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

ЧТО ТАИТСЯ В ТАБАКЕ
Алексеева Я.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 данной работе рассматривается проблема курения и влияние курения на организм человека. Проводится исследование трех разных марок сигарет для курения, эксперименты по исследованию состава табачного дыма с помощью качественных реакций и социологический опрос на предмет выявления знаний учащихся МБОУ Новоселовской СОШ №5 о составе табачного дыма.

Цель работы: исследовать состав табачного дыма с помощью качественных реакций, его влияние на организм человека.

В соответствии с целью я поставила задачи: 1. Проанализировать научную информацию по теме; 2.Провести социологический опрос среди учащихся школы на предмет знаний о составе табачного дыма сигарет; 3.Экспериментально исследовать состав табачного дыма с помощью качественных реакций.

Объектом исследования стал табачный дым, предметомисследования стали качественные реакции.

Гипотеза исследования: наличие веществ содержащихся в табачном дыме можно доказать с помощью качественных реакций.

Новизна моей исследовательской работы заключается в проведении качественных реакций на выявление вредных веществ в составе табачного дыма. Данная работа может быть использована на уроках химии, биологии, ОБЖ, естествознания и в качестве дополнительного материала на классных часах.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Проблема курения: организация исследовательской деятельности учащихся [Текст] / Н. П. Дацун // Химия в школе. - 2006. - N 6. - С. 63-66

  2. Габриелян О.С. Настольная книга учителя химии 10 класс : учеб. пособие / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – Москва: Блик и К0, 2001.- 528 с.

  3. Павлов Б.А. Курс органической химии: учебник для высшей школы / Б.А. Павлов, А.П. Терентьев.- Ленинград: Издательство «Химия», М., 1972.- 648 с.

  4. Игнатьева С.Ю. Химия нетрадиционные уроки 8-11 классы: учеб. пособие / С.Ю. Игнатьева.- Волгоград: Учитель, 2004.- 72 с.

  5. Цветков Л.А. Эксперимент по органической химии: Методика и техника/ Пособие для учителей. – 5-е изд., перераб. и доп. – М: Школьная пресса, 2000

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Курение – одна из наиболее распространенных привычек, наносящих урон здоровью человека и целому обществу. В процесс курения вовлечены практически все слои населения, в том числе женщины и подростки. Это социальная проблема общества, как для его курящей, так и некурящей части. Для первой части проблемой является бросить курить, для второй – не «заразиться» привычкой курить, избежать влияния курящего общества и сохранить свое здоровье.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ТАБАЧНОГО ДЫМА

Табачный дым — это горячая смесь вредных газов, паров, жидкостей и твердых веществ, возникающих в результате сгорания табачных листьев. Измерения показали, что на конце папиросы, сигареты развивается очень высокая температура. При этом происходит сухая перегонка табака (пиролиз). К вредным газообразным компонентам табачного дыма относятся: оксид углерода (II) (угарный газ) и углекислый газ, никотин, синильная кислота, стирол, формальдегид

Состав табачного дыма и заболевания,

возникающие у курильщика[4]

У

нарушение дыхания, болезни сердца

Нарушение слуха и зрения, поражение органов осязания и обоняния

ГАРНЫЙ ГАЗ(CO), УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ(CO
2) СТИРОЛ(C6H5 – CH = CH2)

 

НИКОТИН СИНИЛЬНАЯ КИСЛОТА(HCN)

 

Болезни сердца и крови

Табачный дым

 

 

Поражение органов осязания и обоняния, легких и дыхательных путей

 

ФОРМАЛЬДЕГИД(CH2O)

 

Поражает нервную систему, дыхательные пути и органы зрения

 

ФЕНОЛ

 

Способен провоцировать развитие опасного и очень тяжелого отравления

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Из литературных источников я поняла, что курение опасно для здоровья, потому что составные части табачного дыма содержат более 1000 вредных веществ, негативно влияющих на организм человека. Чтобы доказать наличие некоторых вредных веществ для здоровья, я решила провести опыты. Для определения веществ в химии применяются качественные реакции. Качественные реакции-реакции проверки на содержание в растворе определенного вещества.

Исследование проводилось в лаборатории Новоселовской СОШ №5 с. Новоселова

Опыт №1. Получение табачного дыма и его растворение. [2]

В резиновую грушу от спринцовки я вставила стеклянную трубку. В свободный конец этой трубки поместила сигарету. Сжимая грушу, поджигала сигарету и, создавая грушей тягу, — осторожно ее разжимала. При этом табачный дым заполняет грушу. В коническую колбу вместимостью 250 мл налила дистиллированной воды и выпустила дым из груши в воду. Некоторые компоненты дыма растворяются в воде. Забор сигаретного дыма повторяла 10 раз. С помощью данной методики я получила раствор табачного дыма от сигарет марки «Bond» (Колба №1). Я получила раствор табачного дыма от сигарет марки «Пётр 1» (Колба №2). Получила раствор табачного дыма от сигарет – «Winston» (Колба №3). Полученные растворы оставила для последующих опытов.Колбу №4 наполнила водопроводной водой.

Эксперимент 1. Определение реакции среды в растворе табачного дыма[2].

В 3 пробирки налила по 2 мл раствора табачного дыма из колб №1, №2 и №3, в 4 пробирку-2 мл водопроводной воды, опустила в каждый раствор универсальную индикаторную лакмусовую бумажку. Светло-синяя лакмусовая бумажка окрасилась в ярко-розовый цвет, когда я опустила её в пробирки с растворами табачного дыма. Лакмусовая бумажка не изменила окраски при взаимодействии с водопроводной водой.

Вывод: лакмусовая бумажка показала кислую реакцию среды. Табачный дым содержит оксиды, которые образуются при тлении табака: СО2, SО2, NО2. Данные оксиды при взаимодействии с водой образуют кислоты, которые создают кислую реакцию среды.

Уравнения реакций[4]: CO2 + H2O = H2CO3 ; SO2 + H2O = H2SO3 ;

2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3

Эксперимент 2. Обнаружение фенолов и альдегидов в растворе табачного дыма

Опыт №1. Качественная реакция на фенолы (реактив FeCl3)[2].

В три пробирки налила по 1 мл растворов из колб №1, №2 и №3, приготовленных в опыте 1, и добавила в каждую пробирку по 3 капли 5%-ного раствора FeCl3. В 4 пробирку налила 1мл водопроводной воды.

Вывод: каждый из фенолов, входящих в состав табачного дыма даёт с FeCl3 свою окраску: фенол — фиолетовую, пирокатехин — зеленую, а гидрохинон - зеленую, переходящую в желтую. Я получила растворы тёмно-жёлтого

цвета из-за образования смеси комплексных соединений фенолов разного строения.

C6H5OH C6H4(OH)2

Фенол (карболовая кислота) Гидрохинон (1,4 –дигидроксибензол)

Пирокатехин или 1,2 –дигидроксибензол.

C6H5OH + FeCl3 = [C6H5OFe]Cl2 + HCl

фенол дихлоридфенолят железа (III)

Опыт №2. Качественная реакция на альдегиды [2]

В три пробирки налила по 2 мл раствора табачного дыма из колбы №1, №2 и №3, в четвёртой пробирке - водопроводная вода, добавила в каждую пробирку по 5 капель 5%-ного раствора KMnO4, слегка встряхнула пробирки.

Вывод: в табачном дыме содержатся восстановители, обладающие высокой токсичностью и раздражающим действием. Это - бензальдегид, формальдегид, акролеин. При взаимодействии этих веществ с раствором KMnO4 в нейтральной среде выпадает бурый осадок MnO2 из-за восстановления KMnO4 веществами, содержащимися в табачном дыме. Количество вредных веществ, в растворе табачного дыма от сигареты с фильтром меньше, чем в растворе сигареты без фильтра. Поэтому осадка MnO2 больше образуется в пробирке с раствором из колбы №3. Часть вредных веществ задерживается фильтром сигареты.

Уравнения реакций[4]:

1) 3CH2O + 2KMnO4 + H2O => 3CH2O2 + 2MnO2 + 2KOH

формальдегид муравьиная

кислота

2) 3C7H6O + 2KMnO4 + H2O => 3C7H6O2 + 2MnO2 + 2KOH

бензальдегид бензойная

кислота

3) 3C3H4O + 2KMnO4 + H2O => 3C3H4O2 + 2MnO2 + 2KOH

акролеин акриловая кислота

Эксперимент 3. Обнаружение непредельных соединений в растворе табачного дыма [2]

В три пробирки налила по 2 мл растворов табачного дыма из колб №1, №2 и №3, в четвёртой пробирке - водопроводная вода, добавила в каждую пробирку по 3 капли йодной воды (2 капли аптечной настойки йода растворяю в 10 мл воды).

Наблюдаю обесцвечивание растворов в каждой пробирке.

Вывод: в табачном дыме содержатся углеводороды – стирол (винилбензол), который относится к ароматическим углеводородам и бутадиен-1,3 (изопрен), представитель диеновых углеводородов. Хотя они малорастворимы в воде, но присутствуют в растворе табачного дыма и обесцвечивают йодную воду за счёт двойных связей.

Уравнения реакций[4]:

C6H5 – CH = CH2 + I2 => C6H5 – CHI – CH2I

стирол 1,2 – дийодэтилфенол

(винилбензол)

CH2 = CH – CH = CH2 + I2 => CH2I – CH = CH – CH2I

бутадиен – 1,3 1,4 – дийодбутен – 2

(изопрен, дивинил)

Эксперимент 4. Обнаружение алкалоидов в растворе табачного дыма (реактив J2KJ) [2]

В три пробирки налила по 2 мл растворов из колбы №1, №2 и №3, в четвёртой пробирке – водопроводная вода, добавила в каждую пробирку по 1 капле 40%-ной соляной кислоты, затем 4 капли раствора йода в иодиде калия - J2KJ (реактив Люголя), который является общеалкалоидным осадительным реактивом. Наблюдаю образование растворов красновато-бурого цвета, растворы мутные.

Вывод: в состав табачного дыма входят алкалоиды: никотин, норникотин, анабазин. При взаимодействии алкалоидов с реактивом Люголя в кислой среде образуются комплексные соединения красновато-бурого цвета.

никотин норникотин анабазин

Эксперимент 1. Определение реакции среды в растворе табачного дыма

 

Наблюдения

Результаты

Опыт 1 раствор табачного дыма «Bond» + лакмусовая бумажка

Лакмусовая бумажка изменила цвет на ярко-розовый

Лакмусовая бумажка показала кислую реакцию среды. Табачный дым содержит оксиды, которые образуются при тлении табака: СО2, SО2, NО2. Данные оксиды при взаимодействии с водой образуют кислоты, которые создают кислую реакцию среды.

Опыт 2 раствор табачного дыма «Пётр 1» + лакмусовая бумажка

Опыт 3 раствор табачного дыма «Winston»+лакмусовая бумажка

Опыт 4 водопроводная вода + лакмусовая бумажка

Лакмусовая бумажка не изменила окраску

Реакция среды нейтральная

Эксперимент 2.Качественная реакция на фенолы

 

Наблюдения

Результаты

Опыт 1 раствор табачного дыма «Bond» + FeCl3

Цвет растворов изменился на тёмно-жёлтый

Реактив FeCl3 доказывает, что в табачном дыме присутствует смесь комплексных соединений фенолов разного строения

Опыт 2 раствор табачного дыма «Пётр 1»+ FeCl3

Опыт 3 раствор табачного дыма «Winston»+ FeCl3

Опыт 4 водопроводная вода + FeCl3

Жёлтый цвет

Водопроводная вода не содержит примесей

Эксперимент 2. Качественная реакция на альдегиды

 

Наблюдения

Результаты

Опыт 1 раствор табачного дыма «Bond» + KMnO4

Изменение цвета раствора на светло-розовый и выпадение осадка

Реактив KMnO4 доказывает, что в табачном дыме содержатся альдегиды

Опыт 2 раствор табачного дыма «Пётр 1»+ KMnO4

Опыт 3 раствор табачного дыма «Winston»+ KMnO4

Опыт 4 водопроводная вода + KMnO4

Цвет не изменился

Водопроводная вода не содержит альдегидов

Эксперимент 3. Обнаружение непредельных соединений в растворе табачного дыма

 

Наблюдения

Результаты

Опыт 1 раствор табачного дыма «Bond» + йодная вода

Обесцвечивание растворов

В табачном дыме содержатся углеводороды – стирол (винилбензол), который относится к ароматическим углеводородам и бутадиен-1,3 (изопрен), представитель диеновых углеводородов.

Опыт 2 раствор табачного дыма «Пётр 1»+ йодная вода

Опыт 3 раствор табачного дыма «Winston»+ йодная вода

Опыт 4 водопроводная вода + йодная вода

Цвет не изменился

Водопроводная вода не содержит углеводородов

Эксперимент 4. Обнаружение алкалоидов в растворе табачного дыма (реактив J2KJ)

 

Наблюдения

Результаты

Опыт 1 раствор табачного дыма «Bond» + раствор Люголя

Цвет растворов изменился на красновато-бурый, появилась мутность

В состав табачного дыма входит алкалоид никотин

Опыт 2 раствор табачного дыма «Пётр 1»+ раствор Люголя

Опыт 3 раствор табачного дыма «Winston»+ раствор Люголя

Опыт 4 водопроводная вода + раствор Люголя

Цвет воды не изменился

Водопроводная вода не содержит алкалоид никотин

Выводы по практической части:

  1. Изменение цвета лакмусовой бумажки доказывает наличие кислотных оксидов в табачном дыме

  2. Реакция с раствором FeCl3 доказывает наличие фенолов в табачном дыме

  3. Реакция с раствором KMnO4 доказывает наличие альдегидов в табачном дыме

  4. Обесцвечивание йодной воды доказывает наличие непредельных соединений в табачном дыме

  5. Реакция с раствором J2KJ доказывает наличие алкалоидов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ученые доказывают, что табачный дым содержит более 1000 вредных веществ, негативно влияющих на здоровье человека. Изучая органическую химию на профильном уровне, я провела исследование и с помощью качественных реакций доказала наличие в табачном дыме таких веществ, как: кислотные оксиды, фенолы, альдегиды, непредельные соединения и алкалоиды.

Гипотеза в ходе исследования была подтверждена, то есть с помощью качественных реакций доказано наличие вредных веществ в табачном дыме.

Выводы:

  1. Проведён социологический опрос среди учащихся школы на предмет знаний о составе табачного дыма сигарет, о его влиянии на организм человека;
  2. Проанализировав научную информацию по теме, узнала о составе табачного дыма и качественных реакциях;
  3. Проведены эксперименты по исследованию состава табачного дыма с помощью качественных реакций;

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Проблема курения: организация исследовательской деятельности учащихся [Текст] / Н. П. Дацун // Химия в школе. - 2006. - N 6. - С. 63-66

  2. Габриелян О.С. Настольная книга учителя химии 10 класс : учеб. пособие / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – Москва: Блик и К0, 2001.- 528 с.

  3. Павлов Б.А. Курс органической химии: учебник для высшей школы / Б.А. Павлов, А.П. Терентьев.- Ленинград: Издательство «Химия», М., 1972.- 648 с.

  4. Игнатьева С.Ю. Химия нетрадиционные уроки 8-11 классы: учеб. пособие / С.Ю. Игнатьева.- Волгоград: Учитель, 2004.- 72 с.

  5. Цветков Л.А. Эксперимент по органической химии: Методика и техника/ Пособие для учителей. – 5-е изд., перераб. и доп. – М: Школьная пресса, 2000

14