Галогены в природе и жизни человека (интегрированное мероприятие)

На данном мероприятии появляется возможность системно рассмотреть место и роль галогенов и их соединений в окружающей природе и жизнедеятельности человека, показать роль науки химии в медицине, значение химических процессов в живых организмах, обсудить целый ряд медицинских, валеологических, природоохранных и других проблем. Мероприятие проводится после изучения темы “Галогены”; подготовка к нему приобщает учеников к чтению дополнительной литературы, развивает их творческие способности.

Мероприятие проводилось по форме – защита проектов. Прежде всего, определили круг вопросов, которые должны быть обсуждены. Класс разделился на 4 команды, каждая из которых представляла свой галоген. Учащиеся – “специалисты” самостоятельно разрабатывали свои выступления, используя дополнительную литературу, а при необходимости обращаясь за консультацией к учителю.

Оборудование: зубная паста “Фтородент”, хлорид бария, поваренная соль, бромид натрия, нитрат серебра, сульфат меди (II), морская капуста, кальмары.

Девиз мероприятия:

“Если путь твой к познанию
Мира ведет, -
Как бы ни был он долог
И труден – вперёд!”
(Фирдоуси).

Учитель химии: Здравствуйте, ребята! Встречаясь друг с другом, мы не придаем значения этим словам, а между тем уже в самом приветствии заложен огромный смысл. Совсем недавно, встречаясь, наши предки говорили: “Здравия желаю”. Не правда ли, приятно осознавать, что твое здоровье кого – то интересует? Может быть, настало то время, когда каждый должен задуматься сам над своим здоровьем и не только своим? Наша привычка вспоминать о здоровье, когда его уже нет, не кажется ли вам странной?

Где сегодня можно узнать, как сохранить и укрепить здоровье или хотя бы не навредить себе? Разумеется, об этом мы должны узнать, обучаясь в школе.

Организм человека – это сложная химическая система, которая не может функционировать самостоятельно, без взаимосвязи с окружающей средой.

Ведущий:

Мы изучим непременно
Элементы – галогены
(А по–русски – солероды),
Все – от фтора и до йода,
Даже новенький астат
Быть в семействе этом рад.

Химик: Галогены – это элементы 7 группы периодической системы Д. И. Менделеева: фтор, хлор, бром, йод, астат. В свободном состоянии все галогены существуют в виде двухатомных молекул. Фтор и хлор – газы желтовато – зеленого цвета. Бром – летучая красно – бурая жидкость. Йод – твердое кристаллическое темно – серое вещество, легко образующее фиолетовые пары. В виде элементов галогены содержатся в организме человека и влияют на его здоровье.

Ведущий: Фтор находится в организме во всех органах и тканях. Но наибольшее его количество содержится в зубах, костях, волосах и ногтях. Кости - своеобразное депо фтора, они имеют большое значение для регулирования его обмена.

Биолог: Фтор участвует в формировании зубов и образовании костей, влияет на обмен жиров и углеводов. Во многих биохимических процессах выступает как ингибитор, например, оказывает угнетающее действие на щитовидную железу, т.к. фтор является антагонистом йода. Как более активный галоген вытесняет йод из йодорганических соединений, что приводит к йодной недостаточности и - как следствие - к образованию зоба.

Журналист: основное количество фтора поступает с питьевой водой (2/3), в питьевой воде он находится в ионизированной форме, быстро всасывается в кишечнике. Оптимальным его содержанием в воде считается 0,8 – 1 мг/литр. При снижении содержания фтора в одном литре до 0,3 мг и менее требуется дополнительное фторирование, которое осуществляют с помощью специальных установок. 1/3 количества фтора поступает с пищей. В пищевых продуктах фтора содержится мало. Исключение составляет рыба, такая, например, как треска и сом (в среднем в ней находится до 500 мг фтора), скумбрия (до 1400 мг). Фтор содержится в грузинском чае второго сорта, при заваривании большая часть фтора переходит в раствор, в результате чего в чашке чая может содержаться 0,1 – 0,2 мг фтора.

Врач: недостаток фтора - один из факторов, вызывающих болезнь зубов - кариес, особенно в период построения твердых тканей зубов и созревания эмали. При кариесе происходит разрушение зубной эмали - поверхностной наиболее твердой ткани зуба. Избыточное потребление фтора с водой (больше 1,2 мг/л) тоже нежелательно, поскольку он вызывает флюороз (пятнистость эмали зубов). Флюороз был первоначально обнаружен у жителей окрестностей Неаполя, а затем и в других местах, где в питьевой воде наблюдалось повышенное содержание фтора. Флюороз начинается с меловидных пятнышек на зубах, чаще всего на резцах. При дальнейшем развитии болезни зубы становятся желто-бурыми, как у заядлых курильщиков, легко истираются и крошатся. В зависимости от возраста люди по- разному переносят избыточную концентрацию фтора в питьевой воде. Для детей 4 –х лет опасно содержание фтора в воде 1-1,5 мг/л. В возрасте 4-12 лет у части детей могут заболеть зубы уже при большей концентрации - до 4 мг/л Люди, переселившиеся в местность с повышенным содержанием фтора уже взрослыми, могут вообще не заболеть. Однако при содержании фтора более 6 мг/л поражаются не только зубы, но и кости скелета - снижается их плотность.

Эколог: за рубежом широко применяют введение фтора (при его нехватке) в организм с поваренной солью. Например, жители Швейцарии солят ею пищу уже более 25 лет. Население этой страны практически не знает, что такое кариес. Концентрация фтора в соли- 250 мг на 1 кг. Этой солью можно пользоваться, если в воде фтора меньше, чем 0,5 мг/л. Для защиты от кариеса врач может назначить также фторид натрия в таблетках или в виде раствора “Витафтор”, но эти лекарства дают эффект только при длительном приеме (180- 250дней в год). Применяют и фторсодержащие зубные пасты. В их состав обычно входит монофторфосфат натрия, защищающий эмаль от кариеса. Американцы и европейцы чистят зубы такими пастами 2 раза в день, и заболеваемость кариесом у них в два раза ниже, чем у российских граждан. К таким пастам относятся, например, “Колгейт”, “Пепсодент”. Российских же паст таких очень мало. В большинстве наших паст, например в пасте “Фтородент” (Москва, фабрика “Свобода”), имеется фторид натрия, который входит в состав этой пасты и образует с основным компонентом- карбонатом кальция - нерастворимое соединение.

Химик: докажем наличие фтора в данной зубной пасте. Проведем лабораторный опыт: добавим к образцу пасты хлорид бария или кальция, при этом образуется белый осадок фторида бария или кальция.

Биолог: хлор поддерживает нормальное осмотическое давление плазмы крови, лимфы, спинномозговой жидкости. Он участвует в образовании соляной кислоты, обмене веществ, построении тканей. Хлор необходим для дезинфекции клеток, способствует избавлению от лишнего веса, растворяет отложения на суставах. Он должен поступать в организм ежедневно в количестве 3-6,6 г с растительной и животной пищей, а не в виде поваренной соли (хлорида натрия), ибо последняя приводит к защелачиванию организма, сгущает кровь и вызывает заболевания сердечнососудистой системы.

Врач: нарушения в обмене хлора ведут к развитию отеков, недостаточной секреции желудочного сока. Резкое уменьшение содержания хлора в организме может привести к тяжелому состоянию, вплоть до смертельного исхода. Избыток хлора в организме является причиной заболеваний желудочно-кишечного тракта, головных болей, нарушения общего обмена веществ. Повышение его концентрации в крови наступает при обезвоживании организма, а также при нарушении выделительной функции почек. Выделение хлора происходит главным образом с мочой (90%) и потом (6%). Содержание хлора в моче зависит в основном от его содержания в пище. Интересна способность хлора при избыточном поступлении отлагаться в коже, задерживаться в организме, выделяться с потом в значительных количествах. Газообразный хлор очень токсичен.

Инженер: хлор применяется в медицине для обеззараживания предметов, помещений и в коммунальном хозяйстве для хлорирования воды, так как он обладает сильным дезинфицирующим действием за счет своих окислительных свойств. Поскольку хлор обладает отбеливающим действием, его используют в целлюлозно-бумажной и текстильной отраслях промышленности.

Журналист: знаете ли вы,

1) что хлор с натрием образуют очень прочное соединение и весьма распространенное вещество; если бы собрать всю поваренную соль только из морской воды, то Европу можно было бы покрыть сплошным слоем соли толщиной около 5 км

2) что человек в год употребляет около 7 кг поваренной соли

3) что отсутствие поваренной соли в пищевых продуктах вызывает заболевание и переносится тяжелее отсутствия хлеба или полного голодания

Химик: лабораторный опыт: доказательство наличия хлорид - ионов. К раствору поваренной соли прилить нитрат серебра, при этом образуется белый творожистый осадок.

Ведущий: содержание брома в организме человека (масса тела 70 кг) составляет 260 мг. Бром находится в крови, мозге, печени, почках. Больше всего его в мозге. В гипофизе (придаток мозга) брома в 25-50 раз больше, чем в крови, и в 15-20 раз больше, чем в печени.

Биолог: физиолог И.П.Павлов сказал: “Человечество должно быть счастливо тем, что располагает таким драгоценным для нервной системы препаратом, как бром”. При нервных заболеваниях количество брома в крови и мозге снижается. Бромиды, широко используемые как лекарственные средства, при поступлении в организм распадаются с выделением ионов брома, которые не подавляют процессы возбуждения, а усиливают процессы торможения, т.е. способствуют восстановлению правильного соотношения этих процессов в головном мозге. В этом и заключается целительное действие препаратов брома на нервную систему. Физиологическая роль брома и его соединений в нашем организме проявляется также и в его действии на щитовидную железу. Для образования гормонов щитовидной железы необходим йод. Ионы же брома, поступая в организм в течение длительного времени, препятствуют накоплению в щитовидной железе ионов йода и тем самым угнетают ее деятельность.

Технолог: Бром поступает в организм главным образом с пищевыми продуктами растительного происхождения, а также при употреблении бромсодержащих минеральных вод. В настоящее время на разлив поступают минеральные воды трех видов: лечебные – “Талицкая” и “Лугелла” (применяют по назначению врача) и лечебно-столовая – “Нижне-Сергинская”. Чем меньше хлоридов и других солей содержит вода, тем отчетливее проявляется действие брома на организм человека. С этой точки зрения наиболее подходящей является именно “Нижне - Сергинская”, в одном стакане которой содержится не менее 6 мг брома. С пищей ежедневно поступает 0,8-24 мг, и 1/5 часть его накапливается в организме человека.

Врач: Токсичность бромидов невелика. Их применяют в основном при истерии, неврастении и др. неврозах. Однако при очень длительном применении бромидов и вследствие медленного выделения их из организма ионы брома могут накапливаться в организме в больших количествах, что приводит к развитию хронического отравления - бромизму. Бромизм характеризуется признаками угнетения высшей нервной деятельности: наблюдаются апатия, сонливость, ослабление памяти, на коже появляется сыпь (чаще угревидная), наблюдаются катаральные явления - набухают слизистые оболочки, начинаются кашель и насморк. Для ускорения выведения бромидов из организма следует назначить диету с большим содержанием в ней хлорида натрия (до 10-20 г в сутки) и обильное питьё (до 3- 5 литров воды в сутки). С целью предупреждения бромизма рекомендуется следить за чистотой кожи (частое мытье), полоскать рот и систематически (один раз в неделю) принимать солевые слабительные средства (сульфат магния или натрия). Токсическая доза брома для организма - 3 г, летальная - больше 35г. Бром применяется в медицине для лечения ожирения, в ультрамалых дозах лечит эндокринные заболевания без гормональных препаратов. При злоупотреблении препаратами брома возможны психические и двигательные расстройства, понижается кожная чувствительность, ослабляется память, походка становится неустойчивой.

Химик: лабораторный опыт - качественная реакция на ион брома. На бромиды действуют нитратом серебра, при этом образуется осадок бледно-желтого цвета.

Выступление команды “Йод”

Ведущий:

Рассеян по земле повсюду,
Немного есть в морской воде,
Рассказывать того не буду,
Как обнаружен он везде.
Летучий, темный, кристалличен,
Он мало растворим в воде,
Раствор спиртовый столь обычен,
В аптеках встретится везде.

Биолог: Содержание йода в организме человека (масса тела 70 кг), по некоторым данным, составляет 25-30 мг. Из этого количества 15 мг находится в щитовидной железе. Она расположена на передней поверхности шеи и имеет форму бабочки - две доли и перешеек. В нормальном состоянии она не должна быть видна. Усвоение организмом йода происходит довольно быстро уже в желудке. С током крови он попадает в щитовидную железу. Йод необходим для нормального функционирования щитовидной железы. Через щитовидную железу весь объем циркулирующей в организме крови проходит в течение 17 мин. Если щитовидная железа обеспечена йодом, то за эти 17мин. йод убивает нестойкие микробы, попадающие в кровь через повреждения кожи, слизистую оболочку носа или горла, при адсорбции пищи в пищеварительном тракте. Стойкие микроорганизмы при прохождении через щитовидную железу становятся слабыми, пока окончательно не погибнут при условии нормального обеспечения ее йодом. В противном случае микроорганизмы, циркулирующие в крови, сохраняются. Йод оказывает успокаивающее действие на организм и нервную систему. При нервном напряжении, раздражительности, бессоннице возникает необходимость в йоде для расслабления организма и его оптимистического настроя. При нормальном обеспечении организма йодом наблюдается повышение умственной активности. Йод - один из лучших катализаторов окисления в организме. При его недостатке происходит неполное сгорание пищи, что приводит к нежелательному образованию жировых запасов. Йод восстанавливает энергию человека.

Технолог: йод поступает в организм с пищевыми продуктами (морская рыба - скумбрия, сайра, мерлуза, серебристый хек, камбала, королевская макрель, морской окунь, лосось; печень трески; бурые водоросли; кальмары; хурма; морковь; томаты). Поступление йода уменьшается при употреблении в пищу кочанной и цветной капусты. Организм может терять йод, если человек ест солёную пищу или пьет хлорированную воду.

Врач: при недостаточном поступлении йода в организм снижается функция щитовидной железы и развивается гипотиреоз.

Щитовидная железа закладывается на 4-5 неделе беременности, а в 6-8 недель появляются первые признаки ее гормональной активности. При недостаточном количестве йода в организме, особенно во внутриутробный период и первые месяцы жизни, может возникнуть заболевание кретинизм (тяжелые нарушения психики и физического развития) - самая тяжелая форма гипотиреоза. Очень важно поставить правильный диагноз именно в первый месяц жизни ребенка, а это возможно только по анализам крови, т.к. клинические проявления заболевания в большинстве случаев появляются гораздо позже (на 3-4 месяце жизни). К ним относятся повышенная сонливость ребенка, плохой аппетит, запоры, плохая прибавка в весе, сухость кожи, пупочная грыжа. При недостатке йода у взрослых щитовидная железа увеличивается в размерах, чтобы захватить йода из кровотока как можно больше и обеспечить организм достаточным количеством гормонов. Внешне это проявляется в увеличении самой щитовидной железы в виде припухлости на передней поверхности шеи (зоб). Симптомы недостатка гормонов щитовидной железы в организме - снижение обмена веществ, падение температуры тела, мозоли на пальцах ног, онемение и мурашки рук ночью, выпадение волос, вялость, слабость, сухая желтоватая кожа, возникает одутловатость. Чтобы предупредить развитие зоба, дефицит йода восполняют, принимая йодированную поваренную соль, в которую введен йодид калия (25 г на 1000 кг соли).

Эколог: особенно опасны последствия дефицита стабильного йода в районах России, Белоруссии и Украины, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС. При испытании ядерного оружия, обработке радиоактивных руд, а также при выбросах или авариях на атомных электростанциях в биосферу попадают осколки от деления ядер атомов урана и плутония - радиоактивные изотопы йода, бария, цезия, стронция. Громадную опасность представляет радионуклид йода, который концентрируется в щитовидной железе и излучает мощные гамма- лучи. Пораженная железа получает дозу, примерно в 100 раз превышающую фоновое излучение йода, содержащегося в теле человека или почве. Следствием этого процесса являются онкологические заболевания щитовидной железы. Основным продуктом, с которым радиоактивный йод поступает в организм, является молоко животных, пасшихся на зараженных пастбищах. Введение препаратов стабильного йода в рацион скота желаемого эффекта не дает. Удаление радионуклидов из молока неэффективно из-за глубоких изменений его природных свойств. В этом случае целесообразно переводить молоко в формы, позволяющие хранить продукт достаточное время, необходимое для снижения его радиоактивности за счет естественного распада радионуклидов (сухое или сгущенное молоко). Однако наиболее рациональным является снабжение населения, прежде всего детей, молоком и молочными продуктами из незагрязненных районов.

Журналист: знаете ли вы, что

1. барабуля океаническая и японский карась содержат так много йода, что их невозможно употреблять в пищу из-за лекарственного запаха;
2. заболевания, связанные с дефицитом йода, Всемирная организация здравоохранения на пороге тысячелетия определила как глобальную проблему, стоящую в одном ряду с сердечнососудистыми и онкологическими;
3. В целях профилактики заболеваний щитовидной железы ни в коем случае нельзя использовать спиртовой раствор йода, т.к. вы не знаете, сколько в одной капле содержится йода, да и этот препарат предназначен для других целей. Он оказывает противомикробное действие, поэтому его широко применяют для подготовки операционного поля перед хирургическими операциями, а также для обработки краев ран;
4. По оценке Всемирной организации здравоохранения более 1 млрд. людей живут в йоддефицитных районах, т.е. там, где в почве находится йода менее 2-5 мг/кг. К ним относятся предгорья, горные местности, т. к. горные реки и ледники вымывают йод из почвы, районы Алтая и Урала, северной и европейской части, отдельные районы Сибири и Дальнего Востока.

Химик: лабораторные опыты: доказательство наличия йодид - ионов в выданных продуктах. При взаимодействии йодидов с нитратом серебра выпадает желтый осадок йодида серебра; с растворами солей свинца (II) –желтый осадок йодида свинца(II); с сульфатом меди(II)- желтый осадок йодида меди(II).

Литература

1.Егоров А.С., Иванченко Н.М., Шацкая К.П. Химия внутри нас. Ростов – на – Дону.: Феникс, 2004.

2.Макаров К.А. Химия и здоровье. М.: Просвещение, 1985.

3.Макаров К.А. Химия и медицина. М.: Просвещение, 1981.

4.Слесарев В.И. Химия: основы химии живого. С.-Пб.: Химиздат, 2000.

5.Фримантл М. Химия в действии. М.: Мир, 1991.

6.Химия и общество. М.: Мир, 1995.