Исследовательский проект «Секреты минеральной воды»
Исследовательский проект
«Секреты минеральной воды»
Автор:
Шихов Рахим Саматович,
обучающийся 11 «б» класса
БОУ г.Омска «СОШ № 61»
Руководитель:
Михалева Татьяна Сергеевна,
учитель химии и биологии
БОУ г.Омска «СОШ № 61»
Омск – 2020
Оглавление
Введение……...............................................................................................................4
Глава I. Теоретическая часть ………………………………………..…………..6
Минеральная вода и ее значение ………………………….………………..6
Лечение минеральной водой……………………………………………..…7
. Классификация минеральной воды………………………..……………….8
.Состав минеральной воды……………………………………………...…..10
Глава II. Практическая часть…………………………………………..............12
. Анкетирование учащихся БОУ г.Омска “СОШ №61”………………...….12
. Определение органолептических показателей качества минеральной воды………………………………………………………………………..…12
2.3. Определение физико-химических показателей минеральной воды……………….…………………………………………………………..…13
Заключение…………………………………………..………...........................17
Список литературы………………………………………..…………..………18
Приложения
Приложение 1. Анкетирование учащихся БОУ г. Омска «СОШ №61»……...................................................................................................................19
Приложение 2. Определение органолептических показателей минеральной воды…........................................................................................................................21
Приложение 3. Определение рН (кислотности) минеральной воды……………….............................................................................................…...21
Приложение 4. Наличие сульфат – ионов в минеральной воде……….................................................................................................................22
Приложение 5. Наличие хлорид – ионов в минеральной воде……………………………………………………………………….................22
Приложение 6. Наличие катионов кальция в минеральной воде………………………………………………………………….........................23
Приложение 7. Наличие катионов магния в минеральной воде…………….........................................................................................................23
Приложение 8. Наличие гидрокарбонат-ионов в минеральной воде………..…...........................................................................................................24
Приложение 9. Наличие катионов натрия в минеральной воде………………….................................................................................................24
Приложение 10. Итоги опытов……………………………………….............25
Введение
Минеральная вода использовалась для лечения многих заболеваний еще в Древней Греции и Риме. При этом такую целебную воду не только пили, но и принимали с ней ванны, которые могли быстро снять усталость и способствовали омоложению.
Уникальные свойства минеральная вода приобретает благодаря содержанию минералов и полезных элементов. Притом, чтобы вобрать в себя самое лучшее, вода должна течь через горные породы несколько сотен лет[1].
Наш организм во многом состоит из воды и солей. Ежедневно при потоотделении, наша кожа теряет внушительное количество солей. Потребление пресной воды важно и нужно нашему организму, но не в состоянии полной мере возместить потери, поэтому может происходить нежелательное обеднение организма минеральными солями.
А специалисты давно уже доказали, что лучший путь насытить организм нужными ему солями — употребление минеральных вод, обогащенных ими естественным путем в недрах земли. В минеральной воде содержатся практически все необходимые соли для нормального функционирования организма.
Цель исследования: изучить химический состав минеральной воды.
Объект исследования: минеральная вода фирм “Карачинская” и “Омская".
Предмет исследования: состав и свойства минеральной воды.
Задачи:
1) Провести анализ источников информации по значению минеральной воды для организма человека, ее свойствам, качеству минеральной воды, установленному ГОСТ;
2) Провести анкетирование учащихся БОУ “СОШ №61”;
3) Подобрать и освоить методику определения катионного и анионного состава минеральной воды;
4) Изучить и дать характеристику данных марок минеральной воды.
Гипотеза: проведя опыты по обнаружению катионов и анионов в минеральной воде, можно говорить о ее химическом составе.
Методы исследования:
Изучение и анализ литературы;
Анкетирование;
Эксперимент;
Анализ полученных данных.
Глава I. Теоретическая часть
Минеральная вода и ее значение
Качественная природная минеральная вода, обладающая уникальным минеральным составом, способна заряжать энергией организм, помогать в борьбе с вирусами и инфекциями.
Положительные свойства минеральной воды, влияние на организм человека[5]:
поступление в организм полезных микроэлементов;
активизация работы ферментов;
укрепление клеток организма;
укрепление костной ткани и зубной эмали;
регулирование показателей кислотно-щелочного баланса;
укрепление иммунитета;
улучшение самочувствия.
Не меньшую пользу минералка приносит как средство для эффективного очищения организма, так как способна в короткие сроки выводить шлаки и токсины. А также нормализовать обмен веществ, что способствует снижению массы тела.
Минералка способствует повышению тонуса организма, а это весьма кстати при повышенных физических и умственных нагрузках.
Кроме того, употребление минеральной воды нормализует артериальное давление и укрепляет нервную систему. А в подогретом виде этот целебный напиток может стать помощником в борьбе с воспалением, болью и спазмами желудка.
Минеральная вода способствует разжижению содержимого желчного пузыря и оттоку желчи.
При регулярном употреблении минеральная вода принесет вашему здоровью ощутимую пользу!
Лечение минеральной водой[4]
Питьевое лечение минеральными водами должен назначать врач, нужно соблюдать подобранную им дозировку. Столовые минеральные воды можно пить в большем объеме, так как содержание солей в них не выше 5 мг на 1 л.
Количество минеральной воды, которое можно выпить за один раз для лечения, определяется из расчета 3 мл на 1 кг массы тела. В сутки допускается прием до 1 л минеральной воды. Подогретую минералку пьют при гастрите с повышенной секрецией, колите, язвенной болезни, болезнях органов дыхания, печени и желчного пузыря. Для мочегонного эффекта, а также при гастрите с пониженной секрецией, запорах принимают прохладную воду.
Отвечая на вопрос, какие заболевания лечит минеральная вода, в первую очередь называют болезни почек и образование камней. В этом случае пьют щелочные и бикарбонатные воды. Они уменьшают воспаление и оказывают мочегонное действие.
При язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки минеральную воду нужно употреблять перед едой, обязательно в теплом виде.
Для лечения гастрита, болезней печени, при запорах используется сульфатная вода. При всех видах гастрита также показаны бикарбонатные щелочные и щелочноземельные воды.
При атеросклерозе полезны йодистые воды, при анемии — воды с высоким содержанием железа. Диабетики могут утолять жажду сульфатной, натриевой бикарбонатно-кальциевой водой.
При ожирении подойдут воды с минимальной минерализацией из-за часто сопутствующей ему гипертонии.
Но также минеральная вода, несмотря на свои значительные целебные свойства, может принести и вред, если не учитывать индивидуально имеющиеся у человека заболевания.
Минеральные воды противопоказаны при воспалительных процессах и острых заболеваниях ЖКТ, когда есть рвоты или кровотечение. Гидрокарбонатную воду нельзя принимать при сильной щелочной реакции мочи.
При появлении побочных явлений приема воды — бессонницы, учащенного сердцебиения и скачков кровяного давления, беспокойства, лечение стоит отменить. Индивидуальную непереносимость еще никто не отменял. Также учтите, что у нее ограниченный срок хранения. В стеклянных бутылках – 2 года, а в пластиковых – 1,5.
Классификация минеральной воды[3]
В зависимости от общей минерализации минеральные воды бывают:
пресные (минерализация до 1 г на дм³ включительно);
слабоминерализованные (минерализация более 1 до 2 г на дм³ включительно);
маломинерализованные (минерализация более 2 до 5 г на дм³ включительно);
среднеминерализованные (более 5 до 10 г на дм³ включительно);
высокоминерализованные (более 10 до 15 г на дм³ включительно).
В зависимости от назначения:
столовые - уровень минерализации не превышает 1 г/л; способны нормализовать функцию пищеварительных органов; ценны чистотой и безвредностью для организма; можно использовать без консультации врача, сочетая природный вкус и пользу для здоровья;
лечебно-столовые - уровень минерализации в рамках 1-10 г/л, отличаются приятными вкусовыми качествами, но и оказывают 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.
Минеральные воды по химическому составу:
гидрокарбонатные (щелочные) — предназначены для тех, кто занимается спортом (оказывают благоприятное влияние при усиленной мышечной работе, восстанавливая резервную щелочность крови, а также при диабете, инфекционных заболеваниях). Применяются при лечении мочекаменной болезни и подагры. Противопоказания — гастрит (так как выделяющийся при распаде гидрокарбонатов углекислый газ стимулирует секрецию желудочного сока);
сульфатные — рекомендуются тем, у кого наблюдаются проблемы с печенью и желчным пузырем (в качестве желчегонного, а также как слабительное), ожирение и сахарный диабет. Не рекомендуется употреблять такую воду детям и подросткам, так как сульфаты препятствуют росту костей, связывая кальций пищи в просвете ЖКТ в нерастворимые соли;
хлоридные — способствуют регулировке работы кишечника, желчевыводящих путей и печени. Противопоказания к применению (категорически) — повышенное давление;
магниевые — помогают при стрессовых ситуациях. Противопоказания — склонность к расстройству желудка;
натриевые, кальциевые;
железистые и другие.
По происхождению минеральная вода может быть:
натуральная (добывается из природных источников);
искусственная (в воде растворяют специально подобранный комплекс минеральных веществ).
Реакция воды (степень кислотности или щелочности, выражаемая величиной pH) имеет важное значение для оценки её лечебного действия. Кислые воды имеют pH = 3,5—6,8, нейтральные — 6,8—7,2, щелочные — 7,2—8,5 и выше.
Состав минеральной воды
Химический состав минеральной воды определяется растворенными в ней солями. Они представлены электрически заряженными частицами - ионами с положительным или отрицательным зарядом. Основными из них являются: три катиона - натрий (Na+), кальций (Са2+), магний (Mg2+) и три аниона - хлор (Сl), сульфат (SO2) и гидрокарбонат (НСО3). В небольших количествах в минеральной воде содержится почти вся таблица Менделеева.
Двуокись углерода также является важным компонентом минеральной воды, так как за счёт взаимодействия углекислого газа с подземными породами и формируются лечебные свойства воды. Содержание химических элементов, газов и органических веществ в минеральной воде в основном и определяет ее биологическое и лечебное действие.
Глава II. Практическая часть
Анкетирование учащихся БОУ г.Омска «СОШ №61»
Я провел анкетирование среди учащихся нашей школы. В анкетировании приняли участие – 92 учащихся БОУ «СОШ № 61»
Результаты анкетирования следующие:
Редко пьют минеральную воду 42%, а часто 30%, предпочитая минеральную воду марки «Карачинская» -55% опрошенных.Также популярностью среди учеников нашей школы пользуется минеральная вода марки «Омская» -28%.
Большинство учащихся (79%) употребляют минеральную воду просто для утоления жажды, а в лечебных целях только 21% учащихся, но в то же время считая что минеральная вода полезна для организма (84%) (Приложение 1).
Определение органолептических показателей качества минеральной воды марки «Карачинская» и «Омская»
Для проведения исследования, я взял 2 самые популярные марки минеральной воды, опираясь на анкетирование: минеральную воду «Карачинская» емкостью 1,5 л и «Омскую» емкостью 1л.
Я оценил прозрачность, цвет, вкус, запах, насыщенность диоксидом углерода.
Прозрачность и цвет определяют визуально в проходящем дневном свете в чистом стакане. Перед анализом стакан ополаскивают исследуемой водой.
Перед определением запаха воду в бутылках выдерживал в баке с водой при температуре 20-30 °С в течение часа. Затем немедленно наполнил стакан и проанализировал запах.
Для определения вкуса минеральную воду в бутылке погружал в воду со льдом и выдерживал один час при температуре 12 ± 1 °С.
Насыщенность диоксидом углерода определил визуально при открытии бутылки.
Таблица 1. «Органолептическая характеристика минеральных вод «Карачинская» и «Омская»
Показатель | Карачинская | Омская |
Внешний вид | Прозрачная жидкость, без посторонних включений, без естественного осадка минеральных солей. | Прозрачная жидкость, без посторонних включений, без естественного осадка минеральных солей. |
Цвет | Бесцветная жидкость | Бесцветная жидкость |
Вкус | Легкий соленый вкус | Легкий соленый вкус |
Запах | Без запаха | Без запаха |
Углекислый газ | Много | Много |
Вывод: по органолептическим показателям минеральные воды «Карачинская» и «Омская» соответствуют стандартам[2] – это прозрачные, бесцветные жидкости, без посторонних включений, не имеющие естественного осадка минеральных солей. Они не имеют запаха. Имеют соленый привкус за счет содержащихся в минеральной воде солей. При первом открытии бутылок выделяется большое количество пузырьков двуокиси углерода. (Приложение 2).
Определение физико-химических показателей минеральной воды
А) Определение pН
Для определения pН я взял пробирку и налил в нее минеральную воду марки «Карачинская». Поместил в минеральную воду лакмусовую бумажку. После 3-4 минут сравнил результаты со шкалой ph. То же самое проделал и с минеральной водой марки «Омская». Результаты занес в таблицу.
Таблица 2
Минеральная вода | рН |
Карачинская | рН 7 |
Омская | рН 5 |
Вывод: среда минеральной воды «Карачинская» близкая к нейтральной, слабощелочная. Среда минеральной воды «Омская» кислая (определил по шкале) (Приложение 3).
Б) Определение наличия сульфат – ионов(SO42-)
Чтобы узнать присутствуют ли в минеральной воде сульфаты или это всего лишь обман, написанный на этикетке, в чистые сухие пробирки налил минеральную воду и добавил в неё BaCl2 (хлорид бария). В результате реакции Карачинская вода незначительно помутнела, а реакция с минеральной воды марки Омская не пошла.
SO42- + Ba²⁺=> BaSO4↓(сульфат бария)
Результаты занес в таблицу.
Таблица 3
Название воды | SO42- |
Карачинская | Незначительное помутнение |
Омская | Помутнения не обнаружено |
Вывод: в минеральной воде «Карачинская» содержится незначительное количество сульфат-ионов, о чем свидетельствует незначительное помутнение воды в пробирке. Как указано на этикетке, в «Карачинской» 150-250 мг/дм3. Но в Омской минеральной воде сульфат- ионов не обнаружено так как их содержание невелико (<10мг/дм3) (Приложение 4).
В) Определение наличия хлорид – ионов (Cl-)
Для определения иона Cl- я добавил AgNO3 (нитрат серебра) и после взаимодействия и в Карачинской и Омской минеральной воде образовался белый осадок.
Cl⁻ + Ag⁺ => AgCl↓ (хлорид серебра)
Полученные результаты реакции занес в таблицу.
Таблица 4
Название воды | Cl- |
Карачинская | выпадение белого осадка |
Омская | выпадение белого осадка |
Вывод: в минеральной воде «Карачинская» и «Омская» присутствуют хлорид – ионы. В них содержание хлорид-ионов, как указано на этикетке, 500-600мг/дм3 и 2500-3300 мг/дм3 соответственно. (Приложение 5).
Г) Определение наличия катионов кальция (Са2+)
Для определения катионов Са2+ в минеральной воде добавил Na2CO3 (карбонат натрия). Но в итоге реакция не пошла ни в одной воде.
Сa²⁺ + CO₃²⁻=> CaCO₃↓ (карбонат кальция)
Полученные результаты занес в таблицу.
Таблица 5
Название воды | Са2+ |
Карачинская | Отсутствие реакци |
Омская | Отсутствие реакци |
Вывод: в составе «Карачинской» и «Омской» минеральной воды катионов Са2+ не обнаружено (Приложение 6).
Д) Определение наличия катионов магния (Мg2+)
Для определения катионов Мg2+ добавил раствор NaOH (гидроксид натрия). Реакция не наблюдается ни в одной воде.
Мg2+ + OH– => Mg(OH)2 (гидроксид магния)
Результаты занес в таблицу.
Таблица 6
Название воды | Мg2+ |
Карачинская | Отсутствие реакции |
Омская | Отсутствие реакции |
Вывод: данные марки минеральной воды не содержат Мg2+ (Приложение 7).
Е) Определение наличия гидрокарбонат-ионов (НСО3–)
Для определения НСО3– я добавил в минеральную воду соляную кислоту(HCl). В Карачинской минеральной воде выделения газов не наблюдается. В Омской минеральной воде наблюдается небольшое выделение газов.
H+ + НСО3– => CO2↑(углекислый газ) + H2O
Результаты занес в таблицу.
Таблица 7
Название воды | НСО3– |
Карачинская | Отсутствие выделения газов |
Омская | Незначительное выделение газов |
Вывод: минеральная вода марки «Карачинскя» не содержит гидрокарбонат-ионы, а минеральная вода марки «Омская» содержит небольшое количество гидрокарбонат-ионов. (Приложение 8)
Ж) Определение наличия катионов натрия(Na+)
Для определения Na+ я опустил медную проволоку в стаканы с исследуемыми минеральными водами, а после поднес эту проволоку к пламени спиртовой спиртовки. В результате цвет пламени стал желтым. Результат занес в таблицу.
Таблица 8
Название воды | Na+ |
Карачинская | Изменение цвета пламени (желтое) |
Омская | Изменение цвета пламени (желтое) |
Вывод: бутылки минеральных вод марок «Карачинскя» и «Омская» содержат катионы натрия (Приложение 9).
3. Заключение
В своей исследовательской работе я изучил и дал характеристику данных марок минеральной воды (“Карачинская” и “Омская”). Мне удалось освоить методику определения катионного и анионного состава минеральной воды и провести качественные реакции на определение различных ионов. Но, к сожалению, мне не удалось найти все элементы, которые написаны на этикетке бутылок с минеральной водой марок “Карачинская” и “Омская”.
Результаты исследований я привел в таблице №9 и в 10 приложении.
Таблица 9
Наличие химических веществ в минеральной воде
Ионы \ марка воды | “Карачинская” | “Омская” |
SO42- | + | - |
Cl- | + | + |
Са2+ | - | - |
Мg2+ | - | - |
НСО3– | - | + |
Na+ | + | + |
4.Список литературы
1. Ганейзер Г. Е. Подземные воды нашей Земли, М., Просвещение, 1990.
2. ГОСТ 23268.1-91 Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно-столовые и природные столовые. Методы определения органолептических показателей и объема воды в бутылках.
3. Классификация минеральных вод и лечебных грязей для целей их сертификации. - МУ №2000/34. - М., 2000(МЗ РФ)
4. Зотова В.И., Панова Л.Н., Афанасьева М.И. Современное состояние санитарно-микробиологической оценки качества пресных и минеральных вод//Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физкультуры. 2004. №3.
5. Назаров, А. А. Долголетие без болезней. Минеральные воды на страже здоровья / А.А. Назаров. - М.: Открытое Решение, 2014. - 152 c.
6. Официальный сайт «Карачинский источник»http://karachinskaya.ru/
Приложение 1
Анкетирование учащихся БОУ г. Омска «СОШ №61»
Приложение 2
Определение органолептических показателей минеральной воды
Приложение 3
Определение рН минеральной воды
1) “Карачинская” 2) “Омская”
Приложение 4
Наличие сульфат – ионов (SO42-) в минеральной воде
Приложение 5
Наличие хлорид – ионов (Cl- ) в минеральной воде
В “Карачинской” 2) В “Омской”
Приложение 6
Наличие катионов кальция (Са2+ ) в минеральной воде
Приложение 7
Наличие катионов магния (Мg2+ ) в минеральной воде
Приложение 8
Н аличие гидрокарбонат-ионов (НСО3–)
Приложение 9
Наличие катионов натрия (Na+) в минеральной воде
Приложение 10
Итоги опытов
Минеральная вода марки “Карачинская”
Минеральная вода марки “Омская”