно 8,8106 т. Можно отметить, что, несмотря на широкую распространенность фтора в природе, большую химическую активность его соединений, почти не изучена его роль в жизни растений, условия поглощения и метаболизма; а также миграция в системе породы-почвы-воды-растения. Некоторые исследователи считают, что содержание фтора в растениях не зависит от его содержания в почвах. Другие же считают, что этот вывод не является достаточно обоснованным, поскольку авторы пользуются результатами определений в почвах валового фтора, малодоступного или не доступного растениям. Они не исключают возможности, что при определенном солевом составе и высоком содержании подвижного фтора в почвенном растворе произрастающее на этих почвах растения накапливают фтор. Результаты химических анализов показали дифференциальное накопление фтора в отдельных органах растений. Больше всего фтора концентрируется в зеленых органах. [3]
Из литературных источников известно, что при недостатке фторидов происходит заболевание зубов, называемое деминерализацией (это утрата из эмали зубов и костной ткани минералов и солей, происходящая при частом контакте с кислотами, которые образуются в результате жизнедеятельности микроорганизмов в полости рта. Патологическое обеднение тканей зубов происходит в первую очередь солями кальция, а потом и ионами фтора).
А при их избытке вызывают флюороз и остеопороз. Эндонемический флюороз развивается из-за избыточного употребления фторидов с пищей и водой. Практически всегда это происходит еще в утробе матери или в раннем детстве до прорезывания зубов и выражается в косметическом дефекте зубов. Проявления эндонемического флюороза заметны невооруженным глазом - это неравномерные белые пятна на зубах, которые могут постепенно темнеть и становиться похожими на кариес. Остеопороз - хронически прогрессирующее системное, обменное заболевание скелета или клинический синдром, проявляющийся при других заболеваниях, который характеризуется снижением плотности костей по причине нарушения метаболизма костной ткани с преобладанием катаболизма над процессами костеобразования, снижением прочности кости и повышением риска переломов.
Количество фторидов в употребляемой воде (см. в примечании таблица №2) [1].
В информационных источниках указывалось, что концентрация фторидов в зубных пастах незначительно влияет на концентрацию ионов фтора в организме.
Поэтому нам надо будет найти наименее фторированные образцы чая, так как ионы фтора мы ежедневно потребляем с водой и при чистке зубов зубной пастой. Это убережет нас от болезней, вызванных избытком фторидов.
Из литературных источников известно об оптимальных количествах потребления фторидов в сутки для детей/взрослых. В нашем государстве оптимальным количеством потребления фторидов в сутки для детей является 1-4 мг/день и для взрослых - 4 мг/день.
Также есть установленная норма для чая, определяющая его качество:
· для чая высшего сорта - не более 4 мг фторидов на литр;
· для чая более низкого качества - 1-6,5 мг/л.
В литературных источниках указывалось, что в рассыпном чае содержание фторидов меньше, чем в пакетированных образцах, так как чаще всего пакетированные образцы чая недобросовестные производители наполняют прессованными старыми чайными листьями, стеблями и ветками, что склоняет нас к покупке рассыпных образцов, в которых мы видим содержание и качество продукта.
Зеленый чай содержит меньше ионов фтора, чем черный. Это объясняется простой закономерностью: чем моложе листья, тем меньше фторидов в них запасено.
Материал и методика
Есть способ оценки содержания фторид-ионов в разных сортах чая методом потенциометрии. Потенциометрия - метод определения различных физико-химических величин, основанный на измерении сил обратимых гальванических элементов. Иначе говоря, зависимость равновесного потенциала электрода от активности концентраций определяемого иона, описываемая уравнением Нернста. Широко применяют потенциометрию в аналитической химии для определения концентрация веществ в растворах (потенциометрическое титрование), для измерения рН.
Мы же будем использовать колориметр для проведения исследования, так как такие исследования еще не проводились данным методом, а так же он доступен в лаборатории лицея №1502.
Методика исследования
· Социологический опрос
· Количественные измерения фотоколориметрическим методом
ь Принцип действия колориметра
ь Подготовка проб для исследования
ь Проведение измерения
1. Социологический опрос.
Объекты исследования были выбраны по опросу в социальной сети "Вконтакте", в котором приняли участие люди в возрасте от 10 до 60 лет на тему: "Выберите ваш любимый чай".
Также проводился опрос с целью определить частоту потребления чая среди населения. Его название "Как часто в день вы пьёте чай?".
2. Количественные измерения фотоколориметрическим методом:
2.1 Принцип действия колориметра:
Как и все колориметры, принцип действия прибора серии С100 основан на законе Бургера-Ламберта-Бэра. Согласно этому закону логарифм отношения интенсивности падающего и прошедшего излучения (оптическая плотность) пропорционален концентрации вещества, поглощающего это излучение и длине оптического пути.
закон Бургера-Ламберта-Бэра.
· Количество электромагнитного излучения, поглощенное раствором, пропорционально концентрации раствора и толщине его слоя.
I=I0*
· I - интенсивность светового потока, прошедшего через раствор
I0 - интенсивность падающего на раствор светового потока
· - коэффициент поглощения светового потока (постоянная величина, характерная для каждого окрашенного вещества и зависящая от его природы)
· концентрация окрашенного вещества в растворе
· - толщина слоя светопоглощающего раствора
Таким образом, измерив оптическую плотность и зная коэффициент поглощения и длину оптического пути, можно рассчитать концентрацию вещества. (см. рисунок №1 в примечании).
Светодиод испускает монохроматическое излучение определенной длины волны с постоянной интенсивностью В зависимости от максимума оптического поглощения исследуемого вещества используются различные светодиоды. За длину оптического пути принимается диаметр кюветы. Фотоэлектрическая ячейка (детектор) поглощает прошедшее излучение (I) и преобразует его в электрический ток, создавая на выходе пропорциональную разность потенциалов в диапазоне мВ. Микропроцессор использует эту разность потенциалов для преобразования её в соответствующие единицы концентрации и отображает полученное значение на дисплее.
Процедура измерения состоит из двух этапов: зануление прибора и непосредственно измерение. Сама кювета играет очень большую роль, так как является основным оптическим элементом и требует отдельного внимания. Очень важно, чтобы на обоих этапах сохранялись одинаковые оптические условия. Поэтому всегда лучше использовать одну кювету для зануления и измерения. Кроме того, необходимо следить, чтобы стенки кюветы были всегда чистыми и не поцарапанными, так как это вызывает дополнительное рассеяние и поглощение излучения. Не следует касаться стенок кюветы пальцами. Всегда надо закрывать кювету крышкой перед тем, как поместить ее в кюветное отделение прибора.
Правила работы с колориметром:
После добавление реагентов, образец должен быть проанализирован сразу. Не храните прореагировавший образец, так как это может привести к потере точности. Прежде чем поместить кювету в кюветное отделение прибора, тщательно протрите её от следов влаги, грязи и отпечатков пальцев. Используйте для этой цели не ворсистую ткань.
Образец не должен содержать крупных включений и быть однородным. Каждый раз при установке кюветы она должна размещаться в кюветодержателе одним и тем же образом (метка на крышке кюветы).
Прибор позволяет проводить серийный анализ (один нулевой раствор для ряда образцов). Но рекомендуется использовать свой нулевой раствор (бланк) для каждого образца. Сразу же после измерения вылейте образец, так как продукты реакции могут взаимодействовать со стеклом при длительном хранении. Встряхивание кюветы может вызвать образование пузырьков воздуха на её стенках. Для их удаления слегка постучите закрытой кюветой по твердой поверхности.