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»

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

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

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

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

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

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

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

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

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”