Объектом моего химического исследования были выбраны разные сорта чая.

Цель работы - определить концентрацию фторидов в разных видах чая и их влияние на здоровье человека.

Для достижения данной цели были выдвинуты задачи:

Среднее содержание фтора в различных органах растений колеблется от 0,1 до 5 мг/кг сухого вещества; суммарное количество фтора в фитомассе континентов равно 8,8106 т. Можно отметить, что, несмотря на широкую распространенность фтора в природе, большую химическую активность его соединений, почти не изучена его роль в жизни растений, условия поглощения и метаболизма; а также миграция в системе породы-почвы-воды-растения. Некоторые исследователи считают, что содержание фтора в растениях не зависит от его содержания в почвах. Другие же считают, что этот вывод не является достаточно обоснованным, поскольку авторы пользуются результатами определений в почвах валового фтора, малодоступного или не доступного растениям. Они не исключают возможности, что при определенном солевом составе и высоком содержании подвижного фтора в почвенном растворе произрастающее на этих почвах растения накапливают фтор. Результаты химических анализов показали дифференциальное накопление фтора в отдельных органах растений. Больше всего фтора концентрируется в зеленых органах. [3]

Из литературных источников известно, что при недостатке фторидов происходит заболевание зубов, называемое деминерализацией (это утрата из эмали зубов и костной ткани минералов и солей, происходящая при частом контакте с кислотами, которые образуются в результате жизнедеятельности микроорганизмов в полости рта. Патологическое обеднение тканей зубов происходит в первую очередь солями кальция, а потом и ионами фтора).

А при их избытке вызывают флюороз и остеопороз. Эндонемический флюороз развивается из-за избыточного употребления фторидов с пищей и водой. Практически всегда это происходит еще в утробе матери или в раннем детстве до прорезывания зубов и выражается в косметическом дефекте зубов. Проявления эндонемического флюороза заметны невооруженным глазом - это неравномерные белые пятна на зубах, которые могут постепенно темнеть и становиться похожими на кариес. Остеопороз - хронически прогрессирующее системное, обменное заболевание скелета или клинический синдром, проявляющийся при других заболеваниях, который характеризуется снижением плотности костей по причине нарушения метаболизма костной ткани с преобладанием катаболизма над процессами костеобразования, снижением прочности кости и повышением риска переломов.

Количество фторидов в употребляемой воде (см. в примечании таблица №2) [1].

В информационных источниках указывалось, что концентрация фторидов в зубных пастах незначительно влияет на концентрацию ионов фтора в организме.

Поэтому нам надо будет найти наименее фторированные образцы чая, так как ионы фтора мы ежедневно потребляем с водой и при чистке зубов зубной пастой. Это убережет нас от болезней, вызванных избытком фторидов.

Из литературных источников известно об оптимальных количествах потребления фторидов в сутки для детей/взрослых. В нашем государстве оптимальным количеством потребления фторидов в сутки для детей является 1-4 мг/день и для взрослых - 4 мг/день.

Также есть установленная норма для чая, определяющая его качество:

· для чая высшего сорта - не более 4 мг фторидов на литр;

· для чая более низкого качества - 1-6,5 мг/л.

В литературных источниках указывалось, что в рассыпном чае содержание фторидов меньше, чем в пакетированных образцах, так как чаще всего пакетированные образцы чая недобросовестные производители наполняют прессованными старыми чайными листьями, стеблями и ветками, что склоняет нас к покупке рассыпных образцов, в которых мы видим содержание и качество продукта.

Зеленый чай содержит меньше ионов фтора, чем черный. Это объясняется простой закономерностью: чем моложе листья, тем меньше фторидов в них запасено.

Материал и методика

· Социологический опрос

· Количественные измерения фотоколориметрическим методом

ь Принцип действия колориметра

ь Подготовка проб для исследования

ь Проведение измерения

1. Социологический опрос.

Объекты исследования были выбраны по опросу в социальной сети "Вконтакте", в котором приняли участие люди в возрасте от 10 до 60 лет на тему: "Выберите ваш любимый чай".

Также проводился опрос с целью определить частоту потребления чая среди населения. Его название "Как часто в день вы пьёте чай?".

2. Количественные измерения фотоколориметрическим методом:

2.1 Принцип действия колориметра:

Как и все колориметры, принцип действия прибора серии С100 основан на законе Бургера-Ламберта-Бэра. Согласно этому закону логарифм отношения интенсивности падающего и прошедшего излучения (оптическая плотность) пропорционален концентрации вещества, поглощающего это излучение и длине оптического пути.

закон Бургера-Ламберта-Бэра.

· Количество электромагнитного излучения, поглощенное раствором, пропорционально концентрации раствора и толщине его слоя.

I=I₀*

· I - интенсивность светового потока, прошедшего через раствор

I_{0 -} интенсивность падающего на раствор светового потока

· ^- коэффициент поглощения светового потока (постоянная величина, характерная для каждого окрашенного вещества и зависящая от его природы)

· концентрация окрашенного вещества в растворе

· ^- толщина слоя светопоглощающего раствора

Таким образом, измерив оптическую плотность и зная коэффициент поглощения и длину оптического пути, можно рассчитать концентрацию вещества. (см. рисунок №1 в примечании).

Светодиод испускает монохроматическое излучение определенной длины волны с постоянной интенсивностью В зависимости от максимума оптического поглощения исследуемого вещества используются различные светодиоды. За длину оптического пути принимается диаметр кюветы. Фотоэлектрическая ячейка (детектор) поглощает прошедшее излучение (I) и преобразует его в электрический ток, создавая на выходе пропорциональную разность потенциалов в диапазоне мВ. Микропроцессор использует эту разность потенциалов для преобразования её в соответствующие единицы концентрации и отображает полученное значение на дисплее.

Процедура измерения состоит из двух этапов: зануление прибора и непосредственно измерение. Сама кювета играет очень большую роль, так как является основным оптическим элементом и требует отдельного внимания. Очень важно, чтобы на обоих этапах сохранялись одинаковые оптические условия. Поэтому всегда лучше использовать одну кювету для зануления и измерения. Кроме того, необходимо следить, чтобы стенки кюветы были всегда чистыми и не поцарапанными, так как это вызывает дополнительное рассеяние и поглощение излучения. Не следует касаться стенок кюветы пальцами. Всегда надо закрывать кювету крышкой перед тем, как поместить ее в кюветное отделение прибора.

Правила работы с колориметром:

После добавление реагентов, образец должен быть проанализирован сразу. Не храните прореагировавший образец, так как это может привести к потере точности. Прежде чем поместить кювету в кюветное отделение прибора, тщательно протрите её от следов влаги, грязи и отпечатков пальцев. Используйте для этой цели не ворсистую ткань.

Образец не должен содержать крупных включений и быть однородным. Каждый раз при установке кюветы она должна размещаться в кюветодержателе одним и тем же образом (метка на крышке кюветы).

Прибор позволяет проводить серийный анализ (один нулевой раствор для ряда образцов). Но рекомендуется использовать свой нулевой раствор (бланк) для каждого образца. Сразу же после измерения вылейте образец, так как продукты реакции могут взаимодействовать со стеклом при длительном хранении. Встряхивание кюветы может вызвать образование пузырьков воздуха на её стенках. Для их удаления слегка постучите закрытой кюветой по твердой поверхности.

Мешающие влияния:

К занижению результатов могут приводить:

· Щелочность свыше 5000 мг/л

· Алюминий свыше 0.1 мг/л

· Железо свыше 10 мг/л

К завышению результатов могут приводить:

· Хлорид свыше 7000 мг/л

· Фосфат в орто-форме при концентрации свыше 16 мг/л

· Гексаметофосфат натрия свыше 1.0 мг/л

· Сульфат свыше мг/л

При высокой цветности и мутности образцов может понадобиться их дистилляция.

Высокая щелочность может быть нейтрализована добавлением соляной или азотной кислоты.

2.2 Подготовка проб для исследования.

1. Нагрели 1 пробу до 90°С 200 мл дистиллированной воды в мерном стаканчике на водяной бане, 2 пробу оставили при комнатной температуре.

2. Заварили образец чая в дистиллированной воде в 1 и во 2 пробах.

3. Предположили, что 3,75 мг/л-это примерная концентрация фторидов в образце. Переведем это число в нг/мл=>3750 нг/мл.

4. Растворили в 100 мл дист. воды => 0,375 мг/100 мл

5. Растворили еще в 100 мл дист. воды =>0,1875 мг/200 мл

6. Получится 1,875 мг/ 2 л, так как нельзя измерить концентрацию больше 2 мг/л для проведения исследования при помощи колориметра.

7. Взяли 10 мл конечного раствора для дальнейшего измерения.

8. Профильтровали.

9. Перелили профильтрованный раствор в кювету.

10. Добавили во вторую кювету 2 мл раствора HI 93729 (SPADNS реагент), закрыли крышкой и перемешали.

2.3 Проведение измерения.

1. Кнопками PROGRAM ^ и Ў выбрали номер соответствующей программы для определения фторида (№15).

2. Наполнили первую кювету 10-ю мл дистиллированной воды так, чтобы уровень жидкости находился на уровне примерно 1,5 см от верхней кромки кюветы.

3. Добавили в первую кювету 2 мл раствора HI 93729 (SPADNS реагент), закрыли крышкой и перемешали.

4. Подождали одну минуту.

5. Поместили первую кювету в кюветное отделение прибора так, чтобы метка на крышке кюветы совпала с меткой на приборе.

6. Нажали ZERO, и на дисплее замигал символ "SIP".

7. Подождали несколько секунд, пока на дисплее не появится "-0.0-". Теперь прибор занулен и готов к измерениям.

8. Поместили в кюветное отделение прибора так, чтобы метка на крышке кюветы совпала с меткой на приборе.

9. Нажали READ DIRECT. На дисплее замигал символ "SIP".

10. По окончании измерений на дисплее появилось содержание фторида в мг/л (увеличим это значение в 2 раза, так как для измерения при помощи колориметра разбавляли раствор в 2 раза).

11. Сравнили результаты исследований с рекомендованной нормой потребления фтора в сутки для детей и взрослых. (см. рисунок №2 в приложении).

Результаты исследований.

1. Так были выбраны следующие образцы: пакетированный черный чай "Brooke Bond", "Greenfield Golden Ceylon Black Tea", "Ahmad Tea English Breakfast", улунский рассыпной чай, зеленый пакетированный чай "Greenfield mango delight", зеленый рассыпной чай "Lipton Classic Green", черный рассыпной чай Tess. (см. график №1 в приложении).

2. Результаты показали, что около 60 % опрошенных пьют чай более 3 кружек в день. У многих людей есть зависимость от чая (см. график №2 в примечании).

3. По показаниям колориметра мы определили, что наименьшее количество фторидов находится в пакетированном черном чае "Ahmad Tea English Breakfast", который был заварен в кипятке (0,54 мг/л). На втором месте - пакетированный черный чай "Brooke Bond" (0,62 мг/л). На третьем - зеленый пакетированный чай "Greenfield mango delight" (0,98 мг/л). Результаты остальных экземпляров приведены в таблице №3 в приложении.

Выводы