Научно-исследовательская работа по химии «Алюминий-помощник или враг на кухне»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ШИЛОВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №1»

муниципального образования – Шиловский муниципальный район  Рязанской области

/ 622501001

Свидетельство о государственной аккредитации от 01.01.01г.

Лицензия №25-2444 от 2 сентября 2015г 

_____________________________________________________________________________

391500 п. Шилово, улица Советская, д.1

Телефон: [phone], 2-16-41

e-mail: *****@***ru

Научно-исследовательская работа

по химии

«Алюминий-помощник или враг на кухне?»

Работу выполнила

ученица 8 «А» класса

МБОУ «Шиловская СОШ №1»

Бурнашева Арина

Руководитель: учитель химии

первой категории

2017

Тема исследования: Алюминий-помощник или враг на кухне?

Объект исследования: алюминий.

Предмет исследования: алюминий на кухне.

Цель: выяснить, чем является  алюминий на кухне: помощником или врагом?

Задачи исследования:

- Собрать и систематизировать информацию по теме исследования;

- Провести наблюдения и  эксперименты, подтверждающие или опровергающие данную информацию;

- Подвести итоги исследования и сделать выводы;

- Оформить результаты работы.

Оглавление:

1. Обоснование выбора темы и гипотеза.

2. Результаты социологического исследования «Знания учащихся 8 А класса о применении алюминия в повседневной жизни человека».

3. История получения алюминия.

4. Интересные факты об алюминии.

5.Применение алюминия. Алюминий  в бытовых приборах, оборудовании, кухонной утвари. Преимущества и недостатки.

6.Алюминий в продуктах питания и его влияние на здоровье человека.

7. Выводы.

8. Источники информации

Обоснование выбора темы и гипотеза.

В настоящее время алюминий самый доступный, дешёвый металл, который находит широкое применение в различных отраслях промышленности и в быту. Меня заинтересовал вопрос, есть ли у нас дома этот металл и если есть, то в виде чего? Кроме того, я слышала о последних медицинских открытиях, что алюминий, накопившийся в организме человека – это причина болезни, связанной с потерей памяти (болезнь Альцгеймера). Мне захотелось разобраться с этими вопросами.

Гипотеза: Предположим, алюминий - помощник человека, необходимый в повседневной деятельности человека.

Я не владела информацией по теме, поэтому решила поинтересоваться, а знают ли мои одноклассники, в отличие от меня, хоть что-то  об алюминии. Им предлагались следующие вопросы:

1) Знаете ли вы, в составе каких предметов быта в вашем доме есть алюминий?

2) Имеется ли у вас кухонная посуда из алюминия?

3) Знаете ли вы правила обращения с алюминиевой посудой?

4) Как вы думаете, в продуктах питания могут быть соединения алюминия?

5) Знаете ли вы о влиянии алюминия на здоровье человека?

Результаты социологического исследования «Знания учащихся 8 А класса о применении алюминия в повседневной жизни человека».

1) 3,7 % учащихся знают, в составе каких предметов быта в их доме есть алюминий.

2)  3,7 % учащихся имеют кухонную посуду из алюминия дома.

3) 1,6 % учащихся знают правила обращения с алюминиевой посудой.
4) 4,6 % учащихся знают, что в продуктах питания могут быть соединения алюминия.
5) 3 %  учащихся знают о влиянии алюминия на здоровье человека.

ВЫВОД: от 95,4 до 98,4 % моих одноклассников не имеют жизненного опыта и знаний, касающихся алюминия.

Это стало стимулом для меня провести исследование по данному направлению и познакомить учащихся с его результатами.

История получения алюминия.

Впервые алюминий был получен датским физиком Гансом Эрстедом в 1825 году. Правда, ему удалось получить не чистый металл, а некий сплав алюминия с элементами, участвовавшими в опытах. Ученый сообщил об открытии и прекратил эксперименты.

Его работу продолжил немецкий химик Фридрих Вёлер, который в 1827 году получил около 30 граммов алюминия в виде порошка. Ему понадобилось еще 18 лет непрерывных опытов, чтобы в 1845 году получить небольшие кусочки застывшего расплавленного алюминия.

Современный способ получения алюминия из боксита был изобретён 22-летним американцем Ч. Холлом в 1886 г. В день открытия он явился в лабораторию с дюжиной маленьких шариков алюминия в руке и заявил, что нашёл способ получения этого металла и в больших количествах.

В России собственного производства алюминия не было. Только в 1930 г. в Ленинграде (сейчас г. Санкт - Петербург) был запущен первый опытный завод, который сыграл большую роль в развитии алюминиевой промышленности в нашей стране. («Книга для чтения по химии» , изд-во «Просвещение» 1996 г).

Интересные факты об алюминии.

       

В 1854 году алюминий был в 270 раз дороже серебра. В настоящее время 1 кг алюминия стоит около 80 рублей за 1 кг, а серебра 28 000 рублей. Когда-то алюминий был очень дорогим и из него делали ювелирные изделия. Например, во времена Наполеона III столовые приборы из алюминия были роскошью и они подавались только почётным гостям, а остальные гости пользовались приборами из золота и серебра. Алюминий — самый распространенный металл на Земле, третий по распространённости (после кислорода и кремния) химический элемент на Земле. В 1 литре морской воды содержится 0,01 мг алюминия. Из алюминия состоят корунд, боксит, криолит, рубин. В Китае исследовали гробницу полководца Чжоу-Чжу, похороненного в 297 г. нашей эры. Анализ орнамента показал, что он состоит из сплава: 10% меди, 5% магния и 85% алюминия. Сейчас гробница находится в музее древних гробниц Лояне в Китае. В Японии, алюминий заменяет серебро и используется для украшений. Алюминий является материалом для изготовления зеркал, так как имеет высокую коэффициент отражения, отражает около 92% видимого света. Лидером по производству алюминия является Китай, на втором месте  Россия, на третьем Канада. (https://topfacts. info/interesnye-fakty-ob-alyuminii/)

Применение алюминия. Алюминий  в бытовых приборах, оборудовании, кухонной утвари. Плюсы и минусы его использования.

"Крылатый металл", как образно называют алюминий, незаменимый, уникальный материал для самолетостроения и авиационной промышленности; необходим он во многих отраслях индустрии и, прежде всего, в энергетике и приборостроении. Сегодня алюминий и его сплавы все шире используются и в строительном секторе. Где только не находит применение этот легкий, прочный и долговечный металл!

Современный период промышленного развития знаменуется возрастающей ролью алюминия в технике и производстве. Его значение настолько велико, а применение настолько обширно, что алюминий не без оснований назвали в прошлом столетии "металлом XX века". Особенно большое значение он имеет в ракетной и авиационной технике. Широкое распространение алюминий получил в машиностроении, строительстве, производстве товаров повседневного спроса, в электротехнике. Цветная промышленность является одной из ведущих отраслей промышленности и во многом определяет темпы развития и технический прогресс экономики. Практически нет ни одной отрасли экономики, которая бы не являлась потребителем цветных металлов. Все виды транспорта на Земле от велосипедов, до космических ракет производятся из алюминия. Этот металл позволяет человеку двигаться с высокой скоростью, переплывать океаны и покидать пределы нашей планеты. (http:///a/189198/alyuminievaya-promyshlennost-rossii)

  Я выяснила, что из алюминия изготовлены телевизионные антенны, москитные сетки, настольные лампы, гладильные доски, газонокосилки, электрические утюги, рамы оконных блоков, двери, подвесные потолки. Что касается кухни, картонные упаковки для жидких продуктов, например молока, внутри покрыты алюминиевой фольгой. Она же используется хозяйками для запекания мяса и рыбы в духовках. Из алюминия изготовлены каркасы кухонной мебели и её детали (доводчики, ручки и др.), электрические провода во всех приборах бытовых, кухонная посуда (кастрюли, ковши, ложки, вилки, кружки, миски, сковороды и т. д.).

Такая посуда имеет преимущества: она лёгкая, дешёвая,  прочная, так как покрыта защитной оксидной плёнкой. Посуда легко чистится, хорошо проводит тепло, в ней быстро закипает вода.
ПРОВЕРКА ИНФОРМАЦИИ.

Эксперимент с нагреванием воды.
Я взяла две кастрюли: эмалированную и алюминиевую. Налила в каждую кастрюлю по два стакана водопроводной воды и поставила нагреваться.

Через две минуты закипела вода в алюминиевой кастрюле.
 

И только через 4 минуты закипела вода в эмалированной.
ВЫВОД: В алюминиевой посуде вода закипает в два раза быстрее.

Мне стало интересно, если вода в алюминиевой посуде так быстро закипает, то можно ли в ней также быстро приготовить пищу?

Эксперимент с приготовлением картофеля.

В кипящую воду, в каждую кастрюлю я положила вариться одинаковое количество картофеля. Через 20 минут картофель приготовился в обеих кастрюлях.
ВЫВОД: Несмотря на то, что вода закипает быстрее в алюминиевой кастрюле, на время приготовления пищи это не влияет. Я предполагаю, что это зависит от физических параметров: толщины металла, из которого изготовлена посуда, его теплоёмкости, толщины дна посуды и др.

Недостатки алюминиевой посуды:

она не подходит для приготовления острых и кислых блюд, т. к они содержат кислоты, разрушающие алюминий.

ПРОВЕРКА ИНФОРМАЦИИ.

Эксперимент с уксусной кислотой (она применяется в кулинарии чаще всего).

1. Я набрала пипеткой уксусную кислоту и капнула на алюминиевую ложку. Подождала две минуты и заметила появление небольших пузырьков.

2. Затем я поцарапала гвоздём поверхность ложки и на повреждённую поверхность ложки снова капнула уксусной кислотой. В этом месте ложка немного потемнела и пузырьки газа стали выделяться активней.

ВЫВОДЫ:

1. Уксусная кислота химически взаимодействует с алюминием с образованием газа (водорода).

2. Если поцарапать поверхность алюминиевой посуды, то уксусная кислота разрушает алюминий активней.

3. При повреждении алюминиевой посуды механическим способом, счищается защитная оксидная плёнка и алюминий разрушается быстрее.

Не вредно ли вообще готовить пищу в алюминиевой посуде?

Следующий эксперимент с водой.

1. Пипеткой я набрала обычную воду и капнула на алюминиевую ложку. Подождала 2 минуты. Ничего не происходит.


2. На поцарапанную поверхность ложки капнула воду. Через некоторое время повреждённое место потемнело, то есть началась химическая реакция.

ВЫВОД:

Вода способна разрушить алюминиевую посуду, если с посуды удалить защитную оксидную плёнку.

Есть ещё недостатки у алюминиевой посуды:

Алюминий - мягкий металл, ему без особых усилий можно легко придать любую форму.

ПРОВЕРКА ИНФОРМАЦИИ.

Я попробовала согнуть алюминиевую ложку.

Результат эксперимента.

ВЫВОД:

Алюминиевая посуда  склонна к деформации, что быстро выводит её из строя. 

Алюминий в продуктах питания и его влияние на здоровье человека.

  Для меня стало открытием, что алюминий содержится даже в продуктах питания. Дрожжи, хлеб, овсянка, авокадо, персик, киви, манго, баклажан, красители, колбаса, печенье, овощные консервы содержат соединения алюминия. Если это продукты не природного происхождения, то соединения алюминия обозначены в составе продукта: Е520, Е521, Е522, Е523- это сульфаты алюминия, которые хорошо всасываются кишечником.
В сыре и поваренной соли содержатся фосфаты и силикаты алюминия Е541, Е554, Е555, Е556, Е559 ( http://foodandhealth. ru/mineraly/produkty-pitaniya-bogatye-alyuminiem/).

Название	Код	Продукты, в которых  содержится
Пищевой краситель	Е-173	используется для подкрашивания тортов, различных видов драже
Сульфат алюминия	Е-520	при обработке фруктов и овощей, мяса омаров, крабов, тунца и лосося, предназначенных для маринада
Алюмосиликат	Е-559	в сухом молоке; в сухих сливках, в сахаре, в сырах, нарезанных ломтиками или тёртых, в соли и заменителях соли; в пряностях, продуктах, плотно обёрнутых фольгой, в сахаристых кондитерских изделиях
Эмульгатор Алюмосиликат калия	Е-555	сырные продукты, продовольственные товары, упакованные в фольгу, сахарный песок и соль
Алюмосиликат натрия	Е-554	сухое молоко, сухие сливки, какао-продукты
Алюмофосфат натрия	Е-541	разрыхлитель для выпечки хлебобулочных изделий, плавленый сырок, дрожи.
Сульфат алюминия-аммония	Е-523	засахаренные фрукты, а также консервированные овощи
Сульфат алюминия-натрия	Е-521	яичный белок глазированный сахар, кристаллизованные и засахаренные фрукты и овощи

Благодаря крайне небольшому содержанию в составе готовой продукции, пищевые добавки не оказывают никакого вредного воздействия на организм человека.
  Алюминий – химический элемент, необходимый организму человека. В сутки требуется от 2,45 до 3 г алюминия. Он принимает активное участие в формировании костной ткани, скелета, связок и хрящей. Алюминий способствует правильному росту и развитию скелета.  При избытке алюминия в организме люди страдают кардиотоксичностью, нарушением работы почек, желудочно-кишечного тракта, болезнью Альцгеймера.
Токсической дозой считается 5 г. Может быть тошнота, кашель, потеря аппетита, боль в желудке ( http://foodandhealth. ru/mineraly/produkty-pitaniya-bogatye-alyuminiem/)

.

Подведение итогов  исследования:

«+» использования алюминия на кухне:

1. В качестве кухонной утвари алюминиевая посуда очень лёгкая и прочная, в такой посуде быстро можно приготовить (например, сварить кашу, овощи, куриные яйца).

2.С технической точки зрения, алюминий содержится в составе кухонного оборудования и мебели.

3. Алюминий, применяемый в качестве упаковочного материала, удобен и практичен.

4. Алюминий в составе продуктов природного происхождения (некоторые овощи, фрукты, хлеб) необходим для развития костного скелета, связок и хрящей. А содержащийся в пищевых добавках алюминий, из - за ничтожно малого количества, не причиняет вреда.

«-» использования алюминия на кухне:

1. Алюминиевая кухонная утварь может легко деформироваться и значит долгое время служить не сможет.

2. Алюминиевую кухонную  посуду для приготовления пищи можно использовать с осторожностью, зная два правила: 

Первое-нельзя в алюминиевой посуде готовить кислые блюда, например, соусы с томатами, маринады, компоты. Содержащиеся в овощах и фруктах кислоты растворят сначала защитную плёнку на посуде, затем алюминий. И все образовавшиеся при этом соединения будут содержаться в приготовленных блюдах, а значит попадут в организм человека и накопившись, спровоцируют развитие заболеваний пищеварительной системы и болезни Альцгеймера (слабоумие).

Второе-нельзя царапать и чистить алюминиевую посуду (внутри) металлическими щётками. Так как тонкая защитная оксидная плёнка счищается и алюминий, как активный металл, реагирует с водой и кислотами. При этом образуется гидроксид и соли алюминия, которые попадают в пищу. НЕОБХОДИМО ПОСЛЕ ЧИСТКИ ПОСУДЫ НЕКОТОРОЕ ВРЕМЯ НЕ ПОЛЬЗОВАТЬСЯ ЕЙ, ЧТОБЫ ОНА СНОВА ПОКРЫЛАСЬ ЗАЩИТНОЙ ПЛЁНКОЙ. Если не соблюдать эти правила, то в организме могут накопиться соединения в тех количествах, которые принесут вред здоровью.

ВЫВОД:

И всё таки, «+» больше, чем «-». Следовательно, моя гипотеза, что алюминий необходим в повседневной деятельности человека, подтвердилась.

Алюминий - скорее помощник на кухне, чем враг.

Но два правила не забывайте.

Источники информации:

http://samodiagnostik. ru/aluminum. htm

http://foodandhealth. ru/mineraly/produkty-pitaniya-bogatye-alyuminiem/

https:///dobavki/E523.html

http:///dom-i-interer/alyuminievaya-posuda. html

https://forums. /archive/index. php/t-75319.html

http://nsportal. ru/ap/library/nauchno-tekhnicheskoe-tvorchestvo/2014/05/21/alyuminiy-na-kukhneopasnyy-vrag-ili-vernyy