Реферат: Методика и материалы лабораторных исследований Качественное определение йода в поваренной соли Количественное определение содержания йода в виде йодата

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №13»

Секция «Естественные науки»

Название работы:

Оценка уровня потребления йода

с йодированной солью

Автор работы – Лунькова Мария

Ученица 11«А» класса

МОУ «СОШ№13»

Научный руководитель -

Бондаренко О.И

Преподаватель химии

МОУ «СОШ№13»

Новочебоксарск – 2010 г.
Содержание

Введение ………………………………………………………………..……………… 3

1. Роль йода в организме человека ……………………………………………….5
2. Методика и материалы лабораторных исследований…………………….......7

2.1. Качественное определение йода в поваренной соли……………………..7

2.2. Количественное определение содержания йода в виде йодата…………7

1. Результаты исследований ………………………………………………………9

Заключение (выводы)…………………………………………..……………………....11

Список литературы ………………………………………………………..………..….12

Приложение 1.

Таблица перевода показаний шкалы бюретки в концентрацию йода

в пробе (мг/г) …………………………………………………………………..…….13

Приложение 2.

Типичные симптомы при дефиците некоторых элементов в организме

человека ………………………………………………………………………….……14

Приложение 3.

Образец 1. …………………………………………………………………………… 15

Приложение 4.

Образец 2 …………………………………………………………………………… 16

Приложение 5.

Образец 3 ……………………………………………………………………………. 17

Приложение 6.

Образец 4 ……………………………………………………………………………. 18

Введение

Важнейшее значение для развития человечества имеет профилактика неблагоприятных последствий недостатка трех незаменимых микрокомпонентов пищи: йода, витамина А и железа. Решение этой проблемы может стать самым существенным до­стижением мирового здравоохранения в наше время, превосхо­дящим по важности даже искоренение оспы на земном шаре в 1970-х годах.

Из указанных трех микрокомпонентов пищи йод­ная недостаточность требует наиболее срочных мер устранения, поскольку известно, что она является основной причиной не только образования эндемического зоба, но и умственной отста­лости. Эффективность использования йодированной соли давно доказана. Соль — самый обычный пищевой продукт, потребляе­мый подавляющим большинством населения Земли.[2]

Однако технология приготовления и хранения йодированной соли требует строгого контроля, поскольку все формы йода ха­рактеризуются повышенной летучестью: йодистый калий (КI) — наиболее, а йодат калия (КIO₃ )— наименее. В связи с этим даже при соблюдении технологии йодирования соль нужного состава может так и не дойти до потребителя в случае слабого контроля качества в процессе ее производства или потери йода в готовом продукте.[15]

Население большей части территории России, в частности население Чувашской Республики испытывает недостаток йода. В связи с этим с начала 1950-х годов в стране началось расширенное производство йодированной поваренной соли, которую завозили в регионы, определенные Министерст­вом здравоохранения в качестве эндемичных по зобу. Несмотря на успехи проводимых мероприятий, с конца 1960-х годов госу­дарственная программа контроля эффективности (мониторинга) мероприятий по профилактике эндемического зоба начала по­степенно сворачиваться, а с распадом СССР в 1991 году переста­ла существовать.[7] Йоддефицитные заболевания стали актуальны для многих республик в том числе для Чувашской Республики. Остро эта проблема стоит и в ряде стран Центральной Азии (Таджикистане, Узбекистане). Некоторые страны (Грузия, Молдова) не произво­дят поваренную соль и полностью зависят от импорта. Другие страны (Украина, Беларусь) являются традиционными крупны­ми экспортерами соли. Россия как импортирует соль, так и яв­ляется ее экспортером. [2]

Взаимозависимость разных стран в отно­шении решения вопроса йоддефицитных заболеваний требует проведения, в частности, эффективной системы мониторинга программ профилактики йодного дефицита путем обогащения поваренной соли йодом.[7]

Как мы видим, данная проблема и в XXI веке является актуальной .

Цель работы : исследовать поваренную соль, реализуемую в торговых точках города Новочебоксарска, на содержание в ней йода.

Гипотеза: считаю, что потребление только йодированной соли не обеспечивает суточную потребность организма человека в йоде.

Задачи настоящего исследования :

1. Провести качественную и количественную оценку содержания йода в пова­ренной соли, реализуемой в торговых точках города Новочебоксарска.
2. Сравнить полученные результаты со справочными данными.

Для решения поставленных задач, использованы следующие методы исследования :

1. Изучение и анализ научно-популярных материалов по данной проблеме.

2. Титриметрический анализ.

3. Метод «пятна» для йодида.

4. Метод «пятна» для йодата.

5. Математическая обработка полученных данных.

1. Роль йода в организме человека

Йод – элемент в составе минеральных солей, ионов, комплексных соединений и органических веществ входит в состав живой материи и являются незаменимым нутриентом, который должен ежедневно по­требляться с пищей. В соответствии с рекомендацией диетологической комиссии Национальной академии США ежедневное поступление хи­мических элементов с пищей должно находиться на определенном уров­не. Так ежедневное поступление йода в организм взрослого человека должно составлять 0, 15 мг, а ребёнка – 0,07 мг. Такое же количество этого элемента должно ежесуточно вы­водиться из организма, поскольку содержание йода в нем должно находиться в от­носительном постоянстве.[10]

Учитывая содержание йода в организме че­ловека и пищевых продуктах, йод относят к микроэлементам. Массовая доля микроэлементов в организме составляет 10^-3 —10^-5 %. Микроэлементы входят в состав тканей организма в концентрациях, выражаемых десятыми, сотыми и тысячными долями миллиграмма и являются необходимыми для его нормальной жизнедея­тельности.[11] Йод относится к группе микроэлементов абсолютно или жизненно необходимых , так как при его отсутствии или недостатке нарушается нормальная жизнедеятельность орга­низма. Характерным признаком необходимого элемента является колоколообразный вид кривой зависимости ответной реакции организма от дозы элемента (рис.1).

Рис. 1 Зависимость ответной реакции организма (R) от дозы элемента (n).

Данная зависимость наглядно показывает, что при малом поступлении элемента йода организму наносится су­щественный ущерб. Он функционирует на грани выживания. В основ­ном это объясняется снижением активности ферментов, в состав кото­рых входит данный элемент. При повышении дозы йода ответная реакция возрастает и достигает нормы (на кривой представлено в виде плато). При дальнейшем увеличении дозы проявляется токсическое дей­ствие избытка элемента йода, в результате чего не исключается и ле­тальный исход.[5]

Действие йода в организме человека может быть и опосредованным — через влияние на интенсивность или характер обмена веществ. Так, например, микроэлемент йод влияет на рост, и его недостаточное поступление в организм с пищей тормозит нормальное физическое развитие ребенка. Недостаток или избыток йода в питании вызывает нарушение обмена белков, жиров, углеводов, витаминов, что приводит к развитию ряда заболеваний табл. 2. (Приложение 2). [6]

Йод является необходимым элементом, участвующим в образо­вании гормона тироксина. При дефиците йода в пище и воде развивается зоб­ная болезнь — заболевание щитовидной железы. Недостаток йода приводит к возникновению характерных симптомов: слабости, пожелтению кожи, головная боль, подавленное настроение, слабеет память и интеллект, появляется ощущение холода или сухости. Со временем появляется аритмия, повышается артериальное давление, падает уровень гемоглобина в крови. Недостаток йода особенно сильно отражается на здоровье детей – они отстают в физическом и умственном развитии. Лечение йодом или тиреоидными гормонами устраняет эти симптомы. Избыток же гормонов щитовидной железы приводит к истощению, нервозности, тремору, потере веса и повышенной потливости. Для лечения данных состояний используются радиоактивные изотопы йода, легко усваивающиеся клетками щитовидной железы.[6]

Содержание йода в наземных растительных и животных продуктах сильно зависит от его количества в почве. В районах, где йода в почве мало, содержание его в пищевых продуктах может быть в 10—100 раз мень­ше среднего.[9] Поэтому в этих районах для предупреждения зобной болез­ни добавляют в поваренную соль небольшое количество иодида калия (25 мг на 1 кг соли). Срок хранения такой йодированной соли — не более 6 месяцев, так как при хранении соли йод постепенно улетучивается.

Таким образом, элемент йод очень важен для ус­транения и профилактики многих заболеваний.

2. Методика и материалы лабораторных исследований

2.1. Качественное определение йода в поваренной соли

Метод «пятна» для йодида

2NaNO₂ + Н₂ S0₄ → 2НNО₂ + Na₂ SO₄

2HNO₂ + 2I^- → I₂ + 2NO + Н₂ О

I₂ + крахмал → синяя окраска

50 мл 0,5%-ного раствора крахмала (0,5 г растворимого или рисового крахмала кипятят в 100 мл деионизированной воды) смешивают с 10 каплями (0,5 мл) 1%-ного раствора нитрита на­трия (0,25 г в 25 мл воды) и 10 каплями (0,5 мл) 20%-ного рас­твора серной кислоты (2 мл Н₂ SО₄ + 8 мл воды). Полученный раствор пригоден для анализа в течение 2—3 дней. Небольшое количество поваренной соли помещают в блюдце и увлажняют 2 каплями полученного раствора. Соль, содержащая йодид, сразу же становится синей, причем окраска сохраняется в течение нескольких минут.

Метод «пятна» для йодата

IO₃ ^- + 5I^- + 6Н⁺ → 3I₂ + ЗН₂ О

I₂ + крахмал → синяя окраска

25 мл раствора крахмала (см. выше) смешивают с 25 мл 12%-нсто раствора йодида калия (3 г в 25 мл воды) и 12 каплями (0,6 мл) раствора 5 н. соляной кислоты (10 мл концентрирован­ной НСl + 15 мл деионизированной воды). Полученный раствор пригоден для анализа в течение 2—3 дней. Небольшое количест­во поваренной соли помещают в блюдце и увлажняют двумя каплями полученного раствора. Соль, содержащая йодат, мгно­венно становится серой/синей (окраска сохраняется в течение нескольких минут).[1]

2.2.Количественное определение содержания йода в виде йодата

IO₃ ^- + 5I^- + 6H⁺ → 3I₂ + ЗН₂ О

(из соли) (из КI) (из Н₂ SО₄ )

2Na₂ S₂ O₃ + I₂ → 2NaI + Na₂ S₄ O₆

тиосульфат натрия йод йодид натрия тетратионат натрия

Растворяют 10 г пробы соли в 30 мл воды и доводят объем до 50 мл. Добавляют 1 мл 2 н. серной кислоты (6 мл концентриро­ванной серной кислоты разбавляют в мерной колбе водой до 100 мл) и 5 мл 10%-ного раствора КI (100 г КI растворяют в 1 л воды; раствор устойчив 6 месяцев) — при наличии йода развива­ется желтое окрашивание. Плотно закрывают колбу и оставляют на 10 мин в темном месте. При этом происходит освобождение йода из йодата, вызванное добавлением серной кислоты, а до­бавление избыточного количества КI способствует более полно­му растворению свободного йода, который в обычных условиях нерастворим в воде.

Затем проводят титрование свободного йода тиосульфатом: количество тиосульфата пропорционально количеству освободив­шегося из соли йода, когда индикатором реакции служит крахмал, образующий с йодом синее окрашивание. К реакционной массе добавляют 0,005 М раствор Nа₂ S₂ О₃ (1,24 г Nа₂ S₂ О₃ • 5Н₂ О в 1 л воды) до получения светло-желтого окрашивания. Затем добавля­ют 2 мл раствора крахмала (образуется темно-пурпурное окраши­вание) и продолжают титровать до обесцвечивания. Количество йода в мкг/кг определяют по табл. 1. (Приложение 1).[3]

При проведении экспериментальной части необходимо учесть:

1. До начала титрования реакционную смесь надо хранить в темном месте из-за возможности протекания побочного процесса окисления ионов I^- до I₂ под действием света.

2. При использовании не вполне остывшего раствора крахмала точ­ность определения понижается.

3. Если индикаторный раствор добавлен слишком рано, то происхо­дит образование прочного, очень медленно реагирующего комплекса йода с крахмалом, что приводит к завышению результатов.

4. Реакцию следует проводить при комнатной температуре (не выше 30 °С) из-за высокой летучести йода и потери чувствительности индика­тора.

При проведении экспериментальной части необходимо учесть: во всех методиках определения йода использу­ют дистиллированную (деионизованную) воду.

1. Результаты исследований

Йодированная соль (четыре образца) приобреталась в торговых точках города Новочебоксарска. Качественное определение йода в каждом образце поваренной соли определяли методом «пятна» для йодида и методом «пятна» для йодата. В результате данного исследования, было установлено, что все образцы содержат йод только в виде йодата.

Содержание (количественное) йода в виде йодата, определялся методом титриметрического анализа. Методом титриметрического анализа был исследован следующий ассортимент йодированной соли:

• Образец1. Соль экстра (поваренная пищевая выварочная), изготовитель: ООО «МОНАРХ», Россия, Санкт-Петербург, дата изготовления и упаковывания: 17. 08. 09г. (тара герметичная).
• Образец 2. Соль экстра (поваренная пищевая выварочная), изготовитель: ООО «Яком», Россия, г. Брянск, дата изготовления и упаковывания: 03. 07. 09г. (тара герметичная).
• Образец 3. Соль йодированная, изготовитель: ОАО «Мозырьсоль», Беларусь, дата изготовления и упаковывания: август 2009г. (упаковка бумажная, негерметичная).
• Образец 4. Соль йодированная, изготовитель: ООО Торговый Дом «Соль»», г.Москва, дата изготовления и упаковывания: июнь 2009г. (упаковка бумажная, негерметичная).

Каждый образец поваренной соли был исследован 9 раз через каждые две - три недели (брался средний результат трех проб титрования). Ежедневно герметичные тары образцов 1 и 2 открывали на 3 минуты. Полученные результаты анализов сведены в таблицы 1-4. (Приложение 3-6)

Математическая обработка полученных данных

1. Далее рассчитывается М – среднее арифметическое полученных значений по каждому образцу.

Затем рассчитывается SD – стандартные отклонения от значения (заявленного производителем, 0, 04 мг/г) по формуле

SD = ∑∆ ⁄ n,

где ∆ - абсолютные значения отклонений индивидуальных значений от среднего (± 0, 015 мг/г заявленного производителем);

n – число исследований образца.

Образец1. Соль экстра (поваренная пищевая выварочная), изготовитель: ООО «МОНАРХ», Россия, Санкт-Петербург, дата изготовления и упаковывания:

17. 08. 09г. (Приложение 3)

(М± SD) = 0,039 ± 0, 008

Образец 2. Соль экстра (поваренная пищевая выварочная), изготовитель: ООО «Яком», Россия, г. Брянск, дата изготовления и упаковывания: 03. 07. 09г. (тара герметичная). (Приложение 4)

(М± SD) = 0,033 ± 0,009

Образец 3. Соль йодированная, изготовитель: ОАО «Мозырьсоль», Беларусь, дата изготовления и упаковывания: август 2009г. (упаковка бумажная, негерметичная). (Приложение 5)

(М± SD) = 0,024 ± 0,020

Образец 4. Соль йодированная, изготовитель: ООО Торговый Дом «Соль»», г.Москва, дата изготовления и упаковывания: июнь 2009г. (упаковка бумажная, негерметичная). (Приложение 6)

(М± SD) = 0,014 ± 0,026

Все образцы йодированной соли, приобретённые в торговых точках г. Новочебоксарска на начало эксперимента содержали заявленное производителем количество йода в соли (0,04 ± 0,015 мг/г) по ГОСТ Р 51574-2000.[7] Но за пять месяцев эксперимента потери йода составили более 55% в образцах № 1 и № 2 (упаковка герметичная); более 78% - в образцах № 3 и № 4 (упаковка бумажная негерметичная). Исследования показали, что потребление только йодированной соли в количестве 5-6 г. в день, как заявляют производители йодированной соли, не смогут удовлетворить суточную потребность организма в йоде.

4. Заключение (выводы)

Известно, что потребность в йоде взрослого человека колеблется в пределах 0,10—0,15 мг в день.[5] Содер­жание же йода в пищевых продуктах обычно невелико (0,04 мг %). Наибо­лее богаты йодом продукты моря: в морской рыбе его содержится около 0,05 мг/100 г, в печени трески до 0,08, в морской капусте в зависи­мости от вида и сроков сбора — от 0,05 мг до 0,70мг/100 г продукта. [4]

В районах, сюда с полной уверенностью можно отнести и Чувашскую Республику, где йода в почве мало, содержание его в пищевых продуктах в 10—100 раз мень­ше среднего.[9] Поэтому для предупреждения зобной болез­ни и многих других добавляют в поваренную соль небольшое количество иодида (йодата) калия (25 мг на 1 кг соли). Срок хранения такой соли, как, заявляют производители, составляет 12 месяцев. Исследования в этом направлении показали, что срок хранения такой йодированной соли не должен превышать 5 месяцев в герметично упакованной таре и 2-3 месяца в бумажной упаковке, так как при хранении соли йод постепенно улетучивается. Реализовывать йодированную соль в бумажных пакетах вообще не целесообразно, так как потребителю попадает соль, которая уже не может удовлетворить суточную потребность организма человека в йоде. При длительном хранении значительная часть йода (от 50 до 80%) улетучивается, это подтверждают и мои исследования.

1. Исследован ассортимент поваренной соли, приобретённый в торговых точках города Новочебоксарска на содержание йода, составлены таблицы полученных данных. Заявленное производителем количество йода (0,04±0,015 мг/г) обнаружено во всех исследуемых образцах.

2. В результате исследований (5 месяцев) замечено, что при хранении йодированной соли (особенно, в негерметичной таре), йод улетучивается и его содержание становится неудовлетворительным для покрытия суточной потребности организма в йоде.

3. В результате исследований установлено, что в течение пяти месяцев в образцах № 1 и № 2 количество йода уже не соответствует заявленному производителем на 50%, а в образце № 3 и № 4 (бумажная упаковка) через четыре месяца обнаруживаются только следы йода.

4. Сделан вывод, что употребление только йодированной соли не покрывает потребность человека в йоде, рекомендованную Детским Фондом Организации Объединённых наций и Всемирной Организацией Здравоохранения для профилактики йоддефицитные заболеваний даже на 50 %.

5. Чтобы удовлетворить суточную потребность организма человека в йоде (0, 15 мг в день) необходимо обновлять йодированную соль через каждые четыре месяца, а оставшуюся неиспользованную соль употреблять как обычную поваренную, а также ежедневно применять синтетические препараты, содержащие йод, морепродукты. 5. Список литературы

1. Голубкина Н.А. Лабораторный практикум по экологии. М.: ФОРУМ – ИНФРА, 2004г.

2. Голубев И. М. Геохимическая экология и применение ее региональных данных в преподавании химии и биологии. М.: Прометей, 1992г.

3. Голубкина Н. А. и др. Титрометрический, фотометриче­ский, флуорометрический методы. Руководство по методам анализа каче­ства и безопасности пищевых продуктов. Под ред. И. М. Скурихина. М.: Брандес; Медицина, 1998г.

4. Овчаров К. Роль витаминов в жизни растений. М.: Изд. АН СССР, 1958г.

5. Попов А. Н., Шимко В. Т. Польза, прочность, красота. М.: Педагогика, 1979г.

6. Пятницкая И. Н. Дары природы, обращенные во зло. Медицина и жизнь. 2001г. № 1. С. 53—59.

7. Салливан К. М., Хаустон Р., ГорстейнД., ЧервинскасД. (ред.). Мониторинг программ всеобщего йодирования соли. ВОЗ. М., 1997г.

8. Соколов А. А., Соколов Я. А. Математические закономер­ности электрических колебаний мозга // Солнце, электричество, жизнь / Московское общество испытателей природы. М., 1976г. С. 94-99.

9. Черников В. А., Чекерес А. И. Агроэкология. М.: Колос, 2000г.

10. Доклад Международной комиссии по окружающей среде и развитию. М.: Прогресс, 1989г. С. 372.

11. Нормы физиологической потребности в пищевых вещест­вах и энергии. М., 1996г.

12. http://ru.wikipedia.org/

13. http://www.vitaminov.net/

14. http://www.vit-amin.ru/

15. http://stgetman.narod.ru/iod.html

Приложение 1

Таблица перевода показаний шкалы бюретки в концентрацию йода в пробе (мг/г)

Таблица 1.

Приложение 2

Типичные симптомы при дефиците некоторых элементов в организме человека.

Таблица 2

Приложение 3

Образец 1.

Соль экстра (поваренная пищевая выварочная), изготовитель: ООО «МОНАРХ», Россия, Санкт-Петербург, дата изготовления и упаковывания: 03. 08. 07г.

Таблица 1

Математическая обработка полученных данных

(М± SD) = 0,039 ± 0, 008

Приложение 4

Образец 2.

Соль экстра (поваренная пищевая выварочная), изготовитель: ООО «Яком», Россия,

г. Брянск, дата изготовления и упаковывания: 03. 02. 07г. (тара герметичная).

Таблица 2

Математическая обработка полученных данных

(М± SD) = 0,033 ± 0,009

Приложение 5

Образец 3.

Соль йодированная, изготовитель: ОАО «Мозырьсоль», Беларусь, дата изготовления и упаковывания: август 2007г. (упаковка бумажная, негерметичная).

Таблица 3

Математическая обработка полученных данных

(М± SD) = 0,024 ± 0,020

Приложение 6

Образец 4.

Соль йодированная, изготовитель: ООО Торговый дом «Соль», г. Москва, дата изготовления и упаковывания: июнь 2007г. (упаковка бумажная, негерметичная).

Таблица 4

Математическая обработка полученных данных

(М± SD) = 0,014 ± 0,026