МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЕННОНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №7

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА ВОДЫ

ИЗ ОБЪЕКТОВ ХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

В РАЙОНЕ

П. ВЛАДИМИРОВСКИЙ

С ПОМОЩЬЮ КАЧЕСТВЕННЫХ РЕАКЦИЙ»

Работу выполнила

ученица 10 класса

МКОУ СОШ № 7

Астахова Елена

Руководитель:

учитель химии Важеева Н.Н.

п. Владимировский

2012 год

Содержание

Содержание        

Введение        

§1. Понятие качественных реакций        

1.1 Качественные реакции на катионы        

1.2. Качественные реакции на анионы        

§2. Краткие характеристики изучаемой воды        

2.1.Вода из артезианской скважины.        

2.2. Вода из пруда «Комсомольский»        

2.3. Мониторинг природных вод        

§3. Экспериментальная часть.        

§4. Выводы        

Введение

Я данную работу по химии, потому что это дает возможность глубже изучить строение веществ и происходящие химические реакции в нашей повседневной жизни. Раскрытие, выбранной темы позволяет провести интересные химические опыты и наблюдения, с последующим публичным выступлением.

Тема моей работы связана с изучением качественного состава воды и, поэтому моя работа будет интересна не только учащимся.

Цель работы: 

1. Систематизировать собранный теоретический материал о  свойствах воды, из пруда «Комсомольский» и артезианской скважины.  вия некачественной воды на  живые

2. Провести экспериментальные исследования  воды из  артезианской скважины  и пруда «Комсомольский».

3. Провести биологический мониторинг артезианской скважины и пруда «Комсомольский».

4. Обработать и проанализировать полученные данные.

5. Предложить пути решения проблемы и  улучшения экологической обстановки в окрестностей родника  и пруда «Комсомольский».

6. На основании   проведенных исследований, сделать соответствующие выводы.

Задачи:

1. Дать определение качественным реакциям;
2. Выяснить, на каких явлениях основаны качественные реакции;
3. Определить состав местных природных водоемов , выяснить какие качественные реакции можно использовать для определения состава воды;
4. Дать рекомендации по использованию изучаемых образцов воды.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МЕТОДЫ:

1. Сбор и анализ информации по теме с использованием различных литературных источников.

2. Сбор и анализ статистических данных.

3. Эксперимент.  

4. Полевой практикум.

§1. Понятие качественных реакций

Качественные реакции — характерные реакции, используемые для идентификации различных веществ.

Для определения присутствия веществ, анионов, катионов используются различные химические реакции. Эти реакции широко используются при проведении качественного анализа, целью которого является определение наличия веществ или ионов в растворах или смесях.Качественные реакции можно разделить на два вида: качественные реакции на катионы и анионы.

1.1 Качественные реакции на катионы

Это реакции,  с помощью которых можно определить наличие того или иного катиона в растворе. Основные качественные реакции на катионы представлены в таблице 1.

Таблица 1.Качественные реакции на катионы.

Качественные реакции на катионы основаны на протекании химической реакции и на изменении цвета пламени, то есть на физическом процессе.

Таким образом определить наличие в растворе катионов можно как с помощью химических реакций, так по окраски пламени.

1.2. Качественные реакции на анионы

Это реакции,  с помощью которых можно определить наличие того или иного аниона в растворе. Основные качественные реакции на анионы представлены в таблице 2.

Таблица 2.Качественные реакции на катионы.

Качественные реакции на анионы основаны на химическом взаимодействии, то есть определить наличие того или иного иона можно, только проведя химическую реакцию.

В своей работе я буду использовать качественные реакции на анионы для изучения воды различного происхождения.

§2. Краткие характеристики изучаемой воды

В своей работе я изучала образцы природной  воды из артезианской скважины и пруда «Комсомольский». 

Источники  воды, используемые в хозяйственной деятельности п. Владимировка.

   Обычные пресные родники Туркменского района  встречаются довольно часто, но не повсеместно. К примеру, они локализуются в определенных зонах и отсутствуют на довольно обширных территориях. Именно одной из таких зон являются окрестности п. Владимировка.

2.1. Вода из артезианской скважины

Артезианская скважина – это скважина, которая получает воду из водоносного известняка. Не всякий известняк будет водоносным. Известняк, для артезианской скважины должен иметь пористую структуру с различными кавернами и полостями, в которых передвигается вода.

Для артезианской скважины,  не требуется фильтр. Фильтром для нее является сама известняковая горная порода.

В артезианской воде практически нет органических загрязнителей. Связано это с тем, что залегание этой воды очень глубоко. Но вот с минеральными загрязнителями все не так гладко. В каждой местности и в каждом водоносном слое все обстоит по разному. В одной местности артезианская вода будет иметь благоприятный минеральный состав, а в другой может оказаться повышенное содержание железа (вода буреет на воздухе), марганца, солей жесткости.

Вода в артезианской скважине имеет коричневый цвет, что говорит о растворенном двухвалентном железе в виде ионов Fe2+.

2.2. Вода из пруда «Комсомольский»

Пруд — искусственный водоём для хранения воды с целью водоснабжения, орошения, разведения  водоплавающей птицы, а также для санитарных и хозяйственных потребностей. Пруд «Комсомольский» находится в южной части п. Владимировка. Используется в основном для хозяйственных целей.

2.3. Мониторинг природных вод

Существует несколько способов контроля состава и качества природных вод и осадков.  Далее рассмотрим наиболее распространенные из них.

1. Определение температуры воды

  От температуры воды зависят многие параметры состояния водоемов и водостоков: содержание в воде растворенного кислорода, скорость протекания биологических и физико-химических процессов и видовое разнообразие. Кроме того, разность температуры воды в разных створах дает информацию о существующих промышленных или бытовых сбросах в реки и озера.

2. Определение органолептических свойств воды:

Прозрачность. Этот показатель обусловлен цветом и мутностью воды, т. е. содержанием в ней различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ. Мерой прозрачности служит высота водяного столба, сквозь который можно определить на белой бумаге шрифт определенного размера и типа.

Цвет (окраска)Чистая природная вода почти бесцветна. Наличие окраски поверхности вод обычно связано с присутствием гуминовых веществ и соединений железа.

Запах. Этот показатель обусловлен наличием в воде летучих пахнущих веществ, которые попадают в нее естественным путем или со сточными водами. На запах подземных и поверхностных вод влияет присутствие в них органических веществ.

3. Определение кислотности
4. Определение окисляемости воды.

  Данный показатель дает возможность судить о количестве органических веществ в воде.

5. Определение качественного состава воды.

§3. Экспериментальная часть.

Цель работы: 

Задача № 1 Анализ качества воды (визуальное). Качество воды характеризует её прозрачность, мутность, цвет, запах.

Задача № 2 Определите содержания в воде ионов хлора (CL-), и сульфат ионов (SO2-4).

Задача № 3 Определение кислотности (рH) среды.

Задача № 4 Качественное определение жесткости.

Задача №6  Определение окисляемости

Задача №5  Провести   биологический мониторинг родника.

Задача №6  Провести географический   мониторинг родника

Объект исследования:  Артезианская скважина около  п. Владимировский , пруд «Комсомольский».

Время исследования: сентябрь – ноябрь 2011 года.

~ Методы исследования ~

1. Прозрачность.

Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количества взвешенных частиц или, глины, песка, микроорганизмов, от содержания химических веществ.Прозрачность характеризуется предельной глубиной, на которой ещё виден  специально опускаемый белый диск диаметром около 20 см.

Мерой прозрачности может служить так же высота столба воды (в см), при которой можно различить на белой бумаге стандартный шрифт с высотой букв 3,5 см. Воду хорошо перемешивают и наливают в высокий цилиндр с внутренним диаметром 2,5 см и дном из плоско отшлифованного стекла. Цилиндр устанавливают неподвижно над стандартным шрифтом на высоте 4 см. Просматривая шрифт сверху через столб воды и сливая и доливая воду в цилиндр, находят высоту столба воды, еще позволяющую читать шрифт.

  При опускании кольца в стакан оно видно при высоте столба 5 см. Просматривая шрифт сверху через столб воды и сливая и доливая воду в стакан, установили, что  высота столба воды еще позволяющая  читать шрифт составляет 4 см.

  При опускании кольца в стакан с водой из артезианской скважины  оно видно при высоте столба 4 см. Просматривая шрифт сверху через столб воды и сливая и доливая воду в стакан из артезианской скважины , установили, что  высота столба воды позволяющая  читать шрифт составляет 3 см.

2. Цветность.

Для определения цвета воды используют стеклянный сосуд и белый лист.  В сосуд наливают воду и на белом или темном фоне определяют цвет воды. Вода бесцветная – это говорит о том, что она чистая.

Вывод: Вода из артезианской скважины имеет коричневый цвет, т.к  она насыщена катионами  железа(II). Вода из пруда «Комсомольский» мутная, так как в ней содержится много взвешенных частиц глины. 

3.  Запах.

Интенсивность запаха оценивается при температуре в 20˚ и 40˚ по шкале оценки запаха.

Вывод: Вода из артезианской скважины  при температуре 20˚ и 40˚ не имеет ощутимого запаха (0 баллов). Вода из пруда «Комсомольский»  при температуре 20˚ и 40˚  имеет запах тины.

4. Определение Cl- (хлорида аниона).

Для качественного определения хлоридов, в пробирку  с водой из пруда «Комсомольский»  наливаем 5 мл воды, добавляем 3 капли 10% нитрата серебра (AgNO3). При добавлении в пробирку нитрата серебра (AgNO3) наблюдали слабое помутнение    Повторяем эту реакцию с пробами воды из артезианской скважины. При добавлении в пробирку нитрата серебра (AgNO3) наблюдали выпадение белого творожистого осадка в большом количестве.

Приблизительное содержание хлоридов определяют по осадку или помутнению.  

Ag+ (воды)                   +            Cl-  (воды)                         AgCl

(ионы серебра)                     (хлорид ионы)                       (хлорид серебра)

(Раствор реактива)         (раствор сравнения)                 осадок белого цвета

Вывод: При добавлении AgNO3  к  пробе воды из пруда наблюдается слабое помутнение, что говорит о незначительном содержании хлорид – аниона в воде. При добавлении AgNO3  к  пробе воды из артезианской скважины наблюдается сильная муть и выпадение осадка, значит,  концентрат хлоридов составляет от 10 до 50 мгр. на литр.

5. Определение сульфат- анионов  (- SО2ˉ4)

В пробирку наливаем 10 мл воды из пруда , 0,5 мл соляной кислоты (1:5), 2 мл раствора хлорида бария (BaCl2). При добавлении в пробу воды раствора  хлорида бария наблюдаем выпадение белого нерастворимого осадка. Повторяем эту реакцию с пробами воды из артезианской скважины.

В образце воды из артезианской скважины видимых изменений не наблюдаем.

По характеру выпавшего осадка определяют содержание сульфатов.

Ba2+ (воды)            +         SO42- (воды)                   BaSO4

(ион бария)                    (сульфат ионы)               (сульфат бария)

Р-р сравнения                    раствор                          белого цвета                

реактива                              

Вывод: При добавлении  к  пробе воды из пруда раствора BaCl2 наблюдается  помутнение, что говорит о содержании сульфат – аниона в воде. При добавлении BaCl2  к  пробе воды из артезианской скважины видимых изменений не наблюдается, что говорит о  том, что содержание сульфат анионов очень  мало.

6. Водородный показатель (рН)

В химический стакан  наливаем 5 мл воды  из пруда «Комсомольский» и опускаем универсальную индикаторную бумагу.  рН воды из пруда равно 6.

Затем в химический стакан  наливаем 5 мл воды  из  артезианской скважины  и опускаем универсальную индикаторную бумагу.

   Определяем pH раствора по шкале, сравниваем: pH воды из артезианской скважины  равно 7, окраска светло-зеленая.

Вывод: Нейтральная реакция воды происходит при рН=7. Вода из пруда и артезианской скважины  пригодна для хозяйственного использования (назначения).

8. Жесткость воды.

1) Для определения жесткости используют оба  образца воды: артезианскую и воду из пруда. В каждую пробирку бросают кусочки мыла и встряхивают, добиваясь полного растворения, в течение 5 мин.  Осадок в виде хлопьев отсутствует в образце воды из артезианской скважины и пруда.   В образцах так же  появилась пена. Вывод: Вода из пруда и артезианской скважины достаточно мягкая.

2) Отмеряем по 10 мл воды, добавляем 6 капель фенолфталеина. Жесткость определяется по появлению малиновой  окраски.В образце воды из пруда малиновой окраски не наблюдается.

В образце воды из артезианской скважины  малиновой окраски так же не наблюдается.

Вывод: В воде из артезианской скважины и пруда «Комсомольский» малиновой окраски не наблюдается. Следовательно,  вода из  артезианской скважины и пруда «Комсомольский» мягкая.

9. Окисляемость.

В пробирку наливаем по 10 мл воды из артезианской скважины и пруда «Комсомольский»,  добавляем 3 капли 0,03% раствора KMnO4, оставляем на 20 мин.

 Через 20 мин в пробирке сохранилась слаборозовая окраска.  

Вывод: Значит вода удовлетворительна, пригодна для  поения  животных.

~ Биологические наблюдения ~

На  участках производились биологические исследования. Была определена степень обилия травянистых растений около пруда и артезианской скважины.  Для этого отмерялся участок земли 1 м. На нём подсчитывалось число и разновидность особей.   После следующих опытов мы получили, что на  участке  около артезианской скважины найдено:  полынь горькая (6 штук), одуванчик лекарственный(8 штук), тысячелистник обыкновенный (5 штук), подорожник большой (2 штуки). На  участке  около пруда «Комсомольский»  найдено:  полынь горькая (2 штуки), одуванчик лекарственный (3 штуки), горец птичий (7 штук), камыш ( 12 штук).

Описание растений см. Приложение № 2.

§4. Выводы

Проведенная работа позволяет сделать следующие выводы:

1. Качественные реакции позволяют достаточно легко определить состав воды.
2. Большинство качественных реакций основано на протекании реакций в растворах.

3. Проведенный эксперимент показал, что:

- Наличие большого количества  [Cl-]  в пробе  из артезианской скважины,  свидетельствует о том, что вода может содержать соляную кислоту,  либо её соли - хлориды.   Возможно нарушение газового состава воды.

- Наличие сульфат – ионов в воде из пруда. А  содержание сульфат анионов в воде из артезианской скважины  не большое.

- Вода из пруда и артезианской скважины  пригодна для хозяйственного использования (назначения). Рн воды из скважины равно 7, а воды из пруда – 6.

-  Вода из пруда и артезианской скважины достаточно мягкая.

- Вода из скважины и пруда пригодна для использования в хозяйственной деятельности.

4. Растительный состав территории, прилегающей к артезианской скважине и пруду, отличается  видовым разнообразием  и многообразием.

~ Литература ~

1. Ахманов М. «Вода, которую мы пьем», Издательство «Эксмо», 2006 г
2. В.А. Брылёв, «Памятники природы Волгоградской области», 1987
3. В.А. Брылёв, Н.А.Самусь, Е.Н.Славгородская, «Родники и реки Волгоградской области», 2007
4. В.А. Брылёв, И.М.Шабунина, В.А.Харланов, А.Н.Сажин, «Природные условия и ресурсы Волгоградской области», 1995
5. В.А. Брылёв, «География и экология Волгоградской области», 2005
6. Данилов-Данильян В.И. Экология, охрана природы и экологическая безопасность. – М.: МНЭПУ, 1997.
7. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. – М.: Высшая школа, 1998.
8. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. – М.: ФАИР-ПРЕСС, 2000.
9. А.Г. Муравьёв «Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами». Крисмас +. Санкт – Петербург . 2004 г.
10. В.В. Шевченко, «Современное состояние окружающей природной среды и государственный экологический контроль в Суровикинском районе», 1999
11. Л.Г. Шестакова, Л.А.Коробейникова «Мониторинг родников на межпредметной основе», -Журнал «Химия в школе»№5, 2000 год
12. Н.В. Ширшина «Химия: проектная деятельность учащихся»,-

Волгоград. «Учитель», 2007

13.  http://www.mr-mageric.ru/htopem.htm
14. .http://www.chistaya.com/info1.php
15. http://niigigep.narod.ru/index.html
16. http://vodocanal.narod.ru/index.htm
17. http://www.aqualand-kazan.ru/service/bassein/
18. http://www.nadegda.ru/
19.  http://www.chuvashia.com/news.aspx?