Водоснабжение города Ломоносова осуществляется за счёт подземных источников Ордовикского водоносного горизонта, который состоит из прочных известняков и доломитов. Наиболее интенсивно этот горизонт используется там, где залегает близко от поверхности – в пределах Ижорского (Силурийского) плато. Просачиваясь, вода растворяет горные породы, по которым протекает, и вбирает в себя эти вещества. Вода из подземных источников Ленинградской области довольно жесткая. Жёсткость - один из основных показателей качества питьевой воды. Целью нашей работы является определение жесткости питьевой и природной воды титриметрическим методом (прямого комплексонометрического титрования). Для этого были поставлены следующие задачи: 1. Познакомиться с титриметрическим (комплексонометрическим) методом. 2. Познакомиться с показателями качества воды и их определением, с классификацией воды по способу её использования. 3. Изучить параметры качества и чистоты питьевой воды. 4. Сравнить показатели жесткости природной и питьевой воды, взятой из разных источников. 5. Сравнить показатели жесткости воды при умягчении её в быту различными способами. 6. Дать рекомендации учащимся ГБОУ школы №430 Петродворцового района по устранению жесткости воды в домашних условиях.

Слайд 1

Жесткость воды

Цели занятия: Развить умения: выделять существенные признаки и свойства объектов Классифицировать факты, делать выводы Формировать практические навыки работы с веществами и химическим оборудованием Развивать познавательные интересы, коммуникативные качества, уверенность в своих силах, настойчивость, умение действовать самостоятельно Воспитывать культуру умственного труда

Слайд 2

«Ни одна наука не нуждается в эксперименте в такой степени, как химия. Её основные законы, теории и выводы опираются на факты. Поэтому постоянный контроль опытом необходим». М. Фарадей

Слайд 3

«Свои способности, человек может узнать только попытавшись приложить их.» Сенека Младший

Слайд 4

Аристотель считал воду одним из «элементов» мироздания. Российский геохимик, академик Александр Евгеньевич Ферсман назвал воду самым важным «минералом» на Земле. Гимном этому веществу стали слова писателя Антуана Сент-Экзюпери: «Вода – у тебя нет цвета, ни вкуса, ни запаха, тебя невозможно описать, тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни. Ты сама – жизнь». На Земле имеется громадное количество воды, человек непосредственно может использовать не более 0,05% общего количества воды. Воды морей и океанов содержат в среднем 3,5% растворённых веществ. Это соли – хлориды и сульфаты магния, которые находятся в морской воде в виде ионов. Морская вода содержит 35г соли на 1 литр. Морская вода содержит растворённые газы и органические соединения. Речные воды содержат ионы, нейтральные молекулы, взвешенные частицы, солей в них гораздо меньше.

Историческая справка.

Слайд 5

Состав природных вод (% по массе).

Слайд 6

Пресная природная вода

ЖЁСТКАЯ МЯГКАЯ

Слайд 7

Жёсткая вода непригодна:

Для питания паровых котлов Для применения в химической технологии В производстве керамике, бетонных смесей, затворение глин Приводит к нарушению работ теплосетей

В жёсткой воде:

Мыло не образует пену Плохо развариваются овощи Не заваривается чай

Слайд 8

Жёсткость воды определяется содержанием в ней растворенных солей:

Гидрокарбонатов Сульфатов Хлоридов кальция, магния, железа (II)

Виды жёсткости воды

карбонатная некарбонатная (временная) (постоянная) Жв. Жп.

гидрокарбонаты хлориды, сульфаты Ca (HCO3) 2 CaCl 2 Mg (HCO3) 2 MgCl 2 Fe (HCO3) 2 CaSO4 MgSO4

Общая жёсткость воды Жо.=Жв.+Жп.

Слайд 9

Методы определения жёсткости воды

Карбонатная жёсткость (временная) [Жв.] – метод кислотно-основного титрования Общая жёсткость [Жо.] – метод комплексонометрии Некарбонатная (постоянная) [Жп.] – определяют по разности между Ж общая - Ж временная Жв. (постоянная) = Ж общая - Ж временная

Слайд 10

Ваши опыты были успешны и не причинили вред вашему здоровью – ПОМНИТЕ: Совет 1: Работай строго по инструктивной карточке! Совет 2: Не пробуй вещества на вкус! Совет 3: Используй точно указанное в инструкции количество вещества! Совет 4: Работай аккуратно с растворами кислот (щелочей)! Совет 5: Окончив работу – наведи порядок на рабочем столе! Совет 6: Тщательно вымой руки! Проветрите помещение!

Инструкция по проведению следственного эксперимента

Слайд 11

Следственный эксперимент

Экспертные группы Химический анализ I гр. Водопроводная вода II гр. Родниковая вода III гр. Снеговая (талая) вода IV гр. Прудовая вода (водоём «Копань», район ОАО «Биосинтез») V гр. Морская вода VI гр. Вода и моющие средства VII гр. Общая жёсткость воды

Слайд 12

№1 Определение жесткости водопроводной воды №2 Определение жесткости родниковой воды №3 Определение жесткости снеговой (талой) воды №4 Определение жесткости воды водоёма (Копань район ОАО «Биосинтез») №5 Определение жесткости морской (искусственной) воды №6 Вода и МС (мыло, стиральный порошок) №7 Общая жёсткость воды (водопроводная, морская)

Слайд 13

Инструкция по созданию морской воды и определению жёсткости морской воды

Состав морской воды

Слайд 14

Определение жёсткости морской воды

Рассчитать весовые части солей морской воды 3,02: 0,4: 0,31: 0,05 60,4: 8: 6,2: 1 весовые части: MgSO 4 – 8г CaSO4 – 6г NaCl – 60г KHCO3 – 1г Отмерить (взвесить) на весах соли: NaCl MgSO4 CaSO4 KHCO3 Отмерить воду дист. объёмом 100 см3 Растворить соли в воде дист., тщательно перемешать Добавить в морскую воду 3 капли индикатора метилоранж Оттитровать стандартным раствором соляной кислоты (С=0,1 моль/л) до изменения окраски индикатора Определить объём израсходованной кислоты. Анализ проводим 3 раза! Оформить отчёт в таблицу «Определение жёсткости воды»

Слайд 15

Определение жёсткости воды

Примечание: Количество (ммоль) израсходованное на титрование соляной кислоты равно количеству (ммоль) солей, обуславливающих карбонатную жёсткость, содержащихся в титруемом объёме воды. За единицу карбонатной жёсткости воды принят один ммоль солей содержащихся в 1л воды.

Слайд 16

Вычисления:

Карбонатная жёсткость: Жк. =C(HCl)*V(HCl)*1000 V (H2O) V (H2O) – объём воды, взятый на титрование 1000 – 1л воды, в котором по ГОСТУ определяют жёсткость воды. Жёсткость воды Мягкая ≤4 Средне жёсткая 4─8 Жёсткая 8─12 Очень жёсткая ≥12

Слайд 17

Инструкция по проведению химического анализа Влияние жёсткости воды на МС

Цель: выяснить действия различной воды на моющие средства А) мыло Б) стиральный порошок проанализировать информацию о жёсткости воды

Слайд 18

Информация к размышлению:

Жёсткость воды влияет на пенообразование МС (мыла, стирального порошка). Оценить это качество воды можно по количеству пены, появляющиеся при встряхивании образцов воды с добавкой раствора моющего средства (мыла. стирального порошка).

Слайд 19

Ход работы

Оборудование: Штатив с одинаковыми пробирками, стеклянные палочки, ложки, линейка, резинки аптечные, часы песочные 1мин. Реактивы: мыло, стиральный порошок вода: водопроводная родниковая снеговая прудовая морская

Слайд 20

Порядок действий

Пронумерованные пробирки заполните на 1/5 их объёма исследуемой водой. Добавьте в каждую пробирку: а) кусочек мыла размером с горошину б) 1 ложечку стирального порошка Тщательно перемешайте стеклянными палочками и закройте пробками. Соединив пробирки вместе аптечной резинкой, одновременно встряхивайте в течение 1 минуты. Измерьте линейкой высоту пены в каждой пробирке и оформите отчёт в таблицу.

Слайд 21

Жесткость воды и моющие средства

Слайд 22

Примечание: чтобы мыло было удобно резать на равные части, его следует размягчить: кусочек мыла следует обернуть мокрой салфеткой, поместить на сутки в по лиэтиленовый пакет. Нарезать кусочки одинакового размера.

Анализ результатов жёсткости воды по количеству пены.

Слайд 23

Химическая экспертиза (в хим. лабораториях)

Установлено: Iгр. Водопроводная вода Жводы = IIгр. Родниковая вода Жводы = IIIгр. Снеговая (талая) вода Жводы = IVгр. Прудовая вода Жводы = Vгр. Морская вода Жводы =

Слайд 24

Общая жёсткость воды

Определяется Жо. воды – методом комплексонометрии - титриметрический метод, основан на реакциях взаимодействия определяемых ионов с некоторыми органическими реагентами. Ионы металлов практически мгновенно взаимодействуют с комплексонами с образованием растворимых малодиссоциированных соединений постоянного состава. Комплексон (III) (трилон Б) со многими катионами образует прочные растворимые в воде внутрикомплексные соли: Трилон Б определяют ионы: Ca 2+, Mg 2+, Br 2+, Cu 2+ , Zn 2+, Ni 2+, Al 3+, Cr 3+, Co 3+. Грамм – эквивалент металла, независимо от степени окисления связывает один грамм – эквивалент комплексона.

Слайд 25

Исследуемую воду объём 10 мл поместить в колбу. Анализируемую воду подщелочить до pH=10, прибавляя аммонийную буферную смесь. Добавить индикатор хромоген чёрный. Титровать трилоном Б (титр установлен ранее). Появление синей окраски раствора указывает на окончание реакции. Определить Жо. Воды по формуле. Ж=Cn (Na )*V (Na2 )*1000/V(H2O) Где Cn (Na ) – нормальность трилона Б V (H2O) – объём анализируемой воды V (Na2 ) – объём трилона Б, пошедший на титрование C (трилон Б)= 0,1 моль/л

Слайд 26

(Метод комплексонометрии) – титриметрический метод, основан на реакциях взаимодействия определяемых ионов с некоторыми органическими реагентами. Ионы металлов практически мгновенно взаимодействуют с комплексонами с образованием растворимых мало диссоциированных соединений постоянного состава. Комплексон III (трилон Б) со многими катионами образует прочные растворимые в воде внутрикомплексные соли. Трилон Б – определяют ионы Ca 2+, Mg 2+, Co 3+, Cu 2+, Zn 2+, Ni 2+, Al 3+, Cr 3+, PO43-. Грамм – эквивалент металла, независимо от степени окисления, связывает один грамм – эквивалент комплексона. Общая жёсткость воды показывает содержание мили/моль гидрокарбонатов, сульфатов и хлоридов кальция и магния в 1л воды.

Слайд 29

Жо=Cn (Na )*V (Na2)*1000/V(H2O) Где Cn (Na ) – нормальность трилона Б V (H2O) – объём анализируемой воды V (Na2) – объём трилона Б, пошедший на титрирование или Жо = С(1/2 Na2H2Tr)*V(Na2H2Tr)*1000 100 Жо – [ммоль/л] Расход трилона больше 5см3 на 100см3 Суммарное содержание кальция, магния c (1/2 Ca 2+, Mg 2+) больше 0,5 ммоль/л. титрование повторить, взяв меньший объём воды. Нечёткое уменьшение окраски раствора в точке эквивалентности указывает на присутствие в воде катионов Cu 2+, Zn 2+, Mn 2+.

Слайд 30

«Опыт - единственная верный путь спрашивать природу и слышать ответ в её лаборатории» Д. И. Менделеев

Жёсткость воды и способы её устранения

Вода, прежде чем попасть в колодец или водопроводную сеть, просачивается сквозь почву и насыщается в ней растворимыми солями.

Природные воды содержат сульфаты и бикарбонаты кальция и магния, т.е. катионы Са 2+ и Мg 2+ , анионы SO 4 2- , CL - и НСО 3 - . Вода, в которой содержание ионов Са 2+ и Mg 2+ незначительно, называется мягкой, вода с повышенным содержанием их - жесткой.

Временная или карбонатная жёсткость

а также анионы НСО 3 - .

Способы устранения:

• Кипячение

Ca(HCO 3) 2 t = CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O

Mg(HCO 3) 2 t = MgCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O

Способы устранения:

2) добавление известкового молока

Са(НСО 3) 2 + Са(ОН) 2 = 2СаСO 3 ↓ + 2Н 2 O

3) добавление соды

Ca(НСО 3) 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + NaНСО 3

Постоянная или некарбонатная жёсткость

В воде присутствуют катионы Са 2+ и Мg 2+ ,

а также анионы SO 4 2- , CL - .

Способы устранения:

1) добавление соды

CaSO 4 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + Na 2 SO 4

MgSO 4 + Na 2 CO 3 = MgCO 3 ↓ + Na 2 SO 4

Общая жёсткость

В воде присутствуют катионы Са 2+ и Мg 2+ ,

а также анионы SO 4 2- , CL - , НСО 3 - .

Способы устранения:

• Устранение путём пропускания через ионообменник

2) Добавление соды

1 из 13

Презентация на тему:

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

Введение В пещерах спелеологи встречаются с красивейшими известковыми образованиями – свешивающимися со сводов сталактитами и растущими вверх сталагмитами. С точки зрения химии, возникновение этих удивительныхтворений природы – это жесткость подземных вод.

№ слайда 3

Описание слайда:

Насколько «жестка» жесткая вода? Жёсткость воды – это ее свойство, связанное с содержанием растворимых в ней соединений кальция и магния, это параметр, показывающий содержание катионов кальция, магния в воде. Накипь на стенках нагревательных котлов, отложения солей на бытовой технике, и т.д. - все это показатели жесткой воды. Жесткая вода мало пригодна для стирки. Накипь на нагревателях стиральных машин выводит их из строя, катионы Ca2+ и Mg2+ реагируют с жирными кислотами мыла, образуя малорастворимые соли, которые создают пленки и осадки, в итоге снижая качество стирки. В настоящее время известна взаимосвязь жесткости воды и образования камней в почках. Жесткость питьевой воды по действующим стандартам должна быть не выше 7 мг-экв/л. Существует два типа жесткости: временная и постоянная. При большом содержании ионов магния, вода горьковата на вкус и оказывает послабляющее действие на кишечник. Различают карбонатную и некарбонатную жесткость. Карбонатная жесткость вызвана присутствием растворенных гидрокарбонатов кальция Ca(HCO3)2 и магния Mg(HCO3)2. При кипячении гидрокарбонаты разрушаются с образованием осадков малорастворимых карбонатов CaCO3, жесткость уменьшается, поэтому карбонатную жесткость называют временной. При кипячении ионы Mg2+ и Ca2+ осаждаются в виде карбонатов. Жесткость, сохраняющаяся после кипячения воды, называется постоянной или некарбонатной. Она обусловлена растворенными в воде кальциевыми и магниевыми солями сильных кислот (сульфатами и хлоридами).

№ слайда 4

Описание слайда:

№ слайда 5

Описание слайда:

Влияние жесткости воды на здоровье человека Повышенная жесткость воды негативно сказывается на здоровье человека при умывании. Соли жесткости взаимодействуют с моющими веществами и образуют нерастворимые шлаки. Эти шлаки высыхают и остаются в виде микроскопической корки на кожном и волосяном покрове человека. Разрушается естественная жировая пленка кожного и волосяного покрова человека, забиваются поры, появляется сухость, шелушение, перхоть. Признак повышенной жесткости воды – скрип чисто вымытой кожи и волос. Чувство повышенной мылкости, признак того, что защитная пленка на коже невредима, и жесткость воды небольшая. Поэтому косметологи советуют умываться дождевой или талой водой. С точки зрения применения воды для питьевых нужд, ее приемлемость по степени жесткости может существенно варьироваться в зависимости от местных условий. Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения. Кроме того, при взаимодействии солей жесткости с моющими веществами происходит образование "мыльных шлаков" в виде пены, она после высыхания остается в виде налета на сантехнике, белье, человеческой коже, на волосах.

№ слайда 6

Описание слайда:

Химия жесткости воды Осадок и накипь (соли жесткости) образуются в результате взаимодействия катионов с анионами. Ниже в таблице приведены основные анионы и катиониты металлов, с которыми они ассоциируются и вызывают жесткость. Железо, марганец и стронций оказывают на жесткость не большое влияние по сравнению с кальцием и магнием. Растворимость Алюминия и трехвалентного Железа маленькая при уровне pH природной воды, поэтому их влияние на жесткость воды также небольшое.

№ слайда 7

Описание слайда:

Ионы кальция и магния, а также прочих щелочноземельных металлов, определяющих жесткость, присутствуют во всех минерализованных водах. Их образуют месторождения известняков и гипса. Ионы кальция и магния попадают в воду при процессах растворения и химического выветривания горных пород. Ионы образуются при микробиологических процессах, протекающих в земле, где сбрасывается вода в донных отложениях. Как правило, в маломинерализованных водах преобладает жесткость, обусловленная ионами. При повышении минерализации воды содержание ионов кальция стремительно уменьшается. Количество же ионов магния в высокоминерализованных водах может доходить до нескольких граммов, а в соленых озерах - десятков граммов на один литр воды. Обычно жесткость подземных вод выше жесткости поверхностных вод. Жесткость поверхностных вод колеблется в зависимости от сезона, 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.

№ слайда 8

Описание слайда:

Умягчение воды Умягчение воды – процесс снижения жесткости воды, т.е. уменьшение концентрации ионов кальция и магния. Жесткая вода негативно сказывается на здоровье человека, на работе сантехнического и котельного оборудования. Поэтому, чтобы не испортить оборудование, требуется умягчение воды. При повышенной жесткости воды в котлах и бойлерах умягчение воды обязательно. Применяются несколько методов умягчения воды, которые выбираются, опираясь на факторы: Глубина умягчения воды Качество исходной воды Экономические соображения

№ слайда 9

Описание слайда:

Методы умягчения воды: Реагентное умягчение воды, при этом способе очистки воды ионы Ca+2 и Mg+2 связываются различными веществами в нерастворимые соединения. Электромагнитное воздействие на воду. Данный метод очистки воды не снижает ее жесткость, а предотвращает выпадение накипи, карбонатных отложений. Данный метод используется, где умягчение воды не является самоцелью. Подробнее о химии жесткости воды. Чтобы избавиться от временной жесткости необходимо просто вскипятитьводу. При кипячении воды, гидрокарбонатные анионы вступают в реакцию скатионами и образуют с ними очень мало растворимые карбонатные соли,которые выпадают в осадок.Ca2 + 2HCO3- = CaCO3v + H2O + CO2^ С постоянной жесткостью бороться труднее. Один из вариантов: вымораживание льда. Необходимо просто постепенно замораживать воду. Когда останется примерно 10 % жидкости от первоначального количества, необходимо слить не замершую воду, а лед превратить обратно в воду. Все соли, которые образую жесткость, остаются в не замершей воде.Еде один способ – испарение воды с последующие ееконденсацией. Так как соли относятся к нелетучим соединениям, они остаются,а вода испаряется.Но такие методы, как замораживание и перегонка пригодны только длясмягчения небольшого количества воды. С последствием жесткости воды - накипью, с точки зрения химии можно бороться очень просто. Нужно на соль слабой кислоты воздействовать кислотой более сильной.

№ слайда 12

Описание слайда:

О содержании железа в питьевой воде Высокое содержание железа в воде вызывает отложение осадка в трубах и их зарастание, а также ухудшает вкус питьевой воды (присутствует привкус ржавчины), а также после "железной" воды остаются желтые разводы на сантехнике и пятна на одежде. Железо практически всегда встречается в поверхностных и подземных скважинных водах. Также вследствие коррозии труб ржавчина попадает в питьевую воду. Соединения железа в воде присутствуют в растворенной и нерастворенной форме. 1. Для удаления ржавчины используют так называемые "механические" фильтры. Фильтрующие элементы представлены в виде промывающейся сетки из нержавеющей стали, также используются кварцевый песок, керамическая крошка.2. Растворенное железо бывает в трехвалентной и в двухвалентной формах. Трехвалентная форма - это желтый раствор, двухвалентная - бесцветный раствор. В присутствии кислорода в воде двухвалентное железо очень быстро переходит в трехвалентную форму и образует малорастворимый гидроксид железа. 4Fe 2+ + O2 +2H2O = 4Fe(OH)3 При аэрировании происходит окисление двухвалентного железа в трехвалентную форму по следующей суммарной реакции: 4Fe2+ + O2 +10H2O = 4Fe (OH) 3 + 8H+ Также вместо кислорода воздуха для перевода Fe2+ в Fe3+ можно использовать и другие окислители, например, перманганат калия. Этими способами производят очистку воды от марганца (Mn2+), который часто сопутствует двухвалентному железу: 3Fe (HCO3)3 + KMnO3 + 2H2O = 3Fe (OH)3 + MnO2 + 5CO2 + KHCO3 В случае двухвалентного марганца происходит такая реакция окисления: 3Mn2+ + 2MnO4- + 2H2O = 5MnO2 + 4H+

№ слайда 13

Описание слайда: