ПРОЕКТНАЯ РАБОТА На тему: «Жёсткость воды и способы её устранения»

МБОУ Забитуйская СОШ

ПРОЕКТНАЯ РАБОТА

На тему: «Жёсткость воды и способы её устранения»

Выполнил: Фёдоров Даниил,

ученик 9 класса

Руководитель: учитель химии

Хангалова С.Б.

П. Забитуй

2022г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Теоретическая часть

1.1. Физические свойства воды

1.2. Вода в природе

1.3. Жёсткость воды, её виды, причины возникновения жёсткости воды

1.4. Признаки жесткости воды

1.5. Способы устранения жёсткости воды.

2. Практическая часть

2.1. Как жёсткость воды связана с геологическим строением территории посёлка Забитуй.

2.2. Определение общей жёсткости воды. Методика выполнения эксперимента

2.3. Результаты анализа на жёсткость проб воды посёлка Забитуй

2.4. Выводы

Заключение

Введение

Вода – великий дар природы, непременная часть всего живого и необходимая составляющая для большинства бытовых и производственных процессов.

Актуальность: ежедневно мы используем воду с самыми разными целями, но не химически чистую – дистиллированную, а природную воду, насыщенную разнообразными растворными веществами. Необходимо знать, какие соли и в каком количестве должна содержаться в природной воде при её использовании в быту и технике.

Проблема проекта: как правильно применять природную воду, содержащую растворённые в ней вещества.

Объектом исследовательского проекта стало явление жёсткости воды, её влияние на жизнедеятельность человека и возможные способы устранения.

Предметом исследования являются пробы природной воды (из под школьного крана) пос. Забитуй.

Гипотеза: вода, которая используется в быту посёлка Забитуй, жесткая, что негативно влияет на работу бытовых приборов и на здоровье человека.

Цель: выяснить, что такое жёсткость воды, жёсткая ли вода в посёлке, какими способами её можно уменьшить и зачем.

Для реализации поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Проанализировать, какие вещества могут содержаться в природной воде и почему.

2. Узнать, что такое жёсткость воды, от чего она зависит, виды жёсткости.

3. Влияние жёсткости воды на работу бытовых приборов.

4. Исследовать способы устранения жесткости воды, подготовить рекомендации по их применению.

1. Теоретическая  часть

1.1. Физические свойства воды

«Вода, у тебя нет ни вкуса,

ни цвета, ни запаха,

тобой наслаждаются,

не ведая, что ты такое.

Нельзя сказать, что ты необходима для жизни:

ты – сама жизнь…»

Антуан де Сент-Экзюпери

Вода - уникальнейшее вещество, основа всех живых организмов на планете.

Молекула воды, как мы знаем, состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Ее формула записывается так: H2O. Данное вещество может иметь три состояния: твердое - в виде льда, газообразное - в виде пара, и жидкое - как субстанция без цвета, вкуса и запаха. Кстати, это единственное вещество на планете, которое может существовать во всех трех состояниях одновременно в естественных условиях. Например: на полюсах Земли - лед, в океанах - вода, а испарения под солнечными лучами - это пар.

Плотность воды составляет примерно 1 г/см3. Кипение воды наступает при повышении температуры до 1000С, а при падении температуры до 00С жидкость превращается в лед.

У воды есть много очень интересных свойств. Она обладает самой большой на Земле удельной теплоёмкостью – 4200 Дж/кг∙0С. За счет этого вода стабилизирует температуру воздуха на всей нашей планете. Вода - это самое подвижное вещество после воздуха. Электропроводность воды очень мала, а теплопроводность высока и составляет примерно 0,58 Вт/м∙К (Ватт на метр Кельвин). Мы ежедневно используем это свойство воды, сами того не замечая. Например, наливая холодную воду в тару и остужая в ней напитки или продукты. Холодная вода забирает тепло у бутылки, контейнера, взамен отдавая холод, возможна и обратная реакция.

После ртути вода обладает самым высоким значением поверхностного натяжения. Нельзя не заметить, что случайно пролитая на ровной поверхности капля иногда становится внушительным пятнышком. В этом проявляется тягучесть воды. Еще одно свойство проявляется у нее при понижении температуры до четырех градусов. Как только вода остывает до этой отметки, она становится легче. Поэтому лед всегда плавает на поверхности воды и застывает корочкой, покрывая собой реки и озера. Благодаря этому в водоемах, замерзающих зимой, не вымерзает рыба.

Важность этого вещества трудно переоценить. Вода занимает большую часть планеты, образует океаны, моря, реки и прочие водоемы. Она непосредственно участвует в формировании климата и погоды, обеспечивая тем самым определенные условия существования в том или ином уголке планеты.

Для многих организмов она служит средой обитания. Кроме того, практически каждое живое существо в той или иной мере состоит именно из воды. Например, содержание ее в организме человека составляет от 70 до 90 процентов.

1.2. Вода в природе

Вода покрывает 3/4части всей поверхности Земли, также в больших количествах находится в атмосфере и в земной коре.

Водную оболочку земли называют гидросферой. Большую ее часть составляет соленая вода морей и океанов, а меньше - пресная вода озер, рек, ледников, грунтовые воды и водяной пар. В атмосфере нашей планеты вода находится в виде капель малого размера, в облаках и тумане, а также в виде пара. При конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь, снег, град, роса).

1.3. Жёсткость воды, её виды, причины возникновения жёсткости воды

В целом жесткость воды - это совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жёсткости»)

Виды жесткости воды

Общая жесткость. Определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния, выраженная в ммоль/л или моль/кг. Представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.

Откуда берётся жесткость воды? Вода, проходя через круговорот воды в природе, из мягкой превращается в жёсткую. Это происходит за счет того, что попадая в почву, вода растворяет в себе породы гипса СаSO4∙2H2O, известняка CaCO3, доломитов CaCO3∙MgCO3. Нерастворимые карбонаты в природных условиях взаимодействуют с растворённым в воде углекислым газом и образуют растворимые гидрокарбонаты согласно уравнениям реакций:

CaCO3 + СО2 + Н2О ↔ Са(НСО3)2 

CaCO3∙MgCO3 + 2СО2 + 2Н2О ↔ Са(НСО3)2 + Mg(НСО3)2

Источником ионов кальция и магния также являются и другие процессы растворения, химического выветривания горных пород, микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий. Таким образом, в воде появляются катионы кальция, магния, которые вступают в реакцию с анионами и тем самым влияют на жесткость воды.

Жесткость поверхностных вод меньше жесткости вод подземных. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская и океанская вода имеют очень высокую жесткость (десятки и сотни мг-экв/л) [2]

1.4. Признаки жесткости воды 

Характерными признаками жесткости воды являются:

• одежда после стирки в такой воде теряет форму, ткань становится более грубой,
• мыло и порошки плохо пенятся,
• после кипячение такой воды на стенках кастрюль появляется налёт,
• портятся вкусовые качества еды приготовленной в жёсткой воде.

Влияние жёсткой воды на организм человека:

1. Высокая жесткость способствует росту мочевых камней и развитию мочекаменной болезни. Это связано с накоплением солей, которые просто не успевают выводиться из организма.
2. При умывании жесткая вода сушит кожу. Это происходит из-за появления «мыльных шлаков» образованных из мыла, которое не способно мылиться и растворяться в жесткой воде. Эти мыльные шлаки закупоривают поры, не давая им свободно дышать, вследствие чего могут развиваться кожные воспаления, не давать покоя зуд и жжение кожи.
3. Образование тонкой корке на волосах разрушает естественную жировую пленку. Происходит это так же, как и на коже рук – «мыльные шлаки» не вымываются и постепенной накапливаются. Это может вызвать зуд кожи головы, перхоть и даже выпадение волос.
4. Влияние сильно жесткой воды на здоровье животных не отличается от воздействия на человеческий организм. Существует высокий риск развития мочекаменной болезни. У питомцев, питающихся сухими кормами, этот риск возрастает в несколько раз. Возможно появление проблем с шерстью и кожей, как у собак, так и у кошек при их регулярном купании.
5. Замедляется процесс приготовления пищи, из-за многочисленных солей плохо разваривается мясо. Это приводит к плохому усвоению белка и может вызвать заболевания желудочно-кишечного тракта.

1.6. Способы устранения жёсткости воды.

Устранение жёсткости, или умягчение, воды заключается в удалении ионов кальция и магния, которое осуществляется тремя методами: термическим, химическим, физико-химическим.

Существует несколько способов устранения жёсткости воды.

Бытовые: 1. Кипячения и вымораживание.

2. Добавление смягчителей.

3. Фильтрование.

                  Именно я использовал способ фильтрования.

2. Практическая часть

Я пригласил к себе на эксперимент своих одноклассников, дал им попробовать на вкус не фильтрованную воду, а затем профильтрованную воду на моём самодельном  фильтре, по моему опросу им она показалась совсем другой на много мягче и она даже казалась не много сладкой и совсем другой вкус.  

Ход эксперимента.

Я взял самодельный фильтр состав фильтра входит:

 Ватный диск(вата)

Активированный уголь ( В виде таблеток)

Древесный уголь

Бутылку объёмом 0,5 л (Основание фильтра)

Я взял бутылку вырезал дно заполнил слоями вату, затем измельчил таблетки активированного угля в ступке. Засыпал первый слой, после измельчил древесный уголь и снова засыпал его вторым слоем в фильтр. Потом профильтровал воду. Набор воды произвёл из школьной столовой.

                                                                                                                                      Выводы

1. Не профильтрованная вода оказалась жёсткой.  
2. Профильтрованная вода через мой фильтр была на вкус не много сладковатой.    

Заключение

Результаты исследования, проведённого в ходе выполнения проектной работы, полностью подтвердили выдвинутую гипотезу. Водопроводная вода в посёлке действительно жёсткая. Жесткость воды в основном карбонатная из-за особенностей геологического строения территории, на которой расположен посёлок.

Жёсткую воду перед употреблением целесообразно умягчить. Наша вода, применяемая для питья, легко умягчается кипячением.

Вода, поступающая в стиральные, посудомоечные машины, в котлы для отопления, обязательно должна умягчаться специальными химическими фильтрами.

При стирке белья в стиральной машине необходимо добавлять в стиральный порошок средства для умягчения воды.

Однако для жизнедеятельности человеческого организма ионы кальция и магния необходимы, так как играют важную роль в процессах формирования костной ткани, свёртываемости крови, сокращения сердечной мышцы, передачи нервных импульсов. Установлено, что в местностях с пониженным содержанием кальция и магния в питьевой воде сердечные заболевания более распространены. Отсюда следует, что важно вести контроль над содержанием солей кальция и магния в питьевой воде.