VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
От чего зависит прочность костей
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Кости — единственный твёрдый материал в организме. Главное физическое свойство кости это ее прочность.
Гипотеза: прочность костной ткани зависит от ее химического состава.
В организме человека кости образуют скелет, который с помощью мышц держит тело. Скелет защищает внутренние органы. Нам необходимо выяснить какие свойства позволяют кости быть опорой и защитой.
Целью работы является выяснение компонентов костей, отвечающих за физические свойства кости.
Для достижения поставленной цели поставлены следующие задачи:
1) выяснить, как устроены кости;
2) вывести их химические и физические свойства;
3) провести опыты с целью выявления компонентов костей, отвечающих за прочность костей.
Методы исследования: поисковый, экспериментальный, анализ полученной информации.
Объект исследования: кости.
Предмет исследования: прочность костей.
Основная часть
1. Физические свойства кости
По прочности кости превосходят сталь, но намного легче её. Если бы мы состояли из стальных костей, то вес скелета достигал 240 кг.Самая длинная кость в теле — бедренная. Она составляет ¼ часть всего роста человека и способна выдержать нагрузку давления до 1500 кг.
2. Химический состав кости
Из литературы я узнала, что вещества, входящие в состав кости можно разделить на две группы: органические (1/3) и неорганические (2/3). Органические вещества - белки, жиры и углеводы. Неорганические – соли кальция, фосфора и магния.
3. Эксперименты
Д ля эксперимента мы взяли куриные трубчатые кости бедра, уксус (9 %), уксусную кислоту (70 %), три банки с крышками. В первую банку положили 1 косточку, во вторую 2 косточки и залили одинаковым количеством уксуса. В третью банку положили одну косточку и залили таким же количеством уксусной кислоты.
Ч ерез три дня кости вынули. Косточка из первой банки легко гнулась во все стороны. Мы связали ее резинкой. У кости из второй банки сгибались только края на уровне головок. Кость из третьей банки стала белой, слегка гнулась. Она была легче других, потому что разрушился губчатый слой, и кость стала пустой внутри.
Через сутки все три кости затвердели. Первая кость застыла деформированной.
Четвертую кость еще влажной мы стали нагревать над свечкой.
Через 3 минуты кость стала темнеть. Из кости выходила жидкость в виде пара. Появился запах шашлыка. Потом заблестел выделившийся жир, запахло горелым мясом. Через 15 минут обуглившаяся кость развалилась на части.
Выводы:
1) После уксусной кислоты кость сохранила форму, но стала эластичной (мягкой и гибкой). Из кости удалилась часть неорганических веществ.
2) После нагревания кость потеряла форму. В ней разрушились органические вещества.
3) Прочность кости зависит от сочетания органических и неорганических веществ.
4. Опыты
В кабинете химии мы проделали опыты, чтобы доказать, что из кости вышли неорганические вещества: фосфор и кальций.
Опыт 1. Кости состоят из фосфата кальция Са3(РО4)2. Любая кислота делает его растворимый. При взаимодействии с уксусной кислотой образуется фосфорная кислота и кальциевая соль уксусной кислоты:
Са3(РО4)2 + 6CH3COOH = 2H3PO4 + 3(CH3COO)2Ca
В пробирку мы отлили раствор из третьей банки и добавили нитрат серебра. В пробирке появился желтый осадок: H3PO4 + 3AgNO3 = Ag3PO4 (желтый осадок) + 3HNO3
В ывод: желтое вещество – фосфат серебра. Значит, в костя есть фосфор, который вышел при взаимодействии с уксусом..
Опыт 2. В другую пробирку в раствор из третьей банки мы добавили карбонат натрия. Должен был появиться белый осадок:
(CH3COO)2Ca +Na2CO3 = CaCO3(белыйосадок) + 2CH3COONa.
Опыт не получился. Появилась белая пена, выделился углекислый газ:
2CH3COOH + Na2CO3 =2CH3COONa + СО2 (углекислыйгаз) + H2O(вода)
Мы предположили, что опыт не получился из-за большого количества кислоты.
Заключение
Наша гипотеза подтвердилась. Механические свойства костей зависят от их химического состава. Прочность костной ткани зависит от ее химического состава.
Кости состоят из органических и неорганических веществ. Кальций и фосфор придают кости твердость. Белки - упругость и эластичность. Твердость и эластичность делают кости прочными.
Работая над темой, мы узнали много нового и полезного. Нам понравилось проводить опыты. Было сложно, но интересно, изучать химические формулы.
Список литературы
1. Человек/М.О.Лукьянов, Н.Н. Малофеева, Л.С. Сергеева и др. – М.:ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2010. – 96 с. – (Детская энциклопедия РОСМЭН), с. 18-21
2. Интересные факты о костях человека [электронный ресурс]. URL: http://kartinkinaden.ru/nauka/chelovek/1026-interesnye-fakty-o-kostyah-cheloveka.html (Дата обращения: 10.02.2019).