Содержание

Введение

Всё живое и неживое на нашей планете, а также сама планета имеет химическую основу: состоит из химических веществ. Человек, принимая пищу, вдыхая отравленный воздух, может нанести себе вред, в результате возможны отравления. Какие же вещества спасут человека от таких последствий?

Эти вещества называют адсорбентами. К ним относится уголь активированный, гидрат окиси алюминия, белая глина (каолин — глина белого цвета, состоящая из минерала каолинита, химический состав глины включает такие микро- и макроэлементы как калий, кальций, натрий, медь, цинк, хром, железо, никель, кобальт),  силикагель, тальк и иные вещества для наружного и внутреннего применения.

Цель нашего исследования: сравнить адсорбционные свойства выбранных адсорбентов.

Задачи:

1.Подобрать вещества для проведения исследований.

2.Подобрать методику доказательства адсорбционных свойств некоторых веществ.

3.Определить наиболее сильный адсорбент из выбранных.

4.Выяснить значение адсорбции.

                              1.Обзор литературы

1.1.Что такое адсорбция?

Адсорбция (от лат. ad-на, при и sorbeo-поглощаю) - это концентрирование различных веществ на поверхности раздела двух систем (твердое вещество - жидкость, твердое вещество - газ, жидкость - газ, жидкость - жидкость).  Проще говоря – это поглощение жидкостью либо поверхностью твёрдого тела газов, твёрдых частичек, либо растворенных веществ какого-нибудь вещества. Адсорбирующие вещества характеризующие способности вещества впитывать жидкость (воспалительную) и поглощать вредоносные токсические вещества (http://islimming.ru/1206/adsorbent).Вещество, которое удерживает на своей поверхности частицы  за счёт межмолекулярных сил вблизи этой поверхности, называется адсорбентом. Вещества, которые адсорбируются, являются адсорбатами. Адсорбция может сопровождаться химической реакцией между адсорбентом и адсорбатом. Такой процесс называется хемосорбцией.

           Адсорбционные свойства адсорбентов зависят от химического состава и физического состояния поверхности, от характера пористости и  поверхности. Известно очень много адсорбентов: активированный уголь, белая глина, силикагель, гидроокись алюминия, воздушная кукуруза, промокательная бумага.

1.2.Применение адсорбции в жизни человека.

         Самым общедоступным адсорбентом является уголь активированный, который потребляют вовнутрь при многообразных заболеваниях желудочно-кишечного тракта, при наличии хронических аллергических и инфекционно-воспалительных процессов с целью очистки организма от токсических веществ.

          Какие вещества можно удалить из организма при помощи активированного угля? Уголь активированный употребляют вовнутрь с целью очистки организма от каких-либо вредоносных веществ. При проведении кратковременных курсов принятия угля организм на самом деле очищается от вредоносных компонентов. К тому же даже значительные дозы угля активированного (к примеру, при совершении промывания желудка за один раз используют до 30,0 грамм данного препарата) не способствует передозировке.

       Однако при долговременном или слишком частом принятии угля активированного он способен устранять из желудочно-кишечного тракта различные витамины, которые нужны организму для правильного обмена веществ и энергии, что в конечном итоге приведет к понижению иммунитета и расстройствам обмена веществ. В таких случаях вдобавок могут быть устранены также ферменты, необходимые для процесса пищеварения, и пища в зоне кишечника начнет аномально разлагаться, т.е. посредством гниения. Это может вызвать глушение полезной микрофлоры и стремительное развитие микрофлоры условно-патогенной, которая способна в любое время в стенке кишечника вызвать какой-нибудь воспалительный процесс. Данное состояние имеет название дисбактериоз (Скурихин И.М., Нечаев А.П.).

           При долговременном использовании угля активированного могут ликвидироваться полезнейшие компоненты из крови в результате их адсорбции через ворсинки слизистой кишечника. Подобным способом могут быть из крови устранены необходимые минеральные компоненты — магний и калий (от этого может пострадать, прежде всего, мышца сердечная) и кальций (он активно участвует в клеточном обмене веществ). Уголь активированный может непрерывно из организма устранять определенную часть пищевых компонентов — жиров, белков и углеводов. При недостаточном количестве белков явно понижается иммунитет, ногти и волосяной покров становятся ломкими, кожный покров стареет быстро, страдают различные внутренние органы, клеткам которых неизменно необходимы белки, а также иммунитет.

    Адсорбционые свойства угля нашли применение в конструирование противогаза. Русский химик-органик, академик АН СССР  Николай Дмитриевич Зелинский совместно с инженером Кумантом создал противогаз (О.С. Габриелян).

     В период с 1914-1918 годов Зелинский разработал средство защиты от боевых отравляющих веществ — угольный противогаз. 22 апреля 1915 в районе Ипра на стыке французского и британского фронтов немцы осуществили первую газобалонную химическую атаку. В результате из 12 тысяч солдат в живых осталось только 2 тысячи. 31 мая подобную атаку повторили на русско-германском фронте под Варшавой. Потери среди солдат были огромны. Николай Зелинский поставил задачу отыскать надежное средство защиты от отравляющих газов. Понимая, что для универсального противогаза нужен универсальный поглотитель, для которого был бы совершенно безразличен характер газа, Зелинский пришел к идее использовать обыкновенный древесный уголь. Он вместе с В. С. Садиковым разработал способ активирования угля путем прокаливания, что значительно увеличило его поглотительную способность. В июне 1915 года на заседании противогазовой комиссии при Русском техническом обществе Зелинский впервые доложил о найденном им средстве. В конце 1915 инженер Э. Л. Кумант предложил использовать в конструкции противогаза резиновый шлем. Из-за преступной задержки с внедрением противогаза по вине командования армии только в феврале 1916 после испытаний в полевых условиях он, наконец, был принят на вооружение. К середине 1916 года было налажено массовое производство противогазов Зелинского-Кумманта. Всего за годы Первой мировой войны в действующую армию было направлено более 11 миллионов противогазов, что спасло жизнь миллионам русских солдат.

        Гидрат окиси алюминия повышает активность выведения через кишечник фосфатов. Аморфный белый рыхлый порошок, в воде нерастворим; растворим в процессе нагревания в растворах едких щелочей и разбавленных кислотах. Использование: адсорбент, обволакивающее, антацидное средство, используется вдобавок в форме присыпок, является одним из компонентов препарата «маалокс» и «альмагель».Употреблять наружно — с целью присыпок, вовнутрь — при высокой кислотности сока желудочного, а вдобавок при отравлении организма токсическими веществами.

       Силикагель - это гранулированная, стекловидная форма диоксида кремния. Силикагель представляет собой высушенный гель, образующийся из пересыщенных растворов кремниевых кислот. Является высокопористым, образованным мелкими частицами сферической формы, веществом. Силикагель имеет множество полезных свойств как осушитель. Благодаря этим уникальным свойствам, он находит применение в различных областях промышленности. Когда мы открываем какой-нибудь новый ноутбук, телевизор, новую одежду или коробку с обувью, даже некоторые продукты питания, мы можем увидеть маленькие бумажные пакеты, с мелкими гранулами. Эти гранулы – силикагель, осушитель, который дает превосходные результаты для удаления влаги.

Силикагель приходит на помощь и любителям кошек. Использование диоксида кремния в кошачьих наполнителях для туалета является новейшим продуктом на рынке. Этот продукт действительно уникален и экономичен. Он отлично впитывает влагу. Слой  силикагеля в 3-5 см на дне кошачьего лотка и запах исчезнет на 2-3 недели.

        Адсорбционные явления чрезвычайно широко распространены в живой и неживой природе. Толщи горных пород и почвы являются огромными колоннами с адсорбентами, по которым перемещаются водные и газовые растворы. Легочная ткань подобна адсорбенту - носителю, на котором удерживается гемоглобин крови, обеспечивающий перенос кислорода в организм. Многие функции биологических мембран живой клетки связаны со свойствами их поверхности, так, например, общая площадь биологических мембран в организме человека достигает десятков тысяч квадратных метров.

(referat.yabotanik.ru›himiya/znachenie…rastvorov).

2. Методики исследования

2.1. Методики проведения исследования.

Мы изучили  методики проведения опытов по определению адсорбционных свойств веществ: калориметрический ( основаный на разнице теплот, выделяемых при адсорбции), хроматографический. Для проведения этих опытов требуется специальное оборудование. Мы провели исследования, доступные школьной лаборатории (Тяглова Е.В.).

Опыт 1: в воде растворили красную гуашь и помещали адсорбент, засекая время, когда начнёт происходить обесцвечивание (адсорбент будет поглощать краситель).

 Адсорбенты способны поглощать вещества не только из растворов.

Опыт 2: на дно колбы капнули парфюмерной воды, поместили адсорбент, закрыли пробкой, встряхнули и отмечали изменение запаха, вплоть до полного исчезновения.

2.2. Материалы и оборудование

Для проведения эксперимента мы  взяли следующие адсорбенты:

1. Активированный уголь
2. Гидроокись алюминия
3. Силикагель

Выбранные адсорбенты обладают следующими основными свойствами:

-необходимой селективностью;

-отсутствием каталитической активности и химической инертностью к компонентам разделяемой смеси (воздух – запах, вода – гуашь);

-быть доступным.

3.Результаты исследований.

3.1.Адсорбционные свойства  некоторых адсорбентов

Опыт 1: в воде растворили красную гуашь и поместили ли адсорбент, засекая время, когда начнёт происходить обесцвечивание (до полного обесцвечивания), а также отмечали отношение к впитыванию влаги.

Опыт 2: на дно колбы поместили адсорбент, капнули на него каплю парфюмерной воды, закрыли пробкой, встряхнули и отмечали изменение запаха, вплоть до полного исчезновения.

Выводы

1.Для эксперимента мы выбрали три адсорбента: активированный уголь, силикагель, гидроокись алюминия. Выбранные адсорбенты обладают следующими основными свойствами: они доступны для исследования, химически инертны, пористы (большая площадь соприкосновения).

2.Подобрали доступную и эффективную  методику для доказательства адсорбционных свойств веществ.

3. В результате опытов, мы выяснили, что 

-активированный уголь является наилучшим адсорбентом по поглощению газов, запахов в воздухе и  посторонних  веществ в растворе, это его свойство позволило великому русскому учёному Н. Д. Зелинскому  использовать прослойку угля в противогазе;

-силикагель хорошо впитывает запахи и влагу, благодаря этим свойствам его используют в быту (для осушения), а также для комфортного содержания  домашних животных;

-гидроокись алюминия также впитывает газы, запахи и обезвреживает посторонние вещества, гидроокись алюминия входит в состав лекарств для лечения болезни желудка (маалокс, альмагель), так как помимо  адсорбционных свойств гидроокись алюминия обладает противокислотными (антацидными), обволакивающими свойствами, необходимыми при высокой кислотности сока желудочного, язве желудка и язве двенадцатиперстной кишки и при присутствии иных заболеваний желудочно-кишечного тракта.

4.Выяснили  значение адсорбции. Активный уголь отличается обычного тем, что у него гораздо большая поверхность. Его частицы буквально пронизаны порами (для этого уголь особым способом обрабатывают и удаляют из него примеси). А так как адсорбция - это поглощение поверхностью, то ясно: чем больше поверхность, тем и поглощение лучше.

        Дополнительно из литературы мы узнали, что если положить пакетики с силикагелем рядом с острыми бритвами, лезвиями, ножами, они не затупятся и не подвергнутся окислению, так как силикагель впитывает влагу. Силикагель применяют во флористике: есть способ сохранить букет – дать ему вторую жизнь при помощи силикагеля. Растения после сушки с помощью силикагеля выглядят практически как свежие, сохраняется цвет лепестков.

Заключение

        Адсорбционные явления чрезвычайно широко распространены в живой и неживой природе. Толщи горных пород и почвы являются огромными колоннами с адсорбентами, по которым перемещаются водные и газовые растворы. Легочная ткань подобна адсорбенту - носителю, на котором удерживается гемоглобин крови, обеспечивающий перенос кислорода в организм. Многие функции биологических мембран живой клетки связаны со свойствами их поверхности, так, например, общая площадь биологических мембран в организме человека достигает десятков тысяч квадратных метров.

Человек нашёл применение адсорбции в быту, в военном деле, в промышленности.

                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.

           Самое простое вещество – уголь, благодаря своим адсорбционным свойствам спасло жизни русских солдат в период первой мировой войны, когда германские военачальники  применили химическое оружие - пары ядовитого хлора.

Литература

1. B.А. Астахов, М.М. Дубинин, Изучение свойств адсорбентов. М., 2003г.
2. Бердоносов С.С., Бердоносов П.С. Справочник по общей химии. М.: АСТ Астрель,2000.
3. Габриелян О.С. Химия 9 класс. М.: «Дрофа», 2009.
4. Скурихин И.М., Нечаев А.П. Все о пище с точки зрения химика.-М.: «Высшая школа», 1991.
5. Тяглова Е.В. Исследовательская  деятельность учащихся по химии. М.: «Глобус»,2007.
6. referat.yabotanik.ru›himiya/znachenie…rastvorov).