XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Определение качества минеральной воды методом химического анализа

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Дунаева В.А. 1Трофимова А.А. 2

---

1МОУ СШ №27 г.Волоград

2 МОУ СШ №27 г.Волгорад

Дунаева Е.С. 1Трофимова А.В. 1

---

1МОУ СШ №27 г. Волгоград

Работа в формате PDF

84.4 KB

Введение

Кавказские Минеральные Воды по праву слывут жемчужиной Кавказа. Как бальнеологический курорт они известны с глубокой древности. В XIX веке сюда стремились со всех сторон России. Сегодня Кавказские Минеральные Воды России — это крупнейший курортный регион федерального значения, который по богатству, разнообразию, количеству и ценности минеральных вод и лечебной грязи не имеет аналогов на Евро-Азиатском континенте. В этом уникальном на нашей планете курортном уголке сто двадцать минеральных источников, природный радон и целебная грязь озера Тамбукан.

На осенних каникулах мы совершили с классом путешествие на Кавказские Минеральные Воды. Насладились природной минеральной водой в разных городах курорта. Минеральная вода — одно из древнейших природных лекарств, употребляемых людьми. Природные полезные свойства минеральной воды уникальны, ведь они формировались в недрах земли, в совершенно особых условиях. Они проходят естественную обработку различными горными породами, высокими температурами, растворенными газами, всевозможными энергетическими полями. Эти воды несут огромную информацию в своем составе, структуре и свойствах. Именно этим объясняются их неповторимые вкусовые и  оздоравливающие качества. А поскольку искусственно воссоздать условия подземной природной лаборатории невозможно, никакой комплекс минералов не сравнится с природной минеральной водой.

На прилавках наших магазинов огромное разнообразие минеральной воды. Нам стало интересно, одинаков ли состав минеральной воды, взятой из природного источника и приобретенной в магазине.

Цель работы: исследовать   химический состав минеральной природной лечебной питьевой воды Ессентуки 17, набранной в г. Ессентуки и воды, взятой с прилавка магазина.

Задачи:

1.Изучить литературные источники по данному вопросу;
2.Изучить биологическую роль минеральных вод на здоровье человека;
3.Провести исследования химического состава минеральной природной лечебной питьевой воды Ессентуки 17;
4.Сравнить полученные данные;

Объект: минеральная природная лечебная питьевая вода Ессентуки 17

Предмет: химический состав минеральной природной лечебной питьевой воды Ессентуки 17

Гипотеза:

Мы предположили, что минеральная природная лечебная питьевая вода Ессентуки 17, набранная из природного источника по химическому составу будет отличаться от воды, взятой с прилавка магазина.

Методы исследования:

1. библиографический,

2. обработки и интерпретации данных,

3. лабораторный эксперимент.

Новизна и практическая значимость исследования заключается в том, что авторы провели самостоятельное исследование по выбранной проблеме и продемонстрировали умение систематизировать и анализировать полученные в ходе исследования данные.

Глава 1. Теоретическая часть

1. 1. Химические элементы, входящие в состав минеральных вод, их значение для человека

При покупке минеральной воды нужно ориентироваться не только на её вкусовые качества, но и на химический состав. Химический состав минеральной воды представляет собой, в первую очередь, разнообразные комбинации из шести основных компонентов: натрий , кальций , магний , хлор , сульфат и гидрокарбонат .

Двуокись углерода также является важным компонентом минеральной воды, так как за счёт взаимодействия углекислого газа с подземными породами и формируются лечебные свойства воды. Углекислый газ, кроме того, смягчает вкус напитка и способствует лучшему утолению жажды. Он также стабилизирует химический состав минеральной воды, поэтому для сохранения всех полезных свойств её перед розливом дополнительно насыщают двуокисью углерода.

В небольших количествах в минеральной воде содержится почти вся таблица Менделеева в микро- и ультрамикродозах. В наибольшем количестве в ней представлены: железо, йод, фтор, бром, мышьяк, кобальт, молибден, медь, марганец и литий. Они в свою очередь тоже оказывают влияние на человека, и притом каждый своё.

Хлор влияет на выделительную функцию почек.

Калий и натрий поддерживают необходимое давление в тканевых и межтканевых жидкостях организма.

Йод активизирует функцию щитовидной железы, участвует в процессах рассасывания и восстановления.

Бром усиливает тормозные процессы, нормализуя функцию коры голового мозга.

Железо входит в структуру гемоглобина, его недостаток в организме приводит к анемии.

Медь помогает железу переходить в гемоглобин.

1.2 Классификация минеральных вод

а) По содержанию минеральных веществ минеральные воды делятся на:

 Столовые - уровень минерализации не превышает 1 г/л. Способны нормализовать функцию пищеварительных органов; ценны чистотой и безвредностью для организма; можно использовать без консультации врача, пить без ограничений, сочетая природный вкус и пользу для здоровья.
Лечебно-столовые - уровень минерализации в рамках 1-10 г/л, отличаются
приятными вкусовыми качествами, оказывают не лечебное, а скорее профилактическое, воздействие на организм; могут потребляться на нерегулярной основе относительно здоровыми людьми.
Лечебные - уровень минерализации более 10 г/л, не подходят для утоления жажды, а только для лечения и принимаются по назначению врача в соответствующей дозировке при определенной методике потребления.

б) По температуре различаются:

холодные, t < 20°С;

теплые, t = 21-36°С;

горячие (термальные), t=37-42°С;

очень горячие (высокотермальные), t > 42°С минеральные воды.

в) Классификация минеральных вод в зависимости от газового состава и наличия специфических элементов:

Углекислые (кислые) минеральные воды

Сульфидные (сероводородные) минеральные воды

Бромистые минеральные воды

Йодистые минеральные воды

Мышьяковистые минеральные воды

Радиоактивные (радоновые) минеральные воды

г) Классификация по ионному составу

Бикарбонатная вода (содержит: более 600 мг бикарбонатов на литр).

Сульфатная вод (содержит: более 200 мг сульфатов на литр).

Хлоридная вода (содержит: более 200 мг хлоридов на литр).

Магниевая вода (содержит: более 50 мг магния на литр).

Фторная вода (содержит: более 1 мг фтора на литр).

Железистая вода (содержит: более мг железа на литр).

Кислая вода (содержит: более 250 мг ангидридов углекислоты на литр).

Натриевая вода (содержит: более 200 мг натрия на литр).

1.3 Лечебный эффект питьевого применения минеральных вод

В эффекте питьевого лечения важную роль играет действие химических компонентов минеральных вод на состояние главных пищеварительных желез, на эндокринную систему органов пищеварения. В частности, питье минеральных вод стимулирует выделение клетками желудка гормона гастрина, который обладает выраженным физиологическим действием.

Болезни желудка

Какими только болезнями не страдает наш бедный желудок. Минеральная вода - самый лучший лекарь. Она помогает восстановить желудочные выделения. 
Для лечения необходимо выпивать по 5 мл на 1 кг массы 3 раза в день. Ее обязательно нужно подогреть до 28 градусов и выпивать натощак за 35-40 минут до еды, медленно, небольшими глоточками.

С язвой гораздо сложнее. Не каждой язве полезна минералка. Желудочные кровотечения, обострения болезни двенадцатиперстной кишки - не время для лечения водой. А вот когда обострение затухнет, поддержите больной желудок. Периоды обострений болезни - не что иное, как повышенная возбудимость желудочных функций. Успокоить разбушевавшийся желудок может теплая минеральная вода, из которой удаляется углекислый газ. Пить такую воду следует с учетом секреторной функции желудка по методу, описанному выше.

Лечение диабета

Общепринято больным сахарным диабетом питье минеральных вод 3 раза в день: перед завтраком, обедом и ужином за 45 - 60 минут до приема пищи. Помимо питьевого лечения при сахарном диабете могут быть использованы и другие методы внутреннего применения минеральных вод: введение через дуоденальный зонд, лечебные клизмы, сифонные промывания кишечника.

Болезни печени

При болезнях печени (например, вирусный гепатит, гепатоз) минеральная вода незаменима. Она помогает восстановить функции клеток печени. Воды придется пить больше, чем при других болезнях. Пьют ее 3 раза в день, обязательно в подогретом виде (40-45°С) в постепенно возрастающей дозе  по полтора - два стакана за один прием. Вид минеральной воды следует выбирать, как описано выше, в зависимости от исходной секреторной функции желудка.

При ожирении

Людям, страдающим ожирением, необходимо прежде всего много пить: в их организме содержание воды сильно понижено. Рекомендуется употреблять по 150 - 200 мл минеральной воды комнатной температуры, 3 раза в день, за 45 - 60 минут до еды, предварительно выпустив весь углекислый газ.

1.4 Выводы по первой главе

Минеральная вода – это богатство подаренное нам природой. Её лечебные свойства известны с давних времен и определяются они, прежде всего тем, сколько в них содержится солей. Неограниченное потребление такой воды может привести к серьезному нарушению солевого баланса в организме и к обострению хронических заболеваний. И именно по этим параметрам надо правильно употреблять минеральную воду.

Глава 2. Практическая часть

2.1 Определение состава по этикетке

Образец 1: вода, набранная в источнике г.Ессентуки

Образец 2: вода, в стеклянной таре, купленная в аптеке

Образец 3: вода, в пластиковой таре, купленная в сетевом магазине

Изучив этикетки воды в стеклянной и пластиковой таре, а также информацию, размещенную в бювете г.Ессентуки, мы составили сравнительную таблицу по основному химическому составу (Приложение 1).

На этикетках бутилированной воды химический состав представлен в мг/л, а на информационном стенде в бювете в гр/дм³. Чтобы привести данные к единым единицам измерения, мы перевели мг/л в г/дм³, разделив на 1000.

Например, гидрокарбонаты в бутилированной воде 4850 мг/л разделили на 1000, что составило 4,8 г/дм³. И такие расчеты провели со всеми данными.

Вывод: в воде, набранной из природного источника содержится наибольшее количество анионов (бром, йод, фтор ) и катионов (литий, железо, медь) по сравнению с бутилированной водой.

2.2 Определение pH минеральной воды

Величина рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н⁺ и ОН^- образующихся при диссоциации воды. Если ионы ОН^- в воде преобладают, то рН > 7, и вода будет иметь щелочную среду, а при повышенном содержании ионов Н⁺, рН < 7, и среда кислая. В дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга и рН будет приблизительно равен 7. Это идеальный уровень кислотности минеральной воды, т.е. среда нейтральная. При растворении в воде различных химических веществ, как природных, так и антропогенных, этот баланс нарушается, что приводит к изменению уровня рН.

Для определения среды реакции использован универсальный индикатор.

Для определение рН мы брали 3 пробирки и наливали в каждую пробирку по одному виду минеральной воды и помещали индикаторную бумажку. После 3-4 минут мы сравнили результаты со школой рН .В результате проведения опытов мы определили, что рН растворов минеральных вод ближе к нейтральному или слабо-щелочному и является доказательством того что вода является безопасной для внутренней среды организма (Приложение 2).

Вывод: При определении pH среды, все образцы подтверждают, что вода является безопасной для внутренней среды организма 

2.3 Определение сульфат - ионов в минеральной воде

Для определения сульфат-ионов мы использовали раствор хлорида бария. При их наличии выпадает белый осадок, нерастворимый при добавлении кислот.

В 3 пробирки налили по 3 мл хлорида бария, затем добавили несколько капель исследуемой воды. В результате, в каждом образце воды, наблюдали выпадение белого осадка, нерастворимого в кислоте.

Вывод: Все образцы в своем составе содержат сульфат-ионы, что указано на этикетках.

2.4. Обнаружение гидрокарбонат-ионов

Для определения содержания гидрокарбонат-ионов в образцах исследуемой воды, мы в пробирки добавили несколько капель соляной кислоты.

В результате проведенного опыта, данные ионы были обнаружены во всех образцах воды. В образце №2,3 выделение углекислого газа после добавления кислоты, произошло в большом количестве, так как перед розливом воды в бутылки ее дополнительно насыщают двуокисью углерода.

Вывод: При проведении опыта на обнаружение гидрокарбонат-ионов  были получены следующие результаты. Во всех образцах данные ионы содержатся^-, что является подтверждающим данных на этикетки.

2.5 Определение хлорид - ионов в минеральной воде.

В пробирки мы внесли 5 мл каждого образца исследуемой воды и добавили 3 капли раствора нитрата серебра. Все образцы в своем составе содержат хлорид-ионы. В образце №1, хлорид-ионов, содержится в большем количестве, чем в образце №2 и №3.

Вывод: При проведении химического анализа на определение хлорид-анионов были получены следующие результаты: все исследуемые образцы подтверждают данные по наличию аниона хлора, заявленные производителем.

2.6 Выводы по второй главе.

Нами был изучен состав минеральной воды Ессентуки 17, набранной в г.Ессентуки и купленной в магазинах г.Волгограда. Образцы воды по этикеткам производителя, незначительно отличаются. В образце №1 содержится большее количество ионов, чем в бутилированной воде.

Исследование химического состава воды, состав показало наличие всех ионов , заявленных производителем.

Заключение

В воде, взятой из любого природного источника, всегда содержатся растворенные вещества. Путешествуя в подземных лабиринтах и встречая на своем пути различные горные породы и минералы, вода растворяет их, формируя свой химический состав. Обогатившись различными элементами или их соединениями, она превращается иногда в настоящий «эликсир здоровья».

Минеральные воды оказывают на организм человека лечебное действие всем комплексом растворенных в них веществ, а наличие специфических биологически активных компонентов и особых свойств определяют методы их лечебного использования. Большинство минеральных вод имеет смешанный состав, что повышает лечебный эффект при их правильном применении

Минеральная вода – это богатство подаренное нам природой. Её лечебные свойства известны с давних времен и определяются они, прежде всего тем, сколько в них содержится солей. Неограниченное потребление такой воды может привести к серьезному нарушению солевого баланса в организме и к обострению хронических заболеваний. И именно по этим параметрам надо правильно употреблять минеральную воду.

Выдвинутая нами гипотеза, о том, что минеральная природная лечебная питьевая вода Ессентуки 17, набранная из природного источника по химическому составу будет отличаться от воды, взятой с прилавка магазина, не подтвердилась.

Литература.

1. Алимарина И. П. Методы обнаружения и разделения элементов, М., Изд-во Моск. ун-та, 1984, 208 с., 30 ил [Текст].

2. Ганейзер Г. Е. Подземные воды нашей Земли, М., Просвещение, 1990[Текст].

3. Львович М.И. «Вода и жизнь»: Москва, «Мысль» 1984г [Текст].

4. Научный журнал «География и природные ресурсы» №2 СО РАН, Новосибирск, 1999 г.

5. www.edabezvreda.ru

6. http://minvody.ucoz.ru

7. http://www.mineral.tj

Приложения

Приложение 1. Основной состав минеральной воды Ессентуки 17

Приложение 2. рН минеральной воды