Школьный мел и его влияние на здоровье учителей

Введение

Во всем мире не найдется человека, который бы за свою жизнь не столкнулся с мелом. В миллионах классов 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.

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]

Экспериментальное определение физико-химических свойств мела

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»:

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 остальными 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 (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 карбонат кальция, мало крошится и меньше всего пачкает руки, но очень карябает доску, т. к. в качестве связывающего вещества содержит помимо гипса – клей.

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. Несмотря 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 сыпучести 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

http://www.proshkolu.ru/user/lkolganovado/blog/9963/
http://portfolio.1september.ru/work.php?id=565737
http://www.k-silikat.ru/chalk.php
http://www.lformula.ru/index.php?part=him005&page=020

Работу выполнила: Бабуева Саяна, 8 класс
Руководитель: Гармаева Бутит-Цыбжит Павловна, учитель химии

Российская Федерация, Забайкальский край
Агинский Бурятский округ
село Хара-Шибирь
МОУ «Хара-Шибирская средняя общеобразовательная школа»