Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Химия / Другие методич. материалы / Исследовательский проект по химии на тему "Особенности минеральной воды Хилакского или Калотикауского источника.
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Химия

Исследовательский проект по химии на тему "Особенности минеральной воды Хилакского или Калотикауского источника.

библиотека
материалов

Х Республиканский туристско - краеведческий конкурс


«Мой Иристон»




Направление: Географическое краеведение







Тема работы: Особенности минеральной воды Хилакского или Калотикауского источника.



Автор работы:

Дзигоева Регина Аликовна

10 класс (14-18 лет)

МБОУ СОШ с. Донгарон:

телефон: 89289310357



Научный руководитель:

Канатова Аза Александровна

учитель химии МБОУ СОШ с. Донгарон

телефон: 89888302526



с. Октябрьское, 2016




Содержание


1. Введение ……………………...…………………… 2

  1. Методика исследования………………………………………… 7

  2. Результаты исследования............................................................... 14

  3. Выводы.......................................................................................... 15

5. Заключение ………………………………..………………… 15

6. Список использованной литературы ………………………… 16






























Введение

На территории Республики Северная Осетия – Алания локализованы все 6 бальнеологических групп общепринятой классификации минеральных вод. Можно с уверенностью говорить о том, что благодаря разнообразию природно-климатических условий и наличию уникальных по своему объему и многообразию типов ресурсами минеральных вод республика может служить базой для создания крупной санаторно-курортной агломерации , сопоставимой с широко известными Сочи - Мацестинским и Кавминводским регионами. Запасы воды- около 17 тыс.куб.м./сут . разведанных и более 18 тыс.куб.м./сут. прогнозных . Эти данные указывают на возможность охвата лечением одновременно более 80 тыс.человек.

Среди природных лечебных средств одно из первых мест принадлежит минеральным водам. В нашей республике они находят широкое применение как в курортных , так и во в не курортных условиях , в том числе и на дому. Правильное использование их дает прекрасный эффект при лечении многих заболеваний. Кроме того , они используются в качестве профилактического средства. Более 300 источников лечебных и столовых минеральных вод, (24) разнообразных по составу и свойствам ,создают объективные предпосылки для развития на территории Республики Северная Осетия курортно - оздоровительного сектора. Подтвержденные запасы на девяти месторождениях превышают 17 тыс.м3воды в сутки.

Кармадонскиегорячие минеральные источники находятся на северо-западном склоне горы Казбек ,на высоте 1600м над уровнем моря. Название источников и местности произошло от осетинского «карм дон», что в переводе означает «теплая вода». Почти полуторавековое наблюдение и использование вод Кармадона дают основание утверждать , что химический состав источников остается постоянным во времени ,что является одним из показателей ценности минеральных вод.

Зарамаг – бальнеологическая курортная местность находится в 54 км к юго-западу от г.Алагир . Основной природный лечебный фактор -минеральные воды Зарамагского источника ,расположенного у села Нижний Зарамаг. Вода относится к углекислым ,гидрокарбонатно-хлоридным , натриевым ,борным с минерализацией около 6 г/л и содержанием углекислого газа 1,2г/л. В качестве лечебной разливается в бутылки под названием «Зарамаг» и применяется при заболеваниях органов пищеварения и нарушения обмена веществ.

Тамиск- бальнеологический курорт Тамиск находится в Алагирском районе Северной Осетии ,в 9 км от железнодорожной станции Алагир , в 40 км от Владикавказа. Основной природный лечебный фактор- сульфидные (от 22 до 220 мг/л) сероводорода ,сульфатные магниево-кальциевые (минерализация 2,4 г/л воды ,содержащие цинк , медь ,йод ,бром. В курортной местности Тамиск около 50 источников и скважин. Воду используют для ванн и питьевого лечения при заболеваниях костно – мышечной системы (заболевания органов движения и опоры ), нервной системы ,кожи , гинекологических заболеваний , болезней органов пищеварения (желудка и кишечника , печени и желчных путей). На территории курорта функционирует санаторий «Тамиск» , детские санатории ,пансионаты.

Вода «Урсдон» Показания для лечения-болезни нервной системы

Крупнейший в Северной Осетии завод минеральных вод «БухарДон» расположен в селе Заманкул в 48 км от столицы РСО - Алания –города Владикавказ (производительность до 4 млн бутылок в месяц). В течение двух лет мы изучали свойства минеральной воды именно этого уникального источника.

МИНЕРАЛЬНЫЕ воды, природные, обычно подземные, воды, характеризующиеся повышенным содержанием биологически активных минеральных или органических компонентов и обладающие определенными химическим составом и физико-химическими свойствами, благодаря которым они оказывают лечебное действие. В широком смысле к минеральным водамотносят также природные воды, из которых извлекают галогены, бори др. вещества, и термальные воды, используемые в энергетических целях.

По химическому составу и лечебным св-вам минеральные водыделят на следующие группы: 1) без специфических компонентов; 2) углекислые; 3) сульфидные (сероводородные); 4) с высоким содержанием Fe (железистые).As (мышьяковистые) или Mn, Cu, Al, Zn; 5) бромные, йодные либо с высоким содержанием орг. В-в; 6) радоновые; 7) кремнистые термальные. Каждая из этих групп по газовому составу подразделяется на подгруппы азотных, метановых и углекислых вод. По анионному составу различают следующие классы минеральных вод: гидрокарбонатные (содержат преимущественно НСО-3), сульфатные (SO2-4)" хлоридные (Сl-), а также гидрокарбонатно-сульфатные, хлоридно-сульфатные, хлоридно-гидрокарбонатные и хлоридно-сульфатно-гидро-карбонатные. По катионному составу различают минеральные водыс преобладанием Са2+(кальциевые); Na (натриевые); Са2+и Mg2+; Ca2+, Mg2+и Na+; Ca2+ и Na+; Mg2+ и Na+.

Сумма находящихся в воде анионов, катионов, не диссоцированных молекули биологически активных компонентов (исключая газы) называется общей минерализациейи выражается в г/л. Различают минеральные водыслабой (1-2 г/л), малой (2-5 г/л), средней (5-15 г/л) и высокой (15-30 г/л) минерализации, а также рассольные (35-150 г/л) и крепкорассольные (св. 150 г/л). По величине рН выделяют сильнокислые (рН < 3,5), кислые (3,5-5,5), слабокислые (5,5-6,8), нейтральные (6,8-7,2), слабощелочные (7,2-8,5), щелочные (> 8,5) минеральныеводы. По температере различают холодные (до 20 °С), теплые (слаботермальные, 20-35 °С), горячие (термальные, 35-42 °С), очень горячие (высокотермальные, больше 42 °С) минеральные воды. Химический состав минеральных водскладывается в результате взаимодействия подземных водс вмещающими их горными породами.

Цели и задачи проекта

Цель: изучение особенностей химического состава минеральной воды Хилакского или Калотикауского источника.

Задачи:

  • произвести отбор воды из минерального источника;

  • провести физико-химические исследования в отобранных пробах;

  • установить причину выпадения железистого осадка при хранении;

  • на основе полученных результатов сделать обобщающие выводы.

Хилакский или Калотикауский источник- асположен на высоте около 2500м над уровнем моря. Представлен двумя крупными выходами : Хилак-1 и Хилак-2. По химическому составу Хилакские воды являются аналогами минеральных источников Зарамага и являются углекислыми хлоридно-гидрокарбонатными натриевыми. К основным особенностям химического состава подземных минеральных вод Хилак 1 и Хилак 2 относится их малая величина минерализации (2,1-2,3мг/дм3) с повышенным содержанием железа(более 10 мг/дм3) , бора(более 35мг/дм3 Н3ВО3), углекислоты (до 3г/дм3) и кремния.















Методика исследования

Согласно заключению Пятигорского НИИ, Хилакские минеральные воды относятся к группе углекислых вод, рекомендуется для розлива в качестве лечебной минеральной воды Кармадонского типа. Формула источника.

CI- 70 (HCO3- + CO3-2 ) 30

CO2 (3г/дм3)М 2.2 г/дм3 ----------------------------------------- рН 7,7

Na+ 80 Fe 2+ 10 Mq+2 5 Ca+2 10

Вода подобного состава и минерализации рекомендуется к питьевому и бальнеологическому использованию по медицинским показаниям для лечения ряда хронических заболеваний пищеварительных органов , некоторых заболеваний почек и мочевыводящих путей ,заболеваний и нарушений обмена веществ -при приеме внутрь, для лечения заболеваний сердечно -сосудистой системы ,некоторых болезнях и нарушениях обмена веществ – при наружном использовании. Вода средне-дебитная (1-10л/с). Глубина скважины 100 метров.

По органолептическим показателям минеральные воды должны соответствовать требованиям, указанным в табл.1

Органолептические показатели минеральных вод по ГОСТ 13273-88

Таблица №1

Наименование показателя

Характеристика

Внешний вид

Прозрачная жидкость, без посторонних включений, с незначительным естественным осадком минеральных солей

Цвет

Бесцветная жидкость или с оттенком от желтоватого до зеленоватого

Вкус и запах

Характерные для комплекса растворенных в воде веществ

Прозрачность и цвет минеральных вод определили визуально в проходящем дневном свете в чистом стакане. Перед определением стакан ополоснули в исследуемой воде. Вода имеет зеленоватый оттенок, что допустимо по ГОСТ.

Для определения запаха минеральную воду, укупоренную в бутылку, погрузили в бак с водой и выдержали в течение 1 часа при температуре 20-30 градусов С.

Определение провели немедленно после наполнения водой дегустационного стакана. Минеральная вода после отбора пробы непосредственно на источнике соответствовало по прозрачности ГОСТ, но спустя некоторое время она приобрела ржавый оттенок. Изменение цвета минеральной воды заинтересовала нас так сильно,что мы начали свои исследования. Мы предположили что в воде большое содержание железа.

Откупорили бутылку, чтобы и дали отстоятся воде в течение трех суток после чего начали проводить определения.

Качественное определение ионов Fe3+

Гексацианоферрат (II) калия, или желтая кровяная соль - K4[Fe(CN)6] -, образует с ионами железа (Ш) синий осадок комплексного соединения «берлинская лазурь», нерастворимый в кислотах, но разрушающийся в щелочах:

FeCl3 + K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓ + 3KCl

гексацианоферрат (П) калия-железа (Ш).

Турнбулева синь и берлинская лазурь – изомеры.

Реакция проводится в слабокислых или нейтральных растворах

(рН = 3–7), строго специфична и позволяет дробно обнаруживать ион Fe3+ в присутствии других катионов.

Выполнение реакции. В пробирку помещают 2-3 капли раствора соли железа(III), добавляют 1 каплю 2 М раствора HСl и 1-2 капли раствора K4[Fe(CN)6].

Наблюдают образование темно-синего осадка.


Второй способ обнаружения ионов железа (Fe3+)

Реакция с тиоцианат-ионами (фармакопейная). Тиоцианат-ионы SCN- образуют с ионами Fe3+ комплексные соединения, окрашивающие раствор в красный цвет. В зависимости от соотношения концентраций реагентов могут образовываться комплексы различного состава [Fe(SCN)n(H2O)6-n]3-n, где n= 1, 2 . . . 6. При избытке реагента образуется координационно насыщенный комплекс:

Fe3++ 6SCN- → [Fe(SCN)6]3-

Выполнение реакции. К 2-3 каплям раствора соли железа(III) добавляют 1-2 капли раствора тиоцианата (роданида) аммония NH4SCN или калия KSCN. Наблюдают красное окрашивание реакционной смеси.

Далее к полученному окрашенному раствору добавляют несколько капель раствора фторида аммония (или натрия). Наблюдают исчезновение красной окраски (обесцвечивание) вследствие образования более прочного бесцветного фторидного комплекса железа(III):

[Fe(SCN)6]3-+ 6F- → [FeF6]3-+ 6SCN-

Итого определение ионов (Fe3+) основано на двух реакциях:

а) Fe3+ + K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓+ 3K+

б) Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3.

В отстоявшейся воде нами были обнаружены толькоионы Fe3+, а в определениях проведенных непосредственно на источнике обнаружены ионы только Fe2+. ВНИМАНИЕ!!! Растворы солей железа(II) легко окисляются на воздухе при этом Fe2+ легко переходит в трехвалентное состояние. Углекислый газ растворенный в воде является консервантом для двухвалентного железа. Поэтому в закупоренной бутылке прозрачность воды сохраняется дольше.





Качественное определение ионов Fe2+

Гексацианоферрат (III) калия, или красная кровяная соль - K3[Fe(CN)6] -, образует с ионами железа (П) синий осадок комплексного соединения «турнбулева синь», нерастворимый в кислотах, но разрушающийся в щелочах:

FeCl2 + K3[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓ + 2KCl

гексацианоферрат (Ш) калия-железа (П).

Ракция проводится в слабокислых или нейтральных растворах

(рН = 3–7), строго специфична и позволяет дробно обнаруживать ион Fe2+ в присутствии других катионов.

Выполнение реакции. ВНИМАНИЕ!!! Растворы солей железа(II) легко окисляются на воздухе, поэтому определение провели непосредственно на источнике

В пробирку помещают 2-3 капли минеральной воды Хилак, добавляют 1 каплю 2 М раствора HСl и 1-2 капли раствора K4[Fe(CN)6].

Наблюдают образование темно-синего осадка турнбулево сини.


Количественное определение железа общего.

В конническую колбу на 250см3 отбирают 1мл анализируемой воды.Доливают 100мл дистилированной воды добавляют 1 мл разбавленной HCl (1:1) рН 2. Содержимое колбы подогревают до50-60С.Затем вносят от 20 до 30 мг сульфосалициловой кислоты.В присутствии железа (III) раствор окрашивается в красно-фиолетовый цвет за счет образования сульфосалицилата железа (III). Далее титруют 0,01 н. раствором комплексона IIIдо исчезновения розового оттенка в проходящем свете.

Для окисления присутствующего железа (II) до железа (III) в ту же пробу добавляют 100мг твердого надсернокислого аммония, взвешенного с погрешностью не более 0,01г, и титруют образовавшееся железа(III) 0,01н. раствором комплексона III до исчезновения розового оттенка.

Расчет ведут по формулам

X=V1н x 28 x1000/V2(мг/дм3 )

X-массовая концентрация ионов железа (III)

н - нормальность раствора комплексона III;

28 - грамм-эквивалент железа;

V1 –объем раствора трилонаБ, пошедший на титрование ионов железа III

V2 –объем воды взятый на

V3–объем раствора трилона Б, пошедший на титрование ионов железа II

За окончательный результат принимают среднее арифметическое значение двух паралельных определений , допускаемые расхождение между которыми не должны превыщать 5 %.

Определение общей жесткости

В коническую колбу вместимостью 250 см3 отбирают 100 см3 анализируемой минеральной воды, добавляют 5-7 капель эриохрома синего и титруют 0.1 н раствором трилона Б до перехода цвета от фиолетового к синему. Расчет ведут по формуле

Х= V • 0,1• 1000 /100

ТРБ+CaCl2=ТРБ-Ca+2NaCl

ТРБ+MgCl2=ТРБ-Mg+2NaCl

Определения кальциевой жесткости

В коническую колбу вместимостью 250 см3 отбирают 100 см3 анализируемой минеральной воды, устанавливают рН от 12 до 13, добавляя по каплям гидроокись натрия концентрацией 2 моль /дм3. На кончике шпателя вносят индикатор мурексид и пробу медленно титруют раствором трилона Б до изменения цвета раствора из розового в красно-фиолетовый. Расчет ведут по формуле для определения общей жесткости воды.

Определения магниевой жесткости

Определяют как разность между общей жесткостью и суммой кальциевой и железистой жесткости.



Определение минерализации ГОСТ 23268-78

100 мл.исследуемой минеральной воды помещают в предварительно взвешенную и доведенную до постоянной массы фарфоровую чашку и выпаривают. Затем тигель с сухим остатком помещают в термостат и сушат при температуре 110 градусов С. Доводят до постоянной массы. Расчет ведут по формуле:

Х = (т – т1) 1000 / V мг /дм3



Методы определения гидрокарбонат-ионов ГОСТ 23268.3-78

В коническую колбу вместимостью 250 см отбирают от 25 до 50 анализируемой минеральной воды, объем пробы доводят дистиллированной водой до 100 см, добавляют 2-3 капли раствора метилового оранжевого и титруют 0,1 н. раствором соляной кислоты до изменения цвета раствора из желтого в розовый. Массовую концентрацию гидрокарбонат-ионов , мг/дм, вычисляют по формуле:

  • HCO3ˉ+H2O=OHˉ+H2CO3 —слабощелочная среда, окраска раствора желтая.

  • HCO3ˉ+2H+(изб.)=H2CO3 —кислотная среда, окраска раствора розовая.

hello_html_10827bc4.png

где V - объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование, см3;

н - нормальность раствора соляной кислоты;

61 - грамм-эквивалент гидрокарбонат-ионов;

V1 - объем воды, взятый на анализ, см3.




Методы определения сульфат - ионов ГОСТ 23268.3-78

Метод основан на образовании в кислой среде практически нерастворимого сернокислого бария. Определение проводят титрованием пробы воды водорастворимыми солями бария в присутствии индикатора.

50 см3 анализируемой минеральной воды помещают в коническую колбу на 100 см3 добавляют 2 капли 0,2 % раствора хлорида бария до изменения цвета из фиолетового в голубой. Расчет ведут по формуле:

Х= V • 0,2• 48• 1000 /V1

  • SO42-+Ba2+ =BaSO4

Методы определения хлорид-ионов ГОСТ 23268.3-78

В коническую колбу вместимостью 250 см отмеривают от 10 до 100 см3 анализируемой воды с таким расчетом, чтобы в ней содержалось от 2 до 40 мг хлорид-ионов, и доводят объем дистиллированной водой до 100 см. рН анализируемой пробы должен составлять от 7 до 10. Щелочные или кислые пробы нейтрализуют 0,1 н. раствором серной кислоты или 0,1 н. раствором гидроокиси натрия по фенолфталеину. Приливают 5 капель 5%-ного раствора хромовокислого калия и титруют 0,02 н. раствором азотнокислого серебра до перехода цвета раствора из желтого в оранжевый.

Массовую концентрацию хлорид-ионов, мг/дм, вычисляют по формуле

hello_html_m74b3ccbf.png

AgNO3+NaCl=AgCl+NaNO3

K2CrO4+2AgNO3=Ag2CrO4 +2KNO3








Результаты исследования


Результаты анализов по исследованию основного ионного состава минеральной воды

Таблица №2

Определяемый ион

Количество определяемого

иона

Нормы ионов

по ГОСТ

Минерализация (г/дм3)

2,2

2,3

Общая жесткость (мг/дм3)

104

110

Кальциевая жесткость (мг/дм3)

85

< 100

Магниевая жесткость (мг/дм3)

10

< 10

Железистая жесткость (мг/дм3

9

10

CI-

620

800-1400

HCO3-

720

500-800

SO4-2

10

<10












Выводы: В исследуемой минеральной воде Хилакского или Калотикауского источника высокое содержание железа (II), которое окисляется на воздухе при этом переходит в железо (III). Вода изначально имеет заленоватый оттенок обусловленный ионами железа (II). Желтый цвет, образующийся после окисления- это железо (III) Углекислый газ растворенный в воде является консервантом для двухвалентного железа. Поэтому в закупоренной бутылке прозрачность воды сохраняется дольше. Основной ионный состав соответствует требованиям ГОСТ.


Заключение: В России всего 16 минеральных железистых источника. Население Осетии знает о целебных свойствах минеральной воды Хилак. Люди едут по бездорожью чтобы набирать запас воды. Целесообразно проложить к источникам нормальную дорогу и наладить розлив минеральной воды непосредственно не источнике. Вода с такими уникальными свойствами была бы востребована не только в сети торговли нашей Республики, но и на всей территории нашей страны.














Список литературы


1. Л.Е. Чамакова, А.С.Будун «Курорты и лечебные местности Северной Осетии» Владикавказ «Ир» 1992 – 243 с.

  1. Дз.М. Пхалагова «Минеральные воды Северной Осетии» Владикавказ Ир, 1992- 270с.

  2. Ананьевская М.Г., Щекатурина Л.Г. Руководство по химическому анализу воды. Новочеркасск, 1969.

  3. Вода питьевая. Методы анализа. Государственные стандарты. М.: Изд-во стандартов, 1994. 5. Гончарук Е.И.,

5. ГОСТ 13273-88 Воды питьевые лечебные и лечебно столовые. Издательство стандартов 1994 – 27с.

6. Технологическая инструкция по обработке и розливу питьевых минеральных вод.

7. Воды минеральные, Методы анализа, Москва ИПК издательство стандартов 2000- 80с.

8. Заключение Пятигорского института курортологии.













16


Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Автор
Дата добавления 04.01.2016
Раздел Химия
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров716
Номер материала ДВ-306616
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