Паспорт проектно-исследовательской работы
Название проекта: «Исследование поглощающей способности некоторых медицинских препаратов адсорбционного действия».
Автор проекта: Лунина Валерия, Черничкина Ирина 8 «Н»
Руководитель проекта: Соколинская Наталия Романовна, учитель химии
Учебный предмет, в рамках которого проводится работа по проекту: химия
Проблемные вопросы: 1) насколько эффективнее адсорбционные свойства более разрекламированных препаратов, таких как «Смекта», «Энтеросгель» по сравнению с традиционными (активированным углем)
Гипотеза: химический состав активированного угля и «Смекты» различны, следовательно, различна и их адсорбционная способность.
Цель проекта: сравнить адсорбционную способность активированного угля и «Смекты»;
Задачи проекта: 1) изучение литературы по данному вопросу;
2) анализ и разработка методики проведения эксперимента
3) сравнение адсорбционной способности активированного угля и «Смекты».
4) представление результатов работы в виде стендового доклада.
Тип проекта: исследовательский, среднесрочный
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ
ГБОУ «ШКОЛА №2098
«МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР»
ИМЕНИ ГЕРОЯ СОВЕТСКОГО СОЮЗА Л.М.ДОВАТОРА»
(структурное подразделение школа 5)
Исследовательский проект
«Исследование поглощающей способности некоторых медицинских препаратов адсорбционного действия».
Авторы проекта:
Лунина Валерия,
Черничкина Ирина
8 «Н» класс
Руководитель проекта:
Соколинская Н.Р.,
учитель химии
Москва
2016-2017 уч. Год
Содержание:
Введение ……………………………………стр.3
Литературный обзор ……………………… стр.5
Экспериментальная часть ………………... стр. 10
Выводы …………………………………….стр.12
Список используемой литературы ……… стр.13
Введение.
С явлением адсорбции, знаком, наверное, каждый, хотя, может быть. Как только вы сажаете чернильную кляксу на бумагу или, что гораздо хуже, на одежду, так сразу и знакомитесь с этим явлением. Когда поверхность одного вещества (бумаги, ткани и т.д.) поглощает частицы другого вещества (например чернил), это и есть адсорбция.
Вы когда-нибудь задумывались почему одежда маляра пахнет скипидаром и краской, шофера – бензином, кондитера – орехом мускатным? Причина этого вызвана адсорбцией молекул газов на одежде, ткань которой является в данном случае адсорбентом.
Очень хороший адсорбент – уголь. Причем не каменный, а древесный, и не просто древесный, а активированный. Одно из направлений его активного применения – медицина. Ни для кого не секрет, что уголь является достаточно эффективным средством при отравлениях. Однако, в последнее время, в аптеках появилось большое количество и других медицинских препаратов аналогичного действия. Насколько они эффективны и безопасны? Что лучше «старое и проверенное» или «новое, разрекламированное? Мы решили это проверить на примере такого, хорошо известного на данный момент препарата, как «Смекта».
Цель: сравнить адсорбционную способность активированного угля и «Смекты»
Гипотеза: химический состав активированного угля и «Смекты» различны, следовательно, различна и их адсорбционная способность.
Задачи проекта: 1) изучение литературы по данному вопросу;
2) анализ и разработка методики проведения эксперимента
3) сравнение адсорбционной способности активированного угля и «Смекты».
4) представление результатов работы в виде стендового доклада.
Актуальность исследования:
К сожалению, не редки случаи, когда мы используем некоторые медицинские препараты, не обращаясь к врачу, не задумываясь о его составе, влиянии на организм и принципе действия (главное, что помогает). И в этом случае, часто стоим перед выбором, какой препарат купить – более дорогой или дешевый, новый, активно разрекламированный, или старый, проверенный годами?
Метод исследования: изучение литературы, наблюдения, сравнения и анализ, эксперимент.
Литературный обзор.
Явление адсорбции.
Адсорбция является разновидностью процесса, называемого сорбцией.
Сорбцией (от латинского «sorbeo» — поглощаю, втягиваю) называют любой процесс поглощения одного вещества другим, независимо от механизма поглощения. В зависимости от механизма сорбции различают адсорбцию, абсорбцию и капиллярную конденсацию.
Абсорбция газов (лат. absorptio, от absorbeo-поглощаю), объемное поглощение газов и паров жидкостью с образованием раствора.
Капиллярная конденсация — сжижение пара в капиллярах, щелях или порах в твердых телах.
Адсорбция — процесс, в результате которого поверхность какого-либо твёрдого тела поглощает жидкость или газы.
Материал, на котором происходит адсорбция называется адсорбентом, адсорбирующееся вещество является адсорбатом. В указанном в самом начале примере адсорбентом является (бумага, ткань), а адсорбатом - чернила.
Активированный уголь.
Древесный уголь - это микропористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при разложении древесины без доступа воздуха. Чтобы увеличить поглотительную способность, древесный уголь обрабатывают горячим водяным паром. Обработанный таким способом уголь называют активированным или активным. Такой уголь продают в аптеках, обычно в виде таблеток. Применяется в производстве кристаллического кремния, сероуглерода, чёрных и цветных металлов, активированного угля, в качестве топлива в кузнечных горнах, используется в металлургии при выплавке особо чистых сортов чугуна, так как не содержит вредных примесей, имеющихся в коксе. Однако больше известно применение древесного угля, основанное на его способности к адсорбции – способности поглощать (адсорбировать) различные вещества.
Хорошо известен такой опыт: нужно приготовить бледный раствор чернил любого цвета и налить в пробирку. Положите в пробирку таблетку активного угля, лучше растолченного, закройте и встряхните как следует. Раствор посветлеет на глазах. Поменяйте раствор на какой-либо другой, но тоже окрашенный - пусть это будет разбавленная гуашь или акварель. Эффект окажется таким же. А если взять просто кусочки древесного угля, то они будут поглощать краситель значительно слабее.
Как уже было отмечено - активный уголь отличается от обычного тем, что поверхность у него гораздо больше. Его частицы буквально пронизаны порами.
Адсорбенты способны поглощать вещества не только из растворов. Можно взять поллитровую стеклянную банку и капнуть на дно одну каплю одеколона или любого другого пахучего вещества. Обхватите банку ладонями и подержите её так с полминуты, чтобы немного нагреть пахучую жидкость. Затем положите в склянку немного активного угля, закройте ее плотно крышкой и оставьте на несколько минут. Снимите крышку и осторожно понюхайте. Запах исчезнет.
Не обязательно брать для этих опытов активный уголь. Примерами адсорбентов служат активированный уголь, речной песок, порошок оксида алюминия и оксида кремния, вата, сухая размолотая глина, мел. Словом, самые разнообразные вещества, но обязательно с развитой поверхностью. В том числе и некоторые пищевые продукты - например хлеб легко впитывает посторонние запахи. Недаром пшеничный хлеб не советуют держать в одной упаковке с ржаным - их запахи смешиваются, и каждый теряет свой особый, только ему присущий аромат. Эффективность адсорбции тем сильнее, чем больше поверхность твердого вещества, на котором она происходит.
Очень хороший адсорбент - воздушная кукуруза, или кукурузные палочки. Повторите предыдущий опыт с пахучими веществами в присутствии кукурузных палочек - и запах совершенно исчезнет.
Каково же практическое применение адсорбции в профессиональной деятельности и в жизни человека?
При помощи различных твердых адсорбентов производится улавливанье ценных паров и газов, осветление растворов в производстве сахара, глюкозы, многих фармацевтических препаратов, нефтепродуктов.
Адсорбцией извлекают малые количества веществ, растворенных в больших объемах жидкости. Этим способом пользуются, например, в технологии получения редких элементов.
Важную роль адсорбционные процессы играют при крашении волокон, при обогащении полезных ископаемых (флотация).
Сейчас на многих кухнях над газовыми плитами ставят разнообразные устройства для очистки воздуха от чада и дыма. В таких устройствах, помимо прочего, есть патрон с каким-либо адсорбентом, через который прогоняют загрязненный воздух. А когда вся поверхность будет занята посторонними, "впитанными" из воздуха частицами, патрон заменяют свежим
Явление адсорбции широко используется для очистки сахара на рафинадных заводах от веществ, придающих ему желтый цвет, для очистки спирта, для медицинских целей и т. д.
Н. Д. Зелинский на основе адсорбционных свойств древесного угля разработал фильтрующий противогаз.
 
Рисунок 2 — Устройство фильтрующего противогаза:
1.шлем — маска, 2. клапанно — распределительная коробка, 3. фильтрующая коробка, 4. активированный уголь, 5. химический поглотитель, 6. противодымный фильтр, 7. вдыхательный клапан.
«Смекта»
«Смекта» представляет собой лекарственное средство природного происхождения, обладающее адсорбирующим и проективным свойствами
Торговые названия. Неосмектин, Смекта.
Химическое название Смектит диоктаэдрический (Диосмектит) — вещество природного происхождения, смешанный силикат алюминия и магния (по другим данным — смешанный оксид кремния и алюминия). Применяется как лекарственное средство, в качестве энтеросорбента. Защищает слизистую оболочку желудка и кишечника от отрицательного воздействия соляной кислоты, желчных солей, микроорганизмов, их токсинов и других раздражителей, обладает выраженной обволакивающей способностью. Не влияет на двигательную активность кишечника и выводится из организма в неизмененном виде.
Оксид алюминия или алюминий оксид – одно из самых распространённых на Земле веществ. Достаточно сказать, что он входит в состав глин, и когда научились получать алюминий, этот металл часто называли «глинием». Al2O3 – основной компонент минералов глинозёма, нефелина, алунита, а также вулканической лавы, белой глины – каолина и горной породы боксита. Из них его и добывают. Оксид алюминия бывает и кристаллическим. Его чистые кристаллы прозрачны (минерал корунд), а примеси придают окраску (рубин, сапфир и другие).
В обычных условиях оксид алюминия – это белый порошок или мелкие бесцветные кристаллы. не растворим в воде и химически не взаимодействует с ней;
прочен и твёрд (по твёрдости уступает лишь алмазу);
имеет высокие электроизоляционные свойства;
огнеупорен и сохраняет рабочие свойства при нагревании до 1000-1500°;
обладает низкой плотностью, микропористостью;
исключительно устойчив к коррозии и истиранию;
экономичнее многих других материалов с аналогичными свойствами.
Ценные свойства оксида алюминия обеспечили устойчивый спрос на него в самых разных отраслях промышленности.
Из природного сырья, содержащего оксид алюминия, добывают металлический алюминий.
Крупные окрашенные кристаллы оксида (природные и синтетические) украшают ювелирные изделия. Кристалл рубина или сапфира – «сердце» многих лазерных устройств. На мелких искусственных рубинах («камнях») крепятся движущиеся части в механических часах. Из мелких кристаллов изготавливают корундовые круги для шлифовки и заточки, а мелкие кристаллы, наклеенные на основу, образуют всем известную наждачную бумагу. Корундовыми дисками режут металл, камень, керамику.
Оксиды алюминия служат сырьём для производства высококачественной керамики – твёрдой, устойчивой к истиранию, огнеупорной, электроизоляционной. Из неё производят сотни видов продукции – от бронеплит на боевых машинах до искусственной лыжни и зубных протезов.
Мировая потребность в оксиде алюминия – 400 тыс. тонн в год.
Заметную долю в ней составляет особый продукт – активированный, или, как его ещё называют, активный оксид алюминия (АОА).
Одно из ценных свойств оксида алюминия – высокая способность поглощать пары воды и оставаться при этом стойким к капельной влаге. Между тем, производство многих материалов требует их очистки от влаги. Чтобы она извлекалась быстро и полно, поглотитель должен иметь максимальную поверхность соприкосновения с нею. Это как раз и обеспечивает активный оксид алюминия.
Он имеет вид мелких гранул - цилиндрических (АОА-«черенок») или округлых (АОА-«шарик»). Поверхность поглощения велика из-за того, что, во-первых, они пронизаны порами и, во-вторых, после засыпки между гранулами остаются многочисленные промежутки.
Дополнительные выгоды этого поглотителя – его термостабильность и возможность регенерации. Когда поры уже насыщены водой, гранулы прокаливают при 150-250°, и они вновь готовы для эффективного влагопоглощения. К тому же, они механически прочны и не разрушаются под тяжестью массы, лежащей выше.
Оксид алюминия активный используют для глубокой осушки газов, в том числе и природного газа, сжатого воздуха, который подаётся в компрессоры, и в других случаях, когда важно поддерживать высокую сухость, например, при консервации аппаратуры.
Оксид алюминия активный способен эффективно поглощать не только влагу, но другие вещества, например кислоты.
Экспериментальная часть
В растворы, содержащие одинаковое количество сорбируемого вещества, помещались равные навески активированного угля и «Смекты». Определение адсорбционной способности проводилось визуально через 10 мин, 30 мин, 2 часа и 24 часа.
Вне зависимости от количества и вида адсорбента и адсорбируемого вещества раствор оставался окрашенным. Интенсивность окраски была достаточно большой. Через 30 минут происходило отстаивание растворов, но в толще раствора наблюдалось большое количество мелкой взвеси, которая за сутки не оседала.
Было принято решение полученные растворы фильтровать через 30 минут после добавления в них адсорбентов (фильтрование через больший интервал времени приводила к таким же результатам). Фильтрование проводилось через бумажный фильтр.
Фильтрование растворов, где в качестве адсорбента использовался активированный уголь проходило легко, полученный фильтрат сохранял достаточно интенсивную окраску.
Фильтрование растворов, где использовалась «Смекта» было затруднено – мелкие частицы порошка закупоривали поры фильтра. Зато фильтрат выходил практически бесцветным.
  
  
Активированный уголь
1 таблетка 0,25 г
Дозировка при отравлении
около 30 таблеток /раз
Цена 3-5 руб /10 штук
Разовое применение 10 - 15 руб
«Смекта»
При отравлении – 1 пакетик/ раз
Цена 180 руб/10 штук
Разовое применение 18 руб
Опрос среди одноклассников, родителей, учителей подтвердил наше предположение, что при симптомах отравления, большинство пьет не более 10 таблеток активированного угля, а при такой дозировке эффективность активированного угля низкая, в то время, как «Смекты» выпивается целый пакетик.
Стоимость 1 пакетика «Смекты» выше не значительно, но прием ее более приятен и эффективен.
Выводы:
Установлена зависимость поглотительной способности препарата от его химического состава.
Адсорбционная способность «Смекты» выше адсорбционной способности такого же количества (по массе) активированного угля.
Визуальное определение эффекта при использовании адсорбентов затруднено (а в случае использования низких концентраций окрашеных веществ практически невозможно) наличием взвеси самого адсорбента в растворе. Фильтрование затруднено слишком мелким размером фильтруемых частиц «Смекты», а интенсивность окраски фильтрата очень низкая. Необходимо использовать аппаратные методы определения наличия окрашенных веществ в исследуемых растворах.
Список литературы
1. Т.М. Рощина «Адсорбционные явления и поверхность» Соросовский образовательный журнал, №2, 1998
2. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость /перевод с английского под ред. К.В. Чмутова. – М.: Мир, 1970
3. статьи из «Википедии»
4. Инструкции к медицинским препаратам «Смекта» и «Активированный уголь».
|
