Когда тайное становится явным

Предметное поле

Химия

Класс

Типология

Обучающая

Личностно-значимый познавательный вопрос

Многие удивляются, вот почему иногда моешь руки или тело, а чувства чистоты, как говорится «до скрипа» нет. И складывается впечатление, что руки жирные и скользкие от воды. Или наоборот помыл волосы, а они как солома. И причина вовсе не в средствах гигиены, гелях для душа и шампунях, причина в качестве водопроводной воды. Излишняя мягкость (как в первом случае со скользкими руками) или излишняя жесткость (в случае с волосами) является постоянным «спутником» водопроводной воды. А знаете ли вы, жёсткая или мягкая вода течёт в ваших водопроводных кранах? Как влияет жёсткость воды на здоровье и быт человека?

Информация по данному вопросу

Текст 1. В природе вода, прежде чем попасть в колодец или водопроводную сеть, просачивается сквозь почву и насыщается в ней растворёнными солями. Природные воды содержат сульфаты и гидрокарбонаты кальция и магния, т.е. катионы Са²⁺и Mg²⁺, анионы SO₄^2-и НСО₃^-. Вода, в которой содержание ионов Са²⁺и Mg²⁺ незначительно, называется мягкой; вода с повышенным содержанием этих ионов – жёсткой. Жёсткость, обусловленная содержанием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, называется карбонатной или временной. Жёсткость, обусловленная присутствием хлоридов и сульфатов кальция и магния, называется некарбонатной или постоянной. Карбонатная и некарбонатная жёсткости в сумме составляют общую жёсткость воды. Для численного выражения жёсткости воды указывают концентрацию в ней катионов кальция и магния. Рекомендованная единица СИ для измерения концентрации — моль/м³, однако, на практике для измерения жёсткости чаще используется ммоль/л (миллимоль на литр). Значение общей жесткости в источниках централизованного водоснабжения допускается до 7 ммоль*экв./л, в отдельных случаях по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы – до 10 ммоль*экв./л. При жесткости до 4 ммоль*экв./л. вода считается мягкой, 4-8 ммоль*экв./л – средней жесткости, 8-12 ммоль*экв./л – жесткой, более 12 ммоль*экв./л. – очень жесткой. Источники: Г.Е.Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия 9», Ю.В. Ходаков и др. «Неорганическая химия», учебник для 9 класса. http://u4isna5.ru/index.php Текст 2. Широко известно, что в жёсткой воде мыло плохо пенится. Почему? Мыла – это натриевые (иногда калиевые) соли органических кислот, и их состав можно выразить формулой NaR или KR, где R – это кислотный остаток. При добавлении мыла к жёсткой воде анионы R образуют с катионами кальция и магния нерастворимые соли CaR₂ и MgR₂, которые выпадают в виде хлопьевидного осадка, при этом образования пены не происходит. На образование этих нерастворимых солей и расходуется бесполезно мыло в жёсткой воде. Таким образом, при помощи мыльного раствора мы можем оценить общую жёсткость воды, общее содержание в ней ионов кальция и магния. Источник: Ю.В. Ходаков и др. «Неорганическая химия», учебник для 9 класса средней школы Текст 3. Существует несколько способов устранения жёсткости воды. Временная жесткость. 1. Кипячение. В результате термически нестойкие гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются с образованием накипи (нерастворимых карбонатов): Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂ + H₂O. Mg(HCO₃)₂ →MgCO₃↓ + CO₂ + H₂O. Этот способ находит применение в быту. 2. Действие известкового молока или кальцинированной соды. При этом соли кальция и магния переходят в нерастворимые соединения и, как следствие, выпадают в осадок. Например, добавление гашёной извести приводит к переводу солей кальция в нерастворимый карбонат: Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O Mg(HCO₃)₂ + Na₂CO₃→MgCO₃↓ + 2 NaHCO₃ Постоянная жесткость. Действие кальцинированной соды. CaSO₄+ Na₂CO₃→CaCO₃↓ + Na₂SO₄ MgSO₄+ Na₂CO₃→MgCO₃↓ + Na₂SO₄ Кипячением постоянная жёсткость воды не устраняется. Лучшим реагентом для устранения общей жесткости воды является ортофосфат натрия Na₃PO₄, входящий в состав большинства препаратов бытового и промышленного назначения: 3Ca(HCO₃)₂ + 2Na₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂↓ + 6NaHCO₃ 3MgSO₄ + 2Na₃PO₄ → Mg₃(PO₄)₂↓ + 3Na₂SO₄ Текст 4. В Нововятском районе г. Кирова для нужд населения используется артезианская вода из Куменского подземного озера. Артезианские воды глубокого залегания лучше защищены от различных промышленных и бактериальных загрязнений. Добыча артезианской воды имеет ряд достоинств: скважины долговечны; поскольку не производится очищение воды с помощью хлора, то вода и не содержит его; глинистые пласты предотвращают попадания «грязи» с поверхности. Однако при исследовании было выявлено, что нововятская вода имеет слабокислую среду; повышенную карбонатную жесткость; повышенную минерализацию (ионы SO₄^2-, Cl^-), что оказывает неблагоприятное влияние на организм человека. Сами по себе соли кальция и магния особого вреда живым организмам не приносят, однако постоянное употребление жёсткой воды крайне нежелательно. От регулярного употребления жёсткой воды образуются камни в почках и мочевом пузыре, развиваются болезни суставов (артриты, артрозы), аллергии, атеросклероз. Также нарушается нормальный обмен солей в организме человека. Сами соли жёсткости откладываются в органах, костях и внутри сосудов, забивая их и нарушая нормальной кровоток. Источник: http://u4isna5.ru, http://vbr3.ru, http://www.profiltr.ru Текст 5. Для некоторых областей применения воды жесткость не играет никакой роли. Например, при поливке газонов, тушении пожаров. Но, к сожалению, жесткость воды – это проблема не только воды для питья и приготовления пищи, но и воды, используемой в быту для стирки, мытья посуды и т. д. А для современной бытовой техники (стиральные, посудомоечные машины и т.д.), автономных систем горячего водоснабжения и отопления, новейших образцов сантехники – жесткость воды – катастрофа. Поэтому борьба с ней крайне актуальна. Соли жесткости при нагревании выпадают в осадок, известный каждому как накипь, которая вызывает преждевременный выход из строя сантехники, бытовой техники, нагревательных котлов и труб. Потери от жесткости воды в быту – это перерасход на 30-50% моющих средств при стирке белья и купании, плохие потребительские свойства воды: при заваривании кофе или чая в такой воде может выпасть бурый осадок, при кипячении на поверхности образуется пленка, вода приобретает характерный привкус; в жесткой воде хуже разваривается мясо, потому что соли жесткости с белками мяса образуют нерастворимые соединения, что, в свою очередь приводит к снижению усвояемости белков. Источник: http://gtb2002.com.ua Текст 6. Любая опытная домохозяйка знает, что никакие фильтры не избавят чайники от накипи. И если сначала небольшой слой накипи практически никак не влияет на работу чайника, то со временем, по мере утолщения слоя, электрический прибор начинает работать недостаточно эффективно или вообще ломается. Но пугаться этого не надо, ведь сегодня существует множество методов, которые помогут вам избавиться от неприятного налета, очистить чайник от накипи. Именно о них и пойдет речь в нашей статье. Специальные средства от накипи. Их можно приобрести практически в любом магазине бытовой химии. Для каждого средства предусмотрена своя инструкция, но общие рекомендации следующие: налейте в чайник воду, добавьте в нее средство, прокипятите воду и оставьте на некоторое время. После этого чайник нужно тщательно вымыть. Лимонная или уксусная кислота. Кислота вступить в химическую реакцию с солью, в результате чего образуются растворимые в воде соли, и накипь исчезнет. Для этого в 1 литре воды разводят 1 столовую ложку лимонной кислоты, кипятят, оставляют на ночь, а утром чайник тщательно моют. Вместо лимонной кислоты можно использовать 100 мл уксуса. Если на чайнике слишком много накипи, тогда можно воспользоваться более «ударным» способом: налейте в чайник воду, добавьте 1 столовую ложку пищевой соды, прокипятите и затем слейте воду. Далее влейте новую воду с разведенной в ней 1 столовой ложкой лимонной кислоты и кипятите воду в течение 30 минут. Затем слейте старую воду, добавьте свежую, влейте полстакана уксуса и снова кипятите в течение 30 минут. Если накипь не удалиться полностью, то она станет рыхлой и удалить ее при помощи губки будет довольно просто. Для удаления накипи не используйте слишком жесткие щетки или железные губки. Газированные напитки («Кока-Кола», «Спрайт», «Фанта»). Не удивляйтесь, эти необычные средства также используются для очистки чайника от накипи! Только нужно, чтобы газов в них не было, а чайник наполняется напитком только наполовину. Действуют данные газированные напитки на накипь потому, что содержат в себе лимонную кислоту. По этой же причине используют рассол помидоров или огурцов. Схема очистки: наливаете напиток, кипятите, моете. Какой бы способ очистки чайника от накипи вы не использовали, важно помнить, что после проведение процедуры чайник нужно тщательно промыть. Остатки «химии» могут вызвать отравление. А лучше всего после очистки несколько раз прокипятить в чайнике чистую воду. Источник: http://krasna-devica.ru

Задания на работу с данной информацией

Ознакомление

Составьте список понятий, касающихся темы «Жёсткость воды».

Понимание

Проведите следующий эксперимент: в стакан №1 с раствором гипса (искусственная жёсткая вода) и в стакан №2 с мягкой водой приливайте понемногу разбавленный раствор мыла, сильно встряхивая стаканы с водой после каждого приливания. Объясните, почему в стакане №1 пена образуется плохо, не сразу?

Применение

Сравните способы устранения временной и постоянной жёсткости воды, заполните таблицу.

Название метода	Уравнения реакций в молекулярном и ионном виде, лежащих в основе устранения
Временной жёсткости	Постоянной жёсткости

Какой принцип лежит в основе всех методов устранения жёсткости воды?

Анализ

Сравните точки зрения о полезном и вредном влиянии жёсткой воды на организм человека.

Синтез

Экспериментальным путем выясните, какой способ удаления накипи будет наиболее эффективным. Составьте отчет о результатах эксперимента.

Оценка

Подготовьте рекламу этого средства с использованием ИКТ.

учитель химии, МБОУ «СОШ с УИОП №66» г. Кирова