VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ВЛИЯНИЕ МЕДИ НА ОГРАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1.Введение.
Богат и интересен мир металлов. Медь - поливалентный металл XI группы таблицы Менделеева. Самой устойчивой степенью окисления меди является 2+, затем 1+. Реже можно получить соединения меди со степенями окисления 3+, 4+ и 5+.
Считается, что своё латинское название (Cuprum) этот металл получил благодаря острову Кипр, на котором более 5000 лет назад находились медные рудники и местные жители освоили технологии переработки медной руды в различные изделия. Однако, археологам встречались медные изделия и гораздо более позднего периода. Так, в Ираке была найдена медная подвеска, датируемая 8700 г до н.э. Следовательно, человечество пользуется медью уже как минимум на протяжении 10000 лет.
Несмотря на это, медики заинтересовались ее влиянием на организм человека лишь в конце 18 века. В 1893 году ученый из Швейцарии К. Негель объявил об антисептических свойствах меди. После этого было сделано открытие о решающей роли меди в обмене веществ всех живых организмов на планете и она была отнесена к важным микроэлементам.
Из 100-150 мг (по некоторым данным - 250 мг) меди, распределенной в организме человека, 10% приходится на клетки печени. Человеческий организм испытывает постоянную потребность в меди, т.к. не может использовать ее повторно. Поэтому ежедневно с пищей человек обязательно должен получать 2-3 мг меди.
В наибольшем количестве этот элемент содержат такие продукты как:
- орехи (500-1450 мкг),
- макаронные изделия (650-700 мкг),
- морепродукты (500-900 мкг),
- злаковые (470-530 мкг)
- печень крупнорогатого скота (3000-3800 мкг).
2. Основная часть проекта.
Актуальность темы исследования:
Медь относится к числу металлов, известных с глубокой древности. Раннему знакомству человека с медью способствовало то, что она встречается в природе в свободном состоянии в виде самородков, которые иногда достигают значительных размеров. Медь и ее сплавы сыграли большую роль в развитии материальной культуры.
Цель исследования:
Изучение специфических свойства меди, ее биологическую роль, степени воздействия на здоровье человека.
Задачи исследования:
Проанализировать собранный теоретический материал о меди, ее свойства, применение, путях поступления в организм человека, последствиях их воздействия.
Провести эксперимент, показывающий влияние ионов меди на биологические системы.
Методы исследования:
1. Сбор и анализ информации по теме с использованием различных литературных источников.
2. Эксперимент, наблюдение, сравнение, анализ.
3. Теоретическая часть проекта.
I. Характеристика меди.
Медь. Положение в периодической системе Д.И.Менделеева: медь (порядковый номер 29) находится в 4-м периоде, 1-ой группе, побочной подгруппе.
Cu – МЕДЬ. Это красноватый до желто-красного металл, относительно мягкий, тугоплавкий и пластичный. Медь обладает очень высокой электро- и теплопроводностью. Она легко прокатывается в листы и вытягивается в проволоку. На воздухе поверхностный слой окисляется до оксида меди (II). Металл растворяется в кислотах, обладающих окислительными свойствами, в частности в азотной и концентрированных серной и соляной в приутствии кислорода. Содержание меди в земной коре 0, 0047 %. Иногда встречается и самородная медь.
II. Положительная роль меди:
в желудочно-кишечном тракте абсорбируется до 95% поступившей в организм меди,
медь принимает участие в синтезе эритроцитов и лейкоцитов,
усиливая активность работы гормонов, воздействует на работу эндокринной системы,
укрепляет стенки кровеносных сосудов,
способствует повышению иммунитета и нейтрализации радикалов,
медь играет важную роль в процессе выработки половых гормонов у женщин,
влияет на правильную работу пищеварения, то есть на железы внутренней секреции,
действуя вместе с витамином С, мешает проникновению в организм воспалительным и микробным веществам,
влияет на изменение цвета волос, кожи и ногтей.
III. Отрицательное влияние меди:
Токсическая доза для человека: более 250 мг.
функциональные расстройства нервной системы (ухудшение памяти, депрессия, бессонница),
при вдыхании паров может проявляться "медная лихорадка" (озноб, высокая температура, проливной пот, судороги в икроножных мышцах),
нарушения функций печени и почек.
поражение печени с развитием цирроза и вторичным поражением головного мозга, связанным с наследственным нарушением обмена меди и белков (болезнь Вильсона-Коновалова).
IV. Историческая справка.
По мнению французского учёного М.Бертло, человечество познакомилось с медью не менее 5 тыс. лет назад. По мнению других исследователей – раньше. Медь, а затем её сплав – бронза – обозначили целую эпоху в истории развития человечества – медный и бронзовые века. Бронза вытеснила каменные и медные орудия труда.
Бронза, как и медь, оказалась прекрасным материалом для чеканки и скульптуры. В V в. до н.э. люди научились отливать бронзовые статуи. При сплавлении меди с цинковой пылью получается другой замечательный металл – латунь.
Медь наряду с золотом и серебром встречается в самородном состоянии (самый крупный из когда-либо найденных самородков меди весил 420 т). Она обладает хорошей ковкостью, легко обрабатывается. Хотя медное орудие было не таким твёрдым, как камень, но затупившееся остриё его можно было заточить и использовать снова. В рукописях, найденных при раскопках одной из гробниц в Фивах, содержались секреты «получения» золота из меди египетскими жрецами.
В 3-м тысячелетии до н.э. в Египте было сооружено одно из семи чудес света - пирамида Хеопса. Эта величественная гробница фараона сложена из 2 миллионов 300 тысяч каменных глыб весом по 2,5 т, и каждая из них была добыта и обработана медным инструментом. Токсическое действие меди.
Медь относят к группе высокотоксичных металлов. Ионы меди способны блокировать ферменты и нарушать их каталитическую функцию. Медь в организме играет важную роль в поддержании нормального состава крови, т.к. активизирует железо печени для образования гемоглобина.
При отравлении медью появляются следующие симптомы: соли меди вызывают расстройство центральной нервной системы, печени и почек, поражение зубов и слизистой рта, вызывают гастриты, язвенную болезнь желудка, снижение иммунобиологической реактивности, разрушают эритроциты. При малых концентрациях возможны анемия и заболевания костной ткани. Избыток меди может вызвать желтуху.
Источники загрязнения: промышленные выбросы, отходы, стоки предприятий цветной металлургии, выхлопные газы автотранспорта, медьсодержащие удобрения и пестициды, сжигание топлива.
VI. Применение меди в медицине.
В медицине медь в виде сульфата меди также применяется в качестве антисептического и вяжущего средства в виде глазных капель при конъюнктивитах и глазных карандашей для лечения трахомы. Раствор сульфата медь используют также при ожогах кожи фосфором. Иногда сульфат меди применяют как рвотное средство. Нитрат меди употребляют в виде глазной мази при трахоме и конъюнктивитах.
В 1893 году швейцарский ботаник Карл Негель доложил научному миру о своем открытии - антимикробном действии меди и серебра. Негели наблюдал гибель микроорганизмов в воде при концентрациях в ней металлов, составляющих миллионные доли от количества раствора, т.е. следовые. Эти свойства меди и серебра были названы олигодинамическими, от греческих слов "олигос" и "динамис". В буквальном переводе: "действие следа". Дальнейшими исследованиями было установлено, что наибольшим олигодинамическим действием обладает серебро. Действие меди в 4-5 раз слабее. Но взятые вместе, эти металлы многократно усиливают свойства друг друга. И свойства не только антимикробные.
4. Методика исследования.
При взаимодействии ионов меди с иодидом калия образуются осадок:
Cu +2 + 2 I - = CuI 2 (бурый)
При действии гидроксид ионов на ионы меди образуются осадок:
Cu+2 + 2 OH - = Cu(OH)2 (голубой)
5. Экспериментальная часть проекта.
Опыт 1. Исследование влияния ионов меди на биологические системы.
Цель: убедиться в разрушительном действии солей меди на белки.
В 2 пробирки налили по 2 мл раствора белка.
В пробирку №1 – контрольный образец.
В пробирку №2 добавили 1 мл хлорида меди (II).
Опыт 2. Изменение в структуре куриного белка при приливании медного купороса разной концентрации.
Цель: выяснить влияние концентрации ионов меди на биологические системы.
В химический стакан № 1 добавили 10 мл 5% раствора медного купороса.
В химический стакан № 2 добавили 10 мл 20% раствора медного купороса.
6. Результаты исследования.
Опыт 1. Исследование влияния ионов тяжелых металлов на биологические системы.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод №1. Ионы меди разрушают структуру белка. Этот процесс называется денатурацией.
Опыт 2. Изменение в структуре куриного белка при приливании медного купороса разной концентрации.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод №2. При увеличении концентрации ионов меди усиливается процесс денатурации белка.
7. Выводы.
Соли меди вызывают на обратимое осаждение белков; под их воздействием происходит значительное изменение свойств (денатурация) белков и они после осаждения теряют способность растворяться в воде и в разбавленных солевых растворах, а также теряется физиологическая активность.
Обсуждение проблемы сохранения здоровья человека связано с проблемой ограничения в окружающей среде количества загрязнителей. Прежде всего, каждый человек должен сам заботиться о своем здоровье. Для этого необходимо постоянно расширять знания о себе и окружающем мире. Ваше здоровье в ваших руках. Берегите себя и своих близких.
Заключение.
Малые дозы меди влияют на обмен углеводов в организме (снижение содержания сахара в крови), минеральных веществ (уменьшение в крови количества фосфора) и других. Увеличение содержания меди в крови приводит к превращению минеральных соединений железа в органические, стимулирует использование накопленного в печени железа при синтезе гемоглобина.
Целебные свойства меди известны с древности. В старину медью лечили глистные заболевания, эпилепсию, хорею, малокровие, менингит. Медь способна убивать микробов; работники медных заводов никогда не болели холерой. Кузнецы, опоясанные медной проволокой, никогда не страдали радикулитами. Для лечения болей в суставах, отложения солей используют старинное средство в виде медного кольца, которое носят на пальце несколько месяцев, боли при этом уменьшаются, а подвижность в суставах увеличивается. В старину существовал оригинальный и простой способ лечения лихорадки. Раскаленный екатерининский пятак из чистой меди бросали в сосуд с горячей водой и давали пить больному эту воду по 1 столовой ложке 3 раза в день. Больным эпилепсией вкладывали в руки медные монеты, шарики и кольца.
Но, стоит подчеркнуть, что в больших количествах медь очень опасна для организма. Отравление медью приводит к тяжелейшим заболеваниям - анемии, заболеванию печени, болезни Вильсона (медная болезнь или гепатоцеребральная дистрофия). И хотя у человека отравление медью возникает редко благодаря тонким механизмам всасывания и выведения меди из организма, в больших дозах медь вызывает рвоту. Также может наступить общее отравление медью (понос, ослабление дыхания и сердечной деятельности, удушье, коматозное состояние). Это всегда следует помнить при лечении медью. Поэтому прежде чем проводить лечение медной водой необходимо проконсультироваться с врачом.
9. Список использованных источников и литературы.
Венецкий, С.И. Рассказы о металлах/С.И. Венецкий//М.: Металлургия – 1970. – С. 45-67.
Девяткин, В.В., Ляхова, Ю.М. Химия для любознательных, или о чем не узнаешь на уроке/В.В. Девяткин//Ярославль: Академия развития.- 2000. – С. 50 – 55.
Зоммер, К. Аккумулятор знаний по химии/К. Зоммер//М: Мир. – 1989. – С. 12-15.