ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………………..с.3-4

Основная часть…………………………………………………………....с.4-11

I.Жесткость воды………………………………………………………….с.4-8

1. Вида жесткости воды……………………………………………….с.4-6
2. Единицы измерения жесткости…………………………………….с.6
3. Вред наносимый жесткой водой……………………………………с.6-8

II.Методика исследования…………………………………………………с.8-11

2.1. Определение рН водопроводной воды……………………………….с.8-9

2.2. определение карбонатной жесткости и расчет концентрации карбонат и гидрокарбонат ионов………………………………………………………..с.9-10

2.3 Определение жесткости воды методом « мыльной пены»……………с.10

III.Результаты исследования и выводы…………………………………с.10-11

IV.Заключение……………………………………………………………с. 11-12

V.Список используемой литературы…………………………………….с.12

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время одной из актуальной экологической проблемой является качество пресной воды, в том числе и питьевой. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила текущее десятилетие десятилетием питьевой воды. По данным ВОЗ, около 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. В мире 2 млрд. человек имеют хронические заболевания в связи с использованием загрязненной воды. Проблема контроля качества питьевой воды является серьёзной проблемой, что определяет актуальность работы.

Цель проекта: исследовать водопроводную воду п. Могот на содержание карбонат  и гидрокарбонат ионов.

Задачи :

- ознакомиться с понятием жесткости воды, её видами;

-  провести исследование воды на реакцию среды

-провести кислотное титрование водопроводной воды

-рассчитать содержание в водопроводной воде содержание карбонат и гидрокарбонат ионов на основе кислотного титрования.

-провести исследование водопроводной воды на жесткость методом пенной пробы.

-на основе результатов исследования сформулировать выводы

Гипотеза - водопроводная вода п. Могот содержит незначительное количество карбонат и гидрокарбонат ионов.

Объект исследования- водопроводная вода п. Могот

Предмет исследования- жесткость питьевой воды п. Могот

Методы исследования: Теоретические (анализ литературы, обобщение, систематизация данных) и практические ( титрование)

Основная часть

Жесткость воды – что это?

Жёсткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых солей жёсткости).

Жидкость, которая берется из разных водоемов, может иметь разную степень жесткости. Необходимо учитывать, что река, озеро и любой другой источник пополняются из подземных источников, протекающих в известняковых пластах. Проходя через них, вода обогащается солями магния и кальция, а значит, будет жесткой. Для сравнения – данный показатель у подземных вод всегда заметно выше, чем у поверхностных. Жесткость воды в природных источниках постоянно меняется. Зимой она достигает максимальных отметок, а весной - минимальных, во время таяния снегов. Таким образом, жесткой является та вода, которая содержит соли магния и кальция в больших количествах. Однако, соли магния растворяются хуже кальциевых, и жидкость с их высоким содержанием имеет ярко выраженный горький вкус.

1.1. Виды жесткости

Различают временную (карбонатную) и постоянную жесткость.

• Временная жесткость

Она обозначается, как kH, и непосредственно связана с уровнем гидрокарбонатов и карбонатов магния и кальция. Временным этот вид жесткости называют потому, что его можно устранить: гидрокарбонаты разлагаются во время кипячения жидкости, образуя плохо растворимый карбонат кальция, углекислый газ и воду:

Ca2+ + 2HCO2- = CaCO3↓ + H2O + CO2↑

Из реакции видно, что соли выпадают в виде осадка, поэтому вода становится мягче. Таким образом, избавиться от данного вида жесткости можно за счет продолжительного кипячения. Поэтому его называют временным или устранимым. При рН от 8,3 карбонаты также становятся солями временной жесткости.

Обычно уровень карбонатной жесткости меньше, чем общей. Причем последняя меняется при снижении или полном устранении временной, поэтому можно смело говорить, что данный показатель не постоянен, как и остальные свойства воды.

Временная жесткость (щелочность) – это одна из ключевых характеристик жидкости. На самом деле знать значение kН в биотопе даже важнее, чем значение gH, ведь kН – это так называемый показатель буферности (или сопротивляемости) изменениям рН.

Кислоты или щелочи, попадая в жесткую воду, вступают в реакции ионообмена с растворенными в ней солями. Если концентрация ионов водорода или гидроксильных групп превышает содержание реагирующих солей, рН изменяется, соответственно, в кислую либо в щелочную сторону.

• Постоянная жесткость

Этот вид жесткой воды обозначается как gH. Он определяется содержанием в воде хлоридов, сульфатов и прочих солей магния и кальция. Такие соединения не могут образовывать осадок при нагревании, поэтому вместе с жидкостью легко проникают в организм человека. По этой причине от вида жесткости зависит пригодность воды в пищу.

Безусловно, кальций и магний входят в число макроэлементов, жизненно необходимых нашему организму, но их избыточное содержание может стать причиной возникновения патологий, например, мочекаменной болезни.

Сумма карбонатной и некарбонатной жесткости – общая жесткость воды.

1.2. Единицы измерения жесткости

В России жесткость воды измеряют в "градусах жесткости" (1°Ж = 1 мг-экв/л = 1/2 моль/м3).

По значению общей жесткости воду делят на группы:

• очень мягкая вода (0–1,5 мг-экв/л)
• мягкая вода (1,5–4 мг-экв/л)
• вода средней жесткости (4–8 мг-экв/л)
• жесткая вода (8–12 мг-экв/л)
• очень жесткая вода (более 12 мг-экв/л).

1.3. Вред, наносимый жесткой водой

В ходе выполнения работы выяснялся в достаточно большом объеме вопрос вреда, который может быть нанесен использованием жесткой воды. Рассмотрим несколько аспектов:

Вред для здоровья человека

1. Высокая жесткость воды способствует росту мочевых камней и развитию мочекаменной болезни. Это связано с накоплением солей, которые не успевают выводиться из организма.

2. Замедляется процесс приготовления пищи, а из-за многочисленных солей плохо разваривается мясо. Это может привести к плохому усвоению белка организмом и вызвать заболевания желудочно-кишечного тракта.

3. Образование тонкой корки на волосах разрушает естественную жировую пленку. Происходит это так же, как и на коже рук – «мыльные шлаки» не вымываются и постепенно накапливаются. Это может вызвать зуд кожи головы, перхоть и даже способствовать выпадению волос.

4. При умывании жесткая вода сушит кожу. Это происходит из-за появления «мыльных шлаков», образованных из мыла, которое не способно растворяться в жесткой воде. Эти мыльные шлаки закупоривают поры кожи, не давая им свободно дышать, вследствие чего могут развиваться кожные воспаления, характеризующиеся зудом или покраснением.

Вред для коммуникаций

1. Соли жесткости так же, как и на бытовых приборах, выпадают в осадок или кристаллизуются, образуя на поверхности коммуникационных путей и крупных установок накипь. Накипь истончает стенки коммуникаций, вследствие чего полностью разрушая их.

2. Обилие выпадающих в осадок или накипь солей магния и кальция, приводит к частым выходам из строя крупных водонагревательных установок, к примеру, бойлеров.

3. В системах оборотного водоснабжения, образующиеся накипные отложения, водные камни и шлам из солей уменьшают проходимость труб, при этом падает теплоотдача. Падает напор воды, уменьшается её количество в радиаторах, закупориваются входы и выходы воды из домов, что может привести к полной закупорке коммуникационных сетей. Все эти факторы значительно увеличивают энергозатраты.

Вред, наносимый технике и предметам быта

1. Мыльные средства из-за наличия большого количества солей в воде крайне плохо пенятся и отмывают загрязнения. Поэтому количество порошков, моющих средств и прочих предметов бытовой химии, придется резко увеличить.

2. Кроме плохого вспенивания мыльных средств, из-за контакта жесткой воды с ними образуются разводы и твердый налет на сантехнике и поверхности посуды, за счет выпадения солевого осадка. Такой налет тяжело отмывается с посуды, а также негативно влияет на сантехнику, постепенно разрушая ее поверхности.

3. В процессе нагревания воды в электроприборах соли не просто выпадают в осадок, а кристаллизуются и оседают в виде накипи. Именно накипь является основной причиной быстрой поломки водонагревательных приборов.

4. Жесткая вода оставляет пятна, разводы и грязные налеты на свежевыстиранных вещах, цвет тускнеет, принты и рисунки становятся серыми. От них избавиться крайне сложно и это, опять же, требует повышенных затрат на моющие средства. Ткань, постиранная в жесткой воде, становится грубой и теряет эластичность, потому что соли забивают в ней все свободное пространство. При этом уменьшается прочность одежды и постельного белья.

Методика исследования

1.Определение рН воды

Оборудование: датчик рН, стакан для слива, вода дистиллированная  для промывания,

Зажмите датчик в лапке штатива,  снимите с него пузырек с раствором для хранения. Подключите датчик к разъему компьютера. Выберите режим

 « Ввод данных по нажатию». В стаканчик 25 мл. долейте исследуемый образец. Погрузите в него датчик. Когда данные установятся, зафиксируйте их.

2.Определение карбонатной жесткости воды и расчет концентрации карбонат- и гидрокарбонат-ионов.

 В склянку наливают 10 мл анализируемой воды, добавляют 5-6 капель фенолфталеина. Если при этом окраска не появляется, то считается, что карбонат-ионы в пробе отсутствуют. В случае возникновения розовой окраски пробу титруют 0, 05 н. раствором соляной кислоты до обесцвечивания. Концентрацию карбо нат-ионов рассчитывают по формуле:

где Ск — концентрация карбонат-иона, мг/л;

VHCl- объем соляной кислоты, израсходованной на титрование, мл.

Затем в той же пробе определяют концентрацию гидрокарбонат-ионов. К пробе добавить 1-2 капли метилового оранжевого. При этом проба приобретает желтую окраску. Раствором 0, 05 н. соляной кислоты титруют пробу до перехода желтой окраски в розовую. Концентрацию гидрокарбонат-ионов рассчитывают по формуле:

где Сгк- концентрация гидрокарбонат-иона, мг/л;

VHCl- объем соляной кислоты, израсходованной на титрование, мл. Карбонатную жесткость Жк рассчитывают, суммируя значения концентраций карбонат- и гидрокарбонат-ионов по формуле:

где 0, 0333 и 0, 0164 - коэффициенты, равные величинам, обратным эквивалентным массам этих анионов.

3.Определение жесткости воды методом «мыльной пены»

Приготовить эталонный раствор карбоната и гидрокарбоната, в исследуемый образец и эталонный раствор внести мыло, встряхивать пробирки до образования устойчивой пены. Сравнить высоту пены в исследуемом образце и эталонном растворе.

Результаты исследования.

рН водопроводной воды на основе показаний рН датчика составил – 9.3

Содержание карбонат ионов рассчитали по формуле

Ск = 110 мл  x300= 33м г\л

Содержание гидрокарбонат ионов рассчитали по формуле

Ск = 20 мл  x 305= 6.1м г\л

Карбонатную жесткость Жк рассчитывают, суммируя значения концентраций карбонат- и гидрокарбонат-ионов по формуле:

Жк= 33. 0.033 + 6.1 .0.0164 = 1.0989+ 0.1004 = 1.19890 г\л

Используя метод мыльной пены взяли эталонный раствор  карбоната натрия и водопроводную воду добавили в растворы одинаковое количество мыла. Встряхивали пробирки до образования пены. В пробирке с водопроводной водой пены образовалось больше чем в эталонном растворе.

ВЫВОДЫ

1. Водопроводная вода п. Могот имеет рН – 9.3 высший показатель щелочной среды рН – 14, значит водопроводная вода имеет слабощелочную реакцию среды.
2. Слабощелочная реакция среды объясняется небольшим содержанием карбонат и гидрокарбонат ионов, так карбонат ионов ( СО3 -2 )  содержится 33 мг\л, а гидрокабонат ионов ( Н СО3 - ) – 6,1 мг\л

3.Соответственно общая жесткость  составляет 1, 19890 г\л или   3 мг-экв/л.  Или 3 градуса. Согласно СанПин 2.1.4.1074-01 и ГН 2.1.5.1315-03 регламентируют жёсткость не более 7°Ж… Согласно СанПиНу 2.1.4.1074-01 безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием нормативам по (п. 3.4.1.) и не должна превышать 10°Ж, так как повышенная жёсткость вызывает такие негативные проявления как мочекаменная болезнь, отложения солей в шейном, грудном, поясничном отделах позвоночника, суставах конечностей.

4.В России жесткость воды измеряют в "градусах жесткости" (1°Ж = 1 мг-экв/л = 1/2 моль/м3). По значению общей жесткости воду делят на группы водопроводную воду поселения Могот , можно отнести к мягкой.

Заключение

 В результате работы над проектом, мы узнали, что такое жесткость воды, а

в результате исследований было установлено, что водопроводная вода является мягкой и для использования в быту нет необходимости проводить какие-либо мероприятия по ее смягчению. Соответственно цель работы достигнута а гипотеза доказана. Может возникнуть вопрос, а почему все-таки в чайниках образуется накипь. Накипь образуется потому что вода содержит соли карбонаты и гидрокарбонаты и это неизбежность т.к. вода в любом случает растворяет соли которые есть в почвах. Но поскольку содержание этих солей низкое то и отложение осадка в виде накипи происходит более длительный промежуток времени, чем у воды с большой жесткостью.

Список используемой литературы.

1.СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. [Электронный ресурс] URL:http://docs.cntd.ru/document/901798042

2.Федорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2001

3.Жёсткость        воды.[Электронный        ресурс]        URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Жёсткость_воды

4.Жесткость        воды что это        такое        [Электронный        ресурс] URL: http://global-aqua.ru/metody-i-tekhnologii/zhestkost-vody.html 

5.Калькулятор жесткости воды. [Электронный ресурс] URL: http://www.mosvodokanal.ru/forpeople/calculator.php

6.Проблема жесткой воды и способы ее умягчения в домашних условиях        

[Электронный ресурс]URL: https://stroykaguru.com/polza/zhestkaya.html