Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Химия / Научные работы / Анализ состава минеральных вод

Анализ состава минеральных вод


  • Химия

Поделитесь материалом с коллегами:

Конференция учащихся муниципальных

образовательных учреждений города Калуги «Старт в науку»





Секция: Химия






Качественный анализ состава минеральных вод, продаваемых на территории

Калужской области







Автор работы:

Рыжова Валерия Евгеньевна, ученица 8 класса

МБОУ «Средняя общеобразовательная

школа №46» г. Калуга

Научный руководитель:

Громова Юлия Сергеевна, учитель химии

МБОУ «Средняя общеобразовательная

школа №46» г. Калуга
















г. Калуга, 2014 г. 




Содержание

  • Введение

  • Основная часть

  • 1. Значение состава минеральных вод для жизнедеятельности организма.

  1. Проведение аналитической работы. Анализ полученных данных.

  • Заключение

Выводы

  • Рекомендации

  • Используемая литература

  • Приложения


































Введение


Вода (H2O) – химическое соединение водорода с кислородом; оксид водорода. Чистая вода – бесцветная жидкость без запаха и вкуса. Вода – самое распространенное в природе вещество, на ее долю приходится около 71 % поверхности Земли. Вода – это важнейшее составляющее живого вещества, без которого жизнь невозможна. Она составляет около 75% общей массы тела человека, а химический состав крови человека очень близок к химическому составу морской воды, где первоначально развивалась жизнь[2].


Актуальность работы: В наше время ритм жизни большинства людей очень велик, и часто мы не обращаем должного внимания на свое здоровье, переутомление организма наступает незаметно и наносит нам неожиданный удар. Пополнить баланс жидкости и ионов в организме можно при употреблении минеральной воды, которая, наряду с жидкостью (водой) содержит все необходимые для нормальной работы организма ионы: катионы и анионы. Мне стало интересно, действительно ли все те минеральные воды, которые продаются у нас в городе, содержат тот состав ионов, который заявлен на их этикетках.

Цель исследования: Провести качественный анализ минеральных вод, продаваемых на территории Калужской области на соответствие написанного на этикетке этих вод реальности.

Гипотеза: Возможно, что не все минеральные воды, купленные нами на территории Калуги, действительно имеют ионный состав, отраженный на их этикетке и не содержат посторонних примесей.

Методы исследования: качественный анализ (качественные реакции на анионы и катионы).

Практическая значимость: Полученные результаты помогут разобраться, соответствует ли указанные данные о минеральной воде на этикетке действительности.






















Основная часть

  1. Значение состава минеральных вод для жизнедеятельности организма


Когда организм получает сильную нагрузку, он в больших количествах теряет жидкость. Обезвоживание - стресс для организма. Оно приводит к таким последствиям как: быстрая утомляемость; головные боли; тошнота; потеря концентрации жизненно необходимых электролитов; увеличение риска получения теплового удара; отсутствие способности к продолжительной физической нагрузке; изменение водного баланса в организме; перегрузка сердечной мышцы; нарушение процесса выработки энергии в мышечной ткани и т.д.

При обезвоживании в организме включаются защитные механизмы, препятствующие выводу натрия (почечные выделения), а также уменьшающие потоотделение (при этом повышается температура тела, происходит сгущение крови и учащение сердцебиения). Это может привести к сосудистой недостаточности и тепловому удару. Пот, испаряющийся с поверхности кожи, содержит большое количество электролитов (Na+, Mg2+, K+, Ca2+), и при нагрузках организм теряет часть их.

Обычная вода не подходит для восполнения утраченных электролитов. Она притупляет чувство жажды, но не восполняет организм потерянными веществами, поэтому необходимо пить воду, содержащую в достаточном количестве минералы и соли. Обязательно необходимо обратить внимание на то, минеральная ли это вода или обычная питьевая.

Вода очищенная – вода, доведенная до содержания в ней количества примесей, не превышающего естественного фона или допустимой величины (ПДК).

Вода питьевая – вода, в которой бактериологические, органолептические показатели и показатели токсических химических веществ находятся в пределах норм питьевого водоснабжения.

Воды минерализованные – 1)воды, содержащие в заметном количестве минеральные вещества; 2) природные воды, содержащие соли, растворенные газы, органические вещества в количествах более 1 г/л.

Чаще всего минеральные воды бывают подземного происхождения, нередко обладают повышенными температурой и радиоактивностью.

Минерализация – это процесс постепенного накопления солей в водах.

Различают воды (по количеству растворимых солей):

  • Слабоминерализованные (0,5 – 5 г/л);

  • Среднеминерализованные (5 – 30 г/л);

  • Сильноминерализованные (более 30 г/л)[2].

Существует и другая классификация минеральных вод:

  • Столовые минеральные воды (минерализация до 1 г/л);

  • Лечебно-столовые минеральные воды (минерализация от 1г/л до 5 г/л);

  • Лечебные минеральные воды (не менее 5г/л). Эти воды можно употреблять только после консультации с врачом. Неограниченное употребление вод с большой минерализацией приводит к нарушению солевого баланса в организме.

Лечебно-столовые минеральные воды содержат тот же состав веществ, который присутствует в организме человека, и их целебное действие заключается в восполнении нарушенного солевого баланса. Минеральные лечебно-столовые воды действуют на все гормональные системы и на нервную систему.








Таблица 1 [1]


Некоторые виды минеральных вод и их состав

Наименование воды (насыщенность CO2)

Тип

Минерализация, мг/л

Общая жесткость,

мг-экв/л

Химический состав

Катионы, г/мл

Анионы, г/мл

Societe minerale

(не газированная)

столовая

<600

<4

Ca2+ <40

Na+ <200

Mg2+ <15

HCO3- <400


БонАква

(сильно газированная)

столовая

<650

<7

Mg2+ <40

Ca2+ <90

Cl- <200

SO42- <60

HCO3- <60

Аквамариа

(газированная)

столовая

<210

<2,8

Ca2+ <27

K+ <3

Na+ <21

Mg2+ <14

Feобщ <0.1

NO3- <3

Cl- <38

HCO3- <98

SO42- <48


Липецкий бювет (газированная)

лечебно-столовая

3300 – 4500

<7

Ca2+ 60 - 120

K+ <30

Na+ 900 - 1200

Mg2+ 25 - 50

Cl- 550 - 850

HCO3- 250 – 350

SO42- 1200 - 1700

F-<0.87

Демидовская Люкс

(не газированная)

столовая

<210

<2,8

Ca2+ <32

K+ <2

Na+ <6

Mg2+ <14

Cl- <3

NO3- <1.4

SO42- <116

F-<0.7

Краинская

(газированная)

лечебно-столовая

2200 – 2800

<7

Ca2+ 500 - 600

Mg2+ <100

Na++K+ <100

SO42- 1400 - 1600

HCO3- 200 - 300

Cl- <25

Эдельвейс

(газированная)

лечебно-столовая

3000 – 4500

<10

Ca2+ 80 - 120

K+ 500 - 700

Na+ 500 - 700

Mg2+ <100


Cl- 750 - 1000

HCO3- 280 - 400

SO42- 1200 - 1500


«О!»

вода питьевая негазированная

столовая

100 – 300

1,5 – 2,5

К+ и Na+ 50 – 200

Са2+ 250 – 600

Mg2+ 50 – 200

Cl- 150 – 700

SO42- 300 - 700

HCO3- 800 - 1500

«О!»Sport

вода минеральная негазированная

столовая

350 – 800

-

Са2+ 70 – 200

HCO3- 200 - 400

SO42- 80 – 200


«Витаоксив»

столовая

200 – 300

1,5 – 3,5

Са2+ 250 – 750

К+ 20 – 100

Mg2+ 50 – 150

HCO3- 800 - 1800


Святой источник «Спортик»

столовая

100 – 500

<6

К+ и Na+ <20

Са2+ 250 – 800

Mg2+ 50 – 200

Cl- 150 – 1000

SO42- <200

HCO3- 500 - 2000


Различают минеральные воды по основному аниону или катиону на:

  • хлоридные (Cl-);

  • гидрокарбонатные (HCO3-);

  • сульфатные (SO42-);

  • натриевые (Na+);

  • калиевые (K+);

  • кальциевые (Ca2+);

  • магниевые (Mg2+) и т.д.


Считается, что газированная вода полезнее негазированной. Но сравнивать их нельзя, так как вода добывается из источника негазированной. Минеральные воды газируют для того, чтобы придать ей определенный вкусовой колорит. Углекислота служит консервантом. К тому же, "воздушные пузырьки" помогают быстрее утолить жажду [5].

Целью настоящей работы является сравнение результатов проведенных нами исследований образцов минеральных вод с ГОСТами и сведениями, указанными на этикетках.

Качество воды должно удовлетворять определенным нормам, зафиксированным в СанПиН 2.1.4.10749-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды», нормах Европейского Сообщества (ЕС) – директива «По качеству питьевой воды, предназначенной для потребления человеком» 98/83/ЕС, в международных рекомендациях Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) «Руководство по контролю качества питьевой воды» 1992г. и в нормах Агентства по охране окружающей среды США (USEPA). При некоторых незначительных отличиях в этих требованиях только такая вода обеспечивает здоровье людей. Повышенное содержание нетоксичных солей или присутствие органических, биологических и неорганических загрязнений в количествах, превышающих указанные в данных нормах, приводит к появлению различных заболеваний [3].

Необходимо учитывать и ПДК – предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде. ПДК определяется как максимальные концентрации, при которых вещества не оказывают прямого или опосредованного влияния на состояние здоровья населения при воздействии в течение всей жизни [4].


  1. Проведение аналитической работы. Анализ полученных данных

Оборудование и реактивы

четыре образца минеральных вод:

1. Вода питьевая негазированная «О!».

2. Вода минеральная негазированная «О!» Спорт.

3. Кислородная вода «Витаоксив».

4. Святой источник «Спортик».

пробирки;

реактивы;

  • спиртовка, пробиркодержатель, кольцо, экран, предметные стекла .


Схема опыта

Качественное определение некоторых ионов

Для проведения качественного анализа нами были выбраны четыре образца минеральных вод среди предлагаемых в наших торговых сетях марок. Мы проводили качественные реакции на те ионы, которые должны содержаться в образцах минеральных вод, так как указаны на их этикетках.

Нами отдельно производились качественные реакции на анионы (сульфат-ионы SO42-, гидрокарбонат-ионы HCO3-) и катионы (натрия Na+, калия К+, магния Mg2+ и кальция Са2+). Результаты сравнивались.



Ход работы

К контролю и пробам исследуемых образцов минеральных вод приливались реактивы, дающие качественные реакции на ионы, которые были заявлены на этикетке. Контроль обязательно должен содержать определяемый ион и показывает, что реактив работает (вступает в реакцию). При этом наблюдалось изменение окраски раствора или образование осадка, что свидетельствовало о наличии или отсутствии иона в растворе (минеральной воде).

Таблица 2


Ион

Ход эксперимента

Примечание

Катионы

K+

1. К 2-3 каплям раствора, содержащего ионы калия, прибавляют2-3 капли раствора NaHC4H4O6 и для ускорения образования осадка потирают стеклянной палочкой по стенкам пробирки. Выпадает белый кристаллический осадок.

2. Окрашивание пламени. Смочить кольцо проволоки исследуемым образцом воды, опустить в пламя спиртовки. Смотреть через синее стекло.

1. Гидротартрат натрия образует с ионами калия при рН 4-5 белый кристаллический осадок KHC4H4O6.

2. Летучие соли калия окрашивают пламя в бледно-фиолетовый цвет.

Na+

Окрашивание пламени. Смочить кольцо проволоки исследуемым образцом воды, опустить в пламя спиртовки.

Летучие соли натрия окрашивают пламя в желтый цвет.

Ca2+

1. К 2-3 каплям раствора, содержащего ионы кальция, добавляют 2-3 капли раствора реагента. Выпадает белый кристаллический осадок.


2. На черном часовом стекле перемешивают каплю исследуемого раствора с 2-3 каплями раствора реагента, затем добавляют 1-2 капли раствора NH4Cl, каплю этанола и снова перемешивают. Помутнение или появление кристаллического осадка указывает на присутствие кальция.




3. Окрашивание пламени. Смочить кольцо проволоки исследуемым образцом воды, опустить в пламя спиртовки.

1. Оксалат аммония образует с ионами кальция кристаллический осадок CaC2O4H2O.

2. Гексацианоферрат (II) калия при рН>7 в присутствии NH4Cl взаимодействует с ионами кальция с образованием белого кристаллического осадка состава Kn(NH4)mCaFe(CN)6, где n и m в зависимости от условий могут меняться от 0 до 2. Мешают ионы Mg2+

3. Летучие соли кальция окрашивают пламя в кирпично-красный цвет.

Mg2+

К 1-2 каплям раствора, содержащего ионы магния, прибавляют 2-3 капли 2М HCl, 1 каплю раствора NaH2PO4 и перемешивают, по каплям добавляя 2М NH3 до появления запаха аммиака. Выпадает белый кристаллический осадок.

Гидрофосфат натрия образует с ионами магния в присутствии NH3 при рН 9 белый кристаллический осадок MgNH4PO4·6 H2O.

Анионы

Cl-

К 2-3 каплям раствора, содержащего хлорид-ионы, добавляют 2-3 капли раствора AgNO3. Образуется белый творожистый осадок.

Нитрат серебра с хлорид-ионом образует белый творожистый осадок AgCl

SO42-

1. К 2-3 каплям раствора, содержащего сульфат-ионы, подкисленного несколькими каплями 2М HCl, добавляют 1-2 капли раствора BaCl2. Образуется белый осадок.

2. К 2-3 каплям раствора, содержащего сульфат-ионы, подкисленного 2М HCl, добавить равный объем 0,002М KMnO4 и 2-3 капли BaCl2. Нагревают раствор и добавляют несколько капель 3% раствора H2O2. Раствор обесцвечивается, а окрашенный осадок остается.

1. Хлорид бария с сульфат-ионом образует белый кристаллический осадок BaSO4


2. Хлорид бария в присутствии KMnO4 образует с SO42-изоморфные кристаллы, окрашенные в розовый или розово-фиолетовый цвет.

НСО3-

К осадкам, образовавшимся при добавлении хлорида бария к образцам, добавляем раствор соляной кислоты. Наблюдается выделение углекислого газа.



Данные исследования были занесены в таблицу 3 и сравнивались с исходными данными (на этикетках).

Таблица 3

Сравнение результатов исследования с данными этикеток

Наименование минеральной воды

Минеральный состав вод

Результаты исследований

Катионы

Анионы

Катионы

Анионы

«О!»

вода питьевая негазированная

К+ и Na+

Са2+

Mg2+

Cl-

SO42-

HCO3-

К+; Na+; Са2+ и

Mg2+

Cl-; SO42-; HCO3-

«О!»Sport

вода минеральная негазированная

Са2+

HCO3-

SO42-


Na+; Ca2+

SO42-; HCO3-; Cl-

«Витаоксив»

Са2+

К+

Mg2+

HCO3-


Ca2+; K+; Na+; Mg2+

Cl-; HCO3-

Святой источник «Спортик»

К+ и Na+

Са2+

Mg2+

Cl-

SO42-

HCO3-

К+; Na+; Са2+ и

Mg2+

Cl- ; SO42- и

HCO3-


В целом, результаты проведенных нами исследований показывают, что качественный состав взятых для анализа вод соответствует заявленному минеральному составу. Однако некоторые виды исследованных минеральных вод содержат ионы, не указанные в их физико-химической характеристике. В частности присутствие хлорид-ионов и катионов натрия в минеральной воде «О!»Sport, а также в «Витаоксив» явно показывает присутствие в данных водах не свойственных им минеральных солей, или указывает на вероятность их фальсификации.



Заключение

Выводы:

  1. В результате проведения исследования четырех образцов минеральных вод с целью сравнения качественного ионного состава этих вод с указанными на этикетках, сильных отклонений не выявено.

  2. Все минеральные воды соответствуют ГОСТу.



Рекомендации


Таким образом, можно сделать вывод, что вышеуказанные напитки можно применять в пищу, несмотря на то, что некоторые из них могут содержать ионы, не указанные на упаковке.


Литература:


1. Блинов Л.Н. Химико-экологический словарь-справочник. – СПб.: Издательство «Лань», 2002. – 272с.

2. Ершов А.В., Новиков В.Н., Королев В.Б., Выпханова Г.В. Современная экология. Междисциплинарный понятийно-терминологический словарь-справочник. Калуга. - 2003. – 237 с.

3. http://www.aquaexpert.ru/catalog

4. http://www.watermarket.ru/articles/45

5. Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. – М.: ДеЛи принт, 2004. – 328с.



Автор
Дата добавления 11.10.2016
Раздел Химия
Подраздел Научные работы
Просмотров221
Номер материала ДБ-254195
Получить свидетельство о публикации

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх