Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №1 пгт Каа-Хем

Научно-исследовательская работа на тему:
«Электронная сигарета глазами химика»

Выполнил: ученик 9 «Б» класса

МБОУ СОШ №1 п.г.т. Каа-Хем

Норбу Шоома

Научный руководитель учитель химии:

Конгар Саглаана Николаевна

пгт Каа-Хем, 2022 г

Содержание

Введение

Табакокурение - бич современного общества. Все больше и больше людей  становятся жертвами этой зависимости. Если рассматривать эту проблему в рамках отдельной социальной группы, то одной из самых актуальных будет эта проблема среди учащихся средней школы. В настоящее время курящий подросток явление очень частое. Но появляются электронные сигареты, которые, по словам производителей практически безвредная альтернатива курению.

 Электронная сигарета (ЭСДН) - ингалятор специального назначения для личного пользования с аэрозольным генератором сверхмалой мощности, по форме и размерам близок к традиционным сигаретам. Чаще всего используются с никотин содержащими жидкостями. Ингалятор создает высокодисперсный аэрозоль («пар») за счет интенсивного вскипания малого количества жидкости, получаемый аэрозоль при ингаляции на вдохе и выдохе внешне похож на табачный дым. Разработаны как имитатор курения традиционных сигарет. Электронные сигареты бывают любого цвета, любого дизайна — вейпы в виде гитары, пистолета или банки для кока-колы. Вредно или нет — все равно популярно. Российский рынок электронных сигарет по масштабам — на третьем месте в мире после Китая и США.

О вреде курения сказано не мало. Однако беспокойство ученых и врачей, вызванное распространением этой опасной привычки, растет, так как пока еще значительная часть людей не считает курение вредным для здоровья.

Гипотеза: в состав электронных входят губительные для организма вещества, а наличие фильтра полностью не защищает внутренние органы курильщика от вредоносных веществ.

Цель работы: изучить состав электронной сигареты и опытным путем доказать наличие в них веществ, губительных для живых организмов.

Задачи:

1. Изучить информацию об электронных сигаретах, их составе, историю возникновения.
2. Провести анонимный опрос среди учащихся 9-х классов МБОУ СОШ №1 пгт Каа-Хем и выявить процент распространения вредной привычки.
3. Изучить состав смесей электронных сигарет на живой организм с помощью качественных реакций и провести эксперимент с проращиванием семян фасоли в растворе никотиновой жидкости 

Объект исследования: электронные сигареты.

Предмет исследования: смесь (жидкость) электронных сигарет.

Практическая значимость: материалы данной темы в дальнейшем могут использованы для проведения бесед в классном часе.

Методы исследования:

• Анкетирование
• Эксперимент

Этапы исследования:

• Изучение литературных источников по данной теме
•  Анкетирование
• Химические опыты

Основная часть

1.  История создания электронных сигарет

Цивилизация Майя были первыми племенами, которые жевали и курили листья табака. Сотни лет спустя, во времена величайших европейских исследований по всему миру табак был обнаружен в Новом мире, а затем завезён в Европу. Так началась история сигарет и их производства.

Наука и техника в наше время далеко шагнула в перед и настало то время, когда приходится заменять даже такие обыденные вещи как сигареты, более новыми и усовершенствованными аналогами.

История электронных сигарет началась не так уж и давно. Она насчитывает около 10 лет. За этот промежуток времени они сильно укрепились на мировом рынке и стали серьёзными конкурентами табачных корпораций.

В 2003 году в Гонконге, была создана первая электронная сигарета. Создателем вейпа считается учёный в области фармацевтики Хон Лик. На тот момент он был простым штатным сотрудником крупной фармацевтической компании «Golden Drahon Holding». Отец Хона был злостным курильщиком, от чего в итоге и умер. Преодолев ужасное и мучительное время болезни и ухода из жизни отца, Хон поставил цель: изобрести устройство, которое сможет частично или полностью оградить курильщика от пагубного влияния сигаретного дыма, в идеале такое устройство смогло бы помочь избавиться от табакокурения, так же его преследовала идея позволить курильщикам, курить в местах где курение запрещено, при этом не нарушая закон и не тревожа окружающих людей «зловонием».

В апреле 2003 года 52 летний Хон Лик запатентовал чертежи «беспламенной электронной сигареты с распылением». Патентовал он только теоретическое изобретение (чертежи и описание), так как изготовленного устройства на тот момент не существовало. Так же его заявка указывала на то, что никакие из ныне существующих заменителей сигарет, не могли доставить достаточного количества никотина в кровь. Его проект произвёл фурор в компании, где на тот момент он работал. Спустя год, в марте 2004, был выпущен первый промышленный образец электронной сигареты и подана заявка на патент её производства. В мае компания «Golden Drahon Holding» была переименована на «Ruyan», что в переводе означает - подобно дыму. И в октябре того же года компания предоставила покупателям первую партию электронных сигарет серии «e-pipe».

Вопрос о том, какие элементы входят в состав электронной сигареты, волнует многих учёных, врачей, но наиболее важным он является для тех, кто решил перейти с курения на парение. Ответ на него необходим для того, чтобы человек мог понять, стоит ли отказываться от табака в пользу современных устройств.

За почти десятилетний период существования электронных сигарет, учёные провели множество различных экспериментов. Этого срока хватило и для того, чтобы подробно изучить их состав. Учёные разделили компоненты жидкости для электронных сигарет на два вида - основные и дополнительные. К числу последних относятся различные примеси. Они находятся преимущественно в некачественной жидкости от неизвестных, подпольных производителей. В качественных электронных сигаретах, таких как Denshi Tabaco, никаких дополнительных веществ не обнаруживается.

К основным элементам относятся следующие:

• жидкий никотин;
• пропиленгликоль (PG);
• натуральный (овощной) глицерин (VG);
• вода;
• ароматизаторы.

1.  Строение электронных сигарет

Электронная сигарета – это электронное устройство, похожее на обыкновенную сигарету и позволяющее имитировать процесс курения. Упаковка от электронных сигарет включает сменный картридж и зарядное устройство.

В корпусе сигареты установлена батарейка и крошечный парогенератор, весь механизм активизируется, как только вы делаете «затяжку».

В процессе курения генерируется пар, содержащий в себе дозу никотина. При вдыхании пара никотин в организм человека доставляется «затяжкой» сигареты и вдыханием дыма с последующим выдыханием. Обычная электронная сигарета оснащена светодиодом, визуально имитирующим тление табака.

Крепость и вкус сигареты зависят от электронных «фильтров», в которых и содержится никотин и ароматизирующие вещества. Фильтры откручиваются от основного корпуса и легко заменяются. Один фильтр эквивалентен 15–50 сигаретам.

Электронные сигареты уже запрещены в США, Канаде, Бразилии, Австралии, некоторых странах Европы и в Турции.

Явными минусами электронных сигарет считается признанный факт – после перехода на электронные сигареты не происходит отказа от привычки курить, а лишь появляется психологическая зависимость от нового вида курения. Экономии от электронной сигареты нет, зачастую человек начинает курить даже больше – из-за осознания мнимой безвредности этой привычки.

Электронная сигарета не сертифицирована ВОЗ, и никакие масштабные исследования этого устройства не проводились. Ни картриджи, ни сами сигареты не подлежат обязательной сертификации – то есть недобросовестные продавцы спокойно могут производить подделки или опасные для здоровья устройства.

Кроме этого, имитация дыма в виде пара может раздражать окружающих чисто психологически из-за визуального сходства с сигаретным дымом.

Содержание вредных веществ в картриджах для заправки – полностью на совести производителей. Согласно исследованиям американских учёных, электронные сигареты не являются безопасной альтернативой обычным, так как содержание никотина в них превышает заявленное, а производятся они чаще всего на китайских фабриках с нарушением норм безопасности.

Фактически, несмотря на многочисленные клинические исследования, единой позиции относительно влияния электронных сигарет на здоровье нет. С одной стороны, употребление этих сигарет связано с неблагоприятными последствиями для здоровья, особенно – у детей. В зависимости от содержания никотина в картриджах, электронные сигареты могут даже вызвать никотиновую зависимость у тех, кто до этого не был курильщиком.

2.  Химический состав жидкости для электронных сигарет

Пропиленгликоль – это спирт, выступающий в качестве пищевой добавки и растворителя. Он используется в химической, пищевой, косметической, фармацевтической промышленности как добавка E-1520, которая  разрешена для использования в большинстве стран мира. Е-1520 считается нетоксичным веществом, при вдыхании и случайном приёме внутрь не вызывает отравления. В случае попадания на кожу не вызывает покраснения или других раздражений, удаляется при помощи воды, однако добавка всё же может принести вред, так, Е-1520 в больших дозах угнетает центральную нервную систему. Употребление пищевых продуктов (избыточное), содержащих добавку пропиленгликоль Е-1520, может привести к повреждению почек.

Пропиленгликоль может вызвать аллергические проявления и даже блокировать дыхание курильщика. Есть данные, что у некоторых курильщиков возникли проблемы с лёгкими и горлом.

В электронных сигаретах пропиленгликоль исполняет роль связующего звена. Он соединяет между собой компоненты жидкости. Кроме того, он обеспечивает хороший транспорт никотинсодержащего пара в дыхательные пути и лёгкие.

Глицерин – еще один основной элемент жидкости для электронных сигарет, представляющий собой простейший многоатомный спирт. На протяжении долгого времени добавка используется в самых разных сферах промышленности. С его применением изготавливаются моющие средства, косметика, медицинские препараты, некоторые виды сладостей, а также синтетические материалы (целлофан, смола и другие). Данное вещество, обладает водоотнимающим свойством и способен вытягивать воду из любых тканей живых организмов. Поэтому у людей, которые страдают заболеваниями почек, глицерин может спровоцировать обострение недуга. Кроме этого, глицерин весьма негативно влияет на процессы кровообращения в организме и состояние сосудов. Максимально допустимая доза этого вещества, несмотря на его опасность, не определена. Всё дело в том, что это зависит от индивидуальных особенностей каждого человека. Кого-то несколько капель глицерина, могут привести на больничную койку, а для других и столовая ложка вещества окажется совершенно безопасной. В электронной сигарете глицерин оказывает влияние на качество пара - он становится более густым, насыщенным, приобретает приятный, сладковатый привкус.

Для стандартной заправки электронных сигарет применяют овощной глицерин, смягчающий вкусовые характеристики и придающий им сладковатый оттенок. Главными видами опасности для здоровья курильщика и окружающих можно назвать:

• Влияние на сосуды

Медиками доказано негативное влияние никотина содержащегося в электронных сигаретах на состояние сосудов и процессы кровообращения в организме. Крайне важный момент заключается в том, что определить максимальную допустимую дозу для человека сейчас затруднительно. В данном случае всё зависит от индивидуальных особенностей организма.

• Выделение акролеина

Перегрев глицерина при наличии большого количества воды обусловливает выделение акролеина, являющегося сильным канцерогеном и относимого к первому классу опасности. Реакционные способности этого вещества способны сильно раздражать дыхательные пути и слизистые оболочки глаз.

• Осушение

Глицерин способствует активной гидратации, поэтому при постоянном курении могут наблюдаться такие симптомы как першение в горле, повышенная сухость носоглотки и многие другие. Для людей, страдающими заболеваниями почек, курение такого рода может спровоцировать обострение. Ощутимый вред глицерина в электронных сигаретах также заключается в способности вызывать обезвоживание кожи.

• Токсичность паров

При температуре кипения до 390 градусов пары глицерина становятся слишком тяжёлыми для дыхания, хотя и имеют немного сладковатый привкус. Стоит учитывать, что даже самые дорогие, сертифицированные электронные сигареты содержат практически одни и те же вредные вещества в разной концентрации. Категоричнее всех против электронных сигарет высказывается FDA – американская организация, которая в ходе исследований обнаружила наличие множества самых разных канцерогенных веществ в составе различных моделей.

Всего американским Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств было изучено 19 картриджей известных производителей. Министерство здравоохранения РФ, например, рекомендует пока воздержаться от курения электронных сигарет – до тех пор, пока всесторонние исследования не будут завершены.

Никотин– алкалоид, содержащийся в растениях семейства паслёновых (Solanaceae), преимущественно в листьях и стеблях табака (концентрация в сухом от 0,3 до 5 % по массе), махорки (2–14%), в меньших количествах, в томатах, картофеле, баклажанах, зелёном перце. Никотин - сильнодействующий нейротоксин и кардиотоксин. Приём никотина внутрь, курение, связывают с сердечно-сосудистыми и онкологическими заболеваниями, возникновением врожденных дефектов, и отравлениями. При курении, приёме никотина во время беременности, есть риски для ребёнка в жизни заболеть диабетом 2 типа, ожирением, гипертонией, получить различные нейроповеденческие дефекты, дыхательную дисфункцию и бесплодие.

Никотин – алкалоид, содержащийся в растениях семейства паслёновых, преимущественно в листьях и стеблях табака, махорки, в меньших количествах в томатах, картофеле, баклажанах, зелёном перце. Никотин – сильнодействующий нейротоксин и кардиотоксин. Прием никотина внутрь, связывают с сердечно-сосудистыми и онкологическими заболеваниями, возникновением врожденных дефектов, и отравлениями.

Никотин - вещество в составе жидкости электронных сигарет, которое с уверенностью можно признать вредным. Но, его присутствие в электронной сигарете обосновано. Электронные сигареты, также как пластыри, жевательные резинки, являются средством никотин заместительной терапии. Поэтому вещество необходимо, чтобы человек, отказывающийся от табака, мог избежать физических страданий, вызванных отсутствием никотина, так как известно, что никотин вызывает привыкание.

Ароматизаторы – бывают натуральные (пищевые) и искусственные. Разница между ними есть. Натуральные ароматизаторы получают только из натуральных видов сырья методом экстракции или дистилляции. Сырьём может послужить любой растительный или животный продукт. К искусственным ароматизаторам относятся все виды пищевых добавок, которые не могут иметь природных аналогов. Это полностью химические соединения. К примеру, изоамил ацетат используется в качестве ароматизатора груши в производстве напитков и карамелей. Существуют ароматизаторы которые могут быть опасны для здоровья человека: вызывают аллергию, расстройство желудка, кожные заболевания, канцерогенные, запрещённые. Всё зависит от индивидуальной особенности организма и как он отреагирует на ароматизатор.

Таким образом, в состав курительной жидкости для электронных сигарет входят: пропиленгликоль, глицерин, никотин, ароматизаторы и вода. Изучив свойства данных веществ можно предположить, что все компоненты жидкости для курения электронных сигарет, кроме воды, могут отрицательно повлиять на здоровье человека.

2. Практическая часть

3. Анкетирование учащихся

В ходе изучения данной темы,  был проведён  анонимный опрос путем анкетирования учащихся 9-х классов МБОУ СОШ №1 пгт Каа-Хем. Для  опроса мы взяли  9а, б, в, г, д классы. Опрос был по теме «Влияние курения электронных сигарет на здоровье подростков», в процессе которого выяснили отношение учащихся к курению, их осведомлённость о курении. Всего в анкетировании приняли участие 119 человек. 

По результатам опроса, о существовании электронных сигарет знают 98% опрошенных учащихся.  

8 человек курят электронные сигареты (6,7%),

19 человек пробовали курить электронные сигареты (17%),

92 человек не курят электронные сигареты.

Таблица 1.

Результаты ответов  учащихся на поставленные вопросы

92 учащихся считают электронные сигареты вредными для организма школьника.

8 человек считают электронные сигареты безвредными,  19 считают менее вредными. 1 человек затрудняется ответить.

20 учащихся относятся нейтрально к тому, что его друзья курят электронные сигареты.

42 человек знают о веществах, входящих в состав электронной сигареты.

7 учащихся не знают, какие последствия влечет за собой курения электронных сигарет.

Таким образом в ходе исследования выяснилось, что 77,3 %  школьников никогда не курили (ни обычных, ни электронных сигарет), 16 % обучающихся пробовали хотя бы раз, 7% курят электронную сигарету.

4. Исследование электронных сигарет

Опыт 1. Определение реакции среды в растворе никотиновой жидкости для электронной сигареты

Методика: В пробирку наливаем жидкость электронных сигарет и добавляем универсальный индикатор. Индикатор из оранжевого превратился в светло-зеленый.

Вывод: В растворе  присутствует слабо щелочная среда.

Опыт 2. Определение многоатомных спиртов в растворе  электронной сигареты

Методика опыта: К свежеприготовленному гидроксиду меди Сu(OH)2 прилить смесь из е-сигареты. Появляется ярко-синее окрашивание глицерата меди.

Вывод: глицерин в смеси присутствует.

Подобная качественная реакция характерна для всех многоатомных спиртов. Поэтому по данной реакции можно судить и о присутствии в смеси этиленгликоля и пропиленгликоля.

Опыт 3. Определение действия е-смеси на животный белок

Методика опыта: К белку куриного белка прилили смесь компонентов электронной сигареты. Смесь интенсивно встряхнули. Произошла денатурация белка. Белок потерял свои нативные свойства.

Вывод: смесь е-сигареты денатурировала животный белок.

4. Эксперимент с проращиванием семян фасоли в растворе никотиновой жидкости для электронных сигарет

Методика:  в  две  чашки   поместили  семена  фасоли.  Одну  часть поливали до проращивания семян обыкновенной водой, вторую чашку с семенами поливали раствором никотиновой жидкости для электронных сигарет.  

Результат:  через  несколько  8-10  дней  наблюдаем,  что в чашке с семенами, которые поливали водой, хорошая всхожесть. А семена, замоченные  в растворе электронных сигарет, не всходят.

Вывод:  вещества,  содержащиеся  в  жидкости электронных сигарет,  губительно  действуют  на семя и не дают ему прорасти.

Выводы к экспериментальной части

Все заявленные производителями вещества нами в растворе никотиновой жидкости для электронных сигарет обнаружены и определены с помощью качественных химических реакций. Кроме того следует помнить, что термическое разложение пропиленгликоля и глицерина, содержащихся в составе жидкости для заправки сигареты, приводит к высвобождению токсичных веществ — акролеина и формальдегида.  

Заключение

Изучив строение и химический состав электронной сигареты,  установили, что её курение приносит вред здоровью. Электронная сигарета может развить ещё большую зависимость, нежели обычная сигарета.

 Курение приносит вред важным органам: лёгким, сердцу и сосудам, нервной системе, зрению, обонянию и вкусовым рецепторам, зубам, органам пищеварения, потомству, общему развитию и приводит к раковым заболеваниям. У курящих родителей в 85% случаев рождаются генетически и физически ослабленные дети.

В целом по работе можно сделать следующие выводы:

1. Изучив и проанализировав литературу по интересующей проблеме мы пришли к выводу, что на данный момент достаточно большое количество информации посвящено электронным сигаретам, их устройству и составу.
2. Было проведено анонимный опрос среди учащихся 9-х классов МБОУ СОШ №1 пгт Каа-Хем. Результат анкетирования показал, что 77,3 %  школьников никогда не курили (ни обычных, ни электронных сигарет), 16 % обучающихся пробовали хотя бы раз, 7% курят электронную сигарету.
3. Провели ряд опытов, в котором доказали, что жидкость для электронных сигарет содержат такие токсичные вещества как формальдегид, пропиленгликоль,  никотин и другие вещества, которые отравляют и убивают живые организмы. Поэтому курение электронных сигарет порождает собой необратимые процессы в организме человека и причиняет невосполнимый вред здоровью, тем более подростку.

Составили памятку для учащихся и родителей, которая поможет подросткам «не попасть на крючок» вредной привычки и сохранить своё здоровье.

Электронные сигареты вовсе не безвредны, как пытаются убедить нас в этом производители. В любом случае никотин опасен.

Список литературы

1. Ягодинский В.Н. Школьнику о вреде никотина и алкоголя. - М.: Просвещение, 1986.

Интернет-ресурсы

1. Статистика  о количестве курящего населения в России. http://www.podymim.ru/statistika_v_Rossii.shtml
2. Российское медицинское общество о высказывании «за» и «против»  электронных сигарет.  http://www.e-cigarette.su
3. Свойства глицерина. http://onwomen.ru/glicerin-e422.html
4. Натуральные и искусственные ароматизаторы.http://www.denshitabaco.ru/stati/sostav-jidkosti-elektronnoy-sigareti
5. История создания электронных сигарет http://kurinekuri.ru/drygoe/istoriya-sozdaniya-elektronnyh-sigaret.html
6. Состав электронной сигареты http://www.denshitabaco.ru/stati/sostav-jidkosti-elektronnoy-sigareti

Приложение 1

Опрос учащихся 9-х классов МБОУ СОШ №1 пгт Каа-Хем

Приложение 2

Как подростки оценивают ВЕЙП

Приложение 3

Приложение 4

Памятка

«Остановись! Подумай о своём будущем!»

При выкуривании 20 папирос человек сразу получает смертельную дозу никотина. После одной затяжки никотин через 7 минут попадает в мозг, через 15-20 секунд в пальцы ног!

Смертность среди курящих в 15 раз выше, чем среди некурящих!

Пачка сигарет в день-это около 500 рентген облучения за год! Температура тлеющей сигареты 700-900 градусов! Легкие курильщика со стажем –черная, гниющая масса.

В течение 30 лет такой курильщик выкуривает примерно 20000 сигарет, или 160 кг табака, поглощая в среднем 800 грамм никотина! Именно такая доза поступает ежедневно в кровь после выкуривания 20-25 сигарет (в одной сигарете содержится примерно 6-8 мг никотина, из которых 3-4мг попадает в кровь).

В России каждые сутки от болезней, связанных с курением, умирает около 700 человек.

Человек, выкуривший 22 тыс. сигарет, приравнивается к работнику уранового рудника. Это уже инвалид.

В России каждые сутки от болезней, связанных с курение умирают 700 человек.

Приложение 5

Приложение 6

Анкета

«Влияние курения электронных сигарет на здоровье подростков»

При ответе на вопросы, подчеркните нужное.

1. Ваш пол?    Мужской, Женский

2. Курите ли вы обычные сигареты?  ДА, НЕТ

3. Сколько раз в день вы курите обычную сигарету?   1 раз в день,

2-3 раза в день, раз в неделю, реже одного раза в месяц

4. Знаете ли вы о существовании электронной сигареты?    ДА, НЕТ

5. Курили ли вы хоть раз электронную сигарету?  ДА, НЕТ

6. Курите ли вы регулярно электронные сигареты? ДА, НЕТ

7. Сколько раз в день вы курите электронную сигарету? 1 раз в день,

2-3 раза в день, раз в неделю, реже одного раза в месяц

8. Вы знаете о веществах, входящих в состав электронной сигареты. ДА, НЕТ

9. Вы знаете , какие последствия влечет за собой курения электронных сигарет? ДА, НЕТ

10. Считаете ли вы курение электронных сигарет безвредным?

- Да, считаю, что они безвредны;

- Нет, считаю, что они наносят вред здоровью;

- Считаю, что они вредны, но гораздо менее чем обычные сигареты.

11. Как вы относитесь, что ваши друзья курят электронные сигареты?

- нормально;

- мне все равно;

- плохо.

12. Собираетесь ли вы бросить курить (электронная сигарета)?

- да,

- нет,

- затрудняюсь ответить.