Педразвитие - публикация педагога на тему лабораторный практикум по естествознанию

"Лабораторный практикум по естествознанию"

лабораторный практикум

Автор: Штырбул Наталья Николаевна, преподаватель химии и биологии, ГБПОУ ВЭТК, город Волгоград

В раздел среднее профессиональное образование

Штырбул Н.Н.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ПО ЕСТЕСТВОЗНАНИЮ

(Химия и биология)

Студента (тки)_________________

_______________________________

группы________________________

Рецензия.
На лабораторный практикум по естествознанию (химия и биология) для студентов экономических специальностей ГБОУ СПО «ВЭТК»
Составитель: преподаватель химии Штырбул Н.Н.

Лабораторный практикум учебной дисциплины «Естествознание» раздел «Химия с

элементами экологии» составлен на основе примерной программы учебной дисциплины

«Естествознание»

для

профессий

начального

профессионального

образования

и

специальностей среднего профессионального образования, одобренной ФГУ «Федеральный

институт развития образования

Учебное пособие написано в соответствии с государственными образовательными стандартами.

В него включены лабораторный практикум, содержащий девять лабораторных работ, вопросы и темы

для обсуждения на семинарских занятиях, характерные задачи, решение которых позволит более глубоко

усвоить

фундаментальные

законы

природы,

тесты

для

самоконтроля

и

справочные

сведения,

охватывающие основные направления естественно-научных знаний, включая последние достижения,

составляющие основу современных наукоемких технологий.
В лабораторном практикуме в кратком и систематическом виде изложены указания к практическим занятиям по разделам курса естествознание: химии и биологии. Пособие включает в себя методику и практическую часть эксперимента, проведение которого дает студентом реальное подтверждение знаний о закономерностях, свойствах и реакциях веществ различных классов органически и неорганических соединений, а также методов их выделения, очистки и анализа; приведены уравнения реакция, характеризующие превращения, происходящие в ходе проведения того или иного опыта. Настоящий лабораторный практикум составлен в соответствии с учебными планами для студентов технических специальностей. Предлагаемый лабораторный практикум является современной и объективной формой проверки знаний учащихся и может быть использован преподавателями в учебном процессе при проведении ими лабораторных работ на этапе закрепления материала и для самостоятельной работы студентов.

ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

НА ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТАХ ПО ХИМИИ

Общие требования безопасности
1. Данная инструкция обязательна для выполнения всеми обучающимися на лабораторных и практических работах по химии и биологии. 2. Опасность возникновения травм:  при работе со спиртовками;  при работе с горючими жидкостями  при работе со стеклянной посудой  при использовании электроплитки;  при работе с растворами кислот и щёлочами. 3. В кабинете должна быть аптечка, укомплектованная необходимыми медикаментами и перевязочными средствами для оказания первой помощи пострадавшим.
Требования безопасности перед началом занятий
1. Не трогать приготовленные к работе материалы и оборудование. 2. Внимательно выслушать инструктаж по ТБ при проведении работы. 3. Получить учебное задание у преподавателя.
Требования безопасности во время занятий
1. Выполнять все действия только по указанию преподавателя. 2. Не зажигайте спиртовку одну от другой. Гасить её только колпачком. 3. Выполнять только работу, определённую учебным заданием. 4. Не делать резких движений, не трогать посторонних предметов. 5. Соблюдать порядок и дисциплину. 6. Перед выполнением каждого вида работы выслушайте инструктаж преподавателя. 7. При нагревании жидкостей не направляйте отверстие пробирки на себя или соседа. 8. Пробирки закрепляйте надёжно в штативных держателях. 9. Кипячение горючих жидкостей выполняйте только на водной бане. 10. Пробирки и предметные стёкла нужно брать легко, не сжимая их пальцами. 11. Порошковые химикалии брать только пластмассовой ложечкой. 12. Кислотные растворы и щёлочи наливать только в стеклянную посуду. 13. Растворы кислот вливать в воду, но не наоборот.
Требования безопасности в аварийных ситуациях
1. При плохом самочувствии сообщить об этом преподавателю. 2. Разбитое стекло убирать только щёткой и совком. 3. При получении травмы немедленно сообщить о случившемся преподавателю. 4. Разлитые и рассыпанные химикалии не убирать самостоятельно.
Требования безопасности по окончании занятий
1. Приведите в порядок своё рабочее место, проверьте его безопасность. 2. Не выносите из кабинета ничего без указания преподавателя. 3. Вымойте лицо и руки с мылом. 4. О всех недостатках, обнаруженных во время работы, сообщите преподавателю.
Лабораторная работа №1.

Тема: АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ ПРИМЕСЕЙ В ВОДЕ.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ВОДЫ.

Цель работы:
исследовать содержание примесей в пробах воды и сделать выводы о возможном ее использовании.
Необходимые теоретические сведения
Качество воды характеризуется ее
физическими,

химическими

и

бактериологическими свойствами
. Хозяйственно-питьевая вода относится к пищевым продуктам и ее показатели должны отвечать согласно Закону РФ «О санитарно-эпидемическом благополучии населения» от 19.04.91года, санитарным правилам СанПиН 4630-88 и требованию ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая». К
физическим свойствам
относятся ее температура, цветность, мутность, привкус и запах.
Температура:
оптимальная величина для питьевых целей от 7 до 12 о С, предельно-допустимая - + 35 о С. Вода, имеющая более высокую температуру, теряет свои освежающие свойства. Температура ниже 5°С считается вредной для здоровья людей и приводит к простудным заболеваниям. Под
цветностью
понимают ее окраску. Цветность придает воде неприятный вид и указывает на загрязнение воды органическими веществами.
Мутность
определяется содержанием в воде взвешенных частиц и выражается в миллиграммах на литр (мг/л). Вода подземных источников имеет малую мутность. Наличие взвешенных веществ препятствуют использованию воды для хозяйственно- бытовых целей (допустимое содержание - не более 2 мг/л), для питания паровых котлов. При содержании более 50-100 мг/л могут вызывать загрязнение теплообменных аппаратов.
Привкус и запах
препятствуют использованию воды для питьевых целей. Наличие в воде органических веществ резко ухудшает ее физические (органолептические) показатели, вызывая различного рода запахи (землистый, гнилостный, рыбный, болотный, аптечный, камфорный, запах нефтепродуктов, хлорфенольный и т.д.), повышает цветность, вспениваемость, оказывает неблагоприятное действие на человека и животных.
Химические свойства
воды характеризуются следующими показателями: активной реакцией, жесткостью, окисляемостью, содержанием растворенных солей. Активная реакция воды определяется концентрацией водородных ионов. Обычно она выражается через
pH – водородный показатель.
При pH=7 среда нейтральная; при pH<7 среда кислая, при pH>7 среда щелочная. В воде питьевых водопроводов значение рН должно находиться в пределах 6,5 - 9,5. Малые значения рН обычно вызывают коррозию труб, что может ухудшить вкус воды.
Жесткость воды
определяется содержанием в ней солей кальция и магния. Она выражается в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг·экв/л). Вода подземных источников имеет большую жесткость, а вода поверхностных источников - относительно невысокую (3-6 мг·экв/л). Жесткая вода содержит много минеральных солей, от которых на стенках посуды, котлах и других агрегатах образуется накипь - каменная соль. Жесткая вода
губительна и непригодна для систем водоснабжения. Мягкая вода должна иметь жесткость не более 10 мг·экв/л.
Окисляемость
обуславливается содержанием в воде растворенных органических веществ. Величина окисляемости более 5-8 мг/л кислорода указывает на возможное загрязнение источника сточными водами. Окисляемость вызывает вспенивание воды в паровых котлах и указывает на возможность развития органических обрастаний в охлаждаемых водой теплообменных аппаратах. Содержание в воде растворенных солей (мг/л) характеризуется
сухим

осадком
. Вода поверхностных источников имеет меньший плотный осадок, чем вода подземных источников, т.е. содержит меньше растворенных солей. Предел минерализации питьевой воды 1000 мг/л. Воды с большим содержанием солей имеют солоноватый или горьковатый привкус. Повышенный растворенный остаток в воде препятствует использованию ее для питания паровых котлов из-за снижения экономичности их работы. Повышенное содержание
железа
в воде хозяйственно-питьевого водопровода влияет на вкус воды, может вызвать порчу белья и появление ржавых пятен на санитарно-технических приборах. Содержание железа в питьевой воде не должно превышать 0,3 мг/л.
Аммиак, нитраты, нитриты
служат сигналом о возможном загрязнении источника бытовыми сточными водами.
Сероводород
придает воде неприятный запах; вызывает коррозию труб и их зарастание в результате развития серобактерий. Степень
бактериологической
загрязненности воды определяется числом бактерий, содержащихся в 1 куб.см воды и должен быть до 100. Вода поверхностных источников содержит бактерии, внесенные сточными и дождевыми водами, животными и т.д. Вода подземных артезианских источников обычно не загрязнена бактериями. Различают патогенные (болезнетворные) и сапрофитные бактерии. Для оценки загрязненности воды патогенными бактериями определяют содержание в ней кишечной палочки. Наличие микроорганизмов определяется в результате измерения ее биохимической потребности в кислороде (БПК). С этой целью определяют содержание кислорода в воде до и после выдерживания ее в темноте в течение 5 суток при температуре 20 о С. БПК измеряется в мг/дм 3 . БПК обычно рассматривается как мера загрязнения воды. Если загрязняющие органические вещества сбрасываются в воду, в ней начинается их естественная очистка. Она происходит в результате действия определенных микроорганизмов, которые используют растворенный в воде кислород для окисления загрязняющих веществ. Считается, что в зависимости от степени загрязненности воды БПК имеют следующие значения: Степень загрязнения воды БПК, мг/дм 3 Практически чистая Слабое загрязнение Сильное загрязнение 30 30 – 80 > 80

Содержание и порядок выполнения опытов

Оборудование:
штатив с пробирками, колба с пробкой, термометр.
Реактивы:
пробы воды, раствор перманганата калия, дистиллированная вода, индикаторная бумага. Контрольной жидкостью служит дистиллированная вода.
Опыт № 1. Определение температуры
1. Погрузить термометр на 3-5 мин. в колбу. 2. Снять показания термометра. ____________________________________________________________________ Оптимальная величина температуры воды для питьевых целей от 7 до 12 о С.
Опыт № 2. Определение запаха
1. Заполните пробирку водой на 1/3 объема и закройте пробкой. 2. Взболтайте содержимое пробирки. 3. Откройте пробирку и осторожно, неглубоко вдыхая воздух, сразу же определите характер и интенсивность запаха. ________________________________________________________________________ 4. Интенсивность запаха определите по пятибалльной системе согласно таблице 1. Таблица 1. Определение интенсивности запаха и вкуса воды
Интенсивность

запаха (вкуса)

Характер проявления запаха (вкуса)

Оценка

интенсивности

запаха (вкуса)
Нет Не ощущается 0 Очень слабая Сразу не ощущается, но обнаруживается при тщательном исследовании 1 Слабая Замечается, если обратить на это внимание 2 заметная Легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде 3 Отчетливая Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья 4 Очень сильная Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению 5 5. Характер запаха определите по таблице 2.
Таблица 2. Определение характера запаха воды
Характер запаха
Естественного происхождения: Искусственного происхождения: неотчетливый (или отсутствует) землистый гнилостный плесневой торфяной травянистый другой (укажите какой) неотчетливый (или отсутствует) нефтепродуктов (бензиновый) хлорный уксусный фенольный другой (укажите какой)
Опыт №

3. Определение цветности
1. Заполните пробирку водой до высоты 10-12 см. 2. Определите цветность воды, рассматривая пробирку сверху на белом фоне при достаточном боковом освещении (дневном, искусственном). 3. Выберите из таблицы 3. наиболее подходящий оттенок. При отсутствии окраски вода считается бесцветной. ________________________________________________________________________ Таблица 3. Определение цветности воды
Цветность воды
Слабо-желтоватая Светло-желтоватая Желтая Интенсивно-желтая Коричневатая Красно-коричневатая Другая (укажите какая)
Опыт №

4. Определение мутности
1. Заполните пробирку водой до высоты 10-12 см. 2. Определите мутность воды, рассматривая пробирку сверху на темном фоне при достаточном боковом освещении (дневном, искусственном). 3. Выберите нужное из таблицы 4. («Опалесцирующая» вода – от слова «опал» - молочно-белый минерал с радужным оттенком, здесь имеется в виду именно этот отлив).__________________________________________________________________ Таблица 4.
Определение мутности воды
Мутность воды
Слабо опалесцирующая Опалесцирующая Слабо мутная Мутная Очень мутная
Опыт №

5. Определение вкуса.
Воду, безопасную в санитарном отношении, исследуют в сыром виде, в других случаях - после кипячения и последующего охлаждения до 18—20 о С. Нельзя пробовать загрязненную воду! 1. 10—15 мл исследуемой воды набирают в рот и держат 10—15 сек, не проглатывая. 2. Интенсивность вкуса питьевой воды определяется по таблице 1. ( Интенсивность вкуса питьевой воды не должна превышать 2 баллов). __________________________________________________________________
Опыт №6. Грязная или чистая вода?
1. Наполните пробирку водой. 2. Добавьте в нее немного раствора перманганата калия. Что наблюдаете? Если цвет раствора стал розовый – вода чистая, если он обесцветился – вода грязная. _______________________________________________________________________ 3. На основании наблюдений сделайте вывод о том, какая у Вас вода. _______________________________________________________________________
Опыт №7. Определение реакции водной среды.
1. Определите реакцию водной среды с помощью универсального индикатора: капните исследуемой водой на универсальную индикаторную бумагу. 2. Сравните полученный цвет со шкалой индикаторной бумаги. Определите рН и среду раствора. ______________________________________________________________________ Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (рН около 7). Значение рН воды хозяйственного, питьевого, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6,5-7,5.
Сделайте вывод об органолептических показателях воды по полученным

результатам и о возможном ее использовании.

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
1. Какими свойствами характеризуется качество воды? 2. Перечислите показатели физических свойств воды. 3. По каким показателям характеризуют химические свойства воды? 4. Как определяется бактериологическая загрязненность воды? 5. Как измеряется БПК?
________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

Лабораторная работа №2.

Тема: ОЧИСТКА ЗАГРЯЗНЕННОЙ ВОДЫ.

Цель работы:
изучение различных методов очистки воды от загрязнений и выяснение причин загрязнения.
Необходимые теоретические сведения
Очистка воды в природе может происходить несколькими путями. При испарении, за которым следует конденсация влаги, удаляются практически все растворенные вещества. Бактерии в процессе собственной жизнедеятельности расщепляют органические вещества на более простые соединения. Наконец, фильтрование воды через песок и гравий удаляет взвешенные вещества, при этом пористые вещества (например, торф) дополнительно очищают воду за счет процесса адсорбции. Для использования воды из рек, ручьев, озер и др. источников в питьевых и промышленных целях ее сначала необходимо подвергнуть очистке и привести в соответствие с требованиями существующих стандартов на питьевую воду. Эта подготовка воды осуществляется с помощью целого ряда физических и химических процессов.
Физические процессы водоочистки и водоподготовки.

Решечение
. Первая стадия водоочистки заключается в удалении из воды больших плавающих предметов и взвешенного мусора. На последующих стадиях
обработки воды используются более тонкие решета, позволяющие удалить из нее мелкий взвешенный материал.
Аэрирование.
Аэрирование воды может осуществляться разными способами, например в водопадных каскадах. Этот процесс приводит к удалению из воды диоксида углерода, сероводорода и летучих масел, которые могут придавать воде какой-либо вкус или запах. При аэрировании также происходит окисление растворимых в воде ионов железа и марганца.
Флоккуляция.
Этот процесс включает осторожное взбалтывание воды, приводящее к конгломерации мелких частиц с образованием более крупных, быстро оседающих на дно.
Седиментация
. В этом процессе происходит удаление взвешенных в воде частиц в результате их оседания на дно.
Фильтрование.
В этом процессе происходит удаление из воды мелкого взвешенного материала в результате ее пропускания через слой песка, который находится на подложке из гравия.
Химические процессы водоподготовки.
Химическая подготовка воды производится по-разному, в зависимости от качества воды, забираемой из рек или др. резервуара.
Коагуляция.
Для коагуляции взвешенных в воде мелких частиц в нее добавляют специальные коагулянты, под действием которых в воде образуются легкие взвеси. Они характеризуются достаточными размерами частиц и плотностью, чтобы их можно было удалить седиментацией.
Дезинфекция
. Для разрушения микроорганизмов, содержащихся в воде, ее дезинфицируют, как правило, хлором.
Умягчение воды.
В этом процессе устраняется жесткость воды, вызываемая растворенными в ней солями кальция и магния. С этой целью на водопроводных станциях в воду обычно добавляют гидроксид кальция либо карбонат натрия.
Адсорбция.
Адсорбцией называется поглощение одного вещества поверхностью другого вещества. В процессе водоподготовки для удаления из воды органических соединений их адсорбируют на активированном угле.
Окисление.
Для удаления из воды некоторых нежелательных веществ их можно окислить, превратив при этом в менее вредные формы. Например, окисление озоном.
Содержание и порядок выполнения опытов

Оборудование:
воронка стеклянная, колба коническая на 50 мл, палочка стеклянная, стакан на 50 мл – 2 шт., фильтр бумажный, штатив с пробирками.
Реактивы:
вода, загрязненная растительным маслом, механическими примесями, уголь активированный; СМС; поваренная соль.
Опыт №1. Очистка воды от твердых примесей
Данный способ применяется для очистки воды от механических примесей. В качестве фильтров могут использоваться бумажный фильтр, вата, различные фильтрующие материалы. 1. Возьмите колбу с водой и добавленным в нее крахмалом. Взболтайте.
2. Отлейте в стакан 50 мл. 3. Очистить раствор фильтрованием. Возьмите лист фильтровальной бумаги. Сложить вчетверо. Бумажный конус (фильтр) вложить в стеклянную воронку так, чтобы он плотно прилегал всей поверхностью к стенке (См. рисунок). Если край фильтра выходит за край воронки, то его нужно обрезать. Воронку с фильтром вставьте в горло пробирки. Загрязненный раствор медленно наливайте на фильтр. Какая вода в пробирке? Наблюдения внесите в таблицу.
Опыт №2. Очистка воды от масла
Данный способ очистки воды используется в том случае, если вода загрязнена примесями жира или нефтепродуктов. В качестве адсорбента применяют активированный или древесный уголь, пробковая крошка. 1. Возьмите колбу с водой и добавленного в нее масла. 2. Отлейте в стакан 50 мл. 3. На образующуюся пленку высыпьте уголь или крошку. 4. Через некоторое время пропитанный маслом уголь соберите с поверхности воды. 5. Какая вода в стакане? Наблюдения внесите в таблицу.
Опыт №3. Очистка воды от СМС (синтетических моющих средств)
1. Возьмите колбу с водой и добавленным в нее синтетическим моющим средством. 2. В пробирку налейте 10 мл раствора СМС, нагрейте и добавьте поваренную соль до насыщенного раствора. 3. По мере насыщения раствора поваренной солью растворимость СМС уменьшается. СМС всплывет над прозрачной жидкостью в виде твердых творожистых хлопьев, которые можно собрать или отфильтровать. 4. Какая вода в пробирке? Наблюдения внесите в таблицу.
Заполните таблицу по результатам проведенных опытов

Вода (внешний вид)

Способы очистки

Фильтрование

Адсорбция
Через бумажный фильтр Древесный уголь С твердыми примесями С жирной пленкой С СМС
Выводы:

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
1. С какой целью проводят водоочистку и водоподготовку? 2. Перечислите физические процессы водоочистки. 3. Перечислите химические процессы водоподготовки. 4. С какой целью воду обрабатывают хлором? 5. В каком процессе используют активированный уголь?
________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

Лабораторная работа №3.

Тема: УСТРАНЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ.

Цель работы:
экспериментально выявить некоторые свойства жесткой воды и проверить возможности устранения жесткости.
Необходимые теоретические сведения
Существует проблема, общая как для загородных домов с автономной системой водоснабжения, так и для городских квартир. Имя этой проблемы - жёсткость воды. И если на качество питьевой воды жёсткость хоть и влияет, но не столь сильно, то для современной бытовой техники, автономных систем горячего водоснабжения и отопления, новейших образцов сантехники необходимость борьбы с жесткостью крайне актуальна. Природная вода обязательно содержит растворённые соли и газы (кислород, азот и др.). Присутствие в воде ионов Mg 2+ и Са 2+ и некоторых других, способных образовывать твёрдые осадки при взаимодействии с анионами жизненных органических кислот, обуславливает так называемую жёсткость воды. Вода, в которой содержатся ионы Mg 2+ и Са 2+ , называется
жесткой.
Вода, в которой нет ионов Mg 2+ и Са 2+ или их совсем мало, называется
мягкой
. Чем выше концентрация указанных катионов Mg 2+ и Са 2+ в воде, тем вода жёстче. Ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворённого диоксида углерода с минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов могут служить также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий. Жёсткость - это особые свойства воды, во многом определяющие её потребительские качества и потому имеющие важное хозяйственное значение. Жёсткая вода может создать проблемы: при использовании жёсткой воды расходуется в 2 раза больше моющих средств; жёсткая вода, взаимодействуя с мылом, образует “мыльные шлаки”, которые не смываются водой и оставляют разводы на посуде и поверхности сантехники; во многих промышленных процессах соли жёсткости могут вступить в химическую реакцию, образовав нежелательные промежуточные продукты; жёсткая вода образует накипь на стенках нагревательных котлов, батареях, чем существенно ухудшает их теплотехнические характеристики. Накипь является причиной 90% отказов водонагревательного оборудования.
Виды жесткости и методы ее устранения.
Различают временную (карбонатную), постоянную, кальциевую, магниевую и общую жёсткость воды. Жесткость воды, обусловленную присутствием в ней гидрокарбонатов магния и кальция, называют
карбонатной или временной.
Например, гидрокарбоната кальция Ca(HCO 3 ) 2 и магния Mg(HCO 3 ) 2 . Временную жесткость воды устраняют кипячением, добавлением известковой воды Са(ОН) 2 , гидроксида натрия NaOH или соды Na 2 CO 3 : Ca(HCO 3 ) 2 = СаСО 3 ↓+ СО 2 ↑+ Н 2 О, Ca(HCO 3 ) 2 + Са(ОН) 2 = 2СаСО 3 ↓+ 2Н 2 О Ca(HCO 3 ) 2 + NaOH = СаСО 3 ↓+ Na 2 CO 3 + 2Н 2 О
Ca(HCO 3 ) 2 + Na 2 CO 3 = СаСО 3 ↓+ 2NaHCO 3 Во всех этих случаях ионы кальция выводятся из раствора в виде нерастворимого карбоната СаСО 3 . Жесткость воды, обусловленная присутствием в ней сульфатов и хлоридов кальция и магния, называют
постоянной.
Ее устраняют добавлением соды Na 2 CO 3 или фосфата натрия Na 3 PO 4 : СaSO 4 + Na 2 CO 3 = СаСО 3 ↓ + Na 2 SO 4 3СaSO 4 + 2Na 3 PO 4 = Са 3 (РО 4 ) 2 ↓ + 3Na 2 SO 4 Для борьбы с постоянной жёсткостью воды используют такой метод, как
вымораживание льда
. Необходимо просто постепенно замораживать воду. Когда останется примерно 10 % жидкости от первоначального количества, необходимо слить не замершую воду, а лёд превратить обратно в воду. Все соли, которые образую жёсткость, остаются в не замершей воде. Ещё один способ борьбы с постоянной жёсткостью –
перегонка,
т.е. испарение воды с последующей её конденсацией. Так как соли относятся к нелетучим соединениям, то они остаются, а вода испаряется. Но такие методы, как замораживание и перегонка, пригодны только для смягчения небольшого количества воды. Промышленность имеет дело с тоннами. Поэтому для устранения жёсткости в данном случае принимается современный метод устранения –
катионный.
Этот способ основан на применении специальных реагентов – катионитов – это твердые вещества, нерастворимые в воде, в их состав входят подвижные катионы, которые могут обмениваться на катионы внешней среды. Катиониты загружаются в фильтры и при пропускании через них воды, заменяют катионы кальция и магния на катион натрия. Катиониты – синтетические ионообменные смолы и алюмосиликаты. Их состав условно можно выразить общей формулой Na 2 R. Схематически эти процессы можно выразить уравнением: Ca 2+ + Na 2 R = 2Na + + CaR Таким образом, ионы кальция и магния переходят из раствора в катионит, а ионы натрия – из катионита в раствор, жёсткость при этом устраняется. Кальциевая жесткость воды обусловлена присутствием в воде солей кальция, а магниевая – солей магния. Суммарную кальциевую и магниевую жесткость воды называют
общей.
Жёсткость воды измеряется в миллиграммах эквивалент на литр (мг-экв/л). Обычно, жёсткой вода считается с жёсткостью 1 мг-эвк/л и более.
Классификация воды по жёсткости
Мягкая <17,1 мг/л <0,35 мг-экв/л Средней жёсткости 60-120 мг/л 1,2-2,4 мг-экв/л Жёсткая 120-0180 мг/л 2,4-3,6 мг-экв/л Очень жёсткая >180 мг/л >3,6 мг-экв/л Особенно большой жёсткостью отличается вода морей и океанов. Так, например, кальциевая жёсткость воды в Чёрном море составляет 12 мг-экв/л, магниевая – 53,5 мг-экв/л, а общая – 65,5 мг-экв/л. В океанах же средняя кальциевая жёсткость равняется 22,5 мг-экв/л, магниевая – 108 мг-экв/л, а общая – 130,5 мг- экв/л.
Содержание и порядок выполнения опытов

Оборудование:
штатив с пробирками, фарфоровая чашка, держатель.

Реактивы:
дистиллированная вода, минеральная вода, раствор мыла, Са(ОН) 2 , Na 2 CO 3 .
Опыт №1. Сравнение свойств жесткой и дистиллированной воды.
1. В пробирку поместить 5 мл дистиллированной воды. 2. Добавьте к дистиллированной воде 1 мл раствора мыла. 3. Закройте пробирку пробкой и сильно стряхните несколько раз. 4. Повторите опыт с выданной жесткой водой. 5. Опишите наблюдения и объясните их. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________
Опыт №2. Устранение жесткости воды кипячением.
Вам выдан образец минеральной воды, которая содержит ионы натрия, магния, кальция, карбонат-, гидрокарбонат и сульфат-ионы. 1. В пробирку поместить 5 мл минеральной воды и прокипятите. 2. Остудите. 3. Слейте осторожно воду с осадка в другую пробирку. 4. Прилейте к ней по каплям мыльный раствор. 5. Опишите наблюдения и объясните их. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 6. Запишите уравнение реакции ___________________________________________________________________
Опыт №3. Устранение жесткости воды действием известковой воды.
1. В пробирку поместить 5 мл минеральной воды. 2. Добавьте к минеральной воде 3 мл известковой воды. 3. Опишите наблюдения и объясните их. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 4. Запишите уравнение реакции. ___________________________________________________________________
Опыт №4. Устранение жесткости воды действием соды.
1. В пробирку поместите 5 мл минеральной воды. 2. Добавить к минеральной воде немного карбоната натрия. 3. Опишите наблюдения и объясните их.
___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 4. Запишите уравнение реакции. ___________________________________________________________________
Опыт №5. Проверка на наличие ионов железа в воде.
Иногда при кипячении воды образуется накипь ржаво-бурового цвета. Такую окраску ей придают ионы железа. Проверьте, есть ли ионы железа в выданном вам образце воды. 1. Налейте в фарфоровую чашку 1-2 мл воды. 2. Выпарите её (не досуха!). 3. Сделайте вывод. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________
Общие выводы:

___________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
1. Какая вода называется жёсткой? В каких единицах измеряется? 2. Каким образом ионы кальция и магния поступают в воду? 3. Опишите хозяйственное значение жёсткой воды. 4. Какую жёсткость воды называют временной? Как её устранить? 5. Какую жёсткость воды называют постоянной? 6. Перечислите способы борьбы с постоянной жёсткостью. 7. Какую жесткость воды называют общей? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
Лабораторная работа № 4.

Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОЗДУХА.

Цель работы:
исследовать химический состав воздуха; сделать выводы о содержании в нем углекислого газа и кислорода и способах их обнаружения.
Необходимые теоретические сведения

Кислоты и основания.

Кислоты
— сложные вещества, в состав которых входят атомы водорода, способные замещаться на атомы металлов, и кислотный остаток и диссоциирующие в воде с образованием ионов Н + . Присутствие этих ионов обусловливает характерный острый кислый вкус водных растворов кислот, обладают раздражающим действием, а также их способность изменять окраску индикаторов, отличаются рядом общих химических свойств. Примеры кислот: H 2 SO 4 – серная, H 3 PO 4 – фосфорная, Н 2 СО 3 – угольная, HCl – соляная, HNO 3 – азотная, H 2 SiO 3 – кремниевая. 1.
Действие растворов кислот на индикаторы
. Практически все кислоты (кроме кремниевой) хорошо растворимы в воде. Растворы кислот в воде изменяют окраску индикаторов. По окраске индикаторов определяют присутствие кислоты. Индикатор лакмус окрашивается растворами кислот в красный цвет, индикатор метиловый оранжевый – тоже в красный цвет. 2.
Взаимодействие кислот с основаниями
. Эта реакция называется реакцией нейтрализации. Кислота реагируют с основанием с образованием соли и воды . Например: кислота основание соль вода H 2 SO 4 + Ca(OH) 2 = CaSO 4 + 2 H 2 O H 3 PO 4 + Fe(OH) 3 = FePO 4 + 3 H 2 O 2 H 3 PO 4 + 3 Ca(OH) 2 = Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6 H 2 O

Основания
— сложные вещества, в которых атомы металла связаны с гидроксогруппами и способные диссоциировать в водном растворе с образованием гидроксильных ионов OH - . Основания бывают растворимыми и нерастворимыми. Растворимые основания называются щелочами. Растворы щелочей скользкие на ощупь ("мыльные") и довольно едкие. Они разъедают кожу, ткани, бумагу, очень опасны (как и кислоты) при попадании в глаза. Поэтому при работе со щелочами и кислотами необходимо пользоваться защитными очками. Если раствор щелочи все-таки попал в лицо, необходимо промыть глаза большим количеством воды, а затем разбавленным раствором слабой кислоты (например, уксусной). Этот способ медицинской помощи основан на реакции нейтрализации. NaOH + СН 3 СООН = СН 3 СООNa + Н 2 О уксусная кислота (разб.) = соль + вода Лишь небольшую часть всех оснований называют щелочами. Это, например, KOH – гидроксид калия (едкое кали), NaOH – гидроксид натрия (едкий натр), LiOH – гидроксид лития, Ca(OH) 2 – гидроксид кальция (его раствор называется известковой водой), Ba(OH) 2 – гидроксид бария. Растворы щелочей окрашивают индикаторы: лакмус – в синий цвет, фенолфталеин – в малиновый цвет, метиловый оранжевый (или метилоранж) – в желтый цвет.
Показатель кислотности растворов.
В воде всегда присутствует немного катионов водорода и гидроксид-ионов, которые образуются в результате обратимой диссоциации: H 2 O H + + OH - Водородный показатель рН характеризует концентрацию свободных ионов водорода в воде. Величина рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н + и ОН - , образующихся при диссоциации воды. Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода (рН>7) по сравнению с ионами ОН - , то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н + (рН<7)- кислую. В идеально чистой дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга. В таких случаях вода нейтральна и рН=7. При растворении в воде различных химических веществ этот баланс может быть нарушен, что приводит к изменению уровня рН. Шкала значения pH идет от 02 (крайне высокая кислотность), через 7 (нейтральная среда) до 14 (щелочная среда), причем нейтральная точка (чистая вода) имеет pH=7. Приблизительно значение рН водного раствора можно определить с помощью индикаторов. Например, метиловый оранжевый при рН < 3,1 имеет красный цвет, а при рН > 4,4 – желтый; лакмус при рН < 6,1 красный, а при рН > 8 – синий и т.д. Более точно (до сотых долей) значение рН можно определить с помощью специальных приборов – рН-метров. Такие приборы измеряют электрический потенциал специального электрода, погруженного в раствор; этот потенциал зависит от концентрации ионов водорода в растворе, и его можно измерить с высокой точностью. Интересно сравнить значения рН растворов различных кислот, оснований, солей (при концентрации 0,1 моль/л), а также некоторых смесей и природных объектов.
Некоторые значения pH

Вещество

pH
Электролит в свинцовых аккумуляторах <1.0 Желудочный сок 1,0—2,0 Лимонный сок (5% р-р лимонной кислоты) 2,0 Пищевой уксус 2,4 Кока-кола 3,0 Яблочный сок 3,0 Пиво 4,5 Кофе 5,0 Шампунь 5,5 Чай 5,5 Кожа здорового человека 5,5 Кислотный дождь < 5,6 Слюна 6,35—6,85 Молоко 6,6-6,9 Чистая вода 7,0 Кровь 7,4 Морская вода 8,0 Мыло (жировое) для рук 9,0—10,0 Нашатырный спирт 11,5 Отбеливатель (хлорная известь) 12,5 Концентрированные растворы щелочей >13
Содержание и порядок выполнения опытов

Оборудование:
стаканы химические, спички, штатив с пробирками, миска с водой, свеча.
Реактивы:
известковая вода, раствор метилоранжа.
Опыт № 1.
Определение химического состава выдыхаемого воздуха . Какой газ поддерживает горение? _____________________________________ А) Взять стакан и опустить в него горящую спичку. Что наблюдаете?_____________________________________________________ ___________________________________________________________________ Что это доказывает? _________________________________________________ ___________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Б) Взять стакан и, прикрыв его руками, выдохнуть в него несколько раз. Затем опустить в стакан горящую спичку. Что наблюдаете? ____________________________________________________ ___________________________________________________________________ Что это доказывает? _________________________________________________ ___________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ В) Средством обнаружения углекислого газа является известковая вода (вода, профильтрованная из раствора гашеной извести). Пропуская газ через известковую
воду, можно увидеть помутнение прозрачного раствора (образуется нерастворимый мел в виде крупинок). Взять пробирку с налитой в нее 10 мл известковой воды. Взять трубочку и подышать через известковую воду (вдох – через нос, выдох – через трубочку через рот). Что наблюдаете? ____________________________________________________ ___________________________________________________________________ Что это доказывает? _________________________________________________ ___________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Результаты занести в таблицу и сделать выводы:
Кислород

Углекислый газ

Атмосферный

(чистый,

вдыхаемый)

воздух

Выдыхаемый воздух

Выводы:
__________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________
Опыт № 2.
Выжигание кислорода из атмосферного воздуха.
Взять стакан. Горящую свечу поставить на подставку в миску с водой.

(Подставка должна свободно пропускать воду). Стакан опустить на подставку,

накрывая горящую свечу. См. рисунок. В воду добавить несколько капель

метилоранжа.

Что наблюдаете? _________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Почему свеча потухла? ____________________________________________________ ________________________________________________________________________ Почему вода в стакане поднялась? __________________________________________ ________________________________________________________________________ Почему вода в миске окрасилась?____________________________________________ ________________________________________________________________________ Сделать выводы:________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
Общие выводы по работе
:________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
1. Какие вещества называют кислотами? Приведите примеры. 2. Какими общими свойствами обладают кислоты? 3. Какие вещества называют основаниями? Приведите примеры. 4. Что такое щёлочи? Приведите примеры.
5. Какими общими свойствами обладают основания? 6. Что такое водородный показатель? 7. Как определить значение рН? 8. Каково значение рН кислой и щелочной среды?
________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

Лабораторная работа № 5.

Тема: ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ СО

2

.

Цель работы:
Определить содержание углекислого газа в помещениях колледжа.
Необходимые теоретические сведения
Чистый атмосферный воздух у поверхности Земли имеет следующий химический состав: азот – 78,1%, кислород – 20,93%, углекислота – 0,03–0,04%, аргон, гелий, криптон и др. – около 1%. Содержание указанных частей в чистом воздухе постоянно. Изменения происходят чаще всего за счет ее загрязнения различными выбросами промышленных и сельскохозяйственных предприятий, выхлопными газами автотранспорта. В жилых помещениях изменения вызваны, прежде всего, газообразными продуктами жизнедеятельности людей и некоторыми бытовыми устройствами (газовые плиты). Так, в выдыхаемом человеком воздухе кислорода содержится на 25 % меньше, чем во вдыхаемом, а углекислого газа – в 100 раз больше. Двуокись углерода (или углекислый газ) образуется в результате окислительно-восстановительных процессов, протекающих в организме людей и животных, горения топлива, гниения органических веществ. В чистом загородном воздухе углекислого газа 0,038-0,04%. Эти концентрации оптимальны для дыхания человека. Содержание углекислого газа в атмосферном воздухе за последние 50 лет увеличилось на 20% и постоянно продолжает расти — особенно в крупных городах
за счет выхлопов автомобилей и промышленных выбросов. В воздухе городов концентрация углекислого газа увеличивается до 0,045%, в жилых и общественных зданиях (при плохой вентиляции) – до 0,6–0,8%.В закрытом помещении уровень углекислого газа повышается гораздо быстрее, чем убывает кислород. Замеры показывают, что, даже когда в школьном классе уровень СО 2 достигает 0,1%, содержание кислорода практически не меняется. Конечно, увеличение углекислого газа зависит от количества людей в этом помещении, от их веса и того, что они при этом делают. Взрослый человек в покое выделяет в среднем 22 л углекислоты в час, а при физической работе — в 2–3 раза больше.
Таблица 1. Количество выдыхаемого углекислого газа при различных

видах деятельности.
Вид деятельности СО 2 , л/ч Сидит 18 Работает в офисе 24 Ходит 30 Выполняет лёгкую физическую работу 36 Выполняет работы по дому 32-43 Делает тяжёлую физическую работу 55-75 Выполняет спортивные упражнения 175 и выше Исследователи знают, что существует связь между концентрацией СО 2 и ощущением духоты. Человек начинает ощущать симптомы «нехватки свежего воздуха» (а на самом деле повышенной концентрации углекислого газа) уже при его уровне 0,08%. Признаки ухудшения самочувствия у человека появляются только при продолжительном вдыхании воздуха, содержащего 1,0–1,5% углекислого газа, выраженные функциональные изменения – при концентрации 2,0–2,5% и резко выраженные симптомы (головная боль, общая слабость, одышка, сердцебиение, понижение работоспособности) – при 3–4%. Гигиеническое значение углекислого газа заключается в том, что он служит косвенным показателем общего загрязнения воздушной среды помещений. Параллельно с увеличением его содержания повышаются температура, относительная влажность, запыленность воздуха, изменяется его ионный состав, главным образом за счет увеличения положительных ионов. Гигиенической нормой содержания углекислого газа в воздухе жилых и служебных помещений, спортивных залов считается концентрация 0,1%.
Проблема СО

2

в учебных заведениях.
Ученые ЕС проверили самочувствие школьников в помещении с концентрацией углекислоты > 0,1% , оказалось, что дети, проводящие много времени в помещении с высоким уровнем СO 2 , в 3,5 раза чаще имеют сухой кашель и в два раза больше болеют ринитом. Таблица 2. Негативные физиологические проявления при различных уровнях концентрации углекислого газа. Уровень СO 2 Физиологические проявления Атмосферный воздух 0,038-0,04%. Идеальный воздух для здоровья и хорошего самочувствия.
0,04-0,06% Нормальное количество воздуха. Рекомендовано для детских комнат, спален, офисных помещений, школ и детских садов. 0,06-0,1% Появляются жалобы на качество воздуха. У людей, страдающих астмой, могут учащаться приступы. Выше 0,1% Общий дискомфорт, слабость, головная боль, концентрация внимания падает на треть, растёт число ошибок в работе. Может привести к негативным изменениям в крови, также могут появиться проблемы с дыхательной и кровеносной системой. Выше 0,2% Количество ошибок в работе сильно возрастает, 70% учащихся, сотрудников не могут сосредоточиться на работе. Проблема повышенного уровня СO 2 характерна и для детских садов, причем особенно для спален. Повышение концентрации углекислого газа в классе негативно влияет на результаты учебы детей, снижает их работоспособность. При физической деятельности в плохо проветриваемом помещении ребенок, прежде всего, почувствует гиперкапнию, чем гипоксию (нехватку кислорода). Гиперкапния – состояние организма, вызванное повышением парциального давления углекислого газа в артериальной крови. Длительная гиперкапния характеризуется расширением сосудов миокарда и головного мозга, что может привести к росту кислотности крови, вторичному спазму кровеносных сосудов, замедлению сердечных сокращений, различным болезненным состояниям. При наступлении гиперкапнии отмечается появление испарины, головная боль, головокружение и одышка, что, как правило, объясняется физическим утомлением и воспринимается, чуть ли не как доказательство двигательной активности.
Содержание и порядок выполнения опытов

Оборудование:
медицинский шприц на 100–150 мл; химический стакан, вместимостью 50–100 мл.
Реактивы:
0,005% раствор карбоната натрия (1 г химически чистого безводного карбоната натрия растворяют в 200 мл дистиллированной воде, а затем добавляют 0,5 мл 1%-го раствора фенолфталеина). Раствор карбоната натрия хранят в хорошо закупоренном флаконе, непосредственно перед исследованием из него готовят рабочий раствор, для чего 1 мл его помещают в мерную колбу на 100 мл, доводят объем дистиллированной водой до метки и перемешивают. При определении СO 2 в шприц набирают 20 мл рабочего раствора карбоната натрия, затем оттягивают поршень и засасывают исследуемый воздух. После этого шприц встряхивают в течение одной минуты. Если раствор остается розовым, то воздух выталкивают из шприца, набирают новую порцию воздуха и опять встряхивают одну минуту. Новые порции воздуха продолжают добавлять до обесцвечивания раствора. Обычно эту операцию повторяют три–четыре раза, а затем воздух добавляют уже небольшими порциями (10–20 мл), каждый раз встряхивая шприц в течение 1мин, до обесцвечивания. Если
раствор обесцвечивается менее чем за 1 мин, то опыт повторяют с меньшим количеством воздуха. Ход реакции: Na 2 CO 3 +H 2 O+CO 2 →2NaHCO 3 . Учитывая объем исследуемого воздуха, потребовавшийся для обесцвечивания раствора карбоната натрия, определяют по специальной таблице содержание двуокиси углерода в воздухе. Таблица 3 . Зависимость содержания углекислого газа (%) в воздухе от объема воздуха, обесцвечивающего 20 мл 0,005%-ного раствора соды. Объем воздуха, мл. Концентр. СО 2 (%) Объем воздуха, мл. Концентр. СО 2 (%) Объем воздуха, мл. Концентр. СО 2 (%) 80 0,32 330 0,116 410 0,084 160 0,208 340 0,112 420 0,080 200 0,182 350 0,108 430 0,076 240 0,156 360 0,104 440 0,070 260 0,144 370 0,100 450 0,066 280 0,136 380 0,096 460 0,060 300 0,128 390 0,092 470 0,056 320 0,120 400 0,088 480 0,052
Ход работы:

Опыт № 1.
Измерение уровня СО 2 в кабинете химии. 1. Пройти в помещение. 2. В шприц набирать 20 мл рабочего раствора карбоната натрия, затем оттянуть поршень и засосать исследуемый воздух помещения. После этого шприц встряхивают в течение 1 минуты. Если раствор остается розовым, то воздух выталкивают из шприца, набирают новую порцию воздуха и опять встряхивают 1 минуту. Новые порции воздуха продолжают добавлять до обесцвечивания раствора. 3. Подсчитать набранное количество воздуха. 4. Определить по таб. 3 содержание СО 2 в воздухе. 5. Измерения занести в таб. 4.
Опыт № 2.
Измерение уровня СО 2 в кабинете. Повторить опыт №1 в кабинетах колледжа. Таблица 4. Концентрация углекислого газа (%) в помещениях в течение урока. Кабинеты Концентр. СО 2 (%) Рекреация (1 этаж) Рекреация (3 этаж) Кабинет химии Спортзал
Общие выводы:

______________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
1. Каков состав атмосферного воздуха? 2. Чем загрязняется воздух? 3. Чем различаются вдыхаемый и выдыхаемый воздух? 4. В результате чего образуется углекислый газ? 5. В чем заключается гигиеническое значение углекислого газа? 6. Какова гигиеническая норма содержания углекислого газа в воздухе? 7. В чём выражаются негативные физиологические проявления при повышенной концентрации углекислого газа? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
Лабораторная работа № 6.

Тема: МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ КИСЛОТНЫХ ДОЖДЕЙ.

Цель работы:
выяснить механизм образования «кислотных дождей»; определить воздействие «кислотных дождей» на окружающую среду.
Необходимые теоретические сведения
Благодатные капли дождя всегда радовали человека, но теперь уже во многих районах планеты дожди превратились в серьезную опасность.

Кислотные осадки
(дожди, туманы, снег) - это осадки, кислотность которых выше нормальной. Мерой кислотности является значение pH (водородный показатель. Дождевая вода в чистом воздухе имеет pH=5,6. Чем ниже значение pH, тем выше кислотность. Если кислотность воды ниже 5,5 , то осадки считаются кислотными. На обширных территориях промышленно развитых стран мира выпадают осадки, кислотность которых превышает нормальную от 10 - 1000 раз (рН= 5-2,5). Химический анализ кислотных осадков показывает присутствие серной (H 2 SO 4 ) и азотной (HNO 3 ) кислот. Наличие серы и азота в этих формулах показывает, что проблема связана с выбросом данных элементов в атмосферу. При сжигании топлива в воздух попадает диоксид серы, также происходит реакция атмосферного азота с атмосферным кислородом и образуются оксиды азота. Эти газообразные продукты (диоксид серы и оксид азота) реагируют с атмосферной водой с образованием кислот (азотной и серной). В водных экосистемах кислотные осадки вызывают гибель рыб и других водных обитателей. Подкисление воды рек и озер серьезно влияет и на сухопутных животных, так как многие звери и птицы входят в состав пищевых цепей, начинающихся в водных экосистемах. Вместе с гибелью озер становится очевидной и деградация лесов. Кислоты нарушают защитный восковой покров листьев, делая растения более уязвимыми для насекомых, грибов и других патогенных микроорганизмов. Во время засухи через поврежденные листья испаряется больше влаги. Если разрушается лесная экосистема, то начинается эрозия почвы, засорение водоемов, наводнение и ухудшение запасов воды становятся катастрофическими. В результате закисления в почве происходит растворение питательных веществ, жизненно необходимых растениям; эти вещества выносятся дождями в грунтовые воды. Одновременно выщелачиваются из почвы и тяжелые металлы, которые затем усваиваются растениями, вызывая у них серьезные повреждения. Используя такие растения в пищу, человек также получает вместе с ними повышенную дозу тяжелых металлов. Когда деградирует почвенная фауна, снижаются урожаи, ухудшается качество сельскохозяйственной продукции, а это, как мы знаем, влечет за собой ухудшение здоровья населения. Под действием кислот из горных пород и минералов высвобождается алюминий, а также ртуть и свинец, которые затем попадают в поверхностные и грунтовые воды. Алюминий способен вызывать болезнь Альцгеймера, разновидность преждевременного старения. Тяжелые металлы, находящиеся в природных водах, отрицательно влияют на почки, печень, центральную нервную систему, вызывая различные онкологические заболевания. Генетические последствия отравления тяжелыми металлами могут проявиться через 20 лет и более не только у тех, кто употребляет грязную воду, но и у их потомков. Кислотные дожди разъедают металлы, краски, синтетические соединения, разрушают архитектурные памятники. Даже нормальная дождевая вода имеет слабокислую (pH около 6) реакцию из- за наличия в воздухе диоксида углерода (СО 2 ). Кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими загрязняющими веществами, как оксид серы (IV) SО 2 и различными оксидами азота (N х О y ). Соединения серы попадают в
атмосферу как естественным путем, так и в результате деятельности человека (антропогенная деятельность)
Естественные источники.
а) анаэробные бактерии разрушают органические вещества заболоченных зон, приливов и отливов, устьев рек, почв, при том выделяются газообразные соединения серы. Количество серы, образовавшееся биологическим путем превышает 30-40 млн. т в год. б) при извержении вулканов в атмосферу вместе с диоксидом серы попадают сероводород, сульфаты и сера. Это около 2 млн. т в) образование оксида азота (IV) в атмосфере во время грозовых осадков.
Антропогенные источники
. а) переработка и сжигание различных видов топлива (каменный и бурый уголь, торф, нефть, древесина). б) выбросы предприятий черной и цветной металлургии, заводов по производству синтетических волокон, аммиака, целлюлозы, серной кислоты. в) жизнедеятельность человека. С ней связана основная часть выбросов оксидов азота: работа автотранспорта (до 38%), теплоэнергетические установки (до 30%), выбросы предприятий по производству минеральных удобрений, красителей, пластмасс, электросварка.
Меры борьбы с кислотными осадками:
а) можно использовать известкование почв для уменьшения их кислотности; б) необходимо сокращать выбросы кислотообразующих веществ в окружающую среду; по мнению ученых, сокращение выбросов на 50% приостановило бы «подкисление» окружающей среды; в) использование в качестве топлива низкосернистых угля, нефти и природного газа тоже способствовало бы уменьшению количества образующихся оксидов; г) установка очистных сооружений в дымном производстве. Ученые Московского Института Топлива и Энергетики разработали жидкие фильтры: газообразные продукты сгорания топлива пропускают через распыленный водный раствор извести, которая поглощает газы; д) ТЭЦ можно заменить на более экологически чистые электростанции (солнечные, ветряные, приливные), которые не дают выбросов в атмосферу оксидов серы и азота. е) водителям необходимо следить за содержанием выхлопных газов.
Содержание и порядок выполнения опытов

Оборудование:
стаканы химические, спички, ложка для сжигания, колба.
Реактивы:
серный цвет (порошок серы), дистиллированная вода, индикаторная бумага, лист комнатного растения, яблочная кожура, мрамор, сода, яичная скорлупа, железный гвоздь.
Опыт № 1.
Моделирование «кислотных осадков». (опыт проводить в вытяжном шкафу!). 1. Набираем порошок серы в ложечку для сжигания. 2. Поджигаем серу в ложечке в пламени спиртовки.
3. Вносим ложечку с горящей серой в колбу. Колбу необходимо как можно быстрее закрыть. 4. Наблюдаем дым от горения серы. Когда дым заполнит колбу, удалить ложечку и залить 10 мл дистиллированной воды. 5. Определить pН раствора. Для этого 2 капли раствора капнуть на индикаторную бумагу. Какова среда раствора? 6. Записать наблюдения. ______________________________________________ ___________________________________________________________________
Опыт № 2.
Воздействие «кислотных осадков». 1. Поместить в разные стаканы: лист комнатного растения, яблочную кожуру, мрамор, соду, яичную скорлупу, железный гвоздь. 2. Залить в стаканы раствор сернистого газа и наблюдать за изменениями в течение 3-5 минут. 3. Результаты наблюдений внести в таблицу и сделать выводы.
Характер взаимодействия веществ с раствором сернистого газа
Вещество Характер взаимодействия веществ с раствором сернистого газа Лист комнатного растения Яблочная кожура Карбонат натрия (сода) Мрамор Яичная скорлупа Железный гвоздь
Общие выводы:

______________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:

1. Какие осадки называют кислотными? 2. Каков состав кислотных осадков? 3. Какова причина образования кислотных осадков? 4. Каковы последствия кислотных осадков? 5. Перечислите источники загрязнения атмосферы. 6. Каковы меры борьбы с кислотными осадками
?
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
Лабораторная работа №7.

Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА МОЛОКА.

Цель работы:
определить состав молока, доказать наличие в молоке полезных веществ необходимых для человека.
Необходимые теоретические сведения
МОЛОКО — питательная жидкость, вырабатываемая молочными железами самок млекопитающих. Естественное предназначение молока — вскармливание детёнышей (в том числе у человека ), которые ещё не способны переваривать другую пищу. В настоящее время молоко входит в состав многих продуктов, используемых человеком, а его производство стало крупной отраслью промышленности. Молоко— полноценный и полезный продукт питания. Оно содержит все необходимые для жизни питательные вещества, нужные для построения организма. Естественное назначение молока в природе заключается в обеспечении питанием молодого организма после рождения. Состав молока различных млекопитающих в целом определяется теми условиями окружающей среды, в которых происходит рост молодого организма. Это особенно четко проявляется в содержании белка и жира, чем больше их в молоке матери, тем быстрее растет ее дитя. Так, грудной ребенок удваивает массу примерно за 180 дней, теленок — за 50 дней, а щенок — уже за 9 дней. Содержание белка в женском молоке, по сравнению с молоком различных животных, самое низкое — 1,6%, в коровьем — 3,4%, а в молоке собаки — 7,3% белка. Молочный жир служит прежде всего для удовлетворения потребности организма в энергии. В районах с холодным климатом
потребность организма в энергии выше, чем в зонах с умеренным климатом. Вот почему молоко самки оленя северного отличается более высоким содержанием жира — 19,7%. Молоко пережило многие цивилизации, прежде чем стало продуктом питания и имеет свое назначение: — в качестве продукта питания для населения, — средство для вскармливания молодняка и корма в животноводстве, — сырье для производства пищевых продуктов, — источник получения отдельных компонентов молока, которые, в свою очередь, служат сырьем для фармакологии и других отраслей промышленности. Все возрастающее значение молока как полноценного продукта питания и как сырьевого материала привело к увеличению спроса на него. В результате этого производство молока стало одной из важнейших отраслей сельхозпроизводства. В настоящее время молоко составляет значительную долю в сельскохозяйственном валовом продукте нашей страны. Качество молока, поступающего для промышленной переработки на предприятиях молочной промышленности, влияет на экономические показатели производства и качество готовой продукции. Требования к молоку, как к сырью, при переработке на различные продукты неодинаковы и технологические свойства должны отличаться. Питьевое молоко должно иметь высокую биологическую ценность. Для маслоделия лучшим считается молоко с большим содержанием жира, и чем крупнее шарики, тем лучше. В молоке, используемом в сыроделии, должно быть больше белка. От технологических свойств молока зависят расход сырья на единицу продукции и ее качество, а также стойкость их при хранении. При поступлении на молочный завод молоко проверяют по органолептическим и физико-химическим показателям в каждой фляге или цистерне. Органолептические свойства обуславливаются веществами, входящими в его состав. Например, жир придает нежность вкусу, лактоза – сладость, белки – полноту вкуса. По внешнему виду и консистенции молоко должно быть однородным, белого или слабо-желтого цвета, без осадка и хлопьев, незамороженным. Физические (плотность), химические (кислотность, содержание жира, белков и др.) и микробиологические показатели молока определяют в лабораторных условиях. Плотность молока равна 1,028…1,030 г/см 3 . Молоко кипит при 100,2 о С, замерзает при 0,6 о С. Величина осмотического давления зависит от содержания сахара и соли, оно близко к кровяному и равняется 6,6 кгс/см 2 .Вязкость молока в 1,6 – 2,1 раз больше вязкости воды. Она служит характеристикой консистенции и имеет значение при сепарировании молока, производстве молочных консервов и молочнокислых продуктов. Питательность 1 л молока составляет 685 ккал. Калорийность зависит, главным образом, от содержания жира, белка. Благодаря содержанию в молоке важнейших питательных веществ, главным образом белка, углеводов, витаминов, минеральных веществ, оно является и защитным фактором. Молочный жир, лактоза, казеины, лактоглобулин и лактоальбумин являются специфическими компонентами молока. Они синтезируются в молочной железе и встречаются только в молоке. Остальные компоненты можно найти и в других биологических соединениях. Молоко является высокоценным в биологическом отношении продуктом питания, особенно для детей. Всего в молоке обнаружено около 100 биологически важных веществ. Химический состав молока следующий: белков 3,5%, жиров 3,4%,
молочного сахара 4,6%, минеральных солей (золы) 0,75%, воды 87,8%. Химический состав молока колеблется в зависимости от породы животных, времени года, характера кормов, возраста животных, периода лактации, а так же технологии переработки молока. Кальций и фосфор – это наиболее важные макроэлементы молока. Они содержаться в молоке в легкоусвояемой форме и хорошо сбалансированных соотношениях. К микроэлементам относятся железо, кремний, селен, медь, цинк, марганец, кобальт, йод, молибден, фтор, алюминий, олово, хром, свинец и др. Микроэлементы обуславливают пищевую и биологическую ценность молока. Они обеспечивают построение и активность жизненно важных ферментов, витаминов и гормонов, без которых немыслимо превращение поступающих в организм человека пищевых веществ. Молоко содержит практически все витамины, необходимые для нормального развития человека. Основными витаминами молока являются витамины А и D, некоторые количества аскорбиновой кислоты, тиамина, рибофлавина, никотиновой кислоты. Все выше перечисленное доказывает, что молоко: 1) полноценный белковый продукт, что определяет его пищевую ценность; 2) является важным источником витаминов, так как содержит практически все витамины необходимые для нормального развития человека; 3) является важным источником минеральных веществ.
Содержание и порядок проведения опытов

Оборудование:
штатив с пробирками, держатель для пробирок, стеклянная палочка.
Реактивы:
молоко, дистиллированная вода, концентрированная уксусная кислота, сульфат меди, гидроксид натрия, крахмальный клейстер, раствор йода.
Опыт № 1. Обнаружение казеина в молоке.
Общее содержание белков в молоке колеблется от 2,9 до 4%. Белки молока разнообразны по строению, физико-химическим свойствам и биологическим функциям. Они необходимы для обеспечения нормального развития теленка, а также имеют особое значение в питании людей. В молоке содержится целая система белков, среди которых выделяют две главные группы: казеины и сывороточные белки. Белок казеин содержит фосфор. Содержание этого белка в молоке составляет 80 % от общего числа белков. Казеин обладает кислотными свойствами и находится в молоке в виде растворимой кальциевой соли. При подкислении белок выпадает в осадок в виде белых рыхлых хлопьев, которые легко отделяются при фильтровании. 1. В пробирку прилить 3 мл молока. 2. Добавить 3 мл дистиллированной воды. 3. Перемешивая, внести по каплям концентрированную уксусную кислоту. Дать отстояться. 4. Записать наблюдения. ____________________________________________ __________________________________________________________________
Опыт №2. Определение наличия молочного сахара – лактозы.

В молоке млекопитающих содержится лактоза (молочный сахар), который является дисахаридом и состоит из молекулы глюкозы и галактозы. В молоке 4 – 6% лактозы. Она обладает слабо выраженной сладостью. 1. В пробирку поместить 1 мл молока, 1 каплю раствора сульфата меди. 2. Взбалтывая, прибавить несколько капель раствора гидроксида натрия. 3. Нагреть смесь. 4. Записать наблюдения. ______________________________________________ ___________________________________________________________________
Опыт №3. Определение витамина С в молоке.
Витамин С, известный также как аскорбиновая кислота относится к водорастворимым витаминам. Очень неустойчив, легко реагирует с кислородом и теряет активность под действием света и тепла. Анализ выполняется методом титрования и основывается на взаимодействии витамина С с йодом: 1. Налить в колбу 10 мл молока. 2. Добавить 20 мл воды. 3. Влить 1 мл крахмального клейстера. 4. Содержимое размешать. 5. По каплям добавлять 5% раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего 10-15 с. (Как только йод окислит всю аскорбиновую кислоту, следующая же капля, прореагировав с крахмалом, окрасит раствор в синий цвет).
Сделайте вывод
о составе цельного молока. Перечислите основные группы веществ, образующих данный продукт питания. ___________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
1. Каково назначение молока? 2. Откуда берётся молоко? 3. Какими физическими свойствами обладает молоко? 4. Почему молоко такое питательное? 5. Какие компоненты содержатся в молоке? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
Лабораторная работа №8.

Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВИТАМИНА С.

Цель работы:
определить содержание витамина С в различных продуктах с помощью йодометрии..
Необходимые теоретические сведения

Витамины
– низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, не синтезируемые в организме человека, необходимые для осуществления важнейших процессов, протекающих в живом организме. Для нормальной жизнедеятельности человека витамины необходимы в небольших количествах, но так как в организме они не синтезируются в достаточном количестве, то должны поступать с пищей в качестве необходимого ее компонента. Их отсутствие или недостаток в организме вызывает гиповитаминозы и авитаминозы. При приеме витаминов в количествах, значительно превышающих физиологические нормы, могут развиваться гипервитаминозы. Свое название витамины получили по предложению польского биохимика К. Функа (от лат. vita – жизнь). В настоящее время известно свыше 30 соединений, относящихся к витаминам. Т.к. химическая природа витаминов была открыта после установления их биологической роли, их условно обозначили буквами латинского алфавита (A, B, C, D и т.д.), что сохранилось и до настоящего времени. Потребность человека в витаминах зависит от его возраста, состояния здоровья, условий жизни, характера его деятельности, времени года, содержания в пище основных компонентов питания. В отличие от всех других жизненно важных пищевых веществ (незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот и т.д.), витамины не обладают пластическими свойствами и не используются организмом в качестве источника энергии. Участвуя в разнообразных химических превращениях, они оказывают регулирующее влияние на обмен веществ и тем самым обеспечивают нормальное течение практически всех биохимических и физиологических процессов в организме. Витамин А (Ретинол) - участвует в деятельности мембран клеток. Необходим для роста и развития организма, для функционирования слизистых оболочек. Участвует в процессе восприятия света. Суточная потребность 0,5-2,5 мг.
Содержится в продуктах животного происхождения. Богатыми источниками витамина А являются сливочное масло, яичный желток, печень. Особенно много витамина А содержится в печени некоторых рыб - треска, морской окунь и др. и морских животных - кит, морж, тюлень. В растительной пище витамин А как таковой не встречается. Многие из них - морковь, шпинат, салат, петрушка, зелёный лук, щавель, красный перец, черная смородина, черника, крыжовник, персики, абрикосы содержат каротин, являющийся провитамином А. В организме из каротина образуется витамин А. Витамин В1 (Тиамин) – необходим для нормиальнолй деятельности центральной и периферической нервной системы. Регулятор жирового и углеводного обмена. Суточная потребность – 1,4-2,4 мг. В природе витамин В1 содержится в дрожжах, зародышах и оболочках пшеницы, овса, гречихи, хлеба, изготовленном из муки простого помола. Витамин В2 (Рибофлавин) - участвует в окислительно-восстановительных реакциях. Суточная потребность – 1,5-3 мг. В организм человека поступает главным образом с мясными и молочными продуктами. Содержится в дрожжах, молочной сыворотке, яичном белке, мясе, рыбе, печени, горохе, зародышах и оболочках зерновых культур, йогурте, сыре, темных зеленых овощах, такие как шпинат и брокколи. Витамин В3 (Пантотеновая кислота) - участвует в обмене белков, липидов, углеводов. Суточная потребность – 5-10 мг. Витамин В6 (Пиридоксин) - участвует в синтезе и метаболизме аминокислот, жирных кислот. Суточная потребность – 2-2,2 мг. Витамин В6 содержится в растениях и органах животных, особенно в неочищенных зернах злаковых культур, в овощах, мясе, рыбе, молоке, в печени трески и крупного рогатого скота, яичном желтке. Витамин В9 (Фолиевая кислота) - участвует в регуляции кроветворения, синтезе аминокислот, нуклеиновых кислот. Суточная потребность – 200 мкг. Содержится в свежих овощах (бобы, шпинат, томаты), а также в печени и почках животных, твороге и хлебе. Витамин В12 (Цианкобаламин) - участвует в биосинтезе нуклеиновых кислот и др. веществ. Фактор кроветворения и жирового обмена. Суточная потребность – 2-5 мкг. Поступает с продуктами животного происхождения. Витамин С (аскорбиновая кислота) – участвует в окислительно- восстановительных реакциях, повышает сопротивляемость организма экстремальным воздействиям. Суточная потребность – 100 мг. Витамин С содержится в продуктах растительного происхождения (плоды шиповника, капуста, лимоны, апельсины, хрен, фрукты, ягоды, хвоя). В небольших количествах витамин С есть в животных продуктах (печень, мозг, мышцы). Витамин D (Кальциферол) – регуляция содержания кальция и фосфора в крови, минерализация костей, зубов.
Суточная потребность – 2,5-10 мкг. Содержится в продуктах животного происхождения: рыбьем жире, печени рыб и животных, яйцах, молоке, сливочном масле. Солнечный ультрафиолет способствует выработке организмом витамина D. Витамин Е (Токоферол) – антиоксидант, предотвращает окисление липидов, влияет на синтез ферментов. Суточная потребность – 8-15 мг. Хорошие источники: растительные масла (кукурузное, соевое, ячменное), арахисовое масло, печень, зеленые листовые овощи, злаки и орехи. Витамин РР (Ниацин) – участвует в окислительно-восстановительных реакциях в клетках. Суточная потребность – 15-25 мг. Содержится в органах животных (печени, почках, мышцах и др.), в молоке, рыбе. Витамин Н (Биотин) – участвует в обмене аминокислот, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот. Суточная потребность – 50-300 мкг. Витамин К – улучшает сворачивание крови при травмах. Хорошие источники: капуста, шпинат и другие темные листовые овощи, брокколи, брюссельская капуста, печень, молоко и яйца. По растворимости в воде или жирах все витамины делятся на группы: Водорастворимые (В1, В2, В6, РР, С и др.); Жирорастворимые (А, Е, Д, К).
Витамин С или аскорбиновая кислота.
Витамин С в организме человека не синтезируется и не накапливается, поэтому необходим его ежедневный прием в дозе 100-150мг. Действие витамина сохраняется на 14-18 часов после попадания его в организм. По истечении этого времени его полезные свойства ослабевают. Недостаток витамина - это быстрая утомляемость, снижение устойчивости организма против инфекций, слабость, головокружение, неопределенные боли в области сердца и пр. Значение витамина C (аскорбиновой кислоты): необходим для здоровья зубов, десен и костей; ускоряет заживление ран и переломов, а также рубцевание ткани; предотвращает авитаминоз и цингу; укрепляет иммунитет; помогает избежать простудных заболеваний и ускоряет излечение; укрепляет кровеносные сосуды; улучшает усвоение железа; является одним из основных питательных антиоксидантов. Для определения содержания аскорбиновой кислоты в различных продуктах воспользуемся характерной её особенностью – легкостью окисления. Известно, что при готовке и при хранении теряется много витамина С. Связано это с тем, что молекула аскорбиновой кислоты неустойчива, она легко окисляется даже кислородом воздуха, превращаясь в другую кислоту, дегидроаскорбиновую, которая не имеет витаминных свойств. Мы же используем для анализа очень сильный окислитель – йод. Как только йод окислит всю аскорбиновую кислоту, следующая же капля, прореагировав с крахмалом, окрасит раствор в синий цвет.
Содержание и порядок проведения опытов

Оборудование:
колба на 50 мл, мерный стакан, пипетки, апельсиновый сок и др. соки.
Реактивы:
дистиллированная вода, крахмальный клейстер, раствор йода.
Опыт №1. Определение витамина С в яблочном соке.
1. Отмерить 5 мл готового яблочного сока. 2. Разбавить сок водой до объема 50 мл. 3. Добавить 1 мл крахмального клейстера. 4. Добавлять по каплям 5% раствора йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего в течение 10-15 сек.
Опыт №2. Определение витамина С в соках.
Повторить опыт №1 с другими видами соков. Результаты занести в таблицу и сделать выводы: № n/n Продукт Количество капель йода 1 Сок яблочный 2 3
Сделайте выводы,
какие соки содержат больше витамина С и почему. ___________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
1. Что такое витамины? Каково их значение? 2. Каковы последствия недостатка или избытка витаминов в организме? 3. От чего зависит потребность человека в витаминах? 4. Какой витамин участвует в процессе восприятия света? 5. Какой витамин повышает сопротивляемость организма? 6. Какой витамин участвует в минерализации костей? 7. Какой витамин улучшает в сворачивании крови? 8. На какие группы делятся все витамины? 9. Каково значение витамина С? 10. К чему может привести недостаток витамина С?
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
Лабораторная работа №9.

Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЖЕЛЕЗА В ПРОДУКТАХ

ПИТАНИЯ.

Цель работы:
анализ содержания железа, извлеченного из различных продуктов питания. Составление примерного суточного меню, позволяющего покрыть дефицит железа в организме.
Необходимые теоретические сведения
Кровь представляет собой красную непрозрачную жидкость, состоящую из бледно- желтой плазмы и взвешенных в ней клеток - красных кровяных телец (эритроцитов), белых кровяных телец (лейкоцитов) и кровяных пластинок (тромбоцитов). Кровь - это, прежде всего среда, осуществляющая транспорт различных веществ в пределах организма. Она переносит дыхательные газы - кислород и углекислый газ, как в физически растворенном, так и в химически связанном виде. Кровь также доставляет питательные вещества от органов, где они всасываются или хранятся, к месту их потребления. Кровь осуществляет транспорт гормонов, витаминов и ферментов, образующихся в организме. Благодаря высокой теплоемкости своей главной составной части - воды, кровь обеспечивает распределение тепла, образующегося в процессе метаболизма, и его выделении во внешнюю среду через легкие, дыхательные пути и поверхность кожи. Одна из важнейших функций крови состоит в переносе поглощенного в легких кислорода к органам и тканям, а также в удалении образующихся в них диоксида углерода и переносе его в легкие. Ключевую роль во всех этих процессах играют эритроциты. Эти клетки содержат красный пигмент крови – гемоглобин, способный соединяться с кислородом в капиллярах легких и высвобождать его в капиллярах тканей. Кроме того, гемоглобин способен связывать некоторое количество диоксида углероды, образующегося в процессе клеточного метаболизма, и высвобождать его из легких.
В связи с этим гемоглобин играет важнейшую роль в переносе дыхательных газов. По химической структуре гемоглобин является сложным белком, состоящим из белка глобина и четырех молекул небелковой группы гема. Гем имеет в своем составе атом железа, способный присоединять или отдавать молекулу кислорода. В каждом эритроците содержится около 400 млн. молекул гемоглобина, каждая из которых может связать 4 молекулы О 2 , т. е по одной на каждую субъединицу. Чтобы поддерживать способность эритроцита обратимо связывать кислород, необходимо восстановление иона железа в составе гема. Двухвалентное железо в нем постоянно переходит в трехвалентное вследствие непрерывного окисления и, для того чтобы происходило связывание кислорода, трехвалентное железо должно быть восстановлено до двухвалентного. Содержание гемоглобина в крови человека в среднем составляет 158 г/л у мужчин и 140 г/л у женщин. Уменьшение содержания гемоглобина и соответственно снижение способности переноса кислорода по сравнению с нормальным уровнем называется анемией. Анемия проявляется в виде слабости, головокружения, отдышки, сердцебиения и др. Чаще всего встречается железодефицитная анемия. Она может быть вызвана либо большой кровопотерей, либо недостатком железа в употребляемой пище (особенно у детей). Связь анемии с недостатком железа была известна врачам давно, так как еще в XVII веке в некоторых европейских странах при малокровии прописывали настой железных опилок в красном вине. Однако избыток железа в организме тоже вреден. С ним связан сидероз глаз и легких - заболевания, вызываемые отложением соединений железа в тканях этих органов. Главный регулятор содержания железа в крови - печень. Согласно анализу результатов эпидемиологических исследований Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ, 1998) в мире более половины населения (3,85 млрд. чел.) страдают железодефицитной анемией. Железо самостоятельно не вырабатывается организмом и может поступать в него только извне с едой или железосодержащими препаратами. Искусственные препараты железа плохо усваиваются, могут накапливаться в организме, токсичны. Всего в организме содержится около 3 г железа, из которых 2,5 г входит в состав гемоглобина. Тщательно пережеванная и обильно смоченная слюной пища поступает в желудочно-кишечный тракт, где она под воздействием ферментов и желудочного сока претерпевает многократное изменение (переваривание пищи). В желудке – основном хранилище пищи, она остается в течение 4-6 часов, переходит в полужидкое состояние и становится похожей на кашицу. Продукты распада пищи поступают в тонкий кишечник, где и происходит их основное всасывание. В состав желудочного сока входит соляная кислота концентрацией 0,5-0,8 %, она-то и способствует экстракции железа из продуктов питания и дальнейшему усвоению его организмом. Баланс железа целиком зависит от его всасывания в тонком кишечнике, так как специального механизма регуляции его выделении не существует. Из железа, ежедневно поступающего с пищей, организмом усваивается только около 10%. В составе белковой пищи железо поглощается легче, чем в составе растительных остатков, поскольку в последнем случае оно нередко присутствует в виде нерастворимых соединений. В сыворотке крови железо связано с транспортным белком трансферрином и в таком виде доставляется к месту его действия. Избыток железа выводится через кишечник. Суточная норма потребления железа составляет для детей - 7 мг, мужчин – 10 мг, а для женщин – 15мг.
Наилучшее всасывание железа достигается при одновременном приеме с железосодержащей пищей зеленых овощей, богатых естественным витамином С. Для получения необходимого количества микроэлемента врачи - диетологи рекомендуют принимать продукты питания, содержащие в своем составе железо. Таблица. Суточная потребность в продукте. № п/п Наименование продукта Количество усвоенного железа из 100г продукта,мг Количество продукта, необходимое для восполнения суточного дефицита железа, г дети женщины мужчины 1. Печень говяжья 2,09 350 750 500 2. Яблоко зеленое 0,36 1945 3890 2778 3. Яблоко «медовое» 1,44 486 972 695 4. Яблоко «рубин» 0,83 843 1687 1205 5. Курага 1,47 476 952 680 6. Хлеб белый 1,77 395 791 565 7. Апельсин 0,62 1129 2258 1613 8. Крупа гречневая 2,13 329 657 470
Содержание и порядок проведения опытов

Оборудование:
фарфоровая ступка, колба, фильтр.
Реактивы:
яблоко, банан, роданид калия (КSCN), гексацианоферрат (III) калия (K 3 [Fe(CN) 6 ]), гексацианоферрат (II) калия(K 4 [Fe(CN) 6 ]), дистиллированная вода. 1. Подготовка растительной пробы для исследования. Тонким ножом из нержавеющей стали вырезать пробу 30 г в виде ломтика от кожуры до сердцевины с семечками, мелко измельчить. Полученную массу перенести в фарфоровую ступку и тщательно растереть пестиком. Полученную массу с помощью стеклянной палочки и стеклянной воронки перенести в мерную колбу и объем пробы довести дистиллированной водой до 100 мл. Часть пробы отфильтровать в отдельную колбу. 2. Приготовление растворов реактивов: -роданида калия: 5,0 г КSCN растворить в 45 мл дистиллированной воды (10%-ный раствор). - гексацианоферрата(III) калия: 2,0 г K 3 [Fe(CN) 6 ] растворить в 38 мл дистиллированной воды (5%-ный раствор). - гексацианоферрата(II) калия: 2,0 г K 4 [Fe(CN) 6 ] растворить в 38 мл дистиллированной воды (5%-ный раствор).
Ход работы:

Опыт №1. Обнаружение ионов Fe

2+

1. Поместить в пробирки по 2 мл исследуемых проб. 2. Добавить 1-2 капли раствора соляной кислоты. Универсальным индикатором проверить рН раствора. 3. Добавить несколько капель раствора гексацианоферрата (III) калия K 3 [Fe(CN) 6 ] (красной кровяной соли). 4. Записать наблюдения. ______________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
Опыт №2. Обнаружение ионов Fe

3+
1. Поместить в пробирки по 2 мл исследуемых проб. 2. Добавить 1-2 капли раствора соляной кислоты. Универсальным индикатором проверить рН раствора. 3. Добавить несколько капель раствора гексацианоферрата (II) калия K 4 [Fe(CN) 6 ] (желтой кровяной соли). 4. Записать наблюдения. ______________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
Опыт №3. Обнаружение ионов Fe

3+

при помощи родонита калия

.
1. Поместить в пробирки по 2 мл исследуемых проб. 2. Добавить 1-2 капли раствора роданида калия KSCN. 3. Записать наблюдения. ______________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
Сделайте выводы,
какие продукты питания содержат больше железа. ___________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
1. Какую функцию выполняет гемоглобин? 2. Сколько содержится гемоглобина в крови человека? 3. Что такое анемия и каковы её проявления? 4. Причины дефицита железа? 5. Основные проявления избытка железа? 6. Какова суточная норма потребления железа? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
Лабораторная работа №10

Тема:

«Рассматривание клеток и тканей в оптический

микроскоп».

Цель:
познакомиться со строением тканей человека: эпителиальной, соединительной, мышечной, нервной тканей.
Содержание и порядок проведения опытов

Оборудование
: микроскопы, готовые микропрепараты. 1) Рассмотрите поочередно выданные препараты тканей; 2) Изучите, сравните их строение и зарисуйте;
1. Эпителиальная ткань

2. Соединительная ткань

3. Мышечная ткань

4. Нервная ткань
3) Описать особенности строения каждой ткани, указать, какие функции они выполняют. Как особенности строения тканей связаны с выполненными функциями?
Порядок описания препарата
1. Название препарата 2. Тип ткани 3. Местонахождение ткани 4. Тип клеток 5. Вид клеток и ядра 6. Расположение клеток 7. Наличие межклеточного вещества 8. Выполняемые функции 4) Сделайте выводы. ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
Лабораторная работа № 11.

Тема:

«Действие ферментов слюны на крахмал».

Цель работы
: изучить действие ферментов слюны на крахмал.
Необходимые теоретические сведения
Человек состоит из разнообразных веществ, которые поступают к нам в организм вместе с пищей. Некоторые питательные вещества сразу усваиваются в нашем организме, а некоторые (сложные) вещества, прежде чем попасть в организм должны расщепиться на более мелкие молекулы. Этому способствуют вещества, так называемые ферменты, которые вырабатываются организмом человека и содержатся в пищеварительных соках. Пищеварительные соки вырабатываются всеми пищеварительными железами нашего организма: слюнными, желудочными, кишечными, печенью и поджелудочной. Каждая железа вырабатывает свой пищеварительный секрет, содержащий свои ферменты, которые расщепляют определённые питательные вещества. Ферменты действуют лишь при определённых условиях: например, фермент слюны птиалин расщепляет крахмал в щелочной среде, а фермент желудочного сока пепсин действует на белки лишь в кислой среде. Известно, что крахмал при реакции с йодом дает интенсивное синее окрашивание. Под действием ферментов слюны крахмал разрушается. Если крахмала разрушается весь, то при добавлении йода окрашивания не происходит.
Содержание и порядок проведения опытов

Оборудование
: накрахмаленный бинт, нарезанный на куски длиной 10 см, вата, спички, блюдце, аптечный йод (5%-ный спиртовой раствор), вода. 1. Приготовьте йодную воду: в блюдце налейте воду и добавьте несколько капель йода, чтобы получилась жидкость цвета крепко заваренного чая. 2. Вату, намотанную на палочку, смочите слюной или водой (1-я группа – слюна некурящего человека; 2-я группа – слюна курящего человека; 3-я группа – вода; 4-я группа – слюна, но не греть) и напишите ею букву на накрахмаленном бинте. 3. Расправленный бинт зажмите в руках и подержите некоторое время, чтобы он нагрелся (3–5 мин). 4. Опустите бинт в йодную воду, тщательно расправив его. Участки, где остался крахмал, окрасятся в синий цвет, а места, обработанные слюной, останутся белыми, т.к. крахмал в них расщепился до глюкозы, которая под действием йода не дает синего окрашивания. Если опыт проведен правильно, на синем фоне получится белая буква. 5. Полученные результаты запишите в тетрадь и объясните их. Накрахмаленный бинт + слюна некурящего человека = t ... Накрахмаленный бинт + слюна курящего человека = t ... Накрахмаленный бинт + вода = t ... Накрахмаленный бинт + слюна некурящего человека = ...
Выводы:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
1. Что было субстратом, а что – ферментом, когда вы писали букву на бинте? 2. Будет ли слюна расщеплять крахмал, если ее прокипятить? 3. Объясните результаты опытов. ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
Лабораторная работа №12.

Тема:
«
Утомление при статической и динамической работе».

Цель:
Наблюдение признаков утомления при статической работе. Выясните, за какое время наступает предельное утомление.
Необходимые теоретические сведения
Любая физическая работа в крайних значениях может быть подразделена на динамическую и статическую. Чаще же статическая работа является временным элементом в одном из циклов динамической работы.
Динамическая работа
– работа, при которой мышцы приводят в движение части тела человека, и тело перемещается в отношении опоры, земной или водной поверхности. В ее основе лежит ауксотоническое сокращение мышц, где укорочение мышцы сочетается с развитием в ней напряжения. Мышечные усилия (но не сокращения) могут быть подразделены на: 1) поддерживающие, преодолевающие и уступающие, 2) концентрические (укорочение мышц) и эксцентрические (удлинение мышц).
Статическая работа
(статическое усилие) обеспечивает поддержание позы; для нее характерно более или менее длительное напряжение одних и тех же мышц, без видимого движения. В основе статической работы лежит изометрический режим сокращения, где нет укорочения мышцы (изменение длины) при развитии напряжения. В этих условиях нарушается кровообращение в мышцах в связи с тем, что напряженные мышечные волокна пережимают мелкие кровеносные сосуды. В результате этого в мышцах развивается гипоксимия, накапливаются продукты обмена, что и ведет к непроизвольному прекращению статического усилия. Кратковременность статического усилия, а
также затруднение кровообращения, а иногда и дыхания при нем, ведет к тому, что усиление дыхания и кровообращения развивается после окончания статической работы (так называемый феномен статической работы). Статическое усилие может сопровождаться натуживанием.
Натуживание
связано с резким повышением внутрибрюшного и внутригрудного давления (в связи с напряжением брюшных мышц и диафрагмы). Длительная мышечная работа приводит к мышечному утомлению.
Утомление
— временное снижение работоспособности (клетки, органа или всего организма), наступающее в результате работы и исчезающее после отдыха. Статическая нагрузка быстрее приводит к утомлению, чем динамическая. Динамическая нагрузка характеризуется быстрым изменением во времени ее значения и приводит к чередованию сокращения и расслабления мышц. При статической работе, например при удерживании груза, мышцы находятся в напряженном состоянии длительное время. При этом импульсы поступают к мышечным волокнам с большой частотой, поэтому каждый очередной нервный импульс приходит к мышце раньше, чем она успеет расслабиться после предыдущего импульса. В развитии утомления, возникающего при мышечной работе, ведущую роль играет не усталость самих мышц, а особое состояние двигательных нервных центров. Отсюда становится ясно, почему физическая работоспособность так зависит от настроения. Если работа выполняется с интересом, утомление наступает не так скоро. Важным средством борьбы с переутомлением является рациональный режим труда и отдыха или организация в строго определенное время рабочего дня краткосрочных перерывов, которые устраиваются с учетом характера трудового процесса. Полноценный отдых заключается не в безделье, а должен чередоваться с двигательной активностью и сменой деятельности.
Содержание и порядок проведения опытов

Оборудование:
секундомер, груз массой 1,5 и 3 кг.
Опыт 1.Утомление при статической работе.
1.Испытуемый берет груз массой 1,5 кг, и держит его в руке, отведенной в сторону под прямым углом к туловищу. На уровне вытянутой руки. Сделайте на доске отметку мелом и включите секундомер. Наблюдайте, за какое время произойдет утомление мышц. 2.Испытуемый берет груз массой 3 кг, повторяет опыт. Статическая работа Признаки утомления Время Отсутствие утомления Рука с грузом неподвижна Первая фаза утомления Рука опускается, затем рывком поднимается на прежнее место Вторая фаза утомления Дрожание рук, потеря координации, пошатывание корпуса,
покраснение лица, потоотделение Предельное утомление Рука с грузом опускается; опыт прекращается
Опыт 2. Утомление при динамической работе
1. Испытуемый поднимает тот же груз (1,5 кг, 3 кг) до сделанной метки и опускает его. Наблюдайте, за какое время произойдет утомление. 2. Результаты оформите в таблице. Работа Нагрузка 1,5 кг Нагрузка 3 кг Статическая Динамическая
Вывод:
___________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
1. Как нагрузка влияет на развитие утомления мышц? 2. Какая работа более утомительна? 3. * Почему при стирке белья спина устает больше, чем руки? 4. *Как лучше нести груз: без отдыха попеременно правой и левой рукой, или одной правой, а потом, отдохнув минуту, груз снова нести в этой же руке? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
Лабораторная работа № 13.

Тема:

«Рассматривание крови человека и лягушки под

микроскопом».

Цель:
Изучить строение крови человека и лягушки; сравнить строение крови человека и лягушки и определить, чья кровь способна переносить больше кислорода.

Содержание и порядок проведения опытов

Оборудование:
готовые окрашенные микропрепараты крови человека и лягушки, микроскоп (х300). 1. Рассмотрите препарат крови человека, обратите внимание на форму, относительную величину и количество эритроцитов и лейкоцитов в препарате, на отсутствие ядра в эритроците и наличие его в лейкоците. Зарисуйте 3-4 эритроцита и 1 лейкоцит, обозначьте клетки и ядро лейкоцита. 2. При том же увеличении микроскопа рассмотрите препарат крови лягушки, обратите внимание на величину, форму и количество эритроцитов и лейкоцитов в препарате. Зарисуйте 3-4 эритроцита и 1 лейкоцит, обозначьте клетки и их ядра.
Отчетное задание
1. Найдите черты сходства в строении эритроцитов крови человека и лягушки. 2. Найдите различия в строении эритроцитов крови человека и лягушки. Сделайте вывод из этого сравнения. 3. Запишите в тетради, эритроциты, чьей крови - человека или лягушки, способны переносить больше кислорода. Объясните причину. 4. Запишите вывод: «Эволюция эритроцитов позвоночных животных идет в направлении ........................ ......
Практическая работа

«Антропогенное воздействие на окружающую среду»

Цель:
выявить антропогенные изменения в экосистемах местности и оценить их последствия.
Ход работы.
1. Выявить антропогенные изменения в экосистемах местности. 2. Оценить последствия хозяйственной деятельности человека. 3. Сделать выводы.

В раздел среднее профессиональное образование