III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ИССЛЕДОВАНИЕ ЙОДСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ И ПРОФИЛАКТИКА БОЛЕЗНИ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
Черноморец Ю.А
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в мире возросло внимание к проблеме дефицита йода в организме человека. Низкое содержание йода в почве и воде обуславливает низкое содержание его в продуктах питания и ведёт к недостатку йода в организме человека. Йод относится к необходимым микроэлементам, необходимым для поддержания нормальной жизнедеятельности. Он имеет высокую биологическую активность, и часто поступает в организм в недостаточном количестве. Его соединения играют важную роль в процессах синтеза гормонов щитовидной железы. Данная функция йода не может быть заменена никакими другим химическими элементами. В условиях постоянного дефицита йода, выработка гормонов щитовидной железой нарушается, и это приводит к нарушениям обмена веществ, способствует развитию зоба и другим заболеваниям. Проблема дефицита йода остаѐтся актуальной на всей территории Российской Федерации, в том числе и на территории нашего района. Определить йодочную недостаточность можно по внешнему признаку— увеличению щитовидной железы. В результате недостатка йода щитовидная железа увеличивается, что бы обеспечивать организм достаточным количеством необходимых гормонов. Меня заинтересовал вопрос: Каким образом можно избежать этих патологий?

Количество детей 0-14 лет с хронической патологией (данные Новоселовской ЦРБ)

 

2013г

2014г

2015г

Болезни щитовидной железы

31

54

71

Цель работы: исследовать содержание йода в выбранных продуктах

Задачи:

  1. Изучить теоретический материал о заболеваниях, связанных с йододефицитом.

  2. Провести эксперимент по исследованию количества йода содержащегося в продуктах.

  3. Посетить ЦРБ, с целью получения информации о заболеваниях, связанных с йододефицитом населения села Новоселова.

Объект исследования: йодсодержащие продукты.

Предмет исследования: количество йода в йодсодержащих продуктах.

Гипотеза: при термической обработке продуктов, содержание йода в них сокращается.

Методы и методики

  1. Изучение теоретического материала.

  2. Проведение исследования.

Основная часть

Литературный обзор

Характеристика элемента и простого вещества.

Йод – химический элемент VII группы периодической системы Д.И. Менделеева. Атомный номер элемента - 53. Относительная атомная масса 126,9045. Йод является галогеном, причем самый тяжёлый из галогенов, если не считать радиоактивный астат.

I2 – галоген, внешний вид которого соответствует темно-серым кристаллам с металлическим блеском. Йод летуч, плохо растворяется в воде, хорошо – в органических растворителях (с фиолетовым или коричневым окрашиванием раствора) или в воде с добавкой солей – йодидов. Слабый окислитель и восстановитель.

Молекула элементного йода, как и прочих галогенов, состоит из двух атомов. Йод – единственный из галогенов – находится в твёрдом состоянии при нормальных условиях. Красивые тёмно – синие кристаллы йода больше всего похожи на графит. Отчётливо выраженное кристаллическое строение, способность проводить электрический ток – все эти «металлические» свойства характерны для чистого йода.[3]

Открытие йода.

Конец XVII и начало XVIII века были отмечены в Европе непрекращающимися войнами. Требовалось много пороха и, следовательно, много селитры. Производство селитры приняло невиданные масштабы, наряду с обыкновенным растительным сырьём в дело шли и морские водоросли. В них и обнаружили новый химический элемент.

Один из французских селитроваров ,который был химиком и промышленником, Бернар Куртуа (1777–1838) открыл йод. Считается, что помогло ему то, что он был очень внимательным человеком. В 1811 г. однажды днем он заметил, что медный котёл, в котором выпаривался щелок, полученный из водорослей, быстро разрушается, как, будто его что-то разъедает. Куртуа решил выяснить, в чём тут дело. Осадив и удалив из раствора соли натрия, он выпарил раствор, обнаружил в котле сульфид калия и чтобы разложить его, прилил к осадку концентрированной серной кислоты – и тут появился фиолетовый дым. Куртуа повторил опыт, на этот раз в реторте, и в приёмнике реторты осели блестящие чёрные пластинчатые кристаллы.[8,9]

Йодид натрия из водорослей, взаимодействуя с серной кислотой, выделяет йод I2; одновременно образуется сернистый газ – диоксид серы SO2и воду:

2NaI + 2H2SO4 = I2 + SO2 + Na2SO4 + 2H2O

При охлаждении пары йода превращались в темно-серые кристаллы с ярким блеском. Куртуа писал: «В маточном растворе щелока, полученного из водорослей, содержится довольно большое количество необычного вещества. Его легко выделить: для этого достаточно прилить серную кислоту к данному раствору и нагреть смесь в реторте... Новое вещество осаждается в приемнике в виде черного порошка, который при нагревании превращается в пары великолепного фиолетового цвета».

Название новому элементу присвоил в 1813 году французский химик Жозеф-Луи Гей-Люссак (1778–1850) за фиолетовый цвет его паров («йодос» по-гречески значит «фиолетовый»). Также он получил многие производные нового элемента – йодоводород , йодноватую кислоту , оксид йода(V) , хлорид йода и другие.[4]

Физические свойства йода.

Плотность йода 4,94 г/см3, tпл 113,5°С, tкип 184,35 °С. Молекула жидкого и газообразного йода состоит из двух атомов (I2). При обычной температуре йод испаряется, обра­зуя резко пахнущий фиолетовый пар. При слабом нагревании йод возгоняется, оседая в виде блестящих тонких пластинок. Именно этот процесс служит для очистки йода в лабораториях и в промышленности. Йод плохо растворим в воде (0,33 г/л при 25 °С), хорошо - в сероуглероде и органических растворителях (бензоле, спирте), а также в водных растворах йодидов.[6]

Химические свойства йода.

Химически йод довольно активен, хотя и в меньшей степени, чем хлор и бром. С металлами йод при легком нагревании энергич­но взаимодействует, образуя йодиды.

Hg + I2 = HgI2

С водородом йод реагирует только при нагревании и не пол­ностью, образуя йодистый водород.

I2 + H2 = 2НI

При растворении в воде йода частично реагирует с ней;

I2 + H2O = HI + HIO

В горячих водных растворах щелочей образуются йодид и йодат.

I2 + 2KOH = KI + KIO + H2O

3KIO = 2KI + KIO3

При нагревании йод взаимодействует с фосфором:

3I2 + 2P = 2PI3

Йод легко реагирует с алюминием, причем катализатором в этой реакции является вода:

3I2 + 2AL = 2ALI3

Адсорбируясь на крахмале, йод окрашивает его в темно-синий цвет; это используется в йодометрии и качественном анализе для обнаружения йода.

Пары йода ядовиты и раздражают слизистые оболочки. На кожу йод оказывает прижигающее и обеззараживающее действие. [6]

Основные функции щитовидной железы.

Щитовидная железа состоит из двух овальных телец общей массой 25-30 г, расположенных по обе стороны нижней части гортани и трахеи.

Из всего количества йода в организме 10-15 мг находятся в железе, что составляет около 30%. Это дает основание считать щитовидную железу местом прибывания йода. Причем обнаружена зависимость между поглощением йода железой и степенью ее активности. Если накопление йода в железе идет медленно, это свидетельствует о ее пониженной деятельности, а высокая степень поглощения - о гиперфункции железы.

Суточная потребность в йоде для человека покрывается за счет воды и продуктов питания, из которых наиболее богаты йодом яйца, рыба, другие морепродукты и овощи. Для детей и беременных женщин потребность в йоде несколько повышена. Из организма йод выводится почками и слюнными железами.

При изменении уровня выработки гормонов развиваются тяжелые заболевания. К примеру гипофункция щитовидной железы (гипотиреоз) или ее атрофия в молодом возрасте приводит к развитию кретинизма, который проявляется задержкой роста, а затем и его полной остановкой (карликовый рост), нарушением пропорционального развития частей тела, умственной отсталостью. [1,2,5]

Гипофункция, вызванная недостатком в организме йода, на фоне резкого увеличения щитовидной железы называется эндемическим зобом. При этом заболевании размеры щитовидной железы значительно увеличены, она выступает в области шеи в виде зоба. Такой вид гипофункции встречается в местностях, почвы которых бедны йодом. Для лечения применяются препараты йода. Однако более важным является предупреждение развития эндемического зоба, что достигается йодированием воды и пищевых продуктов (соли, сахара).[1,2,5]

Гиперфункция щитовидной железы (гипертиреоз) проявляется развитием базедовой болезни. Ее основные симптомы - общее исхудание, дрожание конечностей, экзофтальм (пучеглазие), нарушение сердечной и психической деятельности. У больных резко повышен основной обмен, с мочой выводится много азота и креатина. Лечение базедовой болезни должно быть направлено на снижение выработки гормонов путем блокирования поступления йода в железу, например, применением производных мочевины. В некоторых случаях показано хирургическое удаление части железы.[6,4]

Источники йода. Восполнение йода в организме.

В связи с большим или меньшим недо­статком йода в пище и воде применяют йодирование поваренной соли. В сельском хозяйстве применение удобрений, содер­жащих йод, может удвоить и утроить его содержание в сельскохозяйственных культурах. Йод добавляют в некоторые хлебобулочные изделия, молоко, некоторое распространение получают «биологически активные добавки», содержащие йод, такие как йод – актив, Йодомарин, Цыгапан, Кламин, и некоторые другие. Одним из самых популярных препаратов для восполнения содержания йода в организме считается «Йод – актив».

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Исследование проводилось в лаборатории Новоселовской СОШ№5 с. Новоселова

Количественное определение йода в соли, обработанной йодистым калием.

Исследуемую пробу массой 10 г помещаем в колбу вместимостью 250см3 и растворяем в 100 cм3 дистиллированной воды. К полученному раствору прибавляем градуированной пипеткой 1 см раствора серной кислоты (1 моль/дм3), пипеткой 5 см3приливаем раствор иодида калия с массовой долей 10%, перемешиваем, закрываем колбупробкой и помещаем еѐ на 10 мин в тѐмное место. Титруем раствор тиосульфатом натрия до изменения окраски на соломенный цвет. Затем добавляем 1 см3 1 %-ного раствора крахмала. Титруем тиосульфатом натрия до исчезновения синей окраски.[7]

2NaI + 2H2SO4 = I2 + SO2 + Na2SO4 + 2H2O

KI + KIO3 + H2SO4= K2SO4 + I2 + H2O

Для определения массовой доли йода в соли использован метод:

Стандартный метод титрования,применяемый в лабораториях. Определенное

количество соли обрабатывают концентрированной серной кислотой, которая высвобождает йод . Свободный йод титруется тиосульфатом натрия в присутствии

крахмала в качестве индикатора. Титрование позволяет получить точную количественную оценку уровня йода в соли.[7]

Продукты выбраны по наибольшему содержанию йода(йодированная соль, морская капуста) и наиболее популярный фрукт в магазине «Люкс»(яблоко)

Этап

Йодированная соль (до и после термической обработки)

Морская капуста

Яблоко

Растворение веществ

Никаких изменений

Никаких изменений

Никаких изменений

Добавление серной кислоты и иодида

Никаких изменений

Никаких изменений

Никаких изменений

Отстаивание в темном месте

Становление желтого раствора

Становление желтого раствора

Становление желтого раствора

Титрование

Ярко-желтый цвет

Ярко-желтый цвет

Ярко-желтый цвет

Добавление раствора крахмала

Обильное посинение раствора (после термообработки теряется окрас)

Обильное посинение раствора

Никаких изменений

Титрование

Исчезновение синей окраски

Исчезновение синей окраски

Никаких изменений

Массовую долю йода Х2, %, вычисляют по формуле Х2 = (V-V1) · 0. 0001058·Кn·100 m

Где V – объем раствора серноватистокислого натрия концентрацией эквивалента с (Na2S2O3∙5H2O)= 0,005моль/дм3, израсходованный на титрование рабочей пробы, см3;

V1 – объем раствора серноватистокислого натрия концентрацией эквивалента с (Na2S2O3∙5H2O) = 0,005моль/дм3, израсходованный на титрование контрольной пробы, см3;

0,0001058 – количество йода, образовавшегося из йодата калия, соответствующая 1см3 раствором серноватистокислого натрия концентрацией эквивалента с (Na2S2O3∙5H2O)= 0,005моль/дм3, г;

100 – коэффициент пересчета, %; m - масса навески испытуемого образца, равная 10г;

Кn – коэффициент поправки раствора серноватистокислого натрия концентрацией эквивалента с (Na2S2O3∙5H2O)= 0,005моль/дм3 [7]

 

Йодированная соль

Морская капуста

Яблоко

Количество йода

До термо- обработки300 мкг на 10 г

После термо- обработки 243 мкг на 10 г

17 мкг на 10 г

-

Выводы по практической части

Проведя данные эксперименты, я узнал, какие продукты стоит использовать для профилактики заболеваний йододефицита, насколько они эффективны. Я проверил, что для профилактики можно использовать морскую капусту, йодированную соль. Увидел, что, несмотря на данные некоторых источников, не во всех яблоках содержится йод. Необходимо учесть, что йодированная соль теряет свои качества при термической обработке. Я убедился, что продуктами можно обеспечить норму поступлений йода в организм, для нормальной жизнедеятельности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Из анализа прочитанной литературы, проведенных экспериментов, беседы с педиатром и эндокринологом я узнал о профилактики йододефицитных заболеваний. После проведенного исследования мне стало понятно, что морская капуста и йодированная соль могут компенсировать недостаток йода. В результате эксперимента научился определять количество йода. Гипотеза в ходе эксперимента была доказана. Также были приведены рекомендации по профилактики заболеваний йододефицита .

Выводы:

1) Изучив теоретический материал о заболеваниях связанных с йододефицитом, я узнал подробно об этих заболеваниях.

2) Проведен эксперимент по изучению количества йода в трех наиболее часто применяемых продуктах.

3) Посетил Новоселовскую центральную районную больницу, с целью узнать о мерах профилактики заболеваний йододефицитом.

Рекомендации по профилактики заболеваний йододефицита:

  1. Рекомендуется употреблять продукты, которые содержат йод (например, морепродукты, овощи, фрукты и другие). Употреблять в пищу йодированную соль.

  2. Если есть необходимость принимать биологически активные добавки к пище, которые также помогут вам сохранить баланс йода в организме.

  3. Нужно помнить, что при сильном кипячении йод способен разрушаться в количестве до 50%.

  4. Не нужно заниматься самолечением, если у вас проявляются симптомы недостатка йода, лучше сразу обратитесь к специалистам.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Казьмин В. Йод и железо для вашего здоровья. Баро пресс, Ростов-на-Дону, 2005

  2. Гусев И.В. Человек Что? Зачем? Почему?. Минск,2012

  3. Бусев А.И., Ефимов И.П. Определение, понятия, термины химии. «Просвещение». Москва, 1981

  4. Слейбо У., Персонс Т. Общая химия. Москва, 1979.

  5. Петровский Б.В. Краткая медицинская энциклопедия. Москва: Советская энциклопедия, 1989.

  6. Сатбалдина С.Т. Химия 8-9 класс. «Просвещение». Москва, 2005.

  7. Воскресенский П.И. , Нейрмарк А.М. Основы химического анализа: учебное пособие. Москва «Просвещение», 1971.

  8. Г.В. Пичугина Химия и повседневная жизнь человека. Москва «Дрофа», 2006.

  9. Химия.- 2-е издание., перераб. / ред. коллегия: М. Аксёнова, И. Леенсон, С. Мартынова и др. – М: Мир энциклопедий Аванта+, Астрель, 2010.