XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Мягкая вода и жёсткая вода;

По изотопам молекулы: лёгкая вода (по составу почти соответствует обычной), тяжёлая вода (дейтериевая), сверхтяжёлая вода (тритиевая);

Пресная вода;

Дождевая вода;

Подземная;

Талая;

Морская вода;

Минеральная;

Питьевая вода,

Водопроводная вода;

Дистиллированная вода и деионизированная вода и т.д.

Жёсткая вода —это H₂O с большим количеством растворенных в ней солей щёлочноземельных металлов, в основном, кальция и магния (а точнее, катионов Са и Mg), а мягкая — с малым их количеством.

Подземные воды - воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии.

Талая вода - представляет собой определённую часты воды, которая растаяла после замораживания. Талая вода отличается от обычной тем, что в ней после замораживания и последующего оттаивания образуется много центров кристаллизации.

Пресная вода – это вода, солёность которой меньше 0,1%, даже в форме пара и льда. Наибольшая часть пресной воды земли содержится в ледниках и ледяных массивах в полярных регионах. Помимо этого, пресная вода существует в реках, ручьях, пресных озёрах, а также в облаках. По разным подсчётам доля пресной воды в общем количестве воды на Земле составляет 2,5 – 3%.

Свойства воды

Какую ни возьми каплю воды, она имеет свое «индивидуальное» сочетание молекул. Сегодня уже известно, что вода имеет 42 различных вида. Постоянно соприкасаясь со всевозможными веществами, вода фактически всегда представляет собой раствор различного, зачастую очень сложного состава. Химический состав вод может быть одинаков, а их воздействия на организм разное, потому что каждая вода формировалась в конкретных условиях.

Молекула воды представляет собой маленький диполь, содержащий положительный и отрицательный заряды на полюсах.

К физическим свойствам воды относят следующие свойства – температура плавления и кипения воды, плотность воды и льда, теплоемкость воды, скрытая теплота плавления и испарения воды, диэлектрическая проницаемость воды, поверхностное натяжение воды.

При нормальном давлении чистая вода кипит при 100°C, а замерзает при 0°C. При замерзании плотность воды уменьшается, а не увеличивается как у других веществ. Теплоемкость воды равняется 4,187 кДж/(кг·К). Вода является хорошим растворителем. В ней растворяются многие вещества. Одной из основных характеристик воды является концентрация ионов водорода, обозначаемая как рН.

Вода – растворитель

Нет таких веществ, которые, хотя бы в малой мере, не растворялись в воде. В воде в незначительной степени растворяются даже золото, серебро, железо, стекло. Ученые подсчитали, что, например, когда мы выпиваем стакан горячего чая, вместе с ним поглощаем примерно 0,0001 г растворенного стекла. Из-за способности воды растворять другие вещества ее никогда нельзя назвать абсолютно чистой. Понятие «чистая» вода условно.

Жидкость, содержащую посторонние вещества, которые равномерно в ней распределены, называют раствором. Растворы всегда прозрачны.

В природной воде могут быть различные частицы, которые в ней не растворились. Такие частицы делают ее мутной. В этом случае говорят о взвеси. Постояв какое-то время, мутная жидкость становится прозрачной. Нерастворенные частички вещества опускаются на дно. А в растворах, сколько бы они ни стояли, вещества на дно не оседают.

Фильтруясь через почву, природные и сточные воды в какой-то степени очищаются от нерастворенных, взвешенных частиц.

Люди давно заметили, что вода, налитая в серебряные сосуды, долго не портится. Дело в том, что в ней содержится растворенное серебро, которое губительно действует на бактерии, находящиеся в воде. «Серебряная» вода используется, в частности, космонавтами во время полетов.

В воде растворяются не только твердые и жидкие вещества, но и газы, например кислород, азот, углекислый газ и др. Растворенным в воде кислородом дышат рыбы, а также другие животные и растения.

Практическая часть

2.1. Лабораторное исследование химического состава воды.

Для исследования были взяты 3 пробы воды.

Образцы воды:

1- вода со скважины дома по ул. Светлая;

2- водопроводная вода в школе;

3- вода со скважины по ул. Песчаная

В школьной лаборатории были проведены следующие исследования:

1. Определение запаха воды.Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в неё естественным путём и со сточными водами. Определение запаха основано на органолептическом исследовании характера и интенсивности запахов воды при 20 и 60°С.

Оборудование: пробы воды, стеклянные колбы, спиртовка, спички.

Ход работы: заполняем колбу водой на 1/3 объёма и нагреваем пробирку с водой. Нагрев воду в колбе на водяной примерно до 60 °С. Интенсивность запаха определяется по 5-ти бальной системе согласно таблице 1 (см. Приложение 1).

Выводы: во всех пробах воды запах не ощущается. Оценка 0.

2. Определение прозрачности воды.Анализ на прозрачность определяет, насколько вода прозрачна.

Оборудование: мерный цилиндр, лист бумаги с напечатанным текстом.

Ход работы: наливаем воду 20см в прозрачный мерный цилиндр с плоским дном, подложим под цилиндр лист бумаги. Определяем прозрачность и читаемость текста.

Вывод: все три пробы воды прозрачные, читается хорошо.

3. Определение вкуса.Вкус и привкус вызываются растворёнными в воде неорганическими и органическими веществами. Например, большое количество растворенных солей делает воду солёной, присутствие железа придает воде металлический привкус, повышенное содержание углекислого газа (углекислоты) и органических кислот (щавелевой, яблочной, муравьиной и других)- кисловатый привкус, сульфат кальция - вяжущий вкус. Свежесть воде придает растворённый кислород.

Вывод: во всех пробах воды привкуса нет.

4. Определение реакции водной среды (pH).Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию среды (pH около 7). Значение pH воды хозяйственного, питьевого, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6-9.

Оборудование: пробы воды, универсальная индикаторная бумага, пипетка.

Ход работы: капнули исследуемой водой на универсальную индикаторную бумагу. Сравнили полученный цвет со шкалой индикаторной бумаги. Определили pH и среду раствора.

Проба № 1 – рН =7, среда нейтральная

Проба № 2 – рН=7, среда нейтральная

Проба № 3– рН=7, среда нейтральная.

Вывод: все пробы воды нейтральной среды (pH=7)

Определение посторонних частиц в воде.В воде не должны находиться посторонние частицы.

Оборудование: пробы воды, воронки, салфетки, мерные цилиндры.

Ход работы: на чистый стакан ставим воронку, в воронку кладём салфетку. Наливаем пробу воды в стакан постепенно, чтобы вода не выливалась за края воронки и салфетки.

Вывод: во всех пробах воды посторонних частиц не обнаружено.

6. Определение хлорид-ионов.

Оборудование: 10 мл пробы воды, AgNO₃.

Ход работы: к 10 мл воды добавляем 3 капли AgNO₃.

Вывод: в 1 пробе воды обнаружены хлорид- ионы, во 2 и 3 пробах не обнаружены.

7. Определение сульфат-ионов.

Оборудование: 10 мл пробы воды, BaCl₂.

Ход работы: к 10 мл воды добавляем 3 капли BaCl₂.

Вывод: в пробирке 1 обнаружено больше всего сульфат ионов. Чем во 2 и 3 пробах.

8. Определение ионов железа. Наливаем в пробирку 10 мл. исследуемой воды, добавляем 2 капли концентрированной HNO₃, 1мл 20%-ного раствора роданида калия или аммония. Содержимое пробирки перемешиваем и визуально определяем приблизительную концентрацию железа в соответствии с таблицей.

Проба воды	Окрашивание при рассмотрении сбоку	Окрашивание при рассмотрении сверху вниз	Содержание железа, мг/л
1- вода со скважины дома по ул. Светлая.	Слабое желтовато-розовое	Светлое желтовато-розовое	0,4
2- водопроводная вода в школе.	Едва заметное желтовато-розовое	Очень слабое желтовато-розовое	0,2
3- вода со скважины по ул. Песчаная.	Едва заметное желтовато-розовое	Очень слабое желтовато-розовое	0,2

2.2. Основные методы домашней очистки воды без фильтра

Отстаивание. Налили в посудину воду, дали ей постоять 8 часов – за это время летучий хлор вместе с другими летучими примесями испарится. Однако соли тяжелых металлов из отстоянной воды никуда не денутся, в лучшем случае они оседают на дно. Поэтому, когда будете использовать эту воду, выливайте 2/3 ее содержимого, не взбалтывая, чтобы осадок на дне не смешался с более-менее очищенной водой.

Кипячение. Когда высокая температура действует на воду, происходит ее стерилизация и вода очищается от микроорганизмов.

Заморозка. Сегодня это все более популярный метод очищения воды, который, к тому же, считается ещё и самым эффективным. В ёмкость наливается вода, причем не наливайте воду «с верхом», оставьте свободным небольшое пространство, так как жидкость при замерзании способна увеличиваться в объёме. Чистая пресная вода замерзнет быстрее, чем вода с примесями солей. Потому следите, когда в емкости наполовину вода замерзнет, незамерзшую жидкость вылейте (в ней все вредные примеси), а замороженную воду растопите – ее можно пить и применять для приготовления еды. Размороженная (талая) вода, выпитая сразу после разморозки, является чрезвычайно целебной, способной ускорить многие восстановительные процессы в организме, увеличить работоспособность, облегчить состояние при аллергии, дерматитах, зуде, бронхиальной астме, стоматите.

Заключение

Результаты исследования показали:

Посторонних запахов, привкусов, частиц в пробах воды не обнаружены, рН =7, что соответствует нейтральной среде.

В воде со скважины по ул. Светлая повышенное содержание хлоридов и сульфатов.

Повышенная концентрация хлоридов делает её непригодной для питья, можно использовать для хозяйственных нужд и в технических целях. Хлориды в повышенной концентрации ухудшают вкусовые качества воды, а при высокой концентрации делают воду непригодной для питьевых целей. Для технических и хозяйственных целей содержание хлоридов также строго нормируется. Хотя сульфаты не токсичны для человека, превышение их содержания ухудшает органолептические свойства воды  и оказывает физиологическое воздействие на организм.

В воде со скважины ул. Светлая повышенное содержание железа 0, 4 мг/л. По нормам СанПиН 2.1.4.1074-01 содержание железа общего допускается не более 0,3 мг/л. Избыточное количество железа неблагоприятно воздействует на кожу человека, влияет на морфологический состав крови, может быть причиной возникновения аллергических реакций. 

Таким образом, можно сделать вывод, что вода из двух источников, пригодна для питья, вода со скважины по ул. Светлая техническая.

Моя гипотеза, что качество воды можно определить в условиях школьной лаборатории, подтвердилась.

В селе нет очистных сооружений. Поэтому перед употреблением водопроводную воду рекомендуется очистить, хотя бы теми элементарными способами, которые предложены в работе.

В результате выполнения моей практической работы, я приобрела много новых знаний о воде, как из источников литературы, так и из практических экспериментов.

Список литературы

Виды воды - Классификация воды по видам и типам (vodamama.com)

Вода: строение, физические и химические свойства • Химия, Основные классы неорганических веществ • Фоксфорд Учебник (foxford.ru)

Растворы. Титриметрический анализ. (studfile.net)

Анализ питьевой воды: все, что вы хотели об этом знать | БИОКИТ | Дзен (dzen.ru)

Приложение

Приложение 1

Интенсивность запаха определяется по 5-ти бальной системе согласно таблице.

Интенсивность запаха	Характер проявления запаха	Оценка интенсивности запаха
Нет	Запах не ощущается	0
Очень слабая	Запах сразу не ощущается, но обнаруживается при тщательном исследовании (при нагревании воды).	1
Слабая	Запах замечается, если обратить на это внимание.	2
Заметная	Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде.	3
Отчетливая	Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья.	4
Очень сильная	Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению.	5

Приложение 2

Мои эксперименты

Приготовила оборудование Определение посторонних частиц

и реактивы для анализа

Определение рН Определние хлоридов

Опреление сульфатов