Исследовательская работа по теме Школьный мел и его влияние на здоровье учителей2

Краевой научно-практическая конференция

«Шаг в науку-2014»

Группа «ЮНИОР»

Секция «Химия и химические технологии»

Школьный мел и его влияние на здоровье учителей

Российская Федерация, Забайкальский край

Агинский Бурятский округ

село Хара-Шибирь

Бабуева Саяна

МОУ « Хара-Шибирская средняя общеобразовательная школа»

8 класс

Руководитель: Гармаева Бутит-Цыбжит Павловна

учитель химии

МОУ «Хара-Шибирская средняя общеобразовательная школа»

с.Хара-Шибирь

Во всем мире не найдется человека, который бы за свою жизнь не столкнулся с мелом. В миллионах классах на Земле школьники пишут мелом на доске. А что бы делал учитель без мела? Каждый из нас хорошо представляет себе обычный, ничем не примечательный школьный мелок. И не только представляет, но и не раз держал в руках во время учёбы. А сколько истин было открыто с помощью кусочка мела, сколько совершено открытий! И до сих пор школьный учитель, держа в руке незаметный, но в тоже время незаменимый кусочек мела, совершает чудеса.

В настоящий момент еще не найдена альтернатива известкового мела (восковый мел не подходит для использования на школьных досках). Сейчас в школах появляются интерактивные, маркерные доски и другие средства обучения. Однако школьный мел как существовал много сотен лет в школах, так и остался до сих пор. Качество школьного мела это проблема любого учебного заведения. Наша школа не является исключением. Я решила выяснить причину того, отчего школьный мел, то сыпется, то оставляет чуть заметный след, а чаще царапает доску.

Актуальность работы заключается в том, что мел, используемый потребителем, отличается по качеству. А всегда ли качество связано с безопасностью для здоровья?

Проблема: низкое качество школьного мела может привести к заболеваниям учащихся и педагогов.

Цель: Изучение физических и химических свойств и влияние на организм человека школьного мела.

Задачи:

1. Собрать достоверную информацию о происхождении, составе, свойствах и применении школьного мела.

2. Провести эксперименты по изучению качественного и количественного состава различных сортов школьного мела, пригодности для использования.

3. Провести социологический опрос на выявление действия мела на организм человека.

4. Оценить влияние мела на здоровье человека.

В ходе работы использованы следующие методы исследования:

- поиск и анализ достоверной информации из достоверных источников;

- химический эксперимент;

- анкетирование учителей и анализ результатов.

1. Происхождение, свойства, применение мела

Мел - белая горная порода, мягкая и рассыпчатая. Мел не растворяется в воде.

Основу химического состава мела составляет карбонат кальция с небольшим количеством карбоната магния, но обычно присутствует и некарбонатная часть, в основном оксиды металлов. В составе мела обычно находится незначительная примесь мельчайших зёрен кварца и микроскопические псевдоморфозы кальцита по ископаемым морским организмам (радиолярии и др.) Нередко встречаются крупные окаменелости мелового периода: белемниты, аммониты и др. [6] Его элементы относятся к семейству щелочноземельных металлов, которые составляют подгруппу периодической системы элементов. Мел, которым мы пишем на доске, состоит преимущественно из раковинок морских корненожек. В океанах и морях оседают на дно раковины отмерших корненожек. За тысячи и миллионы лет скопляются громадные толщи раковинок, которые впоследствии при геологических перемещениях земной коры могут оказаться на суше в виде меловых и известковых гор (например, на Украине). Таким образом, ничтожно малые по своим размерам и грандиозные по своей массовости простейшие входят в состав земной коры.

Сотни лет человек использует мел для различных целей. Мел, которым мы пользуемся в классе, смешивают со связующими примесями, чтобы он не крошился. Лучший мел для школы на 95%состоит из мела. Добавляя различные красители, можно получить мел любого цвета. Мел используется для письма на больших досках для общего обозрения (например, в школах). Формованный школьный мелок на 40 % состоит из мела (карбонат кальция) и на 60 % из гипса (сульфат кальция). [4]

Мел - необходимый компонент «мелованной бумаги», используемой в полиграфии для печати качественных иллюстрированных изданий. Молотый мел широко применяется в качестве дешёвого материала (пигмента) для побелки, окраски заборов, стен, бордюров, для защиты стволов деревьев от солнечных ожогов.

Мел применяют в лакокрасочной промышленности (белый пигмент), резиновой, бумажной, в сахарной промышленности - для очистки свекловичного сока, для производства вяжущих веществ (известь, портландцемент), в стекольной промышленности, для производства спичек. В этих случаях обычно используют так называемый мел осаждённый, полученный химическим путём из кальцийсодержащих минералов.

При недостатке кальция медицинский мел может быть прописан как добавка к пище.

Мел в числе других карбонатных пород в стекольном производстве применяется в качестве одного из компонентов шихты при варке стекла, вводимого в шихту в порошковом виде в количестве до 30 % от объема последней. Мел придает стеклу термическую стойкость, механическую прочность, устойчивость против химических реагентов и выветривания.[1]

2. Экспериментальное определение физико-химических свойств мел

Основные показатели качества

При изучении литературы по данной теме мы выявили следующие показатели, которыми должен обладать мел, используемый в школах:

• крошится при письме;

• пачкает руки;

• чистота (белый);

• твердые вкрапления

Данные показатели исследуемых образцов привели в таблице «Основные показатели качества мела».

Таблица «Основные показатели качества мела»

Мел

Цвет

Сыпучесть

Маркость

Твёрдые вкрапления

Твёрдый, мягкий

Кусковой

Серо - белый

Средняя

Средняя

Имеются

Твёрдый

Круглый

Белый

Большая

Большая

Отсутствуют

Мягкий

Прямоугольный

Белый

Средняя

Средняя

Отсутствуют

Твёрдо - мягкий

Качественный анализ школьного мела

Основным компонентом мела является карбонат кальция. Природный (пиленый) мел не содержит никаких других компонентов. При изготовлении формованных мелков в порошок мела добавляются вещества - связующие, например, крахмал или гипс.

Чтобы узнать, какие связующие вещества применялись для изготовления имеющихся в классе мелков, проводится качественный анализ.

Практическая работа «Качественный анализ мела»

Оборудование: 1)микроскоп; 2)предметное стекло; 3)пипетка; 4)штатив лабораторный с кольцом и муфтой; 5)воронка; 6)пробка с газоотводной трубкой; 7)ступка с пестиком; 8)химический стакан; 9)пробирки; 10)фильтровальная бумага; 11)стеклянные палочки; 12)образцы школьного мела; 13)дистиллированная вода; 14)известковая вода; 15)соляная кислота (разб.); 16)фарфоровая ложечка; 17)спиртовка; 18)спички; 19)пинцет; 20)спиртовый раствор йода; 21)тиосульфат натрия; 22)йодид калия.

Распознавание карбонат - анионов (СО₃^2-).

В пробирку внесли несколько кусочков мела и прилили небольшое количество разбавленной соляной кислоты HCl. Быстро закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустили в другую пробирку, в которой находится 2 - 3 мл известковой воды. Несколько минут наблюдали, как через известковую воду походят пузырьки углекислого газа. Известковая вода помутнела. Следовательно, в состав мела входят карбонат - анионы (СО₃^2-).

СаСО₃ + 2HCl → СаCl₂ + СО₂↑ + Н₂О

СО₃^2- + 2Н⁺ → СО₂↑ + Н₂О

СО₂ + Са(ОН)₂ → СаСО₃↓ + Н₂О

Вывод: Наличие в составе мелка карбоната кальция подтверждается с помощью соляной кислоты (выделяющийся углекислый газ вызывает помутнение известковой воды).

Распознавание крахмала.

Крахмал обнаружить просто. Например, если при прокаливании мелка он чернеет, то можно сделать вывод, что в его состав входит крахмал (углеводы при нагревании легко обугливаются). В качестве реактива на крахмал можно использовать и раствор йода. Крахмал мы обнаруживали с помощью спиртового раствора йода. На исследуемые кусочки мела нанесли по 2 - 3 капли раствора йода. Окраска раствора йода изменилась с круглым мелом (цвет синий). С остальным и образцами мела окраска спиртового раствора йода не менялась.

Микрокристаллическая реакция на гипс.

Присутствие гипса в качестве связующего можно доказать проведением микрокристаллоскопической реакции. Каждый исследуемый образец мела измельчили в ступке и массу 1 грамм растворили в 2 мл. дистиллированной воды. Тщательно перемешали полученный раствор стеклянной палочкой. Полученный раствор профильтровали. Затем каплю фильтрата поместили на предметное стекло и рассмотрели под микроскопом. В процессе высыхания капли растут кристаллики гипса (если он входит в состав мела), имеющие форму характерных иголок и игольчатых друз.

Небольшие кусочки мела каждого исследуемого образца прокалили в пламени спиртовки. Пламя спиртовки приобрело красно - оранжевую окраску у каждого образца мела, что подтверждает наличие катионов кальция.

Определение катионов кальция (Са²⁺).

Результаты исследований:

Вывод: Образцы мела все содержат ионы кальция и карбонат - анион, следовательно, в нём присутствует карбонат кальция (CaCO₃). Из примесей мы обнаружили гипс и крахмал.

Вывод по экспериментальной части:

1. Все исследуемые образцы мела содержат в своём составе катионы кальция.

2. Примеси в наших образцах были гипс, крахмал и клей.

3. Кусковой мел состоит из карбоната кальция и огромного количества примесей, пачкает руки, плохо пишет.

4. Круглый мел состоит из карбоната кальция, сильно пачкает руки, мягко пишет, крошится т.к. в качестве связывающего вещества в нём крахмал.

5. Прямоугольный мел содержит карбоната кальция, мало крошится и меньше всего пачкает руки, но очень карябает доску, т. к. в качестве связывающего вещества содержит помимо гипса - клей.

3. Влияние школьного мела на здоровье учеников и учителей

На сегодняшний день сохранение и укрепление здоровья населения - одна из наиболее актуальных проблем. Здоровье человека всегда было предметом пристального изучения специалистов самых разных профессий.

По прогнозам Всемирной Организации Здравоохранения в начале 21 века самыми распространенными заболеваниями человека являются аллергические заболевания, бронхиальная астма, сердечно-сосудистые заболевания.

Как только ребенок идет в школу, он начинает пользоваться мелом. Школьный мел сопровождает нас с первого до одиннадцатого класса, педагоги пользуются им постоянно. Сегодня к школьному мелу предъявляются очень серьезные требования, поэтому школьный мел считается экологически чистым и безопасным продуктом. Однако в процессе использования школьный мел начинает пылить, забиваться в нос, пачкать руки. Некоторые учащиеся любят есть мел, а ведь школьный мел - это продукт, содержащий в своем составе помимо основных безопасных (как считается) компонентов: известняка, гипса, крахмала, еще и склеивающие вещества (клей ПВА, БФ, казеиновый, канцелярский и др.), красители, что не совсем безопасно для их здоровья. [4]

Для выяснения воздействия мела на здоровье человека мы опросили наших учителей, которые в силу специфики своих предметов вынуждены постоянно пользоваться мелом.

Анкета для учителей.

1. Как вы считаете, оказывает ли постоянная работа с мелом влияние на ваш организм?

2.Имеются ли отрицательные последствия, если да, то какие?

а) на кожу рук:

1.сушит

2.аллергическая реакция

3.другое

4.нет последствий

б) на дыхательную систему:

1.кашель

2.проявления астмы

3.другое

4.нет последствий.

3. Можно ли заменить доску и мел в школе? Если да, то чем?

Проанализировав анкеты учителей нашей школы, мы пришли к выводу, что 100% учителей не довольны качеством мела, поступающего в нашу школу (сильно пачкает руки, царапает доску и осыпается). Учащиеся ещё добавили одно плохое качество - плохо отстирывается от школьной формы, если случайно им испачкаешься;

По мнению большинства опрошенных учителей, школьный мел негативно влияет на кожу рук и может вызвать аллергические реакции при вдыхании частиц мела. Половина опрошенных отметили, что вынуждены постоянно пользоваться увлажняющим кремом для рук. Есть среди учителей и те, кто получил серьезные проблемы с кожей рук: экземы, шелушение и трещины на ладонях.

Несмотря на технический прогресс, по мнению учителей полностью заменить мел пока нельзя. Хорошей альтернативой стали бы доски для письма маркерами и интерактивные доски.

Наши рекомендации: для уменьшения отрицательных последствий, которые появляются при постоянном контакте с мелом, рекомендуем учителям нашей школы

1. во время работы чаще мыть руки со смягчающим туалетным мылом: «глицериновое», «ланолиновое», «вазелиновое» и «молочное»;

2. после каждого урока смазывать руки увлажняющим кремом для рук;

3. стирать мел с доски только влажной тряпкой;

4. промывать тряпку для стирания мела как можно чаще.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Школьный мел - это продукт, содержащий в своем составе помимо основных безопасных (как считается) компонентов: известняка, гипса, крахмала, еще и склеивающие вещества (клей ПВА, БФ, казеиновый, канцелярский и др.), красители, что не совсем безопасно для их здоровья.

Исследуемые образцы мела имеют содержание карбоната кальция от 40 до 80% и содержат гипс. Не смотря на внешнее сходство, образцы ведут себя по-разному при добавлении горячей воды и соляной кислоты.

Изучив литературу, я рекомендую учителям тщательно мыть тряпку от мела и не стирать мел с доски сухой тряпкой. Уменьшить негативное влияние мела на кожу рук можно, если завернуть мел бумагой, а лучше фольгой. Еще один вариант решения проблемы супучести мела: заранее обработать поверхность мела канцелярским силикатным клеем.

Проведение исследования позволило мне научиться планировать и проводить химические эксперименты и получать достоверные результаты. Результаты опытов обрабатывали методами математической статистики.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Карцова А.А. Химия без формул. / А.А. Карцова; - СПб.: Авалон, 2005. С. 101-103.

2. Мел // Естествознание: Энциклопедический словарь / Сост. В.Д. Шолле. - М.: Большая российская энциклопедия, 2002. - 543 с.

3. Мел // Даль В. Толковый словарь живого великорусского языка: в 4 т. М.: Рус. яз., 1998 Т 4. - 688 с.

4. Ольгин О.М. Опыты без взрывов. / О.М.Ольгин; - М.: Химия, 1995. 136 с.

5. Справочник школьника. Химия / Сост. М. Кременчугская, С. Васильев. М.: Филолог, 1995. 380 с.

6. Степин Б.Д. Аликберова Л.Ю. Книга по химии для домашнего чтения. / Б.Д. Степин, Л.Ю. Алкберова. - М.: Химия, 1995. 270 с.

7. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Химия / Авт.-сост. Л.А. Савина. - М.: АСТ, 1995. - 448 с.

ИНТЕРНЕТ ИСТОЧНИКИ

proshkolu.ru/user/lkolganovado/blog/9963/

portfolio.1september.ru/work.php?id=565737

k-silikat.ru/chalk.php

lformula.ru/index.php?part=him005&page=020