Определение РН осадков в зимнее время в районе Западное Дегунино Автор Жерихова Юлия 10-д класс ГОУ ЦО 1481 г. Москвы Руководитель Дунаева Ирина Ивановна, - презентация

1 Определение РН осадков в зимнее время в районе Западное Дегунино Автор Жерихова Юлия 10-д класс ГОУ ЦО 1481 г. Москвы Руководитель Дунаева Ирина Ивановна, учитель химии

2 Цель: опытным путем установить уровень рН осадков (или воды, образовавшейся при таянии снега) и объяснить результаты своего исследования. Цель: опытным путем установить уровень рН осадков (или воды, образовавшейся при таянии снега) и объяснить результаты своего исследования. Предмет исследования: водородный показатель растворов Предмет исследования: водородный показатель растворов Объект исследования: талая вода, полученная путем сбора осадков в зимнее время года. Объект исследования: талая вода, полученная путем сбора осадков в зимнее время года.

3 Методы исследования: теоретический :изучения соответствующей литературы, анализ полученных результатов; практический метод. Методы исследования: теоретический :изучения соответствующей литературы, анализ полученных результатов; практический метод. Место исследования: район Западное Дегунино, ГОУ ЦО 1481, ул. Ангарская д.22-а Место исследования: район Западное Дегунино, ГОУ ЦО 1481, ул. Ангарская д.22-а Оборудование и реактивы. Штатив с пробирками, полоски универсальной индикаторной бумаги; дождевая (талая) вода, вода из-под крана, дистиллированная вода. Оборудование и реактивы. Штатив с пробирками, полоски универсальной индикаторной бумаги; дождевая (талая) вода, вода из-под крана, дистиллированная вода.

4 Введение Введение Введение КИСЛОТНЫЕ ОСАДКИ, дождь, снег или дождь со снегом, имеющие повышенную кислотность. Кислотные осадки возникают главным образом из-за выбросов оксидов серы и азота в атмосферу при сжигании ископаемого топлива (угля, нефти и природного газа). Растворяясь в атмосферной влаге, эти оксиды образуют слабые растворы серной и азотной кислот и выпадают в виде кислотных дождей. Относительная кислотность раствора выражается индексом рН (кислотность определяется наличием свободных ионов водорода Н+; рН – это показатель концентрации ионов водорода). При рН = 1 раствор представляет собой сильную кислоту (как электролит в аккумуляторной батарее); рН = 7 означает нейтральную реакцию (чистая вода), а рН = 14 – это сильная щелочь (щелок). Поскольку рН измеряется в логарифмической шкале, водная среда с рН = 4 в десять раз более кислая, чем среда с рН = 5, и в сто раз более кислая, чем среда с рН = 6. Обычная незагрязненная дождевая вода имеет рН = 5,65. Кислотными называются дожди с рН менее 5,65. Из данных, приведенных в табл. 1, следует, что рН дождевой воды в норме должен составлять около 6,0. КИСЛОТНЫЕ ОСАДКИ, дождь, снег или дождь со снегом, имеющие повышенную кислотность. Кислотные осадки возникают главным образом из-за выбросов оксидов серы и азота в атмосферу при сжигании ископаемого топлива (угля, нефти и природного газа). Растворяясь в атмосферной влаге, эти оксиды образуют слабые растворы серной и азотной кислот и выпадают в виде кислотных дождей. Относительная кислотность раствора выражается индексом рН (кислотность определяется наличием свободных ионов водорода Н+; рН – это показатель концентрации ионов водорода). При рН = 1 раствор представляет собой сильную кислоту (как электролит в аккумуляторной батарее); рН = 7 означает нейтральную реакцию (чистая вода), а рН = 14 – это сильная щелочь (щелок). Поскольку рН измеряется в логарифмической шкале, водная среда с рН = 4 в десять раз более кислая, чем среда с рН = 5, и в сто раз более кислая, чем среда с рН = 6. Обычная незагрязненная дождевая вода имеет рН = 5,65. Кислотными называются дожди с рН менее 5,65. Из данных, приведенных в табл. 1, следует, что рН дождевой воды в норме должен составлять около 6,0.

5 Таблица 1. Значения рН различных сред Наименование средырННаименование средырН Разбавленная соляная кислота (1 моль/л) 0 Кровь 7,4 Желудочный сок 1,4–1,7 Водопр. вода 7,5 Лимонный сок 2,0 Морская вода 7,5–8,0 Сок яблок сорта «антоновка» 2,5 Разбавленный раствор питьевой соды 8,5 Уксус (3%-й) 3,0 Разбавленный раствор кальцинированной соды 11,5 Щавелевый сок 3,7 Нашатырный спирт 12,0 Томатный сок 4,0 Раствор гидроксида натрия (1 моль/л) 14,0 Черный кофе 5,0 Слюна 6,9 Моча 6,0 Cлеза 7,0 Дождевая вода 6,0 Химически чистая вода 7,0

6 Водородный показатель Водородный показатель, или рН, среды – это десятичный логарифм концентрации катионов водорода, взятый с обратным знаком: Водородный показатель, или рН, среды – это десятичный логарифм концентрации катионов водорода, взятый с обратным знаком: рН = –lgc(H+), рН = –lgc(H+), где c(H+) – концентрация катионов водорода, моль/л. где c(H+) – концентрация катионов водорода, моль/л. Данное понятие введено в 1909 г. датским химиком С.Серенсеном. Данное понятие введено в 1909 г. датским химиком С.Серенсеном. В зависимости от значения рН различают следующие реакции среды: В зависимости от значения рН различают следующие реакции среды: рН < 7 – кислая (рН = 0–3 – сильнокислая, рН = 4–6 – слабокислая); рН < 7 – кислая (рН = 0–3 – сильнокислая, рН = 4–6 – слабокислая); рН = 7 – нейтральная; рН = 7 – нейтральная; рН > 7 – щелочная (рН = 8–10 – слабощелочная, рН = 11–14 – сильнощелочная). Роль рН исключительно велика как в природе, так и в технике, поскольку многие процессы в живых организмах и промышленном производстве протекают только при строго определенных значениях рН. рН > 7 – щелочная (рН = 8–10 – слабощелочная, рН = 11–14 – сильнощелочная). Роль рН исключительно велика как в природе, так и в технике, поскольку многие процессы в живых организмах и промышленном производстве протекают только при строго определенных значениях рН.

7 Механизм образования кислотных дождей

8 Методы определения значения рН Для определения значения pH растворов широко используют несколько методик. Водородный показатель можно приблизительно оценивать с помощью индикаторов, точно измерять pH-метром или определять аналитически путём, проведением кислотно-основного титрования. Для определения значения pH растворов широко используют несколько методик. Водородный показатель можно приблизительно оценивать с помощью индикаторов, точно измерять pH-метром или определять аналитически путём, проведением кислотно-основного титрования.

9 1 метод Для грубой оценки концентрации водородных ионов широко используются кислотно-основные индикаторы органические вещества-красители, цвет которых зависит от pH среды. К наиболее известным индикаторам принадлежат лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый (метилоранж) и другие. Индикаторы способны существовать в двух по-разному окрашенных формах либо в кислотной, либо в основной. Изменение цвета каждого индикатора происходит в своём интервале кислотности, обычно составляющем 12 единицы Для грубой оценки концентрации водородных ионов широко используются кислотно-основные индикаторы органические вещества-красители, цвет которых зависит от pH среды. К наиболее известным индикаторам принадлежат лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый (метилоранж) и другие. Индикаторы способны существовать в двух по-разному окрашенных формах либо в кислотной, либо в основной. Изменение цвета каждого индикатора происходит в своём интервале кислотности, обычно составляющем 12 единицыкислотно-основные индикаторыкрасителилакмусфенолфталеин метиловый оранжевыйкислотно-основные индикаторыкрасителилакмусфенолфталеин метиловый оранжевый

10 Для расширения рабочего интервала измерения pH используют так называемый универсальный индикатор, представляющий собой смесь из нескольких индикаторов. Универсальный индикатор последовательно меняет цвет с красного через жёлтый, зелёный, синий до фиолетового при переходе из кислой области в щелочную. Определения pH индикаторным методом затруднено для мутных или окрашенных растворов. Для расширения рабочего интервала измерения pH используют так называемый универсальный индикатор, представляющий собой смесь из нескольких индикаторов. Универсальный индикатор последовательно меняет цвет с красного через жёлтый, зелёный, синий до фиолетового при переходе из кислой области в щелочную. Определения pH индикаторным методом затруднено для мутных или окрашенных растворов. универсальный индикаторжёлтыйзелёный синий универсальный индикаторжёлтыйзелёный синий

11 2 метод Использование специального прибора pH-метра позволяет измерять pH в более широком диапазоне и более точно (до 0,01 единицы pH), чем с помощью индикаторов. Ионометрический метод определения pH основывается на измерении милливольтметром- ионометром ЭДС гальванической цепи, включающей специальный стеклянный электрод, потенциал которого зависит от концентрации ионов H+ в окружающем растворе. Способ отличается удобством и высокой точностью, особенно после калибровки индикаторного электрода в избранном диапазоне рН, позволяет измерять pH непрозрачных и цветных растворов и потому широко используется Использование специального прибора pH-метра позволяет измерять pH в более широком диапазоне и более точно (до 0,01 единицы pH), чем с помощью индикаторов. Ионометрический метод определения pH основывается на измерении милливольтметром- ионометром ЭДС гальванической цепи, включающей специальный стеклянный электрод, потенциал которого зависит от концентрации ионов H+ в окружающем растворе. Способ отличается удобством и высокой точностью, особенно после калибровки индикаторного электрода в избранном диапазоне рН, позволяет измерять pH непрозрачных и цветных растворов и потому широко используетсяpH-метраЭДСстеклянный электродpH-метраЭДСстеклянный электрод

12 3 метод Аналитический объёмный метод кислотно-основное титрование также даёт точные результаты определения кислотности растворов. Раствор известной концентрации (титрант) по каплям добавляется к исследуемому раствору. При их смешивании протекает химическая реакции. Точка эквивалентности момент, когда титранта точно хватает, чтобы полностью завершить реакцию, фиксируется с помощью индикатора. Далее, зная концентрацию и объём добавленного раствора титранта, вычисляется кислотность раствора. Аналитический объёмный метод кислотно-основное титрование также даёт точные результаты определения кислотности растворов. Раствор известной концентрации (титрант) по каплям добавляется к исследуемому раствору. При их смешивании протекает химическая реакции. Точка эквивалентности момент, когда титранта точно хватает, чтобы полностью завершить реакцию, фиксируется с помощью индикатора. Далее, зная концентрацию и объём добавленного раствора титранта, вычисляется кислотность раствора.кислотно-основное титрованиекислотно-основное титрование

13 Практическая часть В своей работе мы решили рассмотреть кислотность осадков, выпадающих в нашем районе. В литературе много материала о вредности кислотных осадков, поэтому цель работы для нас стала очень актуальной. А поскольку материал о водородном показателе изучается в курсе химии 11 класса, то он обладает и определенной новизной. В течение декабря-февраля года мы собирали осадки и исследовали их с помощью универсальной индикаторной бумаги. В своей работе мы решили рассмотреть кислотность осадков, выпадающих в нашем районе. В литературе много материала о вредности кислотных осадков, поэтому цель работы для нас стала очень актуальной. А поскольку материал о водородном показателе изучается в курсе химии 11 класса, то он обладает и определенной новизной. В течение декабря-февраля года мы собирали осадки и исследовали их с помощью универсальной индикаторной бумаги.

14

15 Алгоритм выполнения работы 1. Собрать снег, дождаться когда он растает. 1. Собрать снег, дождаться когда он растает. 2. Вылить талую воду в пробирку. 2. Вылить талую воду в пробирку. 3. Смочить раствором из пробирки полоску универсальной индикаторной 6умаги, поместить влажную полоску на лист белой бумаги и быстро сравнить окраску индикаторной бумаги с эталоном шкалы рН. Значение рН, соответствующее окраске эталона и индикаторной бумаги, записать в табл Смочить раствором из пробирки полоску универсальной индикаторной 6умаги, поместить влажную полоску на лист белой бумаги и быстро сравнить окраску индикаторной бумаги с эталоном шкалы рН. Значение рН, соответствующее окраске эталона и индикаторной бумаги, записать в табл. 2.

16

17 Таблица 2. Результаты измерения рН пробиркиСодержание пробирки Дата сбора рН 1Снег (талая вода) Снег (талая вода) Снег (талая вода) Снег (талая вода) Снег (талая вода) Снег (талая вода)

18 Табл. 2 (продолжение) пробиркиСодержание пробирки Дата сбора рН 7 Снег (талая вода) Снег (талая вода) Снег (талая вода) Снег (талая вода) Снег (талая вода) Снег (талая вода) Снег (талая вода)

19 Выводы Наше исследование показало, что кислотные дожди нашему району не угрожают, наши осадки дают щелочную, либо слабо щелочную среду. Тогда возникает вопрос, откуда берутся щелочные дожди. Исследовав литературу, мы увидели, что подобное явление-не такая и редкость. Концентрированный щелочной дождь выпал в Ставрополе и окрестностях в 2003 году. Было зафиксировано большое количество жалоб граждан на то, что капли от прошедшего дождя оставили несмываемые пятна на одежде, особенно сшитой из кожи. Коричневатые пятна остались и на автомобилях. Как сообщили агентству "Интерфакс" в территориальном управлении Роспотребнадзора по краю, в выпавших осадках содержались азотистые соединения. "Проведен анализ осадков на качественном уровне, который показал, что в осадках содержалась щелочь, а именно - азотистые соединения", - сказал представитель ставропольского ТУ Роспотребнадзора Наше исследование показало, что кислотные дожди нашему району не угрожают, наши осадки дают щелочную, либо слабо щелочную среду. Тогда возникает вопрос, откуда берутся щелочные дожди. Исследовав литературу, мы увидели, что подобное явление-не такая и редкость. Концентрированный щелочной дождь выпал в Ставрополе и окрестностях в 2003 году. Было зафиксировано большое количество жалоб граждан на то, что капли от прошедшего дождя оставили несмываемые пятна на одежде, особенно сшитой из кожи. Коричневатые пятна остались и на автомобилях. Как сообщили агентству "Интерфакс" в территориальном управлении Роспотребнадзора по краю, в выпавших осадках содержались азотистые соединения. "Проведен анализ осадков на качественном уровне, который показал, что в осадках содержалась щелочь, а именно - азотистые соединения", - сказал представитель ставропольского ТУ Роспотребнадзора

20 Внимательно изучив свой район, почитав литературу, мы узнали, что здесь много промышленных предприятий - среди них Ховринский железнодорожный узел, заводы "Ритм", "Знамя", трубозаготовительный и авторемонтный, холодильник 15 и др. Из всех перечисленных предприятий, возможно, холодильник 15 и является причиной хоть и незначительной, но щелочной реакции осадков. Внимательно изучив свой район, почитав литературу, мы узнали, что здесь много промышленных предприятий - среди них Ховринский железнодорожный узел, заводы "Ритм", "Знамя", трубозаготовительный и авторемонтный, холодильник 15 и др. Из всех перечисленных предприятий, возможно, холодильник 15 и является причиной хоть и незначительной, но щелочной реакции осадков.

21 Используемая литература Мамедов Н.М., Суравегина И.Т., Глазачев С.Н. Основы общей экологии. М.: Устойчивый мир, 2000, с. 96–97; Мамедов Н.М., Суравегина И.Т., Глазачев С.Н. Основы общей экологии. М.: Устойчивый мир, 2000, с. 96–97; Хомченко Г.П. Химия для поступающих в вузы. М.: Высшая школа, 1993, с. 130–132 Хомченко Г.П. Химия для поступающих в вузы. М.: Высшая школа, 1993, с. 130–132 Израэль Ю.А., Назаров И.М., Прессман А.Я. и др. Кислотные дожди. Л., 1989 Хорват Л. Кислотный дождь. М., 1990 Израэль Ю.А., Назаров И.М., Прессман А.Я. и др. Кислотные дожди. Л., 1989 Хорват Л. Кислотный дождь. М., 1990 Шустов С.Б., Шустова Л.В. Химические основы экологии. М. Просвещение,1995. Шустов С.Б., Шустова Л.В. Химические основы экологии. М. Просвещение,1995. Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущева Э.В. Практикум по экологии. М, АО МДС,1996. Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущева Э.В. Практикум по экологии. М, АО МДС,1996. Муравьев А.Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. АО «Крисмас+», Санкт-Петербург, Муравьев А.Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. АО «Крисмас+», Санкт-Петербург, 1998.