Проектная работа по химии

                                      МБОУ СШ № 2 г.Лукоянова

       

Тема: анализ воды из различных источников на территории Лукояновского района.







                                                       Автор:
                                                      Барщевский Денис, 8 класс.
                                                      Руководитель:
                                                      Дядякина М. В.




                                  
                                       2017 г.

Содержание:

1. Введение (стр. 4-6).
Экологическое состояние воды.

2. Основная часть (стр. 7-10).
2.1. Теоретическая часть. (стр. 7-8)
       Свойства воды.
2.2. Практическая часть. (стр. 9-11)
       Определение жесткости воды и ее pH.

3. Вывод (стр. 12).

4. Библиография (стр. 13)
  

    Цели:
1. Изучение свойств воды; экологических проблем, связанных с загрязнением природных вод.
2. Освоение способов анализа воды.


    Задачи:
1. Изучить литературные источники и о свойствах воды и экологических проблемах.
2. Практически ознакомиться с методикой определения жесткости воды и pH.
3. Провести анализ питьевой воды из различных источников на территории Лукояновского района.

Введение.

Экологическое состояние воды.

Вода на нашей планете изменяется как и вся окружающая среда, но вода – это и источник жизни, и среда, в которой протекают все жизненные процессы, и растворитель, выносящий из организма вредные его отходы и вносящий нужные ему вещества.

Деятельность человеческого общества немыслима без воды. В прошлом, как правило, потребности в воде удовлетворялись за счет использования естественных источников, причем несбалансированное водоснабжение было одной из причин, приводивших к гибели целые цивилизации. В наше время государства пытаются контролировать использование водных ресурсов и разрабатывают систему мероприятий по их охране от истощения. Рост техники позволяет все лучше и полнее осваивать водные ресурсы планеты.

Говоря о водном транспорте, надо отметить, что он не является просто инертным водопользователем. Речные и морские суда в известной степени загрязняют воду, в первую очередь, нефтепродуктами. Еще более интенсивно загрязняются водоемы при лесосплаве.

Воды же Мирового океана содержат миллиарды тонн калия, рубидия, урана, тория и радия.

Вредные вещества, особенно обладающие длительным периодом полураспада, постепенно становятся постоянными компонентами морской воды и все более влияют на ее качество и биологическую продуктивность Мирового океана.

Иногда, казалось бы, довольно безобидные отходы, попадающие в море по халатности людей, вызывают вредные последствия. Десятки миллионов бутылок и пакетов из синтетических материалов используются для обитания различными рачками, моллюсками, водорослями. Течение переносит их на новые участки, приводя зачастую к неблагоприятным нарушениям уже сложившихся экономических систем, к нежелательному сдвигу природного равновесия.

Влияние человека на Океан заключается не только в физическом уничтожении тех или иных его представителей, но и в количественном изменении состава. В поверхностных слоях морской воды, в морской пене в сотни и тысячи раз выше, чем на глубине, содержание радиоактивных изотопов, в сто тысяч раз больше содержание ДДТ и прочих ядохимикатов. Целые реки синтетических моющих веществ, сливаемых в моря, скапливаются у поверхности, губя молодь и водоросли, блокируя процесс природного самоочищения

Уже во второй половине ХХ века перед человечеством встала проблема нехватки чистой питьевой воды. Естественно, острый дефицит стали испытывать, прежде всего промышленно развитые страны.

Когда-то можно было безбоязненно брать воду прямо из рек. Теперь равнинные реки, их притоки уже не те, и пить из них без специальной очистки не позволят врачи. А во многих индустриальных странах не то, что не попьешь, но и не искупаешься. На берегах рек, озер стоят предостерегающие щиты с надписями: «Купаться запрещено!». Но и без предупреждения один лишь вид прибрежных вод с отбросами и нефтяной пленкой не вызывает «пляжных настроений».

«Водная» проблема, «Водный» голод, «Водный кризис» – этими и подобными тревожными заголовками полны в последние годы газеты и журналы мира. Как не тревожиться, если появление все новых химических веществ в отходах производства, смытые дождями с полей удобрения и ядохимикаты, приводят к резкому увеличению количества стоков, содержащих вещества, опасные для всего живого.

Как не тревожиться, если медики сигнализируют: от болезней, вызванных нехваткой чистой питьевой воды, на земном шаре страдает свыше 800 миллионов человек! Как не тревожиться, если тонна нефти, растекаясь по поверхности водоема, образует пленку площадью 12 км², и это препятствует проникновению в толщу воды кислорода, а ведь он так нужен для жизни рыб, для процесса самоочищения водоемов. Как не тревожиться, если в Мировой океан со сточными водами городов, нефтеперерабатывающих заводов и в результате аварий установок по добыче нефти и танкеров ежегодно поступает до 13 миллионов тонн нефти? За такой же период стоки «поставляют» в моря до 6 000 тонн ртути – сильнейшего яда, который очень трудно вывести из организма.

Растущее вмешательство человека в природу, непродуманная, а порой бесхозяйственная деятельность людей приводят к необратимым экологическим и биологическим последствиям, к резкому ухудшению качественного состояния окружающей среды. Результатом такого воздействия общества на природу являются истощение ее ресурсов и загрязнение.

В ряде регионов страны сложилась потенциально опасная экологическая ситуация. Об этом с тревогой неоднократно писала и центральная местная пресса. Вспомним многочисленные публикации в областных и городских газетах.

Для решения назревших проблем требуются реальные дела. Надо срочно создавать Службу экологической экспертизы, без всяких оговорок отдавать приоритет экологическим оценкам над экономическими. Должны заработать по-настоящему законы и другие нормативные природоохранные документы, которые пока не исполняются.

Экологическую обстановку в мире можно сравнить с тем, что ожидало бы планету в случае термоядерного конфликта. Экологический фронт проходит по самому переднему краю борьбы за выживание человечества наравне с разоружением, урегулирование региональных конфликтов, преодолением экономической отсталости. В экологической работе не может быть места благодушию и самоуспокоенности.

          Теоретическая часть.

                       Свойства воды.

Вода удивительна не только многообразием изотопных форм молекулы и не только надеждами, которые связаны с ней как с неиссякаемым источником энергии будущего, но и своими самыми обычными свойствами.

Теперь известно, что молекула воды имеет уголковое строение.

Хорошо изучено и измерено взаимное расположение ядер атомов водорода и кислорода и расстояние между ними.

Сколько молекул воды в океане? Одна. И этот ответ не совсем шутка. Вода – вещество особенное. Благодаря своеобразному строению отдельные молекулы взаимодействуют между собой. Возникает особая химическая связь вследствие того, что каждый из атомов водорода одной молекулы оттягивает к себе электроны атомов кислорода в соседних молекулах. За счет такой водородной связи каждая молекула воды оказывается довольно прочно связанной с четырьмя другими соседними молекулами.

Все отдельные молекулы Н₂О в воде оказываются связанными в единую сплошную пространственную сетку – в одну гигантскую молекулу. Поэтому вполне оправдано утверждение некоторых ученых, что весь океан – это одна молекула. Но не следует понимать это суждение слишком буквально. Хотя все молекулы воды в воде и связываются между собой водородными связями, они в то же время находятся в очень сложном подвижном равновесии, сохраняя индивидуальные свойства и единичные молекулы и образуя сложные агрегаты.

Распадаются ли в воде на ионы ее собственные молекулы? Да, распадаются. Молекулы воды очень прочны, но все же очень небольшая часть их диссоциирует на ионы Н₂О = Н⁺ + ОН^–. При этом из каждого миллиарда молекул воды при обычной температуре диссоциировано только две молекулы.

Свободный протон Н⁺ конечно не может существовать в водной среде: ион водорода немедленно присоединяется к молекуле воды и образует ион гидроксония Н₃О⁺.

Ученые установили, что если воду нагреть до 900 °С, (давление при этом должно быть не менее 15 Гпа), то наступит такое удивительное состояние воды, при котором в ней не останется ни одной молекулы воды, все они распадутся на ионы.

Может ли вода гореть? Может. Вода неплохо горит в атмосфере свободного фтора.

А сухой вода может быть? Оказывается, может. Недавно ученые сумели приготовить сухую воду. К обычной воде прибавили порошок кремниевой кислоты. Вода сразу становится сухой и сыпучей. Ее можно пересыпать, перевозить в пакетах; даже на ощупь она не влажная, а сухая и холодная.




































         Практическая часть.
     
Методика определения жесткости воды и ее pH.

1. Определение рН (концентрации водородных ионов) в растворах колорометрическим способом.

Помимо изучения литературных источников о свойствах воды и проблемах её охраны, меня интересовали и практические исследования. Например: как определить рН воды, её жёсткость, одинаковы ли эти показатели в разных источниках? Для этого был проведён следующий химический эксперимент.

Для определения рН испытуемого раствора использовался прибор

Алямовского.

       
    Определение проводится в следующей последовательности:
    1. В пробирку налить 5 мл испытуемой жидкости и 0,5 см³ (мл) универсального индикатора. Перемешать содержимое пробирки.

2. После этого определить рН испытуемой жидкости путем сопоставления ее окраски с окраской эталонов стандартной шкалы следующим образом:

· В стандартной шкале найти эталон, окраска которого близка к окраске испытуемой жидкости.

     · Вынуть из штатива этот и 2 соседних с ним эталона (один с более низким, другой – с более высоким значением рН) и произвести более тщательное сравнение окраски испытуемой жидкости с окраской эталонов. Делать это следует на белом фоне.       

Вода	рН
Водопроводная
Дистиллированная
Речная
Родник	май	октябрь

                         2.Определение жесткости воды.     

     1. Мерным цилиндром налить 10 мл исследуемой воды в коническую колбу.

2. Наполнить бюретку мыльным раствором, добавить 1 мл мыльного раствора в колбу. Если не образуется пена, добавить еще несколько мл раствора мыла. Продолжать добавлять мыльный раствор, пока не образуется устойчивая пена (она должна держаться не менее 30 секунд).

 3. Записать объем мыльного раствора, необходимого для образования устойчивой пены с 10 мл исследуемой воды.

4. Ополоснуть колбу, повторить действия 1–3 с различными образцами воды: водопроводная, дистиллированная, речная и родниковая.

Вода	Объем мыльного раствора, требующегося для образования устойчивой пены, мл
Водопроводная
Дистиллированная
Речная
Родник

     Определения жесткости воды и ее pH.    

        Определение pH в следующей последовательности:
    1. В пробирку налила 5 мл испытуемой жидкости и 0,5 см³ (мл) универсального индикатора. Перемешала содержимое пробирки.

Вода	рН
Водопроводная	6,8
Дистиллированная	7,0
Речная	6,8
Родник	май	октябрь
	4,7	4,8

2. После этого определить рН испытуемой жидкости путем сопоставления ее окраски с окраской эталонов стандартной шкалы

                                  Определение жесткости воды.     
     1. Мерным цилиндром налила 10 мл исследуемой воды в коническую колбу.

2. Наполнила бюретку мыльным раствором, добавила 1 мл мыльного раствора в колбу. Продолжала добавлять мыльный раствор, пока не образовалась устойчивая пена (которая держалась бы не менее 30 секунд).

 3. Записала объем мыльного раствора, необходимого для образования устойчивой пены с 10 мл исследуемой воды.

4. Ополоснула колбу, повторила действия 1–3 с различными образцами воды: водопроводная, дистиллированная, речная и родниковая.

Вода	Объем мыльного раствора, требующегося для образования устойчивой пены, мл
Водопроводная	2
Дистиллированная	1
Речная	3
Родник	1

Вывод.

Величина рН природной воды служит важным показателем их кислотности или щелочности и является результируюшей величиной кислотно-основного взаимодействия ряда минеральных и органических веществ.

В чистых или слабозагрязненных водах значения рН определяют соотношения между концентрациями свободного оксида углерода (IV), бикарбонатных и карбонатных ионов. Отсюда, рН такой воды слабокислая.

На величину рН оказывает влияние повышенное содержание окрашенных гумусовых веществ, органических кислот, различные кислоты и щелочи минерального состава, которые могут поступать в водоемы вместе со сточными водами.
Жесткость природных вод изменяется в широких пределах. Она различна в данных водоемах, а в одной и той же реке изменятся в течение года, и в течение паводка может быть минимальной.

Присутствие в воде значительного количества солей кальция или магния делает воду непригодной для многих технических целей. Так, при продолжительном питании паровых котлов жесткой водой их стенки постепенно покрываются плотной коркой накипи, отчего резко увеличивается расход топлива.

Жесткая вода не дает пены с мылом, и при этом отмываемость ухудшается.

Жесткой водой нельзя пользоваться при крашении тканей; жесткая вода ухудшает и качество приготовленной пищи.

Библиография.

1. Белоцветов, А.В.,  Бесков, С.Д., Ключников, Н.Г. Химическая технология. – М.: Просвещение, 1976.

2. Гроссе, Э., Вансмантель, Х. Химия для любознательных. – 2-е изд.-  Л.: Химия, Ленинградское отделение, 1985.

3. Некрасов, Б.В. Основы общей химии. – Т. 1. – М.: Просвещение, 1997.

4. Новая Иллюстрированная Энциклопедия. – Т. 4. – М.: ООО «Мир книги», 2001.

5. Петрянов, И.В. Самое необыкновенное вещество в мире. – М.: Педагогика, 1975.

6. Суворов, А.В., Никольский, А.Б. Общая химия. – 2-е изд., исправ. = СПб.: Химия, Санкт-Петербургское отделение, 1995.

7. Общая химия / под ред. Е.М. Соколовой, Г.Д. Вовченко, Л.С. Гузея. = 2-е изд., перераб., дополн. = Изд-во Московского университета, 1980.

8. Финкельштейн, Д.Н. Чистота вещества. – М.: Атомиздат, 1975.

9. Фримантл, М. Химия в действии. – Т. 2. – М.: Мир, 1991.

Краткое описание документа:

Вода на нашей планете изменяется как и вся окружающая среда, но вода – это и источник жизни, и среда, в которой протекают все жизненные процессы, и растворитель, выносящий из организма вредные его отходы и вносящий нужные ему вещества. Деятельность человеческого общества немыслима без воды. В прошлом, как правило, потребности в воде удовлетворялись за счет использования естественных источников, причем несбалансированное водоснабжение было одной из причин, приводивших к гибели целые цивилизации. В наше время государства пытаются контролировать использование водных ресурсов и разрабатывают систему мероприятий по их охране от истощения. Рост техники позволяет все лучше и полнее осваивать водные ресурсы планеты.