Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: VII Международной научно-практической конференции ««Проба пера» ЕСТЕСТВЕННЫЕ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 07 мая 2013 г.)

Наука: Химия

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ИССЛЕДОВАНИЕ  ЗАВИСИМОСТИ  ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ  ПРОВОДИМОСТИ  ОТ  ХИМИЧЕСКОГО  СОСТАВА  ВОДНЫХ  РАСТВОРОВ  И  РАЗЛИЧНЫХ  ТИПОВ  ВОД

Староверов  Алексей

класс  11  «А»,  МБОУ  «СОШ  №  51»,  г.  Астрахань

Кузьмина  Елена  Валентиновна

научный  руководитель,  старший  преподаватель  кафедры  «Общая,  неорганическая  и  аналитическая  химия»,  ФГБОУ  ВПО  «Астраханский  государственный  технический  университет»

Огородникова  Надежда  Петровна

доцент  кафедры  «Общая,  неорганическая  и  аналитическая  химия»,  ФГБОУ  ВПО  «Астраханский  государственный  технический  университет»

 

Вода  присутствует  во  всех  сферах  человеческой  жизни.  Невозможно  представить  такую  отрасль  промышленности,  где  бы  в  том  или  другом  виде  не  применялась  вода.  Она  служит  источником  энергии  и  переносит  тепло,  используется  как  прекрасный  растворитель  для  многих  веществ.  Вода  является  той  средой,  в  которой  протекает  огромное  количество  различных  химических  реакций.

Основными  источниками  воды  на  Земле  служат  поверхностные  природные  воды:  реки,  озёра,  моря,  океаны.  Различие  в  свойствах  различных  типов  вод  обусловлено  различием  в  их  химическом  составе.  Основными  ионами  в  природных  водах  являются  анионы  HCO3-,  SO42-,  Cl-  ,  CO32-,  и  катионы  Na+,  K+,  Ca2+,  Mg2+,  они  составляют  90—95  %  от  общего  содержания  ионов  в  воде  [4,  5].  Этими  ионами  и  обусловливается  электропроводность  природных  вод.

Поэтому  представлялось  актуальным  экспериментально  установить  факторы,  влияющие  на  электрическую  проводимость  водных  растворов,  а  также  провести  количественный  анализ  содержания  основных  ионов  в  различных  типах  вод  и  установить  зависимость  электрической  проводимости  воды  от  её  химического  состава.

Цель  работы:  установить  зависимость  электрической  проводимости  различных  типов  вод  от  их  химического  состава  и  ионной  силы  растворов. 

Измеряли  электрическую  проводимость  и  исследовали  содержание  ионов  в  водопроводной,  «крещенской»,  талой  (снеговой),  морской  (Чёрное  море),  речной  (р.  Волга)  воде  и  водных  растворах  солей.

Электрическую  проводимость  воды  и  водных  растворов  измеряли  с  использованием  электрической  цепи,  состоящей  из  источника  тока  и  ключа,  источника  питания  напряжением  до  30  вольт,  лампочки  на  подставке,  электролитического  стакана,  медных  электродов,  вольтметра  и  миллиамперметра,  последовательно  соединенных  между  собой.  Электропроводность  условно  оценивали  как  силу  тока  с  помощью  амперметра.

Изучение  химического  состава  различных  типов  вод

Определение  содержания  хлорид-ионов  проводили  аргентометрическим  титрованием  в  присутствии  индикатора  —  хромата  калия  по  известной  методике  [3].  В  конечной  точке  титрования  наблюдали  изменение  окраски  осадка  из  белого  в  кирпично-красный  цвет. 

Известны  методики  гравиметрического  и  титриметрического  определения  сульфат-ионов  в  водных  объектах  [3].  Нами  был  предложен  способ  визуальной  оценки  содержания  сульфат-ионов  по  степени  помутнения  анализируемого  раствора  после  добавления  к  нему  раствора  хлорида  бария.  Степень  помутнения  анализируемого  раствора  сравнивали  со  стандартными  растворами  с  известной  концентрацией  хлорида  бария. 

Содержание  ионов  Са2+  и  Mg2+  определяли  комплексонометрическим  титрованием  с  применением  металлохромных  индикаторов  хромогена  и  мурексида  [3]. 

Определение  содержания  ионов  Fe3+  проводили  методом  спектрофотометрии  по  известной  методике  [1  2].  При  действии  роданистого  калия  или  аммония  на  раствор  солей  трехвалентного  железа  образуются  комплексные  соединения  роданида  и  железа  (от  Fe(CNS)2+  до  Fe(CNS)63-),  окрашенные  в  интенсивный  кроваво-красный  цвет.

Содержание  ионов  Fe3+  в  анализируемых  образцах  оценивали  по  градуировочному  графику. 

Результаты  всех  определений  представлены  в  табл.1.

Таблица  1. 

Химический  состав  различных  типов  вод  (содержание  основных  ионов)

Опреде-ляемый

ион

Тип  воды

водопро-

водная

«крещенс-кая»

морская

 

талая

 

речная

 

содержание  ионов,  мг/л

Fe3+

0,0271

0,0332

0,0598

0,0378

-

Cl-

10,8

12,7

1576,7

3,7

14,9

HCO3-

82,4

-

61

-

46

Mg2+

47

42,8

1252,12

56,3

56,67

Ca2+

57,72

48,7

207,41

36,1

61,32

SO42-

75

50

100

5

75

 

 

Исследование  зависимости  электропроводности  воды  от  содержания  в  ней  ионов

С  целью  выявления  зависимости  электропроводности  воды  от  концентрации  в  ней  определённых  ионов  была  измерена  электропроводность  растворов  солей  FeCl3,  Na2SO4,  NaHCO3,  NaCl,  MgSO4,  CaCl2  с  концентрацией  10-5,  10-4,  10-3,  10-2  и  10-1  моль/л,  рассчитана  их  ионная  сила  (данные  представлены  в  таблице  2). 

При  уменьшении  ионной  силы  растворов  электропроводность  уменьшается  (табл.  1,  2).

При  сравнении  значений  электропроводности  различных  типов  вод  и  отдельных  солей  выяснено,  что  электропроводность  водопроводной  воды  сопоставима  с  её  значением  в  растворе,  содержащем  такое  же  количество  гидрокарбонат-ионов,  т.  е.  она  определяется  теми  анионами,  содержание  которых  наибольшее  в  воде.  В  талой  воде  электропроводность  определяется  содержанием  ионов  магния  и  кальция,  концентрация  которых  также  наибольшая  по  сравнению  с  другими  катионами.  Электропроводность  морской  воды  определяется  содержанием  в  них  хлорид-ионов. 

Таблица  2.

Ионная  сила  растворов  (I)

Раствор

Концентрация  раствора,  моль/л

10-1

10-2

10-3

10-4

10-5

FeCl3

0,6

0,06

0,006

0,0006

0,00006

Na2SO4

0,3

0,03

0,003

0,0003

0,00003

NaHCO3

0,1

0,01

0,001

0,0001

0,00001

NaCl

0,1

0,01

0,001

0,0001

0,00001

MgSO4

0,4

0,04

0,004

0,0004

0,00004

CaCl2

0,3

0,03

0,003

0,0003

0,00003

 

 

Таблица  3.

Концентрация  растворов  солей  при  ионной  силе,  соответствующей  ионной  силе  различных  типов  вод

Тип  воды

I

Концентрация  растворов  солей,  соответствующая  ионной  силе  воды,  моль/л

FeCl3

Na2SO4,  CaCl2

NaHCO3,  NaCl

MgSO4

Морская

0,139

0,05

0,06

0,1

0,02

Водопроводная

0,  006

0,001

0,002

0,006

0,001

«Крещенская»

0,0165

0,003

0,005

0,01

0,0025

Талая

0,0066

0,001

0,001

0,06

0,001

 

 

При  сопоставлении  значений  ионной  силы  различных  типов  вод  и  растворов  солей  с  их  электропроводностью  (таблицы  2,  3)  выяснено:

1.  ионная  сила  крещенской  воды  соответствует  ионной  силе  раствора  хлорида  железа(III)  с  такой  же  концентрацией  хлорид-ионов,  их  электропроводность  также  одинакова;

2.  электропроводность  водопроводной  и  крещенской  воды  может  определяться  по  электропроводности  растворов  сульфата  натрия  с  такой  же  ионной  силой;

3.  электропроводность  морской  и  крещенской  воды  может  определяться  по  электропроводности  растворов  гидрокарбоната  и  хлорида  натрия  с  такой  же  ионной  силой;

4.  по  электропроводности  воды  можно  предположить  наличие  определённых  ионов  в  ней.

Выводы

1.Исследована  электрическая  проводимость  водных  растворов  и  различных  типов  вод;  установлено,  что  электрическая  проводимость  природных  вод  определяется,  главным  образом,  присутствующими  в  ней  ионами  с  наибольшей  концентрацией;  ионы,  находящиеся  в  небольшом  количестве,  не  оказывают  существенного  влияния  на  электропроводность.

2.Ионная  сила  раствора,  обусловленная  всеми  ионами,  присутствующими  в  природной  воде,  может  явиться  показателем  оценки  электропроводности  воды.

3.Способ  полуколичественного  определения  содержания  сульфат-ионов  предложен  как  альтернативный  гравиметрическому  и  титриметрическому  методам  количественного  анализа.

 

Список  литературы:

  1. Бабко  А.К.,  Пилипенко  А.Т.  Фотометрический  анализ.  Общие  сведения  и  аппаратура.  М.:  Химия,  1968.  —  388  с.
  2. Булатов  М.И.,  Калинкин  И.П.  Практическое  руководство  по  фотоколориметрическим  и  спектрофотометрическим  методам  анализа.  Л.:  Химия,  1968.  —  384  с.
  3. Грибанов  В.А.  Аналитическая  химия  в  школе  и  дома.  Часть  4:  Экологический  мониторинг,  2005.  —  36  с.
  4. Иллюстрированная  энциклопедия  школьника.  Наука  и  техника.  М.:  Росмэн,  1999.  —  95  с.
  5. Кабардин  О.Ф.  Физика.  Справочные  материалы.  М.:  Просвещение,  1985.  —  367  с.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом