Исследование воды в селе Уральский

Министерство  Образования и науки УР

Управление  образования Администрации МО «Сарапульский  район» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исследование  воды в селе Уральский

Исследовательская работа по химии 
 
 
 

Выполнил: ученица 10 класса

МОУ Уральская СОШ

Сарапульского района УР

Хазиева Виктория

Научный руководитель: учитель химии 

МОУ Уральская СОШ

Смолина Елена Геннадьевна 

Уральский, 2010 

Содержание 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

         Вода – самое распространенное  вещество на Земле. Но что  мы знаем о ней? Как ни  удивительно, но вода до сих  пор остается наименее изученным веществом природы. Очевидно, это произошло потому, что ее очень много, она вездесуща. Воду считают самым трудным из всех веществ, изучаемых физиками и химиками. Химический состав вод может быть одинаков, а их воздействие на организм разным, потому что  воды формируются в конкретных условиях. И если жизнь – это одушевленная вода, то, также как и жизнь, вода многолика и характеристики ее бесконечны.

         Вода – это, на первый бесхитростный  взгляд, простое химическое соединение  водорода и кислорода. Но на самом деле, вода – основа жизни на Земле.  Вода является универсальным растворителем значительного количества веществ, в связи с чем в природе химически чистой воды нет. По содержанию растворенных в воде веществ вода делится на 3 класса: пресная, соленая и рассолы. Наибольшее значение в быту имеет пресная вода. Хотя вода покрывает три четверти поверхности Земли и запасы ее огромны, и постоянно поддерживаются кругооборотом воды в природе, проблема обеспечения водой во многих районах земного шара не решена и с развитием научно-технического прогресса обостряется. Около 60% поверхности Земли составляют зоны, где отсутствует пресная вода или ощущается ее острый недостаток. Почти 500 млн. человек страдают от болезней, вызванных недостатком или качественной неполноценностью питьевой воды. Пресная вода составляет около 2% всех водных ресурсов планеты.  

         К 2050 году 4,2 млрд. людей будут жить в странах, где уже сегодня невозможно удовлетворить дневную потребность человека в воде – 50 литров в день (данные из отчета ООН по вопросам народонаселения). Количество землян, удвоившееся за последние 40 лет, сейчас составляет 6,1 млрд. и может еще удвоиться к середине нынешнего столетия. Основной рост намечается в развивающихся странах, где ресурсы, в частности водные, практически истощены. Сейчас люди используют 54% доступной пресной воды, причем две трети уходит на нужды сельского хозяйства, сообщает “Зеленое досье”. По прогнозам специалистов, к 2025 году потребление воды возрастет до 75% от нынешнего уровня только за счет увеличения населения. Уже сейчас более миллиарда землян не имеют доступа к чистой воде.

         В развивающихся странах 95% канализационных  стоков и 70% промышленных отходов  сбрасываются в водоемы без  очистки. Вода сама по себе  не имеет питательной ценности, но она – непременная составляющая  часть всего живого. В растениях – до 90% воды, а в теле взрослого человека – около 65%; это обстоятельство позволило фантасту В. Савченко заявить о том, что у человека “гораздо больше оснований считать себя жидкостью, чем, скажем, у сорокапроцентного раствора едкого натрия”. Определенное и постоянное содержание воды – одно из необходимых условий существования живого организма. При изменении количества потребляемой воды и ее солевого состава нарушаются процессы пищеварения и усвоения пищи, кроветворения. Без воды невозможна регуляция теплообмена организма с окружающей средой и поддержание постоянной температуры тела.  

         Важнейшее качество воды –  ее жесткость. С одной стороны,  умеренная жёсткость — обязательное  качество для питьевой воды, поскольку  из неё мы получаем значительную часть кальция, необходимого организму. С другой стороны, жёсткость серьёзно мешает при использовании воды и в домашнем хозяйстве, и в промышленности. Накипь отлагается на внутренних стенках котлов и труб. Из-за неё внутренний диаметр старых отопительных труб оказывается сужен в два-три раза. К тому же, накипь — образование пористое и служит теплоизолятором. В результате трубы центрального отопления перестают отдавать тепло, а стенки котлов — пропускать тепло к воде, которую нужно нагреть. А стоит в корке накипи возникнуть трещине, как горячая вода добирается до стенки трубы. Если это случится зимой, то из-за локального перепада температур труба может лопнуть. Вот почему жёсткость водопроводной воды приходится нормировать. [www.festival.1september.ru ]

         Работники коммунальной службы  нашего села предоставили нам  образцы накипи, образовавшейся  на трубах. Мы решили исследовать  состав этих образцов. Ионы, содержащиеся  в них, соответственно присутствуют  и в воде. Отсюда вытекает  гипотеза: если мы проведем ряд опытов с  образцами воды, то выяснится, соответствует ли вода в нашем селе нормируемым показателям качества воды. Таким образом, цель работы – исследовать образцы воды. Объектом нашего исследования  будет - вода, а предметом –жёсткость воды. Для достижения этой цели нужно решить следующие задачи:

1. Проанализировать и сравнить данные используемой литературы.
2. Провести эксперимент.
3. Сделать вывод по проделанной работе.

 
 
 
 
 

Состав  воды

         В процессе своего естественного  круговорота вода соприкасается с большим числом различных минералов, органических соединений и газов. В силу этого природные воды представляют собой сложные растворы различных веществ. Соответственно, под химическим составом природных вод подразумевается весь набор растворенных газов, минеральных солей и органических соединений.  
В гидрохимии компоненты химического состава природных вод делятся на шесть групп: 
1. Главные ионы (макрокомпоненты), к которым относятся К⁺, Na⁺,Mg²⁺, Са²⁺, Cl^-, SO₄^2- , HCO₃^- , CO₃^2-. Содержание их в пресных поверхностных водах изменяется в широких пределах. Главные ионы поступают в природные воды из горных пород, минералов, почвы, а также в результате производственной деятельности человека.  
2. Растворенные газы (О₂, N₂, H₂S, CH₄ и др.). Концентрация газов в воде определяется температурой воды. 
3. Биогенные вещества, главным образом соединения азота и фосфора.  
Их концентрация в пресных поверхностных водах изменяется в очень широких пределах: от следов до 10 мг/л. Наиболее важными источниками биогенных элементов являются внутриводоемные процессы и поступление с поверхностным стоком, атмосферными осадками, промышленными, хозяйственно-бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами. 
4. Микроэлементы. В эту группу входят все металлы, кроме главных ионов и железа (Сu²⁺, Мn²⁺ , другие ионы переходных металлов), а также анионы (Br^- , F^- и др.), встречающиеся в природных водоемах в очень малых концентрациях. 
5. Растворенные органические вещества (РОВ), по существу, органические формы биогенных элементов. Эта группа веществ включает различные органические соединения: органические кислоты, спирты, альдегиды, сложные эфиры, фенолы, гуминовые вещества, ароматические соединения, углеводы, азотсодержащие соединения (белки, аминокислоты, амины) и т.д. Для количественной характеристики РОВ используют косвенные показатели: общее содержание Сорг, Nopг, перманганатную или бихроматную окисляемость воды (ХПК), биохимическое потребление кислорода (БПК).  
6. Токсичные загрязняющие вещества - тяжелые металлы, нефтепродукты, хлорорганические соединения, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), фенолы и т.д. 
       Природная вода - принципиально негомогенная среда из-за присутствия в ней большого числа взвешенных частиц и пузырьков газа. Взвешенные твердые частицы в природных водах могут различаться по размерам:

• Коллоиды 0,01-1 мкм
• Седиментарные (оседающие) частицы состоят из минерального ядра и органического слоя, т.е. представляют собой органоминеральный комплекс 1-3 мкм
• Вирусы 0,01-0,03 мкм
• Бактерии 0,5 мкм
• Микроводоросли 1-30 мкм   [5]

Жесткость воды

         Понятие жесткости воды принято  связывать с катионами кальция  (Са²⁺) и в меньшей степени магния (Mg²⁺). В действительности, все двухвалентные катионы в той или иной степени влияют на жесткость. Они взаимодействуют с анионами, образуя соединения (соли жесткости) способные выпадать в осадок. Одновалентные катионы (например, натрий Na⁺) таким свойством не обладают.

В данной таблице приведены основные катионы  металлов, вызывающие жесткость, и главные  анионы, с которыми они ассоциируются.                                                    Таблица 1

         На практике стронций, железо  и марганец оказывают на жесткость  столь небольшое влияние, что  ими, как правило, пренебрегают. Алюминий (Al³⁺) и трехвалентное железо (Fe³⁺) также влияют на жесткость, но при уровнях рН, встречающихся в природных водах, их растворимость и, соответственно, "вклад" в жесткость ничтожно малы. Аналогично, не учитывается и незначительное влияние бария (Ва²⁺).

         В жесткой воде плохо пенится  мыло. Причиной этого является  наличие в воде ионов кальция  и магния — именно они мешают образованию пены. Убедиться в этом поможет простой опыт.