Исследовательская работа по химии "Определение жесткости воды и влияние его на рост растений

МКУ «УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО КОМИТЕТАЧИСТОПОЛЬСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА
РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН»

Жесткость воды, методы её определения,

влияние жесткости воды на рост растений

Выполнила:

ученица 10 класса

Миннекеева Айзиля

Руководитель:

учитель химии МБОУ

«Муслюмкинская СОШ»

Сабирзянова Р.Р.

Чистополь, 2016

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………….4

Глава I Внутренние воды

1.1   Озера, их история …………………………………………………..6

1.2   Родники ……………………………………………………………..7

Глава II  Определение общей жесткости воды в домашних условиях различными способами.

2.1 Опыт № 1: Определение жесткости воды методом

заваривания чая…………………………………………………………8

2.2 Опыт № 2: Определение жесткости воды при помощи

мыльного раствора ……………………………………………………..9

2.3 Опыт № 3: Влияние общей жесткости воды на рост

комнатных растений …………………………………………………...11

Общие выводы и рекомендации ………………………………………12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………13

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………...14

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ……………………………………………………….15

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ……………………………………………………….17

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Определение жесткости воды в домашних условиях различных водных источников с. Муслюмкино. Выявление влияния общей  жесткости воды на рост комнатных растений.

ЗАДАЧИ:

1.     Изучение водных ресурсов с. Муслюмкино.

2.     Изучение истории и географии водных источников.

3.     Определение жесткости воды в домашних условиях.

4.     Определение влияния жесткости воды на рост растений.

ВВЕДЕНИЕ

     Я родилась в селе Муслюмкино. Это моя малая родина, я люблю эти чудные места с богатой природой и историей, добрыми и трудолюбивыми  людьми.

     Окрестности села богаты различными источниками воды: реками, озерами, родниками.  Не смотря на это, в селе чувствуется нехватка питьевой воды. Вода, поступающая из трубопровода не пригодна для питья, так как очень жесткая и с каким то привкусом. Люди  употребляющие данную воду в качестве питьевой, жалуются на боли в желудке и изжогу. Население села для питья и приготовления пищи использует привозную воду из родников и колодцев.

     Я заинтересовалась этой проблемой и решила исследовать воду из различных источников.

Жёсткость - это особые свойства воды, во многом определяющие её потребительские качества и потому имеющие важное хозяйственное значение.

Для тушения пожаров, полива огорода, уборки улиц и тротуаров жёсткость воды не имеет принципиального значения. Но в ряде случаев жёсткость воды может создать проблемы. При принятии ванны, мытье посуды, стирке, мытье машины жёсткая вода гораздо менее эффективна, чем мягкая. Это обуславливается некоторыми фактами:

·                   При использовании мягкой воды расходуется в 2 раза меньше моющих средств;

·                   Жёсткая вода, взаимодействуя с мылом, образует “мыльные шлаки”, которые не смываются водой и оставляют малосимпатичные разводы на посуде и поверхности сантехники;

·                   Во многих промышленных процессах соли жёсткости могут вступить в химическую реакцию, образовав нежелательные промежуточные продукты.

Различают временную и постоянную жёсткость воды. Обусловлено это различие типом анионов, которые присутствуют в растворе в качестве противовеса кальцию и магнию.

Временная жёсткость воды обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов, например, гидрокарбоната кальция Ca(HCO₃)₂ и магния Mg(HCO₃)₂.

При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются с образованием осадка среднего или основного карбоната:

Ca(HCO₃)₂ = СаСО₃ ↓+ СО₂↑+ Н₂О,

Mg(HCO₃)₂ = Мg₂ (ОН) ₂ СО₃↓ + 3СО₂↑ + Н₂О,

и жёсткость воды снижается. Поэтому гидрокарбонатную жёсткость называют временной.

ОЗЕРА, ИХ ИСТОРИЯ

     В селе и его окрестностях очень много озер с красивой природой: Ахматвали, Лесное, Урал, Русское, Паровое, Младенец, Полевое. Лесное и Русское озера являются очень удобными и привлекательными местами отдыха населения. В самом селе несколько искусственных (выкопанных) озер. Они используются для выращивания уток и гусей, для пожаротушения, полива окрестных огородов

     Очень интересна история возникновения их названий. Озеро Паровое находится рядом с фермами, там была расположена паровая мельница, от нее и пошло название озера. Озеро «Кендек» (Младенец) было выкопано в верхней части деревни. Его выкопали для выращивания уток и гусей,  пожаротушения, но это озеро облюбовали и дети окрестных домов. Они бегали на озеро со своими младшими братьями и сестрами. Однажды за старшим братом в озеро полез и годовалый малыш; вот и прозвали это озеро «Кендек» - младенец. Озеро Лесное свое название получило от местоположения – рядом с лесом. «Кыр күле” - “Полевое” расположено посреди поля, его в начале 20 века выкопали местные дедушки. Озеро “Урал” расположено рядом с поселком Урал. Русское- (раннее название “Бакча күле”) здесь распологался колхозный сад. Переименовали его позже, в связи с тем, что на озеро ходили купаться русские женщины с поселка Чудиново, расположенного рядом.

РОДНИКИ

       Село Муслюмкино страдает от нехватки питьевой воды, поэтому изучение родников, расположенных вблизи села является неотъемлемой частью изучения проблемы. Родников оказалось много: Нурулла бабай, Таш, Кара, Корка, Там-там, Ерак.

     Родник “Нурулла бабая” – среди населения считается родником с самой вкусной водой. Говорят, что вода с этого родника хранится месяцами и не портится. 30 лет назад за этой водой приходили с коромыслами и ведрами. На расстоянии 300- 350 м от этого родника на той же стороне реки расположен родник “Таш” (камень). После того как его выкопали, стены обложили огромными камнями отсюда и название родника. Недалеко отсюда расположен родник “Кара” (черный), название свое он получил от темного цвета воды. Родник  “Корка” так же расположен недалеко от села. Свое название он получил по прозвищу женщины, которая все время следила и чистила  родник. Следующий родник расположен на очень крутом берегу сухой реки, брать воду отсюда очень трудно, к нему проложена тропинка, а воду можно набирать только мелкой посудой, поэтому и называется он “Чумечле” – ковшик.

     Большинство родников осталось под плотиной, которую построили на реке Малая  Бахта.  В настоящее время население пользуется родником “Кара” и колодцем  “Чыпчык бабай”, которые наиболее близко расположены к селу. А также на машинах питьевую воду привозят из родника “Усия”, расположенного между Муслюмкино и Четыре Двора. (5-6 км от села).  

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ

ОПЫТ № 1 : Определение жесткости воды методом заваривания чая.

     Жесткость воды влияет на продолжительность процесса заваривания чая и даже на его внешний вид. Черный чай в мягкой воде заваривается 3 -4 минуты, а при жесткой – этот процесс занимает 7- 8 минут.  Для опыта были взяты пять проб воды: талая, из-под крана, колодезная , колодезная “Чыпчык бабая”, родниковая  “Кара чишма”. Каждую из проб воды я вскипятила, отмерила по 100 мл и положила  пакетик заварки. По времени, в течение которого чай заварился я определила общую жесткость воды.

     После того как вылила заварку, я обратила внимание на то, что на стенке посуды некоторых проб осталась коричневая радужная пленка, которая  также является показателем жесткости. Результаты опыта я разместила в таблице. (Приложение № 1, таблица №1)

ВЫВОДЫ:

1.     Как видно из эксперимента, самой мягкой оказалась талая вода, она быстрее всех вскипела и чай в ней заварился всего за 56 секунд, а радужная пленка вообще не образовалась, так как талая вода  состоит почти полностью из молекул воды, она по своим свойствам и мягкости напоминает дистиллированную воду.

2.     Самой  жесткой оказалась колодезная вода у моего дома, она дольше всего вскипала и заваривалась, также в этой воде образовалась сильная радужная пленка, которая также свидетельствует о большой жесткости воды.

3.     В разных пробах воды, цвет чая оказался разным. В талой воде цвет насыщенный, красивый, а в самой жесткой- колодезной неприятного буроватого цвета и мутная. (Приложение № 2 Фото )

ОПЫТ № 2: Определение жесткости воды при помощи мыльного раствора.

Самым доступным, дешевым и точным в домашних условиях, без использования сложного химического или электронного оборудования является метод определения общей жесткости с помощью обычного хозяйственного мыла.

     Основан этот метод на том, что хозяйственное мыло, как и любое другое трудно размылить в жесткой воде. И только когда мыло свяжет избыток солей кальция и магния – появляется мыльная пена.

Для определения жесткости воды я взвесила пять грамм хозяйственного мыла, измельчила его и аккуратно, чтобы не образовалась пена, растворила в небольшом количестве горячей дистиллированной воды. Дистиллированную воду можно купить в автомагазинах. Она используется для добавления в аккумулятор при повышении концентрации электролита.

Далее мыльный раствор налила в мензурку  и долила дистиллированной воды до уровня  35 сантиметров (7 см воды на 1 грамм мыла) так как мыло 72%. Процент содержания мыла указан на бруске. Затем я взяла мерный стакан в 250 мл, налила исследуемую воду 100 мл и постоянно помешивая воду стала постепенно вливать мыльный раствор. Поначалу на поверхности были только серые хлопья. Затем появились разноцветные мыльные пузыри. Появление устойчивой белой мыльной пены говорит о том, что все соли жесткости в исследуемой воде связаны. Теперь смотрим на наш стакан и определяем, сколько миллилитров раствора нам пришлось вылить из мензурки  в исследуемую воду. Все данные я внесла в таблицу. (приложение № 1, Таблица № 2)

ВЫВОДЫ: Самой мягкой водой оказалась талая вода, ее жесткость равна нулю, она быстро и хорошо пенится. А самой жесткой из проб оказалась колодезная вода рядом с нашим домом. Мы эту воду используем только для полива и поим оттуда коров. Для питья и мытья она не годится, так как долго не пенится, а после мытья этой водой руки становятся сухими и трескаются.

ОПЫТ № 3: Влияние общей жесткости воды на рост комнатных растений.

      Для опыта было взято комнатное  растение – традесканция. Она неприхотливая, быстро пускает корни, используется широко для озеленения помещений. В пробы воды я положила традесканцию 14 февраля,  и наблюдала за тем, как появляются и развиваются корни, дополнительные отростки. Измерения проводились один раз в неделю линейкой. Данные опыта я разместила в таблице.

ВЫВОД:

Для роста и развития корневой системы традесканции  наиболее комфортной оказалась самая жесткая колодезная и вода из- под крана. В этих пробах воды корневая система выросла быстрее и образовала больше отростков, а в самой мягкой – талой воде рост корней   меньше всего и отростков оказалось всего 6, а в жесткой колодезной воде отростков – 10. Значит, жесткость воды для роста растений  не является вредной, а даже полезной.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

·        Как показали мои опыты, водопроводная вода оказалась не пригодной для питья, вода из колодца «Чыпчык бабай» и родника «Кара» самые лучшие по вкусовым качествам, использование воды с этих источников наиболее полезна и для населения. Также эти источники воды находятся в деревне, что облегчает их использование.

·        Талая вода оказалась самой мягкой, ее можно использовать для бани, так как экономится мыло, а волосы вымытые этой водой, становятся мягкими и шелковистыми. Но брать талую воду необходимо с экологически чистых мест, далеко от дорог, источников мусора и ферм. Для этих целей также можно набирать и дождевую воду.

·        Определение жесткости воды в домашних условиях может быть необходимо для правильного использования воды, для содержания в аквариуме рыбок, так как рыбки тоже чувствительны к этому показателю воды. А еще знание жесткости воды необходимо для более долгосрочного использования водонагревательных приборов, котлов, стиральных машин.

·        С результатами своих исследований я познакомила и одноклассников, так как эти знания, я считаю, полезны для всех. А определение жесткости в домашних условиях не требует больших затрат.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     Жесткость – это особые свойства воды, во многом определяющие ее потребительские качества и потому имеющие важное хозяйственное значение.

     Для тушения пожаров, полива огорода, уборки улиц и тротуаров жесткость воды не имеет принципиального значения. Но в ряде случаев жесткость воды может создать проблемы. При принятии ванны, мытье посуды, стирке, мытье машины жесткая вода гораздо менее эффективна, чем мягкая.

·        При использовании мягкой воды расходуется в 2 раза меньше моющих средств;

·        Жесткая вода, взаимодействуя с мылом, образует «мыльные шлаки», которые не смываются водой и оставляют малосимпатичные разводы на посуде и поверхности сантехники.

·        Во многих промышленных процессах соли жесткости могут вступить в химическую реакцию, образовав нежелательные промежуточные продукты.

Таким образом, проведя небольшое исследование я поняла  что жесткость воды можно узнать доступными и простыми методами даже в домашних условиях. Для этого только нужно старание и трудолюбие.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1.     Давлетшина Г.З., Мотыйгуллин Р.В. География Чистопольского района. Казань, издательский центр «Арт-кафе», 2001.

2.     Тайсин Ә.С. Татарстан географиясе. Казан, Мәгариф, 2000.

3.     de.wikipedia.org/wiki/Wasserhärte

4.     Курсовая работа:  Жёсткость воды, её значение и методы её устранения, Филиал СПГИЭУ, г. Псков, 2009

5.     Химия в школе № 3, 2001год, стр. 24-28.

Приложение № 1.

Таблица № 1

Проба воды	Время вскипания	Время заваривания	примечание
Проба № 1 (талая вода)	1мин 23 сек	56 сек	Радужной пленки нет
Проба № 2 (колодец “Чыпчык”)	1 мин 29 сек	1 мин 14 сек	Небольшая радужная пленка
Проба № 3 (колодезная)	1 мин 52 сек	2 мин 12 сек	Сильная радужная пленка
Проба № 4 (вода из под крана)	1 мин 38 сек	1 мин 23 сек	Радужная пленка небольшая
Проба № 5 (родник “Кара”)	1 мин 27 сек	1 мин 39 сек	Чуть заметная радужная пленка

Таблица № 2

Проба воды	Количество мыльного раствора в мл	примечание
Проба № 1(талая вода)	5	Самая мягкая, жесткость воды равна нулю
Проба № 2(колодец“Чыпчык”)	20	Средняя жесткость
Проба № 3(колодезная)	30	Самая жесткая вода
Проба № 4(вода из под крана)	20	Средняя жесткость
Проба № 5(родник “Кара”)	7,5	Жесткость ниже средней

Таблица № 3

Образцы воды	Рост корня ( в см)					Количество отростков
	17.02	24.02	3.03	10.03	17.03	17.02	24.02	3.03	10.03	17.03
Проба № 1(талая вода)	1,4	2,7	3,8	4,2	4,9	1	5	6	6	6
Проба № 2(колодец “Чыпчык”)	1,5	2	2,7	3, 3	4,2	2	6	6	6	7
Проба № 3(колодезная)	3	3,7	3,7	5,2	5,7	1	7	7	8	8
Проба № 4(вода из- под крана)	2,5	5,3	8,5	12,7	12,9	2	4	6	9	9
Проба № 5(родник “Кара”)	3,3	3,3	5	6,5	7	3	4	5	6	7

Приложение 2

Озера села Муслюмкино.

Родники

Определение жесткости воды путем заваривания чая

Определение жесткости воды при помощи мыльного раствора.

Влияние жесткости воды на рост комнатных растений.