Исследовательская работа на тему ЖЕЛЕЗО В ПРИРОДНОЙ СРЕДЕ Работу выполнила ученица 8 класса Чернышёва Алина Владиславовна Руководитель: учитель биологии и химии Вагизова Г.З год

С целью повышения экологического образования и практических навыков, а также заинтересовавшись вопросом распространения железа в природе мы решили исследовать несколько водоемов и снег на содержание ионов железа (III). Это и послужила выбором темы нашей исследовательской работы : Железо в природной среде. Цель: исследование природных вод и снега для изучения содержания ионов железа (III). Цель обусловила постановку следующих задач: - изучение состояние проблемы в специальной литературе; - выбор маршрута и отбор проб воды и снега; - определение ионов железа (III) в пробах вод и снега. Согласно поставленным задачам в процессе исследования использовались следующие методы: - изучение и анализ литературы по данной проблеме; - изучение содержания железа в различных средах и продуктах питания; - капельный анализ для определения ионов железа (III); - выявление степени загрязненности объектов исследования.

В качестве объектов были взяты: - родниковая вода речная вода - - водопроводная вода снег со школьного двора - снег со двора детского сада - снег взятый у проезжей дороги на расстоянии 1 метра -

Железо занимает пятое место среди тяжелых металлов (Hg – Pb – Cd – As – Fe), расположенных в порядке уменьшения их токсичности. Это один из самых распространенных элементов в природе, который широко используется в различных отраслях промышленности и быту. В земной коре содержится 4,65% железа магнетит (Fe 2 O 4 ) гематит (Fe 2 O 3 ) пирит (Fe 2 S 2 )

В твердых выбросах металлургии содержится мг/кг железа. В почву, прилегающую к какому-либо комбинату, поступает мг/кг железа. Это приводит, в частности, к увеличению концентрации железа в огородных культурах (например, в клубнике до 8,5 мг/кг против 3,9 мг/кг на фоновых землях). Сброс сточных вод химического, металлургического, машиностроительного, металлообрабатывающего, химико фармацевтического, лакокрасочного, текстильного производства приводит к резкой концентрации железа в природных водах.

Являясь одним из наиболее распространенных элементов в природе, железо имеет исключительно большое биологическое значение. Общее содержание железа в организме взрослого человека колеблется от 4 до 7 г. Большая часть его входит в состав белков, обеспечивающих перенос кислорода тканям и ряд ферментативных реакций; меньшую часть составляют тканевые резервы, размещенные во внутренних органах. С возрастом человека содержание железа в его тканях увеличивается.

Гемоглобин – красный дыхательный пигмент крови человека, позвоночных и некоторых беспозвоночных животных. Состоит из белка (глобина) и железо порфирина – гема. Гемоглобин переносит кислород от органов дыхания к тканям и углекислый газ от тканей к дыхательным органам. Сам гемоглобин был обнаружен впервые в 1839 году немецким исследователем Р. Хюнефельдом в составе красных кровяных телец - эритроцитов..

Клод Бернар ( ) показал, что гемоглобин в красных кровяных тельцах переносит кислород, и что О 2 в гемоглобине замещается на монооксид углерода с фатальными последствиями для организма. Структурное изображение молекулы гемоглобина было получено в 1958 году М.Перутцем методом рентгеноструктурного анализа. М.Ф.Перутц ( г)

Содержание железа в продуктах питания (мг в 100 г продукта) говядина - 3,0 мг молоко - 0,07 мг апельсин – 0,3 мг шоколад – 3,5 мг хлеб – 3,0 мг творог – 0,5 мг рыба – 1 мг редис – 1 мг

Во избежание хронического отравления железом, содержащемся в пищи, установлены значения предельно допустимые концентрации (ПДК) Железо влияет на интенсивность развития фитопланктона и качественный состав микрофлоры в водоемах. Токсичность соединений железа в воде зависит от рН. В щелочной среде токсичность для рыб резко возрастает, так как образуется гидроксиды железа, которые осаждаются на жабрах, закупоривают и разъедают их. Кроме того, железо связывает растворенный в воде кислород, что приводит к массовой гибели рыб и других гидробионтов.

Предельно допустимая концентрация железа в пищевых продуктах 5,0 мг/кг 15,0 мг/кг 3,0 мг/кг 30,0 мг/кг 10,0 мг/кг 3,0 мг/кг 50,0 мг/кг

С целью повышения уровня экологического образования и практических навыков мы использовали капельный анализ для определения загрязненности в различных источников вод и снега ионами железа (III). Капельный анализ требует малых объемов реагента, прост в использовании. Отбор проб различных источниках вод. Пробы воды и снега отбирали в стеклянные бутылки и полиэтиленовые пакеты, промытые раствором соляной кислоты (1:1). Для предотвращения гидролиза солей железа при хранении на 1 л пробы воды прилили 25 мл концентрированной азотной кислоты. Анализ вод желательно проводить в течение суток после отбора проб.

Подготовка капельного анализа. Оборудование: химические стаканы объемом мл, реагент – роданид калия (аммония) -с массовой долей 20%, пробы природных вод, полоски фильтровальной бумаги.

Приготовление раствора реагента – роданида калия, массовая доля 20%. Взвесили 20 г роданида калия, поместили навеску в химический стакан и растворили в 80 мл кипяченой воды. Приготовленный раствор желательно хранить в склянке с притертой пробкой в темном месте. Фильтровальную бумагу нарезали полосками 1 х 5 см².

Выполнение анализа. В химический стакан налили по 50 мл природных вод из различных водоемов. Стаканы пронумеровали. Во все стаканы поместили полоски фильтровальной бумаги на 20 мин. Во избежание путаницы на полосках бумаги предварительно проставить номера. Через 20 мин полоски бумаги извлекли и высушили на воздухе. 1 – водопроводная вода 2 – проба снега вблизи проезжей дороги 3 – родниковая вода 4 – речная вода 5 – проба снега со школьного двора 6 – проба снега со двора дет. сада

Зависимость от концентрации ионов железа (III) (реагент роданид калия ) Интенсивность окраски Концентрация Fe(III), мг/л Буро-красная 100 Интенсивно розовая 10 Розовая 1 Слабо-розовая 0,5 Отсутствует Менее 0,1 На каждую полоску фильтровальной бумаги нанесли по капле реагента – 20%-ного раствора роданида калия. Сравнивая интенсивность окрашивания на полосках с данными по концентрации ионов железа (III)

Сделали вывод о приблизительной концентрации ионов железа (III) в природных водах и снеге. Полученные данные поместили в таблицу Концентрация ионов железа (III) в природных водах

Заключение В ходе работы были выполнены все поставленные перед нами задачи: - изучили состояние проблемы в специальной литературе; - выбрали маршрут и сделали отбор проб воды и снега; - изучение содержания железа в различных средах и продуктах питания; - капельным анализом определили ионы железа (III) в пробах вод и снега; - выявили степень загрязненности объектов исследования. Сравнив интенсивность окрашивания на полосках с данными о концентрации ионов железа (III) приведенных в таблице 3, выяснили, что проба снега вблизи проезжей дороги содержит концентрацию иона железа (III) равной 0,5 мг/л, а в остальных пробах менее 0,1 мг/л. Вывод: исследование проб воды и снега показало, что ионы железа (III) содержатся в них в предельно допустимых концентрациях, степень загрязненности минимальная.

ЛИТЕРАТУРА 1. Алтунин В.С., Белавцева Т.М. Справочник. Контроль качества воды, - М.: Колос, Венецкий С.И. Рассказы о металлах. – М.: Металлургия, Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V-VIII групп. – Л.: Химия, Николаев Л.А. Металлы в живых организмах. – М.: Просвещение, Ревелль П., Ревелль Ч. Загрязнение воды и воздуха. – М.: Мир, Ульямс Д. Металлы жизни. – М.: Мир, Химическая энциклопедия. Т.2, - М.: Советская энциклопедия, С