Жесткост воды и здорове человека 2



Муниципальный общеобразовательный лицей №23




Экспериментальная работа















Исполнители: Танаева И. 9 класс,
Останин М. 9 класс


Руководитель: Родионова М. В.














Мытищи 2008


Оглавление:

Введение3
Обзор литературы...4
Экспериментальная часть.7
Выводы.13
Список литературы14




2


Введение:

Вода. Одно из самых распространенных веществ в природе. Гидросфера занимает 71% поверхности Земли. Воде принадлежит важнейшая роль в геологической истории планеты. Без воды невозможно существование живых организмов. Около 65% человеческого тела составляет вода. Она – обязательный компонент практически всех технологических процессов как промышленных, так и сельско- хозяйственных. Вода особо необходима в производстве продуктов питания, в медицине, в химическом анализе. А какую красоту она нам подарила! Водопады, гейзеры, океаны, моря, реки- за это все мы должны благодарить воду. От воды зависит климат нашей планеты. Дождь, снег, град – все это вода. С древних времен она привлекает внимание людей. До конца XVIII в. Воду считали самостоятельным элементом, и только А. Лавуазье в 1783 г, осуществив синтез воды из кислорода и водорода, показал, что она – сложное вещество.
Но почему вода из разных источников имеет разный вкус, в ней по-разному пенится мыло и на стенках чайников оседает разная по цвету накипь?
Об этом вы узнаете из нашей работы.




[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]





3



Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые захватывает из воздуха.  Количество примесей в пресных водах обычно лежит в пределах от 0,01 до 0,1% (масс.). Морская вода содержит 3,5% (масс.) растворенных веществ, главную массу которых составляет хлорид натрия (поваренная соль). Ввиду широкой распространенности магния и кальция в природе, их соли всегда содержатся в природной воде, придавая ей особые свойства.
Вода, в которой растворены соли кальция и магния, обладает особым свойством- жесткостью.
Жесткая вода образует плотные слои накипи на внутренних стенках паровых котлов и кипятильников, в ней плохо развариваются пищевые продукты, при стирке белья в жесткой воде расходуется больше мыла.
Общая жесткость воды определяется содержанием в ней ионов СаІ+ и МgІ+, по содержанию в воде гидрокарбонат- ионов судят о временной жесткости (карбонатной), некарбонатная жесткость обуславливается присутствием в воде хлоридов, сульфатов, а также других солей СаІ+ и МgІ+. В сумме карбонатная и некарбонатная жесткость воды дает жесткость общую. По содержанию в воде ионов кальция и магния воды делятся на следующие группы:


Таблица №1. Типы вод в зависимости от содержания ионов СаІ+ и МgІ+.
(«Основы химического анализа» В. И. Астафуров).



Содержание СаІ+ и MgІ+
(мг/экв/л)

Качество воды

0-1.5
Очень мягкая

1.5-3
Мягкая

3-4.5
Средне жесткая

4.5-6.5
Довольно жесткая

6.5-11
Жесткая




4


Один миллиэквивалент жесткости отвечает содержанию 20,04 мг/л СаІ+ или 12,16 мг/л МgІ+ . Карбонатная жесткость, обусловленная присутствием ионов НСО3
· в воде, может быть устранено кипячением – и тогда в воде происходят следующие процессы:
Са(НСО3)2СаCO3+ CO2+H20
Mg(HCO3)2MgCO3+ CO2+H2O
Mg(HCO3)2Mg(OH)2+2CO2
Постоянная жесткость воды не устраняется кипячением или добавлением соды и извести и вызывается наличием сульфатов кальция и магния в основном. Присутствие в воде значительного количества солей Са и Мg делает воду непригодной для многих технических целей. Так при продолжительном питании паровых котлов жесткой водой их стенки постепенно покрываются плотной коркой накипи; такая накипь уже при толщине слоя в 1 мм сильно понижает передачу теплоты стенками котла и следовательно ведет к увеличению расхода топлива. Кроме того она может служить причиной образования вздутий и трещин как в кипятильных трубах, так и на стенках самого катка. Жесткую воду нельзя использовать при крашении тканей.
Но при этом важно помнить о великом значении кальции и магния для растений и животных. Недостаток этих элементов в рационе задерживает рост, угнетает развитие корневой системы растений, листья покрываются коричневыми пятнами, а иногда отмирают. У животных недостаток кальция вызывает рахит, ослабление сердечной деятельности.
Кровь, обедненная кальцием, плохо сворачивается на воздухе. Поэтому соли кальция применяют в ветеринарии: хлорид и карбонат кальция дают животным при рахите, инфекционных заболеваниях; известковой водой лечат кожные заболевания; фосфаты кальция и магния вводят в рацион молодняка.


















5


Влияние жесткости воды на здоровье человека.

Широкая доступность фильтров для улучшения свойств воды приводит к изменению баланса поступления в организм ионов СаІ+ и МgІ+ . Агрессивная телевизионная реклама призывает утолять жажду минеральной водой и заботиться о стиральных машинах с помощью «Калгона». Как может отразиться на здоровье человека изменение количества поступающих с пищей ионов СаІ+ и МgІ+ ?
Здоровье населения находится в прямой зависимости от состава природных вод в источниках, из которых осуществляется регулярное водоснабжение данной территории. Природные воды должны содержать достаточное количество микроэлементов, участвующих в обменных процессах человека. Так недостаток Са І+ и МgІ+ влечет за собой увеличение числа смертельных исходов при кардиоваскулярных заболеваниях, увеличение тяжести рахита, остемаляцию, нарушение функционального состояния сердечной мышцы и процессов свертывания крови, а недостаток МgІ+ внезапную сметь младенцев, увеличение тяжести течения и числа неблагоприятных исходов КВЗ, нейромускулярные и психиатрические симптомы, тахикардию и фибрилляцию сердечной мышцы, гипомагнезимию. Но в то же время, избыток СаІ+ ведет к мочекаменной болезни, нарушению состояния водно-солевого обмена, раннему обызвествлению костей у детей, замедлению роста скелета, а избыток МgІ+ к возможности развития синдромов дыхательных параличей и сердечной блокады, желудочно-кишечного тракта. Повышенная жесткость воды негативно сказывается на здоровье человека при умывании. Соли жесткости взаимодействуют с моющими веществами и образуют нерастворимые шлаки, разрушающие естественную жировую пленку кожного и волосяного покрова человека, забивающие поры. Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения.
Однако не доказано, что и мягкая вода оказывает отрицательный эффект на баланс минеральных веществ в организме человека.
ЦЕЛЬЮ НАШЕЙ РАБОТЫ явилось сравнение жесткости вод из различных источников, изучение действия бытовых фильтров на содержание СаІ+ и МgІ+ и ознакомление с действием смягчителей воды, входящих в состав стиральных порошков.







6


Экспериментальная часть

При изучении содержания ионов СаІ+ и МgІ+ в воде мы использовали классическую методику-титрование трилоном Б по хромогену черному (Аринушкина Е.В. «руководство по химическому анализу почв»)
I.Определение жесткости воды из различных источников.
Чтобы сравнить жесткость вод, мы собрали образцы водопроводной воды из трех городов России. Естественно, что содержание ионов СаІ+ и МgІ+ в водопроводной воде отражает их содержание в природных водах. После анализа мы получили следующие данные.


Таблица №2. определьние жесткости вод из различных источников (мг-экв/л).




Образец
б
Общая жесткость

Вывод


1

Дистиллированная вода(контроль)

0,7

Очень мягкая


2

Мытищи

5,2

Средне жесткая

3
3

Ростов-на-Дону

6,2

Довольно жесткая

4
4

Кольский п-ов

3,75

Очень мягкая



Полученные данные мы сравним с литературными данными (Глинка Н. Л). Как видно, полученные данные в целом соответствует данным автора.



7
















Жесткость воды некоторых рек СССР
(Глинка Н.Л. «Общая химия», Ленинград, 1985г.)

Река




Жесткость воды мг/экв/л



Общая

Карбонатная

Некарбонатная


Волга
5,9
3,5
2,4

Днепр
3,7
3,2
0,5

Дон
5,6
4,3
1,3

Енисей
1,3
1,2
0,1

Москва
4,2
4,1
0,1

Нева
0,5
0,5
0


Анализируя предоставленную таблицу можно сделать вывод, что воды различных источников отличаются по содержанию ионов СаІ+ и МgІ+ .
Содержание растворимых примесей в воде колеблется, в зависимости от времени года, количества атмосферных осадков, состояния грунтовых вод, попадания в водоемы сточных и бытовых отходов.
При движении вдоль меридиана с севера на юг происходит увеличение общей жесткости воды. Так, в районе Кольского п-ова общая жесткость воды составляет 0,7 мг/экв/л., а в Ростове-на-Дону- 4.9 мг/экв/л.
№№№

Образец
Широта
Долгота
Общая жесткость

1
Мытищи
57
38
5.2

2
Кольский п-ов
68
38
3.75

3
Ростов
48
40
6.2


Географические координаты мест отбора проб, и изменение жесткости воды


8


II. Влияние смягчителей воды и стиральных порошков различных марок на изменение жесткости воды и ее кислотность.

Защиту нагревательным элементам стиральных машин может обеспечить любое вещество, связывающее ионы СаІ+ и МgІ+ в растворимых комплексах.
Телевизионная реклама настоятельно советует использовать препарат «Калгон», который, согласно заверением производителей, защищает наши стирательные машины от накипи.
В последнее время, кроме «Калгона» появилось множество подобных ему препаратов.
Так стоит ли, покупая стиральный порошок, приобретать еще и смягчитель воды к нему? Для этого мы определили жесткость воды с добавкой – «Калгон» и с 4 различными видами стиральных порошков без добавления «Калгона». Дл сравнения мы добавили в одни из образцов воды просто соду – ведь раньше наши бабушки именно с ее помощью умягчали воду. Результаты опыта предоставлены в таблице.







9



Таблица №3. Изменение жесткости воды под действием стиральных порошков и смягчителей воды (мг/экв/л).


Образец
Общая жесткость воды (мг/экв/л)

1
Исходный образец Н2О
3,9

2
+0.5 г « Калгон»
0

3
+0.5 г
« Пемалокс»
3,9

4
+0.5 г « Красная цена»
0,9

5
+0.5 г
« Ваниш»
1,1

6
+0.5 г
« Персил»
0

7
+0.5 г сода
1


Как видно из полученных данных «Калгон» действительно снижает жесткость воды практически до нуля но при этом следует отметить, что сода тоже неплохо справилась с уменьшением жесткости.
Стиральные порошки типа «Ваниш» и «Красная цена» и «Персил» тоже неплохо умягчали воду. Никакого влияния на содержание кальция и магния не оказал только «Пемалокс».


III. Влияние бытовых фильтров на содержание ионов СаІ+ и МgІ+ в водопроводной воде.

В связи с ухудшением состояния водопроводных сетей городов экологи начали активно пропагандировать применение любых очистителей воды. Обычно в быту используют фильтры типа «Аквафор». Изменяется ли количество кальция и магния при пропускании водопроводной воды через фильтр?
Мы проанализировали пропущенную воду.
10



Образец
Общая жесткость воды (мг/экв/л)

1
«Анна»



1.9

2
«Аквафор»
1.9

3
Исходный образец Н2О


3.9


Таблица №4. Изменение жесткости воды под действием фильтров(мг/экв/л).



Как видно из таблицы, фильтры снижают уровень жесткости воды почти в 2 раза; следовательно, при постоянном употреблении такой воды поступление кальция и магния в организм снизится.



11



IV. Влияние температуры на содержание ионов СаІ+ и МgІ+в водопроводной воде.

Каждый человек в ежедневно кипятит воду. Нас заинтересовало, как изменяется жесткость воды под влиянием температуры. Мы проанализировали воду, прогретую, до 30єС, 50єС, 70єС и до 100єС.
Результаты опыта представлены в таблице.

Таблица №5. Влияние температуры на жесткость воды.


Образец
Общая жесткость воды (мг/экв/л)

1
30єС
3

2
50єС
2.67

3
70єС
1.1

4
100єС
0

5
Образец Н2О
3.9


















12



Выводы

В ходе нашей работы мы выяснили, что воды из различных источников значительно различаются по содержанию солей кальция и магния, так жесткость на юге (Ростов-на-Дону) почти в 2 раза выше, чем на севере (Кольский п-ов).


В современных стиральных порошках содержатся компоненты (полифосфаты), снижающие жесткость воды.

Бытовые фильтры достаточно хорошо умягчают воду, снижая содержание кальция и магния почти в 2 раза, но постоянное применение бытовых фильтров может нарушить обмен кальция магния в организме человека.

Температура влияет на жесткость воды. Чем выше температура, тем меньше жесткость.



















13






Список литературы

«Химия в школе» №3/1997
«Руководство по химическому анализу почв», Е.В. Аринушкина, МГУ
«Основы химического анализа», В.И. Астафуров, «Просвещение», 1997
«Аналитическая химия сточных вод», Ю.Ю. Лурье, Химия, 1984
«Химический кружок», Г.Д. Здамчук, «Просвещение»,1964
«Химия», Энциклопедия для детей, «Аванта+», 2000
«Экология», Энциклопедия для детей, «Аванта+», 2001


























14












Жесткость воды и здоровье человека
Times New RomanёAn aerial view of the Pantanal, the largest freshwater estuary in the world. The Pantanal is located in western Brazil, along the Paraguay River and adjacent to to the Bolivian border.
·о
·
·
·
·А15

Приложенные файлы


Добавить комментарий