Вода составляет 80–90% массы растений и 75% массы животных. В составе человеческого тела воды 65%. Вода служит постоянным участником интенсивных биохимических процессов, происходящих в человеческом организме. Ни один жизненный процесс не совершается без нее. Нарушение водного баланса ведет к серьезным сдвигам в организме человека. При утрате 6–8% влаги от массы тела человек впадает в полуобморочное состояние, при потере 12% и выше процентов влаги наступает смерть. Сколько же человеческому организму нужно воды? Ученые считают, что в среднем человеку нужно 2,5 литра воды в сутки, при этом один литр приходится на питьевую воду. Однако при определенных условиях потребность в воде возрастает до 4–5 л, а в условиях жаркого климата при низкой влажности воздуха достигает 6 л и более. Человек может прожить без пищи пять-шесть недель, без воды — пять дней. Здесь уместно привести слова Дж. Байрона: «Не испытав страданий жажды, нельзя постичь, как много значит для людей вода». Главным потребителем воды на Земле является человечество и его деятельность. И не случайно все великие цивилизации древности возникали и развивались вблизи воды, в больших речных долинах. Не существовало ни одной великой цивилизации в местности, лишенной воды. Подводя итог вышесказанному, следует еще раз подчеркнуть, что вода — хранитель и распределитель на нашей планете солнечной энергии, главный творец климата, ежедневной погоды, аккумулятор тепла и, что особенно важно, необходимейшее условие жизни на планете. И нет на Земле ничего, к чему надо было бы относиться с большим вниманием и осторожностью, чем к столь привычной для нас воде. По образному выражению академика А. Л. Карпинского, «вода — это живая кровь, которая создает жизнь там, где ее не было». Вода является главным фактором, определяющим климат на поверхности Земли.
Жесткостью называют свойство воды, обусловленное наличием в ней растворимых солей кальция и магния.
Понятие жесткости воды принято связывать с катионами кальция (Са2+) и в меньшей степени магния (Mg2+). В действительности, все двухвалентные катионы в той или иной степени влияют на жесткость. Они взаимодействуют с анионами, образуя соединения (соли жесткости) способные выпадать в осадок. Одновалентные катионы (например, натрий Na+) таким свойством не обладают.
Различают следующие виды жесткости.
Временная жесткость – обусловленная содержанием в воде гидрокарбонатов кальция и магния.
Постоянная жесткость – обусловленная содержанием в воде других соединений кальция и магния.
Временная и постоянная жесткость составляют общую жесткость, устраняемую добавлением соды.
Демонстрационный эксперимент
В пробирку наливаю 3-4 мл жесткой воды, в другую мягкой. Затем наливаем 1 мл раствора мыла. Встряхнем пробирку. Что наблюдаем? Доливаем мыло порциями, встряхиваем до образования пены. В пробирку с жесткой водой нальем раствор соды. Что наблюдаем? Выпадает осадок - карбонат кальция. Запишем уравнения реакций.
СаСl2+ Na2CO3 = Са CO3 + 2 NaСl
Все вы видели накипь в чайнике, чем она обусловлена? А тем, что содержащийся в воде гидрокарбонат кальция при кипячении переходит в карбонат кальция, выпадающий в виде осадка.
Са (НCO3)2 = Са CO3 + Н2O + CO2
Предложите способы устранения жесткости воды.
Откройте, пожалуйста, учебник на страницах 83-84. Запишите в тетради возможные последствия в бытовой сфере от использования жесткой воды.
Единицы измерения
В мировой практике используется несколько единиц измерения жесткости, все они определенным образом соотносятся друг с другом. В России Госстандартом в качестве единицы жесткости воды установлен моль на кубический метр (моль/м3). Как концентрация содержания катионов в определенном объеме воды.
Кроме этого в зарубежных странах широко используются такие единицы жесткости, как немецкий градус (do, dH), французский градус (fo), американский градус, ppm CaCO3.
Происхождение жесткости
Жесткость воды колеблется в широких пределах, и существует множество типов классификаций воды по степени ее жесткости. В таблице (слайд 12 презентации) приведены целых четыре примера классификации. Две классификации из российских источников - справочника "Гидрохимические показатели состояния окружающей среды" и учебника для вузов "Водоподготовка". A две - из зарубежных: нормы жесткости немецкого института стандартизации (DIN 19643) и классификация, принятая Агентством по охране окружающей среды США (USEPA) в 1986.
Вопрос: Как, по вашему мнению, связано химическое вещество – вода и регион - кавказские минеральные воды?
Назовите знакомые вам минеральные воды? В этом вам помогут этикетки минеральных вод на столе.
Основные группы минеральных вод следующие:
- Минеральные воды, действие которых определяется ионным составом и минерализацией.
- Углекислые воды.
- Сероводородные воды.
- Железистые воды.
- Бромные, йодные и йодобромные воды.
- Кремнистые термальные воды.
- Мышьяксодержащие воды.
- Радоновые (радиоактивные) воды.
- Борсодержащие воды.
- Воды, обогащенные органическим веществом.
Так же существуют природные минеральные питьевые воды — это подземные воды различного химического состава, насыщенные двуокисью углерода (СО2) и используемые в качестве лечебных, лечебно-столовых и столовых вод.
К лечебным относят воды с минерализацией от 8 до 12 г/л. В отдельных случаях допускаются воды с более высокой минерализацией (баталинская — 21 г/л, лугела — 52 г/л), а также с минерализацией менее 8 г/л при наличии в воде увеличенных количеств мышьяка, бора и некоторых других веществ. Лечебные минеральные воды оказывают выраженное действие на организм и применяются только по назначению врача.
К лечебно-столовым относят воды с минерализацией от 2 до 8 г/л. Исключение составляет вода ессентуки № 4 с минерализацией до 10 г/л. Лечебно-столовые воды применяют как лечебные по назначению врача и в качестве столового напитка, но не систематически.
Столовые воды подразделяют на природные минеральные столовые (минерализация от 1 до 2 г/л или меньшая — при наличии биологически активных веществ) и природные столовые (минерализация менее 1 г/л), которые используются в качестве столового жаждоутоляющего и освежающего напитка.
Переходными свойствами от жидких веществ к твердым кристаллическим обладают жидкие кристаллы (сокращённо ЖК). Честь открытия жидких кристаллов (ЖК) принадлежит немецкому ученому Рихарду Рейнитцеру. В 1888 году он обнаружил странности в поведении некоторых органических веществ. При нагревании эти вещества плавились и превращались в мутную жидкость. В дальнейшем, при повышении температуры, расплав, как и положено жидкости, без твердых примесей, становился совершенно прозрачным. Но оказалось, что оптические свойства этих веществ такие, как у кристаллов, а не как у жидкости.
Закрепление:
Что такое жесткость воды?
Какие виды жесткости Вы знаете?
Как устранить жесткость воды?
Домашнее задание:
Выучить и повторить материал из конспекта.
