Реферат курсова робота містить: 31 стор, 2 рис., 1 таб, 12 літературних джерел

2
РЕФЕРАТ
Курсова робота містить: 31 стор, 2 рис., 1 таб, 12 літературних джерел.
Мета курсової роботи: ознайомитися з методами визначення цинку та практичному застосуванні цих методів, визначити його вміст у зразках чаю, какао та кави.
Методи аналізу: атомно-абсорбційна спектрометрія, спектрофотометрія та інверсійної вольтамперометрії.
Результати і новизна:
1. Розглянуто методи аналізу: атомно-абсорбційної спектроскопії, спектрофотометрії, інверсійної вольтамперометрії.
2. Проведено пробопідготовку зразків.
3. Розглянуто досліджувані зразки.
Ключові слова: АТОМНО-АДСОРБСОРБЦІЙНА СПЕКТРОСКОПІЯ,
ПРОБОПІДГОТОВКА,
ЦИНК,
БАГАТОКОМПОНЕНТНІ
СИСТЕМИ,СПЕКТР,
УЛЬТНОЗВУКОВА
ЛАЗНЯ,
МЕТРОЛОГІЧНІ
ХАРАКТЕРИСТИКИ.

4
СОДЕРЖАНИЕ
Введение (5)
І. Литературный обзор (7)
1.1. Цинк и его свойства (7)
1.2. Нахождение цинка в природе и окружающих нас предметах (8)
1.3. Влияние цинка на организм человека, животных и растения (10)
1.4. Методы определения металлов (цинка) в многокомпонентных системах (15)
1.4.1. Метод атомно – абсорбционной спектроскопии(15)
1.4.2. Спектрофотометрия (19)
1.4.3. Инверсионно-вольтамперометрический (ИВА) метод анализа (19)
1.5 Способы пробоподготовки выбранных образцов (22)
1.6 Метрологические характеристики определения аналитов в образцах
(23)
Охрана труда(27)
Вывод(30)
Список литературы(31)

5
Введение
Химические вещества являются основными строительными блоками для всего на свете. Вся живая материя, включая людей, животных и растения, состоит из химических веществ. Все продукты питания состоят из химических веществ. Химические вещества в пище в основном безвредны и часто полезны
- например, такие питательные вещества, как углеводы, белки, жиры и клетчатка, состоят из химических соединений. Многие из них встречаются в природе и вносят свой вклад как в полноценное питание, так и в наши ощущения от еды.
Ионы металлов являются фундаментальными элементами для поддержания продолжительности жизни растений, животных и человека. Их существенная роль в биологических системах была признана давно. Они необходимы для поддержания жизни, и их отсутствие может привести к нарушениям роста, серьезным сбоям в работе организма. Они участвуют во внутри- и межклеточных коммуникациях, в поддержании осмотического давления, в процессах фотосинтеза и переноса электронов, в поддержании сопряжения, укладки и стабильности нуклеотидных оснований, а также в регуляции транскрипции
ДНК.
Они способствуют правильному функционированию нервных клеток, мышечных клеток, мозга и сердца, переносу кислорода и многим другим биологическим процессам, вплоть до того, что мы даже не можем представить себе жизнь без металлов.
Химические вещества могут играть важную роль в производстве и сохранении продуктов питания. Пищевые добавки могут, например, продлить срок хранения продуктов; другие, такие как красители, могут сделать продукты более привлекательными. Различные металлы могут присутствовать в окружающей среде естественным образом или в результате деятельности человека.
С другой стороны есть и вредное воздействие металлов на организм человека, которые способны накапливаться в тканях, вызывая ряд заболеваний. например тяжелые металлы. Тяжелыми металлами называют медь, хром, цинк, молибден, марганец, свинец, кадмий, никель, мышьяк, ртуть.
По сравнению с некоторыми другими ионами металлов с аналогичными химическими свойствами, цинк относительно безвреден. Только воздействие высоких доз оказывает токсическое действие, поэтому острая интоксикация цинком - редкое явление. Помимо острой интоксикации, длительный прием цинка в высоких дозах препятствует усвоению меди. Следовательно, многие токсические эффекты цинка на самом деле вызваны дефицитом меди. Так же катионы цинка (Zn) и комплексы Zn обладают анти/прооксидантной и антимикробной активностью [9].

6
Для определения содержания металлов в продуктах питания, продовольственном сырье и т.п. используют множество методов. Одним из популярных методов – это метод атомно – абсорбционной спектроскопии. В настоящее время метод атомно-абсорбционной спектроскопии является преобладающим и часто посредническим методом определения содержания металлов в таких объектах окружающей среды, пищевом сырье и продуктах питания, черных и цветных металлах и сплавах, почвах.
Задачи курсовой работы :
• Рассмотреть методы определения цинка в продуктах питания и напитках
• Сделать обзор свойств и влияния цинка на организм человека
• Провести пробоподготовку трех образцов для определения содержания в них цинка методом атомно- абсорбционной спектроскопии (чая Lovare, кофе
Jacobs растворимый натуральный сублимированный и какао Nesquik).
• Рассмотреть метрологические характеристики образцов

7
І. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Цинк и его свойства
Цинк это химический элемент с символом Zn и атомным номером 30.
Это первый элемент в 12 (IIB) группе, четвертого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Простое вещество цинк при нормальных условиях это слегка хрупкий переходный металл голубовато- белого цвета, в атмосфере воздуха быстро тускнеет, покрываясь тонким слоем оксида цинка. Плотность цинка — 7.133 г/см³.
Сплав цинка с медью - латунь – был известен еще в Древней Греции,
Древнем Египте, Индии (VII в.) и даже Китае (XI в.). В 1746 А. С. Маргграф разработал способ получения чистого цинка путём прокаливания смеси его оксида с углём без доступа воздуха в глиняных огнеупорных ретортах с последующей конденсацией паров цинка в холодильниках. В промышленном масштабе выплавка цинка началась в XVII в.
Латинское zincum переводится как "белый налет". Происхождение этого слова точно не установлено. Предположительно, оно идет от персидского "ченг", хотя это название относится не к цинку, а вообще к камням. Слово "цинк" встречается в трудах Парацельса и других исследователей 16-17 вв. и восходит, возможно, к древнегерманскому "цинко" - налет, бельмо на глазу.
Общеупотребительным название "цинк" стало только в 1920-х гг. [6]
Цинк является блестящим, диамагнитным металлом. Он имеет несколько меньшую плотность, чем железо, и гексагональную кристаллическую структуру с искаженной формой гексагональной тесной упаковки, в которой каждый атом имеет шесть ближайших соседей в своей плоскости и шесть других на большем расстоянии. [10]
Цинк - хороший проводник электричества. При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов
(обычно сильнее, чем "крик олова"). При 100-150 °C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка. Температура плавления - 692°C, температура кипения - 1180°C. [2]
Типичный амфотерный металл. Стандартный электродный потенциал -
0,76 В, в ряду стандартных потенциалов расположен до железа. При нагревании цинк реагирует с галогенами, с фосфором, образуя фосфиды Zn
3
P
2
и ZnP
2
, с серой и ее аналогами, образуя различные халькогениды, ZnS, ZnSe,

8
ZnSe
2
и ZnTe. На воздухе цинк покрывается тонкой плёнкой оксида ZnO. При сильном нагревании сгорает с образованием амфотерного белого оксида ZnO:
2Zn + О
2
→ ZnO
Оксид цинка реагирует как с растворами кислот:
ZnO+ 2HCl → ZnCl
2
+ H2O
так и с щелочами:
Zn + 2NaOH + H
2
O → Na
2
[Zn(OH)
4
]
Цинк обычной чистоты активно реагирует с растворами кислот:
Zn + 2HCl → ZnCl
2
+H
2
↑
и растворами щелочей:
Zn + 2NaOH + 2H
2
O → Na
2
[Zn(OH)
4
]+H
2
↑
С водородом, азотом, углеродом, кремнием и бором цинк непосредственно не реагирует. Очень чистый цинк растворами кислот и щелочей не реагирует.
1.2. Нахождение цинка в природе и окружающих нас предметах
Цинк, как и все металлы, является естественным компонентом земной коры и неотъемлемой частью нашей окружающей среды. Цинк присутствует не только в горных породах и почве, но и в воздухе, воде и биосфере - растениях, животных и людях. Цинк постоянно переносится природой - этот процесс называется естественным круговоротом. Цинк составляет примерно
0,004% земной коры и занимает 24-е место по распространенности.
В ходе эволюции все живые организмы приспособились к цинку в окружающей среде и использовали его для определенных метаболических процессов. Количество цинка, присутствующего в природной среде, варьируется от места к месту и от сезона к сезону. Например, количество цинка в земной коре колеблется в пределах 10-300 миллиграммов на килограмм, а содержание цинка в реках варьируется от менее 10 микрограммов на литр до более 200 микрограммов. Аналогичным образом, опадающие осенью листья приводят к сезонному повышению уровня цинка в почве и воде. [1]

9
Хотя цинк хорошо известен своими положительными эффектами для человека и экосистем, также важно избегать очень высоких концентраций в окружающей среде.
Цинк - энергичный водный мигрант; особенно характерна его миграция в термальных водах вместе с Рb; из этих вод осаждаются сульфиды цинка, имеющие важное промышленное значение. Цинк также энергично мигрирует в поверхностных и подземных водах; главным осадителем для него является
H2S, меньшую роль играет сорбция глинами и другие процессы. Цинк - важный биогенный элемент; в живом веществе содержится в среднем 5·10-4% цинка, но имеются и организмы-концентраторы (например, некоторые фиалки).
Первое место в мире по добыче (16,5% мировой добычи, 1113 тыс. т,
1995) и запасам цинка занимает Канада. Кроме того, богатые месторождения цинка сосредоточены в Китае (13,5%), Австралии (13%), Перу (10%), США
(10%), Ирландии (около 3%).
Цинк — важный биогенный элемент, в живых организмах содержится в среднем 5
⋅10−4 % цинка. Но есть и исключения — так называемые организмы- концентраторы (например, некоторые фиалки).
Главное сырье для добычи цинка – это полиметаллическая руда, содержащая сульфид Zn в количестве 1-4 %. В дальнейшем это сырьё обогащается селективной флотацией, позволяющей получить цинковый концентрат (до 50-60 % Zn). Его помещают в печи, превращая сульфид в оксид
ZnO. Затем обычно применяется дистилляционный (пирометаллургический) способ получения чистого Zn: концентрат обжигается и спекается до состояния зернистости и газопроницаемости, после чего восстанавливается коксом или углем при температуре 1200-1300°C.
Основная доля цинка попадает в организм человека с продуктами питания. Считается, что оптимальная интенсивность поступления цинка в организм – 10–15 мг/день. Дефицит цинка может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента в организм (1 мг/день и менее).
Продукты с наибольшим содержания цинка это говядина, печень, морские продукты (устрицы, моллюски, сельдь), пшеничные зародыши, рисовые отруби, овсяная мука, морковь, горох, лук, шпинат и орехи. Для лучшего усвоения цинка организмом необходимы витамины А и В6. Так же недостаток цинка в организме может возникать из-за проблем с его усвоением, что может быть вызвано такими веществами как медь, марганец, железо и кальций (в больших дозах). Кадмий же способен вытеснять цинк из организма.

10
1.3. Влияние цинка на организм человека, животных и растения
В организме взрослого человека содержится примерно 1,5–3 г цинка.
Цинк можно найти во всех органах и тканях нашего организма. Наибольшее количество цинка, по исследованиям, содержится в предстательной железе, сперме, коже, волосах, мышечной ткани, клетках крови.
Цинк является кофактором большой группы ферментов, участвующих в белковом и других видах обмена, поэтому он необходим для нормального протекания многих биохимических процессов. Этот элемент требуется для синтеза белков, в т.ч. коллагена и соответственно формирования костей. Цинк принимает участие в процессах деления и дифференцировки клеток, формировании Т-клеточного иммунитета, функционировании десятков ферментов, инсулина, супероксиддисмутазы, дигидрокортикостерона. Цинк играет важнейшую роль в процессах регенерации кожи, роста волос и ногтей, секреции сальных желез. Цинк способствует всасыванию витамина Е и поддержанию нормальной концентрации этого витамина в крови.
Немаловажную роль он играет в переработке организмом алкоголя, поэтому недостаток цинка может повышать предрасположенность к алкоголизму
(особенно у детей и подростков). Цинк укрепляет иммунную систему организма и обладает детоксицирующим действием – способствует удалению из организма двуокиси углерода.
Цинк принадлежит к наиболее важным и незаменимым для жизнедеятельности организма человека микроэлементам.
По распространению в организме этот элемент занимает второе место после железа. Способность цинка участвовать в процессах лигандообразования с органическими молекулами объясняет чрезвычайно широкий спектр его участия в различных биологических системах. Это сопровождается и относительной безопасностью этого элемента, особенно отсутствием оксидантных свойств (в отличие от железа и меди), что улучшает транспорт и метаболизм цинка в организме и быстрое биологическое усвоение его клетками. Цинк является незаменимым для генной экспрессии и метаболизма нуклеиновых кислот, а, соответственно, и всех процессов роста и дифференциации клеток. Цинк также является структурным компонентом биологических мембран, клеточных рецепторов, протеинов, входит в состав более 200 энзиматических систем, регулирующих основные процессы обмена веществ. [7]
Дефицит цинка может быть выявлен из-за большого ряда причинЮ таких как неправильное питание, нарушение процесса всасывания в слизистой оболочке кишечника, неадекватное или нарушенное связывание цинка с альбуминами. Так же у женщин при соблюдении диеты с высоким содержанием клетчатки может возникать недостаток цинка, так как высокое содержание клетчатки в пище ухудшает всасывание цинка, так же возможны

11 нарушения синтеза трансферрина и функционирования поджелудочной железы, диареи и др. Повышенный риск развития дефицита цинка у вегетарианцев, больных сахарным диабетом, лиц, злоупотребляющих алкоголем, а также - у спортсменов.
С дефицитом цинка связано возникновение ряда серьезны проблем в теле человека:
- энтеропатического акродерматита;
- гнездной плешивости и злокачественной алопеции;
- пустулезных и гнойных угрей;
- аллергических (бронхиальной астмы, крупа и др.), вирусных, онкологических и многие другие заболевания;
- нарушений иммунной системы;
- болезней Вильсона, Альцгеймера, Крона;
- мужского бесплодия;
- доброкачественной гиперплазии предстательной железы;
- острой лейкоцитарной анемии;
- невротической анорексии, булимии;
- простуды;
- алкоголизма;
- синдрома Дауна;
- плохое заживление ран;
- искаженного восприятия вкуса и запаха в старшем возрасте и при химиотерапии онкологических заболеваний;
- макулярной дегенерации;
- ухудшение остроты зрения ночью.
Для того чтобы этого не допустить, необходимо держать свой рацион в норме и питаться сбалансировано.

12
На таблице 1.1 ниже вы сможете увидеть продукты с наибольшим количеством цинка на 100 г.
Таблица 1.1. Продукты с наибольшим содержанием цинка
Продукт
Содержание Zn, мг на 100 г
Устриці
40
Паростки пшениці
30
Насіння гарбузове
10
Яловичина
8,4
Висівки пшеничні
7,27
Кунжут
7
Какао порошок
6,81
Горіх кедровий
6,45
Баранина
6
Насіння соняшника
5,3
Одним из наиболее важных является влияние цинка на иммунитет человека. Цинк имеет широкий спектр действия - от влияния на кожный защитный барьер до генной регуляции лимфоцитов. Результаты многочисленных исследований действия цинка подтвердили, что именно цинк имеет наиболее специфическое и наиболее весомое влияние на состояние иммунной системы . [4]
Цинк уже давно получил призвание в собственной важности в современном мире. А все это из-за непосредственного влияния на питание всех без исключения культур, а так же наличия большого значение для развития микрофлоры почвы и здоровья человека. Цинк - едва ли не единственный в мире микроэлемент, имеющий свою международную ассоциацию (International Zinc Association).
Приблизительно половина всех почв мира, которая используется для выращивания зерновых культур, характеризуется недостаточным содержанием цинка, что приводит к недобору урожая, снижению его качества и, в итоге, к недостатку цинка в продуктах питания. По оценкам специалистов, около трети населения Земли испытывает дефицит цинка в рационе, что становится причиной многочисленных проблем со здоровьем, включая заболевания иммунной системы и нарушения психического состояния.
Общее содержание цинка в почвах мира составляет от 10 до 300 мг/кг, в среднем около 50 мг/кг, и зависит от материнской породы, на которой он

13 сформировался. Магматические породы обычно содержат больше цинка, чем осадочные.
Среди форм цинка в почве, важных для обеспечения растений, выделяют:
1) водорастворимый Zn
2+
(цинк в почвенном растворе),
2) обменный (ионы, абсорбированные на поверхности глинистых частиц),
3) органически связанный цинк (ионы, адсорбированные, хелатированные или комплексированные органическими соединениями),
4) цинк, необменно сорбированный глинистыми минералами и нерастворимыми оксидами металлов (цинк в кристаллических решетках глинистых минералов);
5) выветренные первичные и вторичные минералы почвы и нерастворимые соединения твердой фазы почвы.
Растения способны поглощать цинк, представленный соединениями первых трех форм. [5]
В растениях цинк не претерпевает изменений валентности, его преобладающими формами являются комплексы с низкой молекулярной массой, металлопротеины, свободные ионы и нерастворимые формы, связанные с клеточными стенками. Цинк может связываться в клетке путем образования комплексов с органическими лигандами или фосфором. В зависимости от вида растения, от 58 до 91% цинка в растении содержится в водорастворимой форме (низкомолекулярные комплексы и свободные ионы), которая считается наиболее физиологически активной. Если рассматривать физиологическое значение цинка для растений, то видно что оно достаточно широко. Известно более 300 цинкзависимых энзимов, в которых цинк играет каталитическую, ко-каталитическую и структурную роль. Активированные Zn ферменты участвуют в углеводном обмене, поддержании целостности клеточных мембран, синтезе белков, регуляции синтеза ауксина и образовании пыльцы. Цинк влияет на способность к поглощению и транспортировке воды в растениях, а также способствует повышению засухо-, жаро- и холодостойкости, поскольку входит в состав окислительно- восстановительных, антиоксидантных ферментов и многих белков.
Zn имеет критическое физиологическое значение в функционировании биомембран. Роль в поддержании целостности клеточных мембран может включать структурную ориентацию макромолекул и поддержку систем транспорта ионов.
Его взаимодействие с фосфолипидами и сульфгидрильными группами мембранных белков способствует прочности мембран.

14
Цветение и опыление у растений заметно подавляются при условии дефицита цинка. Это может быть результатом: (а) усиленного образования абсцизовой кислоты, что вызывает преждевременное опадение лепестков и цветочных почек, и (б) нарушения развития пыльников и пыльцевых зерен.
Цинк - достаточно распространенный на планете элемент, который имеет важное значение, как для биогенных структур, так и для промышленности. Как показывает клиническая практика, отравление природным цинком - очень редкое явление, поскольку он встречается преимущественно в виде твердых минералов, выступая связующим звеном ряда сложных соединений.
Чаще всего, передозировка и отравление цинком происходит по следующим причинам как регулярное сверхнормированное употребление витаминно-минеральных комплексов и биологически активных добавок с содержанием химического элемента; Бытовое использование оцинкованной посуды для приготовления пищи и ее употребления; Систематическое нарушение основных правил безопасности при работе с соединениями металла в рамках производственного цикла, например, частый прямой контакт с веществами при изготовлении сплавов, белил, аккумуляторов, бумаги, вдыхание насыщенных соединениями цинка паров в процессе сварки конструкций, окрашивания синтетических тканей и так далее.
Симптомы отправления или переизбытка цинка и его соединений в организме человека может быть острой, а также хронической. Первая форма отравления обычно формируется как следствие вдыхания паром оксида элемента (например, при сварке без первичных средств защиты дыхания), вторая же характерна при регулярном ненормированном приеме витаминно- минеральных комплексов или же использовании оцинкованной посуды в быту.
Первичные острые проявления (формируются через 10-14 часов после акта отравления):
• Комплексные диспепсические расстройства. Обычно это понос, рвота и тошнота;
• Сухость слизистых оболочек ротовой полости, появление специфического металлического привкуса;
• Болевой синдром в эпигастральной области, а также мышцах конечностей;
• Учащенное сердцебиение;
• Сильный кашель и одышка, часто на фоне сильной боли за грудиной;

15
• Обильное потоотделение и озноб, общее лихорадочное состояние. Формируется через 4-6 часов после отравления.
Признаки тяжелого острого отравления:
• Неудержимая рвота с кровяными сгустками;
• Ожог слизистых оболочек, дыхательных структур и ЖКТ в местах прямого контакта с высокими концентрациями соединений этого химического элемента;
• Судороги в конечностях;
• Сердечно-сосудистая недостаточность на фоне резкого падения артериального давления;
• Кома и летальный исход при отсутствии медицинской помощи.
Симптомы хронической передозировки:
• Быстрая утомляемость и слабость организма, нарушение сна, ухудшение слуха, обоняния и зрения;
• Частые сбои в работе ЖКТ с расстройствами пищеварения;
• Частичная атрофия дыхательных путей и прилегающих слизистых оболочек;
• Анемия;
• Существенно ухудшение общего иммунитета; [4]
Все это приводит к выводу, что очень полезно и важно знать количественное содержание металлов в продуктах, которые входят в наш повседневный рацион.