VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Поваренная соль в жизни человека
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Существует одно химическое вещество, которое в чистом виде знакомо каждому человеку и имеется в каждой семье. Это поваренная соль, или, как ее называют химики, — хлорид натрия. Соль известна с древности. И столько же лет идет спор: яд это или незаменимый продукт? Но пока ученые спорят, жители всех стран и континентов добывают поваренную соль всеми известными способами и используют ее повседневно как вкусовую приправу и консервант. Доказано, что соль, являющаяся минеральным веществом, обеспечивает важнейшие физиологические процессы в живых организмах: в крови соль создает необходимые условия для существования красных кровяных телец, в мышцах обусловливает способность к возбудимости, в желудке образует соляную кислоту, без которой было бы невозможным переваривание и усвоение пищи... Без нее невозможна жизнь растений, животных и человека. Согласно данным статистики, мировое производство соли составляет 210 миллионов тонн в год, а потребление – достигает 25 миллионов тонн в год [3].Современная российская соляная промышленность производит 2,8 миллионов тонн поваренной соли в год. Это значит, что взрослый человек ежегодно в среднем потребляет около 8 килограмм соли! Треть всего объёма производимой соли в мире добывается из морской воды, путем выпаривания [4]. Целью настоящего исследования явилось изучение свойств соли, роли ее в жизни человека, выяснение знаний о соли у студентов и учеников гимназии и повторение экспериментальным путем древнейшего способа добычи поваренной соли – путем выпаривания морской воды.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: показать роль и оценить значение поваренной соли в природе и в жизни современного человека, выяснить уровень знаний учащихся о соли путем анкетирования.
Экспериментальным путем повторить древнейший метод добычи поваренной соли – путем выпаривания на открытом солнце воды Черного моря.
В соответствии с целью исследования были поставлены следующие ЗАДАЧИ:
1. Ознакомиться систорическими и литературнымидокументами по тематике научного проекта, изучить историю соли и способы ее добычи, изучить статистические показатели по добыче соли в Российской Федерации и мире. Посетить музей соли в г. Поморие (Болгария).
2. Изучить роль каменной соли в природе и влияние поваренной соли на организм человека.
3. Путем анкетирования изучить отношение учеников Гимназии №1 города Саратова и студентов Саратовского государственного университета к употреблению поваренной соли, выяснить их уровень знаний о вреде и пользе соли.
4. Разработать методику и провести эксперимент, в ходе которого традиционным старинным способом под действием солнца выпарить соль из морской воды, взятой на Черноморском побережье Болгарии.
1. ИСТОРИЯ СОЛИ И СПОСОБЫ ЕЕ ДОБЫЧИ
Натрия хлорид, хлористый натрий, поваренная соль, NaCl, натриевая соль соляной кислоты. Произошло от латинского слова “sal”, которое происходит от греческого термина “hals” - означающего «море». Римским солдатам выдавали разрешение на покупку соли salariumargentum, от которого произошло английское слово salary (заработная плата) и русское слово –солдат[1].
В глубокой древности соль добывалась сжиганием некоторых растений, облитых морской водой, в кострах; образовывавшуюся золу использовали в качестве приправы.
На Руси соль издавна добывали из рассолов, которые выкачивали из недр. Первое упоминание о добыче соли относится к 1037 году, когда князь Святослав Олегович в Новгороде повелел взимать с каждой солеварни налог солью [1]. В некоторых странах соль выполняла функцию денежной единицы. Например, в Китае использовали монеты из кристаллов соли.
Хлорид натрия известен в быту под названием поваренной соли, основным компонентом которой он является. Хлорид натрия в значительном количестве содержится в морской воде, создавая её солёный вкус. Встречается в природе в виде минерала галита (каменная соль). Встречается в природе в виде осадочных пород; в воде озер, морей, подземных источников. Применяется для получения многих химических веществ, необходимых промышленности, хлорной извести; в производстве пластмасс; в органическом синтезе; в пище. Получается дроблением природной каменной, соли, упариванием рапы соленых озер и морской воды, из рассолов, получаемых подземным растворением залежей каменной соли [5].
2. СОСТАВ МОРСКОЙ СОЛИ
Морскую соль стали использовать в пищу примерно 4000 лет назад. И получали ее естественным путем - путем выпаривания морской воды под воздействием Солнца. Пожалуй, в ней содержится почти вся таблица Менделеева и тем объясняется ее польза для организма человека. Потому что каждый микроэлемент играет важную роль в жизнедеятельности организма.
В те далекие времена жители прибрежных стран Средиземноморья и Восточной Азии первыми стали использовать в пищу морскую соль. Они заполняли мелководные (выпарные) пруды морской водой, которая под воздействием тепла Солнца и ветров испарялась, а на дне оставалась соль. В морской воде много различных минералов, одни оседали быстрее, другие медленнее, Перегоняя воду из одного пруда в другой, в конце все примеси удаляются, и остается чистая соль. Ежегодно в мире добывается более 6 миллионов тонн морской соли [4].
Состав морской соли отличается от поваренной за счет большего содержания в ней самых различных микроэлементов, которые присутствуют не в чистом виде, а виде положительно или отрицательно заряженных ионов. Больше всего в составе морской соли присутствуют хлориды и соли натрия, затем по убывающей – сульфаты, магний, кальций, калий, йод, гидрокарбонаты, бром, бораты, стронций, фтор и другие микроэлементы [5].
Как видите, йода в морской воде не так уж и много. При исследовании морской соли в образцах из 21 страны мира количественное содержание йода составляло 0,7 мг/кг, в тоже время содержание йода в йодированной соли – в среднем 30 мг/кг за счет искусственного введения этого микроэлемента.
Присутствующие ингредиенты микроэлементов по-разному оказывают действие на организм человека. Если очень кратко, то каждый микроэлемент оказывает определенное действие, а именно:
Железо необходимо для образования гемоглобина, который необходим для формирования эритроцитов. Железо участвует в процессе кроветворения и внутриклеточного обмена, нормализует работу щитовидной железы, участвует в транспортировке кислорода к органам и тканям, необходимо для процессов роста, предупреждает развитие анемии.
Йод. Полноценное и нормальное функционирование человеческого организма может быть только в том случае, если в нем достаточно йода. Он оказывает влияние на все гормональные процессы в организме, регулирует работоспособность центральной нервной и деятельность сердечно-сосудистой системы, усиливает процессы метаболизма. Без него не происходит белковый, липидный, углеводный и водно-солевой обмен. Недостаток йода в щитовидной железе может привести к усиленной выработке ею гормона тироксина, что приводит к ее увеличению.
Кальций необходим для формирования костного скелета, участвует в процессе свертываемости крови, регулирует мышечное сокращение, способствует усвоению витамина D.
Калий и натрий участвуют во всех обменных процессах организма. Если натрий является внеклеточным элементом, то калий – внутриклеточным. В своих подгруппах они являются главными и обеспечивают нормальный водно-солевой баланс в организме, тоесть очищают и питают клетки организма.
Магний принимает самое активное участие во всех обменных процессах, работе центральной и периферической нервной системы, выработке антител, которые необходимы в профилактике различных инфекций. Он необходим для нормальной свертываемости крови, работы пищеварительного тракта и мочеполовой системы, предупреждает появление аллергических реакций, замедляет процессы старения.
Бром - хороший антидепрессант, оказывает успокаивающее действие на организм, регулирует работу нервной системы. Совместно с йодом нормализует работу щитовидной железы и препятствует развитию эндемического зоба.
Кремний придает стенкам кровеносных сосудов эластичность, благотворно влияет на усвоение кальция и роста костей, помогает в формировании большинства ферментов, аминокислот и гормонов, помогает в усвоении других микроэлементов, стимулирует иммунную и нервную систему.
Марганец участвует в выработке физиологически активных веществ- нейромедиаторов, которые передают импульсы между волокнами нервной ткани, марганец отвечает за нормальную иммунную реакцию при инфекциях и стрессовых ситуациях, способствует нормальному процессу пищеварения, правильному метаболизму, жировому и инсулиновому обмену. Усвоение организмом таких витаминов, как С, Е и витаминов группы В происходит только в присутствии марганца.
Медь способствует нормальному процессу кроветворения, вместе с железом участвует в формировании эритроцитов, обладает противовоспалительным действием, а вместе с витамином С оказывает бактерицидное действие. Способствует правильному пищеварению и выработку женских половых гормонов.
Цинк способствует нормальной работе половых желез. Особенно он важен для мужчин: цинк регулирует выработку и уровень мужских половых гормонов, стимулирует активность сперматозоидов; способствует повышению иммунитета, обладает антиоксидантным действием.
Хлор необходим для нормального осмотического давления в клеточном и межклеточном пространстве, регулирует водно-солевой баланс; необходим для выработки желудочного сока и плазмы крови.
Селен –это профилактика онкологических заболеваний, он препятствует образованию свободных радикалов, а имеющимся, не дает губительно действовать и выводит из организма.
3. ЗНАЧЕНИЕ СОЛИ В ПРИРОДЕ, В ЖИЗНИ И ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
Соль – это важный пищевой продукт, служит также для консервирования мяса, рыбы, овощей, фруктов и других продуктов, добавляется в корм скоту. Натрий хлор – один из главных видов химического сырья, идёт на получение едкого натра, хлора, соды, сульфата натрия, соляной кислоты, гидроксида натрия и металлического натрия и других необходимых в промышленности химических соединений.
Соль участвует в важнейших физиологических процессах в организме человека.
Значение Натрия
Ион натрия – главный внеклеточный ион. Он содержится в крови и лимфе. Натрий обеспечивает:
Проницаемость клеточных мембран для различных веществ
Проведение импульса по нервному волокну
Регулирует давление крови в организме
Значение Хлора в организме
придает бодрость и силу
стимулирует обмен веществ
стимулирует рост волос
входит в состав желудочного сока
Вред морской соли
Если употреблять морскую пищевую соль в нормальных количествах и не злоупотреблять ею, то каких-либо негативных последствий она не принесет [2]. Во всем должна быть золотая середина. Однако бесконтрольное и чрезмерное употребление может привести к следующим последствиям:
Повышение артериального давления, что может привести к возникновению инсультов и другим заболеваниям сердца;
Избыток соли приводит к задержке жидкости, нагрузка на почки возрастает, возможны заболевания почек и появление отеков;
Излишнее употребление соли может привести к развитию гастритов и язвенной болезни из-за постоянного раздражения слизистой оболочки желудка;
Возможны проблемы со зрением: возникновение таких грозных заболеваний как катаракта, глаукома, вплоть до слепоты;
При длительном купании в очень соленых морях возможны раздражения кожных покровов, при попадании в глаза ожоги. Поэтому после купания в море обязательно надо обмыться под душем с простой водой.
Чрезмерное потребление соли вызывает:
сердечно-сосудистые заболевания
повышение артериального давления
болезни почек
нарушение обмена кальция
отложение солей
заболевания суставов
При дефиците NaCl в организме наблюдается сгущение крови, могут развиться спазмы гладкой мускулатуры, судорожные сокращения скелетных мышц, нарушения функций нервной системы и кровообращения. При некоторых заболеваниях (почек, гипертонической болезни) необходимо ограничить поступление хлорида натрия в организм [1, 2].
В быту мы используем некоторые свойства соли. Например, раствор соли в воде замерзает при температуре ниже 0 °C. Будучи смешанной с чистым водяным льдом (в том числе в форме снега), соль вызывает его плавление за счёт отбора тепловой энергии у окружающей среды. Это явление используется для очистки дорог от снега. Поваренная соль обладает слабыми антисептическими свойствами; 10—15 % содержание соли предотвращает развитие гнилостных бактерий, что обуславливает её широкое применение в качестве консерванта [5].
4. СОЦИОЛОГИЧЕСКИЙ ОПРОС НА ТЕМУ «СОЛЬ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА»
В ходе исследования мы провели социологический опрос путем анкетирования для выяснения уровня знаний школьников и студентов о роли и влиянии поваренной соли на здоровье человека. Нами была создана авторская анкета с помощью Google-форм, размещенная в сети интернет. Студентам Саратовского государственного классического университета и ученикам МАОУ «Гимназия №1» г. Саратова было задано несколько вопросов о поваренной соли.
Начало формы
Вопрос
Любите ли вы солёную пищу?
-да
-нет
Вопрос
Отмечаете Вы у себя привычку добавлять соль в пищу (досаливать), предварительно не попробовав её?
-да
- нет
Вопрос
Какие продукты Вы предпочитаете?
- макароны, выпечка, хлеб
- кабачок, тыква, отварной картофель
-сыр, колбаса, чипсы
Вопрос
В каких продуктах содержится большее количество соли?
- макароны, выпечка, хлеб
- кабачок, тыква, отварной картофель
-сыр, колбаса, чипсы
Всего в анкетировании приняло участие 35 человек. Из них 57% - ученики гимназии и 43% - студенты. 91% ответили правильно на вопрос о продуктах, содержащих большое количество соли (Диаграмма 1). Но несмотря на это, почти 32% опрошенных выбирают именно эту группу продуктов в пищу (сыр, колбаса, чипсы).
Диаграмма 1.
Статус анкетируемых, их привычки и знание соленых продуктов
Неблагоприятным является тот факт, что 77% учащихся любят соленую пищу и досаливают пищу, даже не попробовав ее!!
Чтобы пополнять знания людей о соли нужно, например, создавать буклеты, в которых будет написана полезная информация об улучшении своего здоровья.
5. ИЗУЧЕНИЕ СПОСОБОВ ДОБЫЧИ КАМЕННОЙ СОЛИ
В зависимости от места и способа добычи соль имеет различные названия и соответственно свойства:
•каменная соль - добывается из осадочных пород;
•самосадочная соль - добывается из соляных озер (отлагается сама);
•садочная поваренная соль - производится бассейным способом из морской и озерной вод (выращивается людьми);
•выварочная соль - добывается путем выварки ее из естественных и искусственных рассолов.
В древности люди использовали несколько способов добычи поваренной соли: естественное испарение морской воды в «соляных садках», где выпадал хлорид натрия — «морская» соль, вываривание воды соленых озер с получением «выварочной» соли, и выламывание «каменной» соли в подземных рудниках. Существовал способ производства соли – «выжиганием». Этот способ использовали около тех побережий Германии, где недалеко от воды находились залежи торфа. При шторме или приливе соленая морская вода насыщала торф. Когда вода уходила, торф подсыхал, а соль оставалась. Постепенно в нем накапливалось много соли. Насыщенный торф выкапывали и сжигали, а золу выщелачивали в воде и раствор выпаривали.
Хотя вся существующая в природе поваренная соль химически совершенно одинакова и на вкус одинаково солона, однако, с точки зрения кулинарного применения, различают, и довольно существенно, несколько видов соли, прежде всего по месту их производства или добычи. Эти различия связаны с местными примесями к соли.
Так, испанская соль, добываемая недалеко от города Кадикса, высоко ценится в Голландии, Шотландии, в Скандинавии и в Русском Поморье, как незаменимый компонент при засоле морской рыбы. Эта соль, имеющая крупные, прозрачные кристаллы, крайне медленно, постепенно растворяется в воде, отчего рассол (тузлук) приобретает нежный, нерезкий, но крайне устойчивый, равномерный вкус, а само получаемое в результате засола пищевое изделие хорошо хранится и не подвергается порче или преждевременному высыханию.
Высоко ценится в Европе в качестве столовой соли каменная соль, добываемая в Германии, Австрии, Польше, Болгарии. Ею солят колбасные изделия, копчености из свинины, ветчину и другие изделия.
В США лучшей считается калифорнийская соль.
Самые древние солеварни на территории Европы и Передней Азии найдены в ходе раскопок одного из первых городов в Европе — поселения Провадия-Солницата на черноморском побережье Болгарии. Добывать соль жители городища начали около 5500 г. до н. э., к концу V тысячелетия до н. э. производство поваренной соли достигло промышленных масштабов, увеличившись до 4—5 тонн.солеварение получило во времена Древнего Египта, Греции и Римской империи. Началом 12 в. датируется начало солеварения на Руси.
В ходе проведения научного исследования мы посетили историческую родину солеварения – Болгарию, изучили историю солеварения, ознакомились и подержали в руках подлинные инструменты солеваров. Попробовали болгарскую соль на вкус. Прилагаем фоторепортаж из единственного в Болгарии и Восточной Европе “Музея соли” на курорте Поморие.
Рисунки 1 и 2.
Музей соли в г. Поморие (Болгария)
Музей соли в Поморие – это не статичная экспозиция: посетители музея могут воочию познакомиться с технологией добычи морской соли и прикоснуться к этому древнему промыслу.
Экспозиция музея посвящена процессу добычи соли, её производству из морской воды путем испарения. Данный способ использовался с давних времён, когда Поморие был ещё древнегреческим Анхиалосом. Процесс производства соли был чрезвычайно трудоемок. Соль, называвшуюся «белым золотом», обменивали на другой товар, когда ещё не вошли в оборот монеты. Согласно археологическим раскопкам, существование соляных рудников на территории древнегоАнхиалоса датируется V веком до нашей эры. Технология добычи соли передавалась из поколения в поколение.
В музее представлено большое количество исторических документов и фотографий начала XX века, топографические карты и макеты сооружений, а также подлинные инструменты, использовавшиеся при добыче соли.
Рисунок 3.
Орудия труда древних солеваров
Музей соли находится на территории соляных рудников, где добыча морской соли ведется и в наши дни. Соляные рудники - это множество водяных бассейнов, которые разделены большими деревянно-насыпными молами.
Рисунок 4.
«Солницы» - земляные бассейны с солевым раствором,
предназначенные для выпаривания соли
Рисунок 5.
Виды соленой продукции Болгарии
В настоящее время крупнейшими месторождениями соли являются — Мертвое море, озеро Жаксыкылыш (Казахстан), заливКара-Богаз-Гол(Туркмения), Соледар(Донецкая областьУкраины), Белбажское соляное месторождение(Россия, Нижегородская область), озеро Баскунчак(Астраханская область, Россия), Соль-Илецк(Россия), СоликамскиБерезники(Пермский край),Яван(Таджикистан).
Промыслы соли должны находиться в экологически чистых районах, на большом расстоянии от крупных населенных пунктов, фабрик, заводов, сельскохозяйственных ферм и угодий. Чтобы исключить загрязнение соли и соляных водоемов, питающих промыслы исходным сырьем, продуктами жизнедеятельности человека.
6. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ: ЭКСПЕРИМЕНТ ПО ДОБЫЧЕ СОЛИ ИЗ МОРСКОЙ ВОДЫ ПУТЕМ ВЫПАРИВАНИЯ
Согласно данным статистики, мировое производство соли составляет 210 миллионов тонн в год, а потребление – достигает 25 миллионов тонн в год [3]. Современная российская соляная промышленность производит 2,8 миллионов тонн поваренной соли в год. Это значит, что взрослый человек ежегодно в среднем потребляет около 8 килограмм соли!
Так как треть всего объёма производимой соли в мире добывается из морской воды, путем выпаривания, мы решили провести эксперимент. Произвести выпаривание соли из морской воды, взятой на Черноморском побережье Болгарии.
Для этого в 2х литровую банку налили 1 литр натуральной морской воды, взятой из моря на расстоянии 10 метров от линии воды и разместили на ярком солнце открытой террасы.
Рисунки 6 и 7.
Ход эксперимента: 1 день – подготовка раствора
Рисунок 8.
Ход эксперимента: 10 день – появление кристаллов соли в виде осадка
Мы вели ежедневное наблюдение за уровнем жидкости в течение полутора месяцев. Через 10 дней на дне банки появились кристаллы соли в виде осадка.
Рисунок 9.
Ход эксперимента: 59 день – вода полностью испарилась
Через 2 месяца вода полностью выпарилась, на дне мы увидели слой кристаллов соли.
При взвешивании обнаружили 19 г соли. Таким образом, мы доказали возможность получения соли из морской воды путем выпаривания на солнце.
Рисунок 10.
Ход эксперимента: 59 день – контрольное взвешивание
Количество полученной в ходе эксперимента соли – 19 грамм из одного литра морской воды. Значит, содержание соли в воде Черного моря у побережья Болгарии – 19 г/л.
ВЫВОДЫ
1. В ходе реализации научного проекта мы изучили историю соли и способы ее добычи, статистические показатели по добыче соли в Российской Федерации и мире. Изучили роль каменной соли в природе и влияние поваренной соли на организм человека.Посетили музей соли в г. Поморие (Болгария).
3. Путем анкетирования изучили отношение учеников Гимназии №1 города Саратова и студентов ВУЗа к употреблению соли, выяснили, что многие знают о роли соли и о продуктах, в которых она содержится. Но подавляющее большинство опрошенных (77%) любят соль и употребляют ее в пищу, даже не пробовав блюдо предварительно. Необходимо повышатьуровень знаний школьников и студентов о вреде и пользе соли, например в ходе учебных занятий по биологии.
4. Мы разработали и провели эксперимент, в ходе которого старинным традиционным методом под действием солнца выпарили соль из морской воды, взятой на Черноморском побережье Болгарии.
Громадное значение соли и та роль, которую она занимала в жизни людей, хорошо отражает «малая форма народного творчества» — пословицы и поговорки. Особенно сильно это проявляется у наших предков-славян, для которых соль считалась священной. Она являлась символом верности, дружбы. Например, пословицы: Без соли не вкусно, без хлеба не сытно; Думай не думай, а лучше хлеба-соли не придумаешь; Пуд соли вместе съесть и другие. Надеемся, что наша работа расширит знания школьников о соли.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание
Певзнер М. И. Основы лечебного питания, М., 1958;
T. J. Brown, L. E. Hetherington идр. Производство соли // Производство полезных ископаемых в мире. 2003 - 2007 = WorldMineralProduction. 2003 - 2007. — Ноттингем: Британская геологическая служба, 2009. — С. 84. — 109 с. — ISBN 978-0-85272-638-9.
Солеварение // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. И 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
«Большая советская энциклопедия», Изд. «Советская энциклопедия» в 1969 — 1978 годах в 30 томах