XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Водородный показатель и проводимость - показатели воды, влияющие на здоровье человека

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Трусевич В.А. 1

---

1МАОУ АПРЕЛЕВСКАЯ СОШ №3 СУИОП

Нугуманова С.Г. 1

---

1МАОУ АПРЕЛЕВСКАЯ СОШ №3 СУИОП

Работа в формате PDF

724.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

      Вода- одна из наиболее важных жизнеобеспечивающих природных сред. Вода- инертный растворитель, который не изменяется под действием веществ, которых растворяет. На уроках химии часто приходится определять среду растворов с помощью различных индикаторов.  Оказывается, что мы порой и не подозреваем о том, насколько важное значение имеет величина кислотно- щелочного равновесия для нашего здоровья, что от нее зависит настроение и самочувствие человека. Незначительное изменение рН (водородного показателя) в организме может привести к нарушению кислотно- щелочного равновесия(гомеостаз), в последствии к серьезным болезням, а зачастую к летальному исходу.  Знакомство с величиной рН является актуальным и интересным не только для учащихся, но и для людей более зрелого возраста, порой далеких от химии. 
 Основополагающий вопрос. Нужны ли современному человеку знания о водородном показателе?

   Актуальность: вопрос здоровья и долголетия волнует человека всегда.
Гипотеза: знание о водородном показателе поможет человеку следить за своим здоровьем.
   Цель: изучение теоретических сведений о водородном показателе, проводимости и практическое определение этой величины  с помощью датчиков, а так же цифрового лабораторного оборудования и специального программного обеспечения  компании  ReleonAir.
Предмет исследования: питьевая вода из различных источников, которая не подвергалась никакой предварительной обработке и фильтрации 
Объект исследования: водородный показатель, проводимость, температура
   Задачи: 

         изучить теоретические сведения о величине рН растворов  и возможности воздействия изменений  рН в буферных системах организма на здоровье человека;

         изучить принцип работы с цифровым лабораторным оборудованием с применением датчиков  измерения водородного показателя, электропроводимости, температуры;

         провести анализ  проб  воды  на значимость водородного показателя, проводимости, температуры;

         сформулировать выводы.

      Методы:

         анализ источников информации;

         проведение химического эксперимента;

         интерпретация данных исследования;

      Научная новизна:  В связи с изменением условий окружающей среды, меняется отношение к  здоровью собственного организма. Наука ушла так далеко в своем развитии, например изучение организма на клеточном уровне – это в недавнем прошлом, сейчас же изучение организмов на молекулярном уровне. Известно, что  рН влияет на  деятельность и функционирование многих молекулярных структур организма (гормоны, ферменты) и гомеостаз.

      Практическая значимость: полученные данные можно использовать в качестве материала  для классных часов и конференций, посвященных здоровью и долголетию; для проведения предметных недель, для общего просвещения учащихся, возможно, однажды этот вопрос будет интересовать более широкий круг людей.

Глава I. Теоретические сведения

Основная часть
1.1.Что такое водородный показатель ?

Водородный показатель (рН) — величина, характеризующая активность или концентрацию ионов водорода в растворах; численно равна отрицательному десятичному логарифму концентрации, выраженной в грамм-ионах на литр. рН = —1g[H+], где [Н+] — концентрация ионов водорода.

Растворы, в которых при 25 °С рН > 7, являются щелочными, при рН около 7 — нейтральными, а при рН < 7 — кислыми, средами соответственно.

1.2. Влияние величины водородного показателя на наше здоровье

           Водородный показатель имеет реальное значение, в связи с тем в процессе эволюции, у большинства живых организмов выработан механизм обеспечения постоянства этого показателя в клетке. Это может влиять на активность ферментов и состояние других белковых молекул.

          Известно, что все реакции в организме в основном протекают в водной среде. Избыток или недостаток ионов водорода Н+ может существенно влиять на протекание ферментативных реакций. Это является основной причиной того, что большинство клеток организма способно жить в узком диапазоне, в пределах величины pH  6- 8.

Многие важные химические элементы усваиваются только при определённой кислотности. Так, железо может усваиваться организмом при рН 6,0 - 7,0, а йод - при рН 6,3 - 6,6. 
           Кислотно-щелочная среда является главным компонентом гомеостаза.  У  здорового человека  рН крови в строго постоянном уровне, примерно 7,4. Изменение рН крови всего на 0,3- 0,4 в любую сторону приводит  организм к значительному снижению ферментативной активности в заданной среде организма и может закончиться летально.

Количество веществ  в организме, обладающих кислотными или щелочными свойствами зависит от приема пищи. Интенсивности

обменных процессов, от способа выделения этих веществ из организма и других факторов.               

1.3. Как измерить pH?

Электронное и цифровое  школьное оборудование для исследования окружающей среды с помощью датчиков  компании ReleonAir, позволяет  исследовать  водородный показатель и электропроводимость воды при определенной температуре. Принцип работы: датчики подключаются к адаптеру ReleonAir , а он к компьютеру. (Приложение 1). В компьютер закачена программа, позволяющая исследовать  показатели воды,  или других веществ. К адаптеру подключается  с помощью кабеля. Убедиться, что все кабели хорошо подсоединены, включаем компьютер, затем включаем  адаптер. Открываем  на рабочем столе компьютера программу ReleonAir. Далее действуем по алгоритму: эксперимент, начать работу, сохранить файл, даем название файлу, сохранить. Так данные измерений оказываются в  общей папке мои документы.

Глава II. Практическая часть.
2.1. План  действий

1.     изучить теоретические сведения о величине рН растворов  и  возможности воздействия изменений  рН в буферных системах организма  на здоровье человека, используя научную и методическую литературу и интернет ресурсы, записать основную краткую информацию в теоретической части проекта;

2.     изучить принцип работы с цифровым лабораторным оборудованием с применением датчиков  измерения водородного показателя, проводимости, температуры. (Приложение 2).

3.      провести анализ  проб  воды  на значимость водородного показателя, проводимости, температуры.

4.     Провести эксперимент «Имеется ли взаимосвязь между  водородным показателем и проводимостью воды?»;

5.      сформулировать выводы.

2.2. Измерение водородного показателя проб воды из квартир с разных улиц города Апрелевки.

Измерение №1: 07.11.2022 г (Приложение 3).

Измерение №2: 08.11.2022 г.

 Измерение №3 Контроль 09.11.2022 г.

    Среднее значение по измерениям. (Приложение 4).

 1.      Проводимость  и  рН  совершенно разные  показатели  воды, не зависят друг от друга. Водородный показатель (рН) — величина, характеризующая активность или концентрацию ионов водорода в растворах. Содержание концентрации катионов водорода [Н+] и анионов гидроксония [ОН-]  определяет среду  раствора. Наличие  этих ионов связано  в первую очередь с диссоциацией молекул воды, протекающих по уравнению: 

НОН =[Н+] + [ОН-].  Проводимость зависит от наличия  свободно двигающихся ионов- катионов и анионов в воде .

2.      Высокая проводимость воды означает, что вода насыщена  разнообразием свободно двигающихся ионов, это в свою очередь немаловажно для нормального функционирования буферных систем организма. Ионы могут воздействовать на буферную систему, положительно или отрицательно.                                                                  

3.      рН воды, возможно, зависит от  измерения температуры в комнатных условиях и глубины грунтовых вод.  Чем глубже залегание грунтовых вод, тем рН сохраняется  постоянным.

4.      Во всех пробах наблюдается нейтральная среда, то есть вода пригодная для использования. (Приложение 5)

2.3 Анкетирование

мы провели игру-интервью среди учеников среднего звена. Проанализировав ответы учеников, мы составили бланки-анкеты с аналогичными вопросами, чтобы узнать отношение к данной проблеме.

В опросе участвовали 65 человек, из 6А – 21 человек, 7В -19 человек, 9Б – 25 человек.

Вопросы :

№ 1. Опасно ли загрязнение воды для человека?      

№ 2. Знаете ли вы о водоочистных сооружениях в нашем городе?       

№ 3. Есть ли у вас в семье собственная система очистки воды?   

№ 4. Должен ли каждый человек беречь воду?

Из результатов таблицы мы сделали вывод, что большинство учащихся осознают опасность загрязнения воды для жизни человека и необходимость бережного отношения к главному богатству Земли. В большинстве семей имеются собственные системы очистки воды. Но не все участники опроса знают о водоочистных сооружениях нашего города.

Помимо анкетирования мы провели классный час на тему: “Почему воду надо беречь”, который провели в 7х классах. Мы поделились с учениками результатами своих исследований, рассказали о том, какие меры по охране и очистке воды применяются в нашем городе, чем мы – дети можем помочь в решении данной проблеме. (Приложение 2).   Вместе мы составили правила бережного отношения к воде и вот что у нас получилось:

Правила бережного отношения к воде

1.     Обращай внимание, не течет ли зря вода из водопроводного крана дома, в школе. Если ты заметишь такое, закрой кран.

2.     Бывает, мы расходуем много воды бесполезно, не замечая этого. К примеру, ты моешь руки, умываешься под сильной струей. Прикрой немного кран. Это не помешает умыться, а воды утечет меньше.

3.     Научись чистить зубы так, чтобы не расходовать напрасно воду. Для этого не оставляй кран открытым, пока чистишь зубы и полощешь рот. Сразу наливай воду в стаканчик и закрывай кран. Полоскать рот из стаканчика очень удобно. А сколько воды ты сбережешь!

4.     Если вода течет из-за неисправности крана или колонки, надо сразу же сообщить взрослым.

5.     Не мусорить на берегах рек, не мыть в них машины.

Если мы будем знать и выполнять правила экономного расходования воды, мы поможем сберечь воду.

 2.4 Вывод:

1.     Изучение организма на молекулярном уровне позволяет понять о влиянии водородного показателя рН  на деятельность и функционирование многих молекулярных структур организма, и гомеостаз в целом, через буферные системы. Незначительное изменение рН в организме приводит к серьезным болезням, а зачастую к летальному исходу, так как большинство структур организма способны жить и выполнять свои функции в узком диапазоне, в пределах  рН 6-8. Современному человеку нужно знать о  водородном показателе рН , это может помочь человеку следить за своим здоровьем. (Приложение 6).

2.     Исследуемые пробы воды имеют нейтральную среду, наиболее подходят для использования, в клетках организма рН равно 7, а в межклеточной жидкости и в крови-7,4.  Вода  с водородным показателем в пределах 6-8 , не нарушит гомеостаз.

3.     Вода из скважины, больше подходит требованиям Сан Пи, так как наличие разнообразия ионов в составе воды имеет значимую роль в поддержании гомеостаза, кислотно- щелочного равновесия в организме. Нужно помнить, что важно сначала исследовать эту воду,  убедится  в безопасности, затем потреблять.               

Заключение

      Моя работа посвящена изучению рН  воды и его влияния на здоровье человека. В данном исследовании были использованы следующие методы и приемы: изучение научной и методической литературы, исследование и анализ воды с помощью датчиков, эксперимент по установлению проб с мягкой водой для понимания  вопроса, имеется ли взаимосвязь между средой и проводимостью воды? Оказалось, что среда  (рН ) и проводимость разные показатели, не зависят друг от друга. Было исследовано пять источников питьевой воды, без предварительной обработки и фильтрации. Все пробы воды, соответствуют требованиям СанПин показателям  рН и являются допустимыми в использовании, в качестве питьевой воды. Работа представляет  интерес и практическую значимость для широкого круга читателей. Знание о водородном показателе поможет человеку следить за своим здоровьем.
Список литературы

1.     Габриелян О.С., Лысова Г.Г. Химия 11 класс – М.: Дрофа, 2001

2.     Книга «Исследование окружающей среды с ReleonAir и LEGOMINDSTORMSNXT, перевод с английского ПКГ «Развитие образовательных систем» Москва 2012, научный редактор книги Суранов Александр Яковлевич

3.      Сухорукова Л.Н., Кучменко В.С., Черняковская Т.Ф. Общая биология 10 класс, учебник для общеобразовательных учреждений, профильный уровень- академический школьник , Москва «Просвещение» 2008

4.     Макаров К.А. Химия и медицина – М.: Просвещение, 1981

5.     Федоренко Н.В. Водородный показатель// Химия в школе №6 -1999.-с. 94-95

6.     «Энциклопедический словарь юного химика»  для среднего и старшего школьного возраста, издат. «Педагогика» 1982, сост В.А. Крицман, В.В. Станцо

7.     Интернет ресурсы:

1.      http:/www.o8ode.ru/article/d/trebovania_k_pitevoi_vode.htm

2.      http:/ www.voda.molodostivivat.ru

3.      http:/ www.woodheat.ru

4.      http:/ www.70.rospotrebnadzor.ru

5.      http:/ www.vestival.1september.ru

6.      http:/ www.ecoflach.narod.ru

Приложения

Приложение №1

Оборудование для исследования окружающей среды с помощью датчиков  компании ReleonAir,

Приложение №2.  Датчики определения рН, температуры и электропроводности.

Приложение №3

Процесс исследования

Приложение №4. Образцы исследования.

Приложение №5

Оборудование и материалы

        пробы с водой №1-№10, без предварительной обработки и фильтрации

        дистиллированная вода.

        Ноутбук

        Программное обеспечение (программа ReleonAir закачена на рабочем столе компьютера)

        Адаптер датчиков ReleonAir

        Датчик рН

        Датчик проводимости

        Датчик температуры

        Промывная колба с дистиллированной водой

        Мерный стакан емкостью 250 мл

        Чашка для отходов

        10 химических стаканов

        Пипетки

        Фотоаппарат

        Кабель USB

Анкеты для одноклассников.

Приложение№6