Исследовательский проект на тему: "Создание экспресс-набора для анализа источников воды"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение города Новосибирска «Гимназия № 13 имени Э.А. Быкова»

Секция «Химияи экология»

Исследовательский проект

«Создание экспресс-набора для анализа источников питьевой воды»

Выполнила: Виноградова Полина Кирилловна,

ученица 11в класса

89607828309

Руководитель: Петрова Татьяна Сергеевна,

учитель химии высшей

квалификационной категории

89130002412

Новосибирск, 2023

Оглавление

1.Введение. 3

2 Теоретическая часть. 4

3 Практическая часть. 7

3.1Определение среды воды, с использованием лакмусовой бумаги 7

3.2Определение нерастворимых примесей в воде, с использованием чая 8

3.3Определение солей жесткости, при помощи кипячения 8

3.4Определение солей жесткости, с использованием мыла 9

3.5 Определение остатков органических веществ, с использованием KMnO₄ 10

4 Вывод 11

5 Список используемой литературы. 11

Приложение 1 12

1. Введение.

Недавно моя семья поставила стационарный фильтр для очистки воды. Он прост в употреблении и требует замены всего раз в полгода. Однако у меня есть множество знакомых, которые используют пластиковые фильтры и меняют их раз в месяц, а моя бабушка пьет исключительно воду из-под крана. Каждый из нас ориентировался на свои убеждения, цену и предпочтения. Но в выборе данного продукта следует полагаться исключительно на качественный состав.

Питьевая вода – это уникальный ресурс, который необходим для поддержания жизни всего живого на планете Земля, является важной частью рациона человека и оказывает эффект на его здоровье. Люди используют воду во всех сферах своей деятельности, находят новые способы получения и обработки. У современного человека есть доступ к совершенно различным источникам жидкости, поэтому встает вопрос: «Какая питьевая вода имеет оптимальное качество и исключительно положительный эффект на организм человека?»

Целью проекта стало создание экспресс-набора для анализа качества воды дома.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить литературные источники и информацию в сети интернет, в которых есть сведения о видах источников питьевой воды, способах их анализа.;

2. Сделать заборы воды. (стационарный фильтр до и после смены фильтрата, вода из-под крана в городе Новосибирске, бутилированная вода средней и высокой ценовых категорий)

3. Создать первичный экспресс-набор для анализа качества воды дома;

4. Провести комплекс экспериментов с помощью набора над заборами воды и внести коррективы;

5. Создать финальную версию набора.

2 Теоретическая часть. 2.1 Классификация индикаторов для определения качественного состава воды

Существуют различные индикаторы для определения качественного состава питьевой воды:

1. Лакмусовая бумага является универсальным индикатором среды. Погружаясь в вещество, она приобретает цвет, который является показателем pH среды в таблице. От желтого красному повышается кислотность среды, от синего к фиолетовому щелочность, зеленый цвет идентифицирует нейтральность среды. Безусловно, лакмус не является самым точным индикатором среды, учитывая существование электронного pH метра, который дает числовое показание. Однако индикатор способен определить первичную безопасность употребляемой воды.

Так постоянное употребление щелочной воды вредно, так как высокий рН может нейтрализовать действие соляной кислоты в желудке, вызывая проблемы с пищеварением, трудности с перевариванием белков и поглощением питательных веществ.

1. Чай не является химическим индикатором на наличиенерастворимых примесей в воде, однако является визуальным индикатором нерастворимых примесей. Белые частицы заметны на контрастном цвете чая, в то время как в прозрачной воде из-за преломления света частицы заметить сложнее.

2. Кипячение помогает определить наличие солей жесткости в питьевой воде. Кислые соли (Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2) при нагревании образуют нерастворимые карбонаты (CaCO3, MgCo3), называемые накипью. Употребление жесткой воды способствует накапливанию чрезмерного количества минеральных солей в организме, а после к образованию камней в почках и желчном пузыре, усугублению сердечных заболеваний.

1. Мыло так же является индикатором жесткости. В мягкой воде мыло быстро растворится с образованием обильной пены. В то время как в жесткой воде кислые соли вступят в реакцию с жирными кислотами мыла, пена не образуется, а вода станет мутной.

C₁₇H₃₅COONa + KHCO₃ → (C₁₇H₃₅COO)K + NaHCO₃

1. «Марганцовка» (перманганат калия)KMnO₄ помогает определить наличие остатков органических веществ в воде. При добавлении вещества в чистую воду, она приобретет розовый оттенок, но из-за реакций с органическими веществами вода приобретает оранжевый, коричневатый оттенок. Остатки органических веществ вызывают инфекционные заболевания, выделяют токсичные вещества, которые становятся причиной отравления.

… KMnO₄ + 2H₂O → 4MnO₂↓ + 3O₂ + 4KOH…

бурый осадок

1. Так же в набор будет добавлена таблетка для обеззараживания воды с целью предотвращения употребления паразитов, которых нельзя обнаружить с помощью индикаторов, и которые остаются даже после хлорированной очистки воды.

   • Криптоспоридии — микроскопическиепаразиты, которые вызывают заболевания желудочно-кишечного тракта. Криптоспоридии имеют жёсткую внешнюю оболочку, из-за чего живут как внутри кишечника, так и снаружи — в таких местах, как озёра, к примеру. Криптоспоридии могут выживать даже в очищенных и хлорированных водных источниках.

   • Лямблии — микроскопические паразиты, которые вызывают инфекцию в тонком кишечнике (лямблиоз). Ежегодно они поражают около трёх миллионов человек и являются одной из ведущих причин болезней, переносимых водой. Лямблиипопадают в организм человека при случайном проглатывании воды из озера или употреблении необработанной питьевой воды.

Активно действующее вещество и наполнители таблетки:

Названия веществ:	Химическая формула	Структурная формула
натриевая соль дихлоризоциануровой кислоты	C3Cl2N3NaO3
адипиновая кислота	C6H10O4
сульфат натрия	Na2SO4
бикарбонат натрия	NaHCO3

3. Практическая часть. Для исследований были взяты образцы воды из-под крана в Железнодорожном районе, воды до и после смены стационарного фильтра, бутилированной воды средней и высокой ценовой категории. 3.1 Определение среды воды, с использованием лакмусовой бумаги:

Образец для анализа	Цвет индикатора	Цифровой показатель	Среда
Вода из под крана	светло зеленый	8	нейтральная
Бутилированная вода высокой ценовой категории	темно зеленый	9	нейтральная
Бутилированная вода средней ценовой категории	зеленый	8	нейтральная
Вода из стационарного фильтра до замены фильтрата	зелено-желтый	7	нейтральная, ближе к кислотной
Вода из стационарного фильтра после замены фильтрата	зеленый	8	нейтральная

3.2 Определение нерастворимых примесей в воде, с использованием чая: Все образцы показали приблизительно схожий результат. В воде на контрастном фоне не были обнаружены нерастворимые примеси. 3.3 Определение солей жесткости, при помощи кипячения:

Образец для анализа	Наличие жесткого осадка после кипячения
Вода из под крана	+
Бутилированная вода высокой ценовой категории	-
Бутилированная вода средней ценовой категории	+
Вода из стационарного фильтра до замены фильтрата	+
Вода из стационарного фильтра после замены фильтрата	-

3.4 Определение солей жесткости, с использованием мыла:

Образец для анализа	Состояние мыльного раствора	Наличие осадка жесткости
Вода из-под крана	мутный, малое количество пены	+
Бутилированная вода высокой ценовой категории	прозрачный, обильное количество пены	-
Бутилированная вода средней ценовой категории	прозрачный, обильное количество пены	+/- (во время кипячения обнаружилось небольшое количество солей жесткости)
Вода из стационарного фильтра до замены фильтрата	мутный, малое количество пены	-
Вода из стационарного фильтра после замены фильтрата	прозрачный, обильное количество пены	+

3.5 Определение остатков органических веществ, с использованием KMnO₄: В се образцы показали приблизительно схожий результат (раствор светло розового оттенка), за исключением образца воды из-под крана, т.к. та со временем приобрела рыжий оттенок, что сигнализирует о наличии органических веществ.







Результат: При сравнив всех показателей наиболее качественной и безопасной для употребления водой стала бутилированная вода высокой ценовой категории и вода из стационарного фильтра после замены фильтрата. 4. Вывод

В ходе проделанной работы были получены следующие результаты:

1. Изучена литература по выбранной теме;

2. Разработан и создать экспресс-набор по анализу источников воды;

3. П роведены исследования над различными источниками воды с использованием набора и определенна наиболее качественная проба воды.

5. Список используемой литературы.

1. Научная статья «Обеззараживание сточной воды» Решняк В.И., Посашкова С.Е.

2. Научная статья «Определение органолептических и химических показателей колодезной воды и ее очистка» Пятанова П.А., Щевцова Н.Е.

3. Научная статья «Термохимический способ определения общей жесткости воды» Минаев И.Г., Трухин Ю.В., Ткаченко М.Ф.

4. Научная статья «Тест-методы определения активного хлора в водах» Егорова Л.С., Бобина Ю.П.

5. Официальный сайт Всемирной организации здравоохранения в России https://www.who.int/ru

6. Учебное пособие «Общий анализ воды» Николаева В.И

Приложение 1

И нструкция по эксплуатации набора:

11