«Качественное определение ионов металлов в воде»

Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» - 2014
Естественные науки (от 14 до 17 лет)
«Качественное определение ионов металлов в воде»
Шестаков Евгений, 17 лет
ученик 11-го класса
Руководитель работы:
Гнездилова Юлия Владимировна,
Учитель химии,
МОУ СОШ № 13
н.п. Высокий, Мурманской области
2014г.
Оглавление
Введение ............................................................................................................................................... 3
1. Вода и жизнь - понятия неразделимые .......................................................................................... 4
2. Загрязнение воды ............................................................................................................................. 5
2.1. Загрязнение воды бытовыми сельскохозяйственными или промышленными стоками ........ 6
2.2. Тепловое загрязнение воды .......................................................................................................... 8
2.3. Загрязнение воды нефтью и нефтепродуктами .......................................................................... 9
2.4. Пестициды ................................................................................................................................... 10
2.5. Тяжёлые металлы ........................................................................................................................ 11
3. Методы очистки воды ................................................................................................................... 12
4. Качественное определение металлов в водопроводной воде .................................................... 14
4.1. Обнаружение ионов свинца (Pb2+) ............................................................................................ 15
4.2. Обнаружение ионов железа (Fe2+) ............................................................................................. 15
4.3. Обнаружение ионов железа (Fe3+) ............................................................................................. 16
4.4. Обнаружение ионов марганца (Mn2+). ..................................................................................... 17
4.5. Обнаружение ионов меди (Cu2). ................................................................................................ 18
Заключение ......................................................................................................................................... 19
Список литературы ............................................................................................................................ 20
Введение
Вода наиболее распространенное и важное вещество на Земле. Общие запасы воды на
планете составляют 133800 кубических километров. Из этого количества 96,5% приходится
на долю Мирового океана, 17% - это подземные воды, 1,74% - ледники и постоянные снега.
Тем не менее, общие запасы пресной воды составляют всего лишь 2,53% от общих запасов
воды.
Основная часть воды внутри организма, связанная вода, сосредоточена внутри клеток
(около 70 %), а остальная (30 %) часть воды – это внеклеточная вода. Из этой внеклеточной
воды – 7 % составляет кровь и лимфу (фильтрат) крови, а остальная омывает клетки. Это
межтканевая или свободная вода организма.
Ряд органов организма человека содержат достаточно много воды в своем составе.
Это мозг, половые клетки, кожа, печень и др. Эмбрион человека на 97 % состоит из воды, а у
новорожденного ее количество составляет 77 % массы, и с годами количество воды в
организме постоянно уменьшается.
Вода – сок жизни. Так сказал Леонардо да Винчи. Действительно, вода является
непременной составной частью всего живого.
Так как вода - основа жизни меня заинтересовал вопрос: «А какая вода течет у нас из
крана?»
Тема моего исследования стала: «Качественное определение ионов металлов в воде»
Цель: Провести качественные реакции на ионы: Pb2+, Fe3+, Fe2+, Mn2+, Cu2+.
Предмет исследования: водопроводная вода различных районов н.п. Высокий.
Объект исследования: водопроводная вода.
Задачи исследования:
1.
Провести определение ионов свинца;
2.
Провести определение ионов железа (II);
3.
Провести определение ионов железа (III);
4.
Провести определение ионов марганца;
5.
Провести определение ионов меди (II);
6.
Сделать вывод о качестве воды по полученным результатам.
Методы исследования: наблюдение, исследование, сбор и обработка информации,
качественный анализ.
1. Вода и жизнь - понятия неразделимые
Вода - самое распространённое неорганическое соединение на нашей планете. Водаоснова всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном движущем
процессе на Земле - фотосинтезе. Вода присутствует во всей биосфере: не только в водоёмах,
но и в воздухе, и в почве, и во всех живых существах. Последние содержат до 80-90 % воды
в своей биомассе. Потери 10-20 % воды живыми организмами приводит их к гибели.
Большая часть всей воды на нашей планете сосредоточена в морях и океанах. Запасы
пресной воды составляют всего 2-3 % . Большая часть пресных вод (85%) сосредоточена во
льдах полярных зон и ледников. Возобновление пресных вод происходит в результате
круговорота воды.
Загрязнение атмосферы, принявшее крупномасштабный характер, нанесло ущерб
рекам, озерам, водохранилищам, почвам. Загрязняющие вещества и продукты их
превращений рано или поздно из атмосферы попадают на поверхность Земли. Эта и без того
большая беда значительно усугубляется тем, что и в водоемы и на землю непосредственно
идет поток отходов. Огромные площади сельскохозяйственных угодий подвергаются
действию различных пестицидов и удобрений, растут территории свалок. Промышленные
предприятия сбрасывают сточные воды прямо в реки. Стоки с полей также поступают в реки
и озера. Загрязняются и подземные воды – важнейший резервуар пресных вод. Загрязнение
пресных вод и земель бумерангом вновь возвращается к человеку в продуктах питания и
питьевой воде.
Реки всегда были источником пресной воды. Но в современную эпоху они стали
транспортировать отходы. Отходы на водосборной территории по руслам рек стекают в моря
и океаны. Большая часть использованной речной воды возвращается в реки и водоемы в виде
сточных вод. До сих пор рост очистных сооружений отставал от роста потребления воды. И
на первый взгляд в этом заключается корень зла. На самом деле все обстоит гораздо
серьезнее. Даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные
неорганические вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в
очищенных сточных водах. Такая вода вновь может стать пригодной для потребления только
после многократного разбавления чистой природной водой.
2. Загрязнение воды
Таблица 1.
Типичные загрязнители вод некоторых отраслей промышленности
Отрасль промышленности и ее продукция
Характеристика отходов, поступающих в
водоемы
Химическая:
1) Кислоты
Разные кислоты
2) Взрывчатые вещества
Кислоты,
краски,
масла,
мыла,
органические вещества
3) Пестициды
Органические
вещества,
бензольные
соединения, кислоты
4) Моющие и чистящие средства
Продукты гидролиза жиров и другие
растворенные и взвешенные органические
вещества,
щелочные
сульфаты
и
сульфонаты, фосфаты, силикаты, бораты,
хлор, бром, мышьяк
Пищевая:
1) Пиво
Ферментированные крахмалы
2) Консервированные и замороженные фрукты и Растворенные
овощи
фрагменты
частицы
и
взвешенные
неразложившейся
органики,
сахара, крахмал
3) Газированные напитки
Сахара, взвешенные частицы и растворы
для мытья бутылок
4) Молочные продукты
Сыворотка (молочный белок, молочный
сахар, растворимые соли), жиры
5) Мясо и домашняя птица
Фекальные массы от ферм и скотных
дворов; кровь, жир, белки и другие
органические вещества
Угольная
Серная и другие кислоты из дренажных
вод
шахт,
взвешенные
минеральные
частицы, удаленные при обогащении и
сортировке угля
Чёрная металлургия:
1) Железо и сталь
Железосодержащие соли, соляная и серная
кислоты, фенол, известь, масла
2) Кожевенная
Растворенные
кусочки
органические
мяса
мыльные
и
шерсть
растворы,
минеральные
вещества,
животных,
растительные
дубильные
и
химикаты,
основания и кислоты, красители
3) Покровных материалов
Плавиковая, серная и хромовая кислоты,
сульфат никеля, цианиды меди, цинка,
кадмия и серебра, масла
4) Фармацевтическая
Витамины
и
другие
взвешенные
растворенные
органические
и
и
неорганические вещества
5) Нефтеперерабатывающая
Органические вещества, фенол, рассолы,
нефть, соединения серы
6) Целлюлозно-бумажная
Лигносульфонаты,
сульфитная
целлюлоза,
наполнители,
отбеливатели,
древесные
клеи
красители,
древесные
сахара,
и
кислоты,
и
бумажные
волокна, целлюлоза, ртуть
Резиновая:
1) Натуральная, синтетическая и восстановленная Органические
резина
вещества,
ароматические
соединения серы, хлориды, взвешенные
твердые частицы
2) Текстильная
Сильные основания, красители, высокое
содержание растворенных и взвешенных
органических веществ
2.1. Загрязнение воды бытовыми сельскохозяйственными или промышленными
стоками
Органические материалы поступают из бытовых, сельскохозяйственных или
промышленных стоков. Их разложение происходит под действием микроорганизмов и
сопровождается потреблением растворенного в воде кислорода. Если кислорода в воде
достаточно и количество отходов невелико, то аэробные бактерии довольно быстро
превращают их в сравнительно безвредные остатки. В противном случае деятельность
аэробных бактерий подавляется, содержание кислорода резко падает, развиваются процессы
гниения При содержании кислорода в воде ниже 5 мг на 1 литр, а в районах нереста -- ниже 7
мг многие виды рыб погибают.
Болезнетворные микроорганизмы и вирусы содержатся в плохо обработанных или
совсем не обработанных канализационных стоках населенных пунктов и животноводческих
ферм. Попадая в питьевую воду, патогенные микробы и вирусы вызывают различные
эпидемии, такие, как вспышки сальмонеллиоза, гастроэнтерита, гепатита и др. В развитых
странах в настоящее время распространение эпидемий через общественное водоснабжение
происходит
редко.
Могут
быть
заражены
пищевые
продукты,
например
овощи,
выращиваемые на полях, которые удобряются шламами после очистки бытовых сточных вод
(от нем. Schlamme - буквально грязь). Водные беспозвоночные, например устрицы или
другие моллюски, из зараженных водоемов служили часто причиной вспышек брюшного
тифа.
Питательные элементы, главным образом соединения азота и фосфора, поступают в
водоемы с бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами. Увеличение содержания
нитритов и нитратов в поверхностных и подземных водах ведет к загрязнению питьевой
воды и к развитию некоторых заболеваний, а рост этих веществ в водоемах вызывает их
усиленную эвтрофикацию (увеличение запасов биогенных и органических веществ, из-за
чего бурно развиваются планктон и водоросли, поглощая весь кислород в воде).
К неорганическим и органическим веществам также относятся соединения тяжелых
металлов, нефтепродукты, пестициды (ядохимикаты), синтетические детергенты (моющие
средства), фенолы. Они поступают в водоемы с отходами промышленности, бытовыми и
сельскохозяйственными сточными водами. Многие из них в водной среде либо вообще не
разлагаются, либо разлагаются очень медленно и способны накапливаться в пищевых
цепочках.
Увеличение донных осадков относится к одному из гидрологических последствий
урбанизации. Их количество в реках и водоемах постоянно возрастает из-за эрозии почв в
результате неправильного ведения сельского хозяйства, сведения лесов, а также
зарегулированности речного стока. Это явление приводит к нарушению экологического
равновесия в водных системах, пагубно действует донные организмы.
2.2. Тепловое загрязнение воды
Нарушение температурного режима водоемов, вызываемое сбросом теплых вод
промышленными предприятиями, прежде всего тепловыми и атомными электростанциями,
представляет собой физическое загрязнение, которое приводит к разрушению, угнетению
или перестройке водных биоценозов. Наиболее масштабные перестройки происходят в
результате теплового загрязнения водоемов, особенно в зимнее время на средних и северных
широтах, когда водоем покрыт льдом, а в зоне подогрева образуется постоянная полынья.
Здесь у водосброса темп, может достигать +10+12°, а в области умеренного
подогрева, особенно в придонных или средних слоях, составлять +4+6°. Т.е.в зонах
подогрева создаются как бы «субтропические» оазисы - районы, никогда не покрывающиеся
льдом, с зимними температурами, близкими к нормальным весенним. В летние же месяцы
температуры в зонах подогрева зависят от естественной темп, забираемой воды. Если в
водоеме вода прогрелась до +20°,то в зоне подогрева она может достигать +28+32°. Такой
существенный подогрев не может не оказать влияния на биологические явления в водоеме.
В зоне подогрева формируется теплолюбивая фауна (термофильные виды), которая
замещает отмирающие холодноводные организмы или, в средних широтах, складывается
эврибионтный (эвритермный) комплекс организмов. В южных широтах при естественном
прогреве воды до +30° и выше сброс подогретых вод приводит к массовой гибели
организмов, как и при токсическом загрязнении. Существенно, а иногда и критически
нарушаются физиологические процессы в животных и растительных организмах. Подогрев
воды природных водоемов приводит к уменьшению содержания кислорода за счет снижения
растворимости. При одинаковой температуре в морской воде содержание кислорода меньше,
чем в пресной. При этом увеличивается поступление в воду биогенных веществ, приводящее
к евтрофикации водоемов вплоть до цветения воды, ухудшению качества питьевой воды.
В весенний период происходит раннее (преждевременное) половое созревание у рыб
при отсутствии условий для нереста: отложенная икра гибнет, а неотложенная
резорбируется и вызывает болезни рыб. Тепловое загрязнение водоемов в последние
десятилетия растет в связи со все возрастающими масштабами развития энергетики,
особенно тепловых и атомных электростанций. Вред, наносимый электростанциями
использованием вод на водозаборах и в местах (акваториях), подверженных влиянию
подогретых вод, становится все более ощутимым.
2.3. Загрязнение воды нефтью и нефтепродуктами
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими
веществами в Мировом океане. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из
районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных
вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских
путей. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т./год. Со стоками
промышленности ежегодно в воду попадает 0,5 млн. т. нефти. Попадая в морскую среду,
нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. Нефтяная
пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание
света тонкими пленками сырой нефти составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка
толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой,
нефть образует эмульсию двух типов: прямую - "нефть в воде" - и обратную - "вода в нефти".
При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут
сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на
дно.
В разных странах в качестве питьевой воды используют воду из поверхностных или
подземных источников. К сожалению, все они подвержены загрязнению вредными
химическими примесями, в том числе и нефтепродуктами. Органические соединения
нефтяного
происхождения
давно
уже
стали
приоритетными
загрязнителями
как
поверхностных, так и подземных вод.
Более чем 700 органических соединений выявлены к настоящему времени в питьевой
воде. Все они являются потенциальными канцерогенами; правда, пока не ясно, каковы
размеры опасности при их совместном или индивидуальном воздействии.
Канцерогенами для человека и животных являются не только компоненты самой
нефти (например, бензол и бензапирен), но и многочисленные и распространённые в
различных сферах деятельности человека продукты нефтехимии (винилхлорид, пестициды,
ПХБ, галогеноулеводороды, нитрилы, гидразины и др.).
Помимо перечисленных токсичных органических соединений, опасных для человека
и животных, существует большое количество менее опасных, но не менее вредных для
человека
загрязнителей
питьевой
происхождения и их производным.
воды, относящихся
к
углеводородам
нефтяного
2.4. Пестициды
Следующим источником загрязнения являются пестициды - искусственно созданные
вещества, используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений. Промышленное
производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных
продуктов, загрязняющих сточные воды.
Вода служит основным средством транспорта пестицидов в окружающей среде. В
открытые водоемы они могут попадать со сточными водами предприятий, которые их
выпускают, при авиационной и наземной обработках сельскохозяйственных угодий и лесов,
с дождевыми и талыми водами, а также при непосредственной обработке открытых водоемов
для уничтожения водорослей, моллюсков, переносчиков заболеваний человека и животных,
сорных растений.
Почвенные и грунтовые воды, внутренние водоемы, реки и Мировой океан при
определенных условиях могут стать конечным депо для пестицидов. Вследствие этого
возможно загрязнение водоемов в первую очередь стойкими веществами.
Влияние пестицидов на обитателей водных систем может проявляться как в прямом
токсическом действии (острая или хроническая токсичность), так и косвенно (снижение
содержания растворимого в воде кислорода, изменение химического состава воды,
уничтожение водных насекомых и т. д.).
При переходе пестицидов из воды в другие звенья биологической цепи их содержание
увеличивается в сотни и тысячи раз. Будучи поглощенными организмом-фильтратором
(например, одним из видов планктонных организмов), стойкие препараты могут
откладываться в тканях и затем попадать в организм рыбы. В последующих звеньях пищевой
цепи действие веществ, обладающих кумулятивным свойством, усиливается в несколько раз.
В основном многие пестициды быстро разрушаются в водной среде, в связи с чем их
применение в сельском хозяйстве в борьбе с вредителями, болезнями и сорняками
сельскохозяйственных культур не влечет за собой отрицательных последствий.
2.5. Тяжёлые металлы
Тяжелые металлы - очень опасные токсические вещества. В наши дни, мониторинг
уровня разных таких веществ особо важна в промышленных и городских районов.
Известно более 40 элементов, которые относят к тяжелым металлам. Они имеют
атомную массу больше 50 а.е. Как не странно именно эти элементы обладают большой
токсичностью даже при малой кумуляции для живых организмов. V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu,
Zn, Mo...Pb, Hg, U, Th...все они входят в эту классу. Даже при их токсичности, многие из них
являются важными микроэлементами, кроме кадмия, ртути, свинца и висмута для которых
не нашли биологическую роль.
Обсуждая про баланс ионов различных веществ в растворе, обнаружили, что
растворимость таких частиц связанно со многими факторами. Главные факторы
солюбилизации
являются
рН,
наличие
лигандов
в
растворе
и
окислительно-
восстановительный потенциал. Они причастны к процессам окисления этих элементов с
одной степени окисления к другой, в которой растворимость иона в растворе выше.
В зависимости от природы ионов, в растворе могут происходить различные процессы:

гидролиз,

комплексообразование с разными лигандами;

гидролитическая полимеризация.
Из-за этих процессов, ионы могут переходить в осадок или оставаться стабильными в
растворе. От этого зависит и каталитические свойства определённого элемента, и его
доступность для живых организмов.
Многие тяжелые металлы образуют с органическими веществами довольно
стабильные комплексы. Эти комплексы входят в механизм миграции этих элементов в
прудах. Почти все хелатные комплексы тяжелых металлов устойчивы в растворе. Также,
комплексы почвенных кислот с солями разных металлов (молибден, медь, уран, алюминий,
железо, титан, ванадий) имеют хорошую растворимость в нейтральной, слабощелочной и
слабокислой среды. Это факт очень важен, потому что такие комплексы могут продвигаться
в растворенном состоянии на большие расстояния. Самые подверженные водные ресурсы это маломинерализованные и поверхностные водоёмы, где не происходит образование
других таких комплексов.
В результате миграции тяжелых металлов в металлокомплексы в растворе могут
произойти такие последствия:
1.
В первых, увеличивается кумуляция ионов химического элемента за счёт
перехода этих из донных отложений в природные растворы;
2.
Во вторых, возникает возможность изменения мембранной проницаемости
полученных комплексов в отличие от обычных ионов;
3.
Также, токсичность элемента в комплексной форме может отличаться от
обычной ионной формы.
Откуда же берутся тяжелые металлы в нашу среду обитания? Причины присутствия
таких
элементов
могут
быть
сточные воды с разных промышленных
объектов
занимающийся черной и цветной металлургией, машиностроением, гальванизацией.
Некоторые химические элементы входят в состав пестицидов и удобрений и таким образом
могут быть источником загрязнения местных прудов.
А если войти в тайны химии, то самым главным виновником повышения уровня
растворимых солей тяжелых металлов является кислотные дожди (закисление). Понижение
кислотности среды (уменьшение рН) тянет за собою переход тяжелых металлов из
малорастворимых соединений (гидроксиды, карбонаты, сульфаты) в более хорошо
растворимые (нитраты, гидросульфаты, нитриты, гидрокарбонаты, хлориды) в почвенном
растворе.
3. Методы очистки воды
Решение проблемы охраны вод следует осуществлять путём проведения комплексных
высокоэффективных
водоохранных
мероприятий,
направленных
на
сохранение
необходимого качества и достаточного количества природных вод, в основу которых должно
быть положено стремление к полному или максимально возможному уменьшению степени
загрязнённости и объём промышленных стоков в процессе их образования. В основу этих
мероприятий по очистке вод должно быть положено стремление к максимально
возможному сокращению потребления промышленностью воды и сброса отработанных
стоков, а главное - к уменьшению загрязнённости последних. Для чего собственно и
требуются очистные сооружения. Но главная трудность здесь заключается в том, что
сооружения по очистке и использованию отработанных вод требуют значительных
капиталовложений
и эксплуатационных затрат. Поэтому, как многим кажется, легче
обойтись без очистных сооружений. Однако, нельзя рассматривать эти расходы, как
приносящие материальные затраты, потому что, благодаря использованию очищенных
стоков, обеспечивается сокращение ряда других эксплуатационных затрат, связанных с
водоснабжением и водоотведением, что в большинстве случаев окупает первоначальные
капиталовложения. Высокая необходимость в улучшении санитарной охраны поверхностных
водных источников и в увеличении запасов чистой пресной воды, несомненно, приведёт к
тому, что экономические показатели оборотных систем станут вполне приемлемыми.
Поэтому сейчас разрабатываются процессы, которые позволяют практически повсеместно
решать проблему восстановления сточных вод до кондиций, обеспечивающих их повторное
использование. Однако, несмотря на всеобъемлющие возможности научно- технического
прогресса, в ближайшем будущем, скорее всего полностью избежать загрязнения воды
различными отходными веществами в процессе её технологического использования будет
невозможно. Поэтому в решении проблемы водоохраны, будет уделяться внимание
различного рода очистным и утилизационным сооружениям.
Существует множество способов водоочистки. От нас зависит какой из них выбрать и
использовать, какой из них будет более приемлемым в той или другой ситуации и принесёт
большую эффективность. Для очистки сточных вод применялись и применяются различные
методы: механический, химический, физико-химический, биохимический.
Отстаивание
вод
может
быть
заменено
флотацией,
которая
представляет
технологический процесс, основанный на принципе всплывания дисперсных частиц вместе с
пузырьками воздуха. Подобный метод применяется для удаления из сточных вод волокон,
масел нефтепродуктов и других нерастворимых в воде веществ с развитой поверхностью и
мало отличающейся от воды плотностью. В тех случаях, когда извлекают какой-либо
продукт с целью его использования, применяются методы сорбции, экстракции и
эвапорации.
При сорбционной очистке сточных вод их в последующем перемешивают и
отстаивают (сорбция в динамических условиях), либо фильтруют через слой сорбента
(сорбция в динамических условиях). В качестве сорбентов применяют активированный
уголь, коксовую мелочь, торф, каолин, болотную руду, опилки, золу и другие материалы.
Экстракционный метод очистки сточных вод базируется на том, что при
перемешивании двух взаимно нерастворимых жидкостей всякое другое вещество,
находящееся в растворе, распределяется между ними согласно своей растворимости в этих
жидкостях.
Эвапорацию (выпаривание сточной жидкости) применяют с целью очистки сточных
вод от летучих веществ водяным паром в периодически действующих аппаратах или
непрерывно действующих дистилляционных колоннах.
Биохимическая очистка, которая широко применяется для очистки хозбытовых
сточных вод, как правило, успешно справляется и с городскими стоками, содержащими
большое количество промышленных стоков.
В последнее время по мере накопления положительного опыта эксплуатации всё
большее
внимание
привлекают
методы
доочистки
сточных
вод
органического
происхождения в биологических прудах. Широкое использование природных процессов
самоочищения в биологических прудах в ряде случаев выгодно дополняет индустриальные
способы очистки стоков. Такое сочетание позволяет удешевить очистку, упростить
эксплуатацию и гораздо успешнее решить проблему санитарной охраны поверхностных
водоёмов.
4. Качественное определение металлов в водопроводной воде
Для качественного определения металлов в водопроводной воде взяли пробы воды из
крана с различных улиц н.п.Высокий, также взял для сравнения родниковую и
дистиллированную воду.
Для удобства и наглядности результатов, создал шкалу наличия примесей в воде
таким образом:
Таблица 2.
№
0
1
Наличие
Отсутствует
ионов
2
3
4
Микроскопическое Малое
Среднее
Большое
количество
количество
количество
количество
тяжёлых
металлов
Образцы проб воды пронумеровали следующим образом:
1.
ул. Сыромятникова - №1;
2.
ул. Гвардейская - №2;
3.
ул. Дальняя - №3;
4.
ул. Можаева - №4;
5.
родниковая вода - №5;
6.
дистиллированная вода - №6.
И приступили к исследованию.
4.1. Обнаружение ионов свинца (Pb2+)
В пробирку внесли 1-2 мл исследуемого раствора
свежеприготовленного
0,2%
и
добавил
каплю
1
раствора сульфида натрия. В присутствии ионов свинца
образуется черный осадок. Реакция идет по уравнению:
Pb2+ + S2-
PbS
Результаты заносим в таблицу:
Таблица 3.
Образец
№1
№2
№3
№4
№5
№6
Наличие Pb2+
2
2
3
2
0
0
Для наглядности построили диаграмму по полученным результатам
3
2,5
№1
2
№2
1,5
№3
№4
1
№5
0,5
№6
0
наличие иона свинца (Pb2+)
Из полученных данных можно сделать вывод, что наибольшее содержание свинца
находится в образце №3 и наименьшее соответственно образцы №5 и №6. Наличие свинца в
водопроводной воде скорее всего связано с устаревшей системой водоснабжения домов.
4.2. Обнаружение ионов железа (Fe2+)
Гексацианоферрат (III) калия, в кислой среде образует с катионом Fe осадок
турнбулевой сини темно-синего цвета. Реакция идет по уравнению:
К++ Fe2+ + [Fe(CN)6]3-
KFe[Fe(CN)6]4
К 1 мл исследуемой воды добавил 2-3 капли раствора серной кислоты и 2-3 капли
раствора реактива.
Результаты заносим в таблицу:
Таблица 4.
№1
Образец
Наличие Fe2+ 3
№2
№3
№4
№5
№6
3
4
2
1
0
По полученным данным построим диаграмму.
4
3,5
3
№1
2,5
№2
2
№3
1,5
№4
1
№5
0,5
№6
0
наличие ионов железа (Fe2+)
По полученным данным видно, что наибольшее содержание ионов железа (II) в
образце № 4, а минимальное образцах №5 и №6. Наличие железа (II) в водопроводной воде
скорее всего связано с устаревшей системой водоснабжения домов и наличием залежей в
недрах земли железистых кварцитов, которые добывает «Оленегорский ГОК».
4.3. Обнаружение ионов железа (Fe3+)
Гексацианоферрат (II) калия в слабокислой среде с катионом Fe образует темно-синий
осадок берлинской лазури. Реакция идет по уравнению:
К+ + Fe3+ + [Fe(CN)6]4-
KFe[Fe(CN)6]
К 1 мл исследуемой воды прибавил 1-2 капли раствора соляной кислоты и 2 капли
раствора реактива.
Результаты заносим в таблицу:
Таблица 5.
Образец
№1
№2
№3
№4
№5
№6
Наличие Fe3+
4
4
4
3
1
0
По полученным данным построим диаграмму:
4
3,5
3
№1
2,5
№2
2
№3
1,5
№4
1
№5
0,5
№6
0
наличие ионов железа (Fe3+)
По полученным данным видно, что наибольшее содержание ионов железа (III) в
образцах № 1, №2 и № 3, а минимальное образцах №5 и №6. Наличие железа (III) в
водопроводной воде скорее всего связано с устаревшей системой водоснабжения домов и
наличием залежей в недрах земли железистых кварцитов, которые добывает «Оленегорский
ГОК».
4.4. Обнаружение ионов марганца (Mn2+).
В колбу помещают 25 мл исследуемой воды, подкисляют несколькими каплями 25%ной азотной кислоты, прибавляют по каплям 2%-ный раствор нитрата серебра до тех пор,
пока продолжается помутнение.
Затем
вводят
0,5
г
персульфата
аммония
или
несколько кристалликов диоксида свинца, нагревают до кипения. В присутствии марганца
при концентрации 0,1 мг/л и выше появляется бледно-розовая окраска:
1) 2Mn2++5 РbО2+4Н→МnО4+5 Рb2++2Н2O
Результаты заносим в таблицу:
Таблица 6.
Образец
№1
№2
№3
№4
№5
№6
Наличие Mn2+
1
1
1
1
1
0
По полученным данным построим диаграмму:
1
0,8
№1
0,6
№2
№3
0,4
№4
№5
0,2
№6
0
наличие иона марганца (Mn2+)
Наличие иона марганца во всех образцах незначительное.
4.5. Обнаружение ионов меди (Cu2).
В фарфоровую чашку поместить 3-5 мл исследуемой воды, осторожно выпарить
досуха и на периферийную часть пятна нанести каплю концентрированного раствора
аммиака. Появление интенсивно синей или фиолетовой окраски свидетельствуете о
присутствии Cu2+. Результаты заносим в таблицу:
Таблица 7.
Образец
№1
№2
№3
№4
№5
№6
Наличие Cu2
4
4
4
3
0
0
По полученным данным построим диаграмму:
4
3,5
3
№1
2,5
№2
2
№3
1,5
№4
1
№5
0,5
№6
0
наличие иона меди (Cu2)
Из полученных данных можно сделать вывод, что наибольшее содержание ионов
меди находится в образцах №1, №2 и №3 и ионов меди не обнаружено соответственно
образцах №5 и №6. Наличие меди в водопроводной воде скорее всего связано с устаревшей
системой водоснабжения домов.
Заключение
По полученным в ходе исследования данным можно сделать выводы:
- содержание ионов свинца на ул. Дальняя достаточно высокое, по сравнению с
другими районами, и минимальное значение имеет дистиллированная и родниковая воды .
Наличие свинца в водопроводной воде скорее всего связано с устаревшей системой
водоснабжения домов.
- наибольшее содержание ионов железа (II) в образце с ул. Можаева, а минимальное
содержание в образцах дистиллированной и родниковой воды. Наличие железа (II) в
водопроводной воде скорее всего связано с устаревшей системой водоснабжения домов и
наличием залежей в недрах земли железистых кварцитов, которые добывает «Оленегорский
ГОК».
- содержание ионов железа (III) в образцах с ул. Сыромятникова, ул. Гвардейская и
ул. Дальняя высокое, а минимальное в образцах дистиллированной и родниковой воды.
Наличие железа (III) в водопроводной воде скорее всего связано с устаревшей системой
водоснабжения домов и наличием залежей в недрах земли железистых кварцитов, которые
добывает «Оленегорский ГОК». И еще одна причина, как мне кажется, это то что железо (II)
окисляется в железо (III).
- Наличие иона марганца во всех образцах незначительное.
- наибольшее содержание ионов меди находится в образцах с ул. Сыромятникова, ул.
Гвардейская и ул. Дальняя и ионов меди не обнаружено соответственно образцах
дистиллированной и родниковой воды. Наличие меди в водопроводной воде связано с
износом водопроводных труб, которые подают воду в наши дома.
Таким образом наличие ионов металлов в воде говорит нам о том, что в н.п. Высокий
устаревшая система водоснабжения от чего страдает и качество воды. И воду, которая течет
из крана нужно перед употреблением кипятить или фильтровать.
Дальнейшая наша работа будет заключаться в том, чтобы провести качественный и
количественный анализ водопроводной воды на ионы неметаллов, и количественный анализ
ионов металлов в воде.
Список литературы
1.
Алекин О.А., Семенов А.Ф., Скопинцев Б.А. Руководство по химическому
анализу вод суши.- Л.: Гидрометиоиздат, 1984.- 360с.
2.
Винокурова
Н.Ф.,
Трушин
В.В.
Глобальная
экология.
–М.:
Просвещение,1998г.- 270с.
3.
Крицман
В.А.
книга
для
чтения
по
неорганической
химии.
–М.:
Просвещение,1998г.- 323с.
4.
Наука об окружающей среде/ пер. с англ. Б. Небел.: в 2-х т.- М.: Мир, 1993.-
Т.1-2.
5. Практикум по химии окружающей среды. \ Составители: Кометиани И.Б. Дорофеев Д. Н.Курск, 1998г- 128с.
6.
Рамад А. Основы прикладной экологии.- Л.: Гидрометиоиздат, 1981.- 540с.
7. http://www.ecolosorse.ru/
8. http://rupest.ru/
9. http://www.net-bolezniam.ru/
10. http://analiz-vody.ipkecol.ru/