Индивидуальный проект по теме "Удивительные свойства минеральной воды"

Гаврилова Елена Ивановна, учитель химии

Разделы: Химия

Руководитель:
Гаврилова Е.И.

Введение

1.1 Актуальность

Минеральная вода - одно из древнейших природных лекарств, употребляемых людьми. У источников целебных минеральных вод веками существовали лечебницы, создавались всемирно известные курорты и санатории, позднее - заводы, поставляющие минеральную воду в бутылках по всему миру. В чем польза минеральной воды, сохраняют ли минеральные воды свое лечебное значение и сегодня, в эпоху изобилия лекарств? Где брать эти воды, как ими пользоваться, как избежать подделок? [2].

Актуальность проблемы: многообразие минеральной воды, представленной на полках магазинов, способно ввести в заблуждение кого угодно. В своей исследовательской работе я решил экспериментально узнать, какая из минеральных вод наиболее полезна и безопасна для нашего организма.

1.2 Цель и задачи проекта

Цель исследования: изучить состав минеральных вод и их воздействие на живые клетки растений.

В связи с поставленной целью должны быть решены следующие задачи:

Провести анализ литературы по теме исследования;
Выяснить источники минеральных вод;
Изучить классификацию и способы применения минеральных вод;
Провести качественный анализ состава минеральных вод с применением цифрового оборудования;
Сравнить минеральные воды разных производителей.

Предмет исследования: компоненты минеральной воды, некоторые её химические свойства и действие на организм.

Объект исследования: минеральная вода разных производителей

Гипотеза. Все ли виды минеральных вод обладают лечебными свойствами и как они влияют на развитие живых организмов.

Методы исследования:

анализ специальной литературы по теме;
анкетирование учащихся;
эксперимент;
сравнение и обобщение.

Место исследования: кабинет химии МБОУ БСОШ №1 им.П.П.Корягина

1.3 Этапы реализации проекта

Свою работу я разделил на четыре этапа:

1 этап - подготовительный

Выбор темы, постановка цели, обоснование актуальности и значимости решаемой проблемы.

2 этап - поиск

Проведение теоретического анализа по теме проекта и подготовка теоретического раздела. Поиск необходимой информации и сведений на эту тему.

3 этап - практический

За этот период времени я экспериментально изучаю состав минеральной воды разных производителей с использованием цифровой лаборатории в рамках программы «Точка роста» и качественного анализа.

4 этап - заключительный

Рекомендации по использованию минеральной воды в лечебных целях. Защита проекта и представление результатов проектной деятельности.

Основная часть

2.1 Обзор литературы

Минеральная вода - вода, содержащая биологически активные минеральные и органические компоненты, обладающая специфическими физико-химическими свойствами. Питьевые минеральные воды поступают из природных источников, в растворе которых содержаться различные полезные газы и соли. Они бьют из земли, часто имеют высокую температуру.

При питье минеральная вода оказывает многообразное действие. Раздражая многочисленные рецепторы слизистой оболочки полости рта и желудка, минеральная вода влияет не только на слюноотделение, но и на структурную и моторную функции желудка и кишечника, функциональное состояние мочеотделительной и других систем. Одновременно (особенно в верхних отделах кишечника) происходит всасывание выпитой минеральной воды и поступление ее в лимфатическую и кровеносную системы. Это приводит к изменению химического состава и кислотно-щелочного равновесия жидкостей и тканей, усиливает образование биологически активных веществ, что, в конечном счете, сказывается на функциональной активности многих органов и систем [3].

Классификация минеральных вод

По содержанию минеральных веществ минеральные воды делятся на:

столовые (содержание солей до 1 г на литр), которые можно пить сколько угодно;
лечебно-столовые (2-8 г на литр). Они годятся и когда просто хочется пить, и если здоровье подправить нужно. Обычно такие воды прописывает врач, но их можно использовать как столовые с одной оговоркой - «несистематически». К лечебно-столовым водам относится и вода «Хан- Куль».
лечебные (уровень солей больше 10 г на литр). Это уже лекарство, которое требует рекомендации врача. Да и по вкусу она такая, что просто так пить ее не захочешь. На организм человека эти воды оказывают сильное воздействие. Их пьют в строго оговоренном количестве - столовая, а то и чайная ложка в день!
воды бальнеологического назначения для наружного применения (для ванн), которые подразделяются на высокоминерализованные с М=10,1-35 г/л (35 г/л - минерализация вод Мирового океана), рассольные с М = 35,1-150 г/л, крепкие рассолы с М = 150,1-600 г/л и очень крепкие рассолы с М > 600 г/л. В отечественной бальнеотерапии применяются воды, разбавленные до минерализации 18-20 г/л (минерализация вод Черного моря) [6].

По температуре различаются:

холодные, t < 20°С;
теплые, t = 21-36°С;
горячие (термальные), t=37-42°С;
очень горячие (высокотермальные), t > 42°С минеральные воды;
Высокотермальные воды достигают температуры более 90°С.

Классификация в зависимости от газового состава и наличия специфических элементов:

Углекислые (кислые) минеральные воды;
Сульфидные (сероводородные) минеральные воды;
Бромистые минеральные воды;
Йодистые минеральные воды;
Мышьяковистые минеральные воды;
Радиоактивные (радоновые) минеральные воды.

Классификация по ионному составу:

Бикарбонатная вода (содержит: более 600 миллиграммов бикарбонатов на литр);
Сульфатная вода (содержит: более 200 миллиграммов сульфатов на литр);
Хлоридная вода (содержит: более 200 миллиграммов хлоридов на литр);
Магниевая вода (содержит: более 50 миллиграммов магния на литр);
Фторидная вода (содержит: более 1 миллиграмма фтора на литр);
Железистая вода (содержит: более 1 миллиграмма железа на литр);
Кислая вода (содержит: более 250 миллиграммов ангидридов углекислоты на литр);
Натриевая вода (содержит: более 200 миллиграммов натрия на литр) [7].

2.2 Химические элементы, входящие в состав минеральных вод, их значение для человека

При покупке минеральной воды нужно ориентироваться не только на её вкусовые качества, но и на химический состав. Химический состав минеральной воды представляет собой, в первую очередь, разнообразные комбинации из шести основных компонентов: натрий (Na), кальций (Са), магний (Мg), хлорид ион (-Сl), сульфат ион (-SO4) и гидрокарбонат ион (-НСО3). Двуокись углерода (угольный ангидрид) также является важным компонентом минеральной воды, так как за счёт взаимодействия углекислого газа с подземными породами и формируются лечебные свойства воды. Углекислый газ, кроме того, смягчает вкус напитка и способствует лучшему утолению жажды. Он также стабилизирует химический состав минеральной воды, поэтому для сохранения всех полезных свойств её перед розливом дополнительно насыщают двуокисью углерода.

В небольших количествах в минеральной воде содержится почти вся таблица Менделеева в микро- и ультрамикродозах. В наибольшем количестве в ней представлены: железо, йод, фтор, бром, мышьяк, кобальт, молибден, медь, марганец и литий. Они в свою очередь тоже оказывают влияние на человека, и притом каждый своё [5]. Хлор влияет на выделительную функцию почек. Калий и натрий поддерживают необходимое давление в тканевых и межтканевых жидкостях организма. Йод активизирует функцию щитовидной железы, участвует в процессах рассасывания и восстановления. Бром усиливает тормозные процессы, нормализуя функцию коры головного мозга. Железо входит в структуру гемоглобина, его недостаток в организме приводит к анемии. Медь помогает железу переходить в гемоглобин.

3.1 Опытно-экспериментальная работа

3.1.1 Организация и проведение эксперимента

После изучения специальной литературы решили провести практическую работу с целью: изучить состав минеральной воды разных производителей и показать её лечебную ценность. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

выявить предпочтение учащихся в употреблении минеральной воды, посредством анкетирования;
провести опыты по изучению химического состава минеральных вод;
разработать рекомендации по использованию минеральной воды в лечебных целях.

Исследование проводилось с сентября 2023 года. База исследования: химическая лаборатория МБОУ БСОШ №1 им. П.П.Корягина. Исследование проводилось в 2 этапа:

1 этап: анкетирование учащихся с целью выявления предпочтений в употреблении и пользе минеральной воды;
2 этап: проведение эксперимента с использованием цифровой лаборатории в рамках программы «Точка роста» по выявлению химического состава минеральной воды.

3.1.2 Определение экспериментальных экземпляров путем анкетирования учащихся старших классов

Из литературных источников выяснили, что минеральная вода оказывает многообразное действие на организм человека. Чтобы выяснить предпочтение школьников в употреблении минеральной воды и её пользе, провели анкетирование учащихся 8 классов нашей школы.

В 8А классе приняло участие 14 человек, из них 11 человек регулярно покупают минеральную воду. 9 опрошенных чаще всего приобретают минеральную воду с целью утолить жажду, 3 человека покупают её для употребления дома, а двое покупают минеральную воду к праздничному столу. Для 8-ми учащихся важен вкус, трое ставят в приоритет цену, 2 человека обращают внимание на состав, только одного человека интересует реклама продукта. Для 6 опрошенных наличие целебных свойств минеральной воды имеет значение, остальные не обращают на это внимание. 9 человек не знают о назначении и противопоказаниях минеральной воды. Участники опроса предпочитают минеральную воду марок: «Карачинская», «Завъяловская», «Святой источник», «Ессентуки», «Касмалинская». 6 человек употребляют минеральную воду 1 раз в неделю, пятеро употребляют её ежедневно, 1 человек употребляет минеральную воду несколько раз в день, двое опрошенных никогда не употребляют. У большинства опрошенных родственники употребляют минеральную воду.

В 8Б классе приняло участие 15 человек, из них большинство регулярно покупают минеральную воду. 8 опрошенных чаще всего приобретают минеральную воду с целью утолить жажду, 6 человек покупают её для употребления дома, а один участник опроса покупает минеральную воду к праздничному столу. Для 4-ёх учащихся важен вкус, ещё четверо ставят в приоритет цену, 4 человека обращают внимание на состав. Для 7 опрошенных наличие целебных свойств минеральной воды имеет значение, остальные не обращают на это внимание. 9 человек знают о назначении и противопоказаниях минеральной воды. Большинству участников опроса не важна марка минеральной воды, но некоторые опрошенные предпочитают минеральную воду марок: «Святой источник», «Касмалинская» и !Bon Aqua». 10человек употребляют минеральную воду 1 раз в неделю, двое употребляют её ежедневно, 2 человека употребляет минеральную воду несколько раз в день, трое опрошенных никогда не употребляют. У большинства опрошенных родственники употребляют минеральную воду.

В 8В классе приняло участие 12 человек, из них 8 человек регулярно покупают минеральную воду. 7 опрошенных чаще всего приобретают минеральную воду с целью утолить жажду, 4 человека покупают её для употребления дома, а один участник опроса покупает минеральную воду к праздничному столу. Для 8-ми учащихся важен вкус, трое ставят в приоритет цену, одного человека интересует реклама продукта. Для 4 опрошенных наличие целебных свойств минеральной воды имеет значение, остальные не обращают на это внимание. Половина опрошенных знают о назначении и противопоказаниях минеральной воды. Участники опроса предпочитают минеральную воду марок: «Святой источник», «Касмалинская», «Bon Aqua». 4 человека употребляют минеральную воду 1 раз в неделю, один употребляет её ежедневно, 5 человек употребляют минеральную воду несколько раз в день, двое опрошенных никогда не употребляют. У большинства опрошенных родственники употребляют минеральную воду.

В 8Г классе приняло участие 13 человек, из них большинство регулярно покупают минеральную воду. 4 опрошенных чаще всего приобретают минеральную воду с целью утолить жажду, 8 человек покупают её для употребления дома, а один участник опроса покупает минеральную воду к праздничному столу. Для 9-х учащихся важен вкус, двое ставят в приоритет цену, 1 человек обращает внимание на состав, и ещё одного опрошенного интересует реклама продукта. Для 11 опрошенных наличие целебных свойств минеральной воды не имеет значение. Никто из опрошенных не знает о назначении и противопоказаниях минеральной воды. Большинству участников опроса не важна марка минеральной воды, но некоторые опрошенные предпочитают минеральную воду марок: «Касмалинская» и «Карачинская». 7 человек употребляют минеральную воду 1 раз в неделю, двое употребляют её ежедневно, 4 человека употребляет минеральную воду несколько раз в день. У всех опрошенных родственники употребляют минеральную воду.

3.1.3 Практическая работа

Для исследования были взяты 4 образца минеральной воды разных производителей: «Ессентуки 17», «Arivali», «Карачинская», «Касмалинская» (см. приложения 1-2).

Для определение pН мы взяли 4 пробирки и наливали в каждую пробирку по одному виду минеральной воды и макали в воду лакмусовую бумажку[1]. После 3-4 минут мы сравнили результаты со школой pН. В результате проведения опытов я определил, что рН растворов минеральных вод ближе к слабощелочному или щелочному, и является доказательством того, что вода является безопасной для внутреннего восприятия (см. приложение ).

Измерения количественных параметров. Измерения рН проводили более точно с использованием цифровой лаборатории в рамках программы «Точка роста» (см. приложение 3).

Результаты внесли в табл. 1.

Таблица 1. Определение рН растворов минеральной воды

№п/п	Название минеральной воды	Значение рН	Среда раствора
1	«Касмалинская»	8,00	слабощелочная
2	«Карачинская»	8,56	слабощелочная
3	«Arivali»	9,5	слабощелочная
4	«Ессентуки 17»	10,24	щелочная

На основании проведенного исследования рН растворов минеральной воды, можно сделать следующий вывод: кислотно-щелочной баланс минеральной воды отражает уровень pH, или показатель ионов водорода. Воде из родникового источника присущи значения 6,5-9,0. Щелочную характеристику отражает уровень выше 7 заданной шкалы. Вода «Касмалинская», «Карачинская», «Arivali» имеют значения рН, которые соответствуют слабощелочной среде, наибольшее значение рН показала вода «Ессентуки 17», её значение соответствует щелочному значению среды раствора, что указывает на возможность применения этой воды по назначению врача, так как она является лечебной. Слабощелочная имеет кислотность, близкую к pH человеческого организма либо ниже уровня в зависимости от вида солей. В такую воду обязательно входят 3 составляющих: магний, натрий, ионы гидрокарбонатной группы. Они нужны для профилактики заболеваний ЖКТ, подагры, ожирения, сахарного диабета, гриппа, гепатита; способствуют омоложению и обновлению организма.

Для того что бы понять полезной ли является минеральная вода или же приносит вред, я решил разобраться в составе минеральной воды. На этикетках написан определенный состав минеральной воды. Согласно этому составу был проведён качественный состав минеральной воды.

Растворы минеральной воды исследовали на содержание: карбонат, сульфат, хлорид ионов.

1. Определение сульфат ионов в минеральной воде

Чтобы узнать, присутствуют ли в воде сульфаты или это всего лишь обман, написанный на этикетке, нужно в чистые пробирки налить образцы минеральной воды, добавить в каждую BaCl₂ (см. приложение 4).

Результаты внесли в табл. 2.

Таблица 2. Качественный анализ минеральной воды на сульфат ионы

№ п/п	Название минеральной воды	Сульфат ионы
1	«Ессентуки 17»	отсутствует осадок
2	«Arivali»	обильный белый осадок
3	«Карачинская»	обильный белый осадок
4	«Касмалинская»	отсутствует осадок

На основании проведенного эксперимента, можно увидеть отсутствие сульфат ионов в образце №1 и в образце №4 - минеральная вода «Ессентуки 17» и «Касмалинская», обильный белый осадок в других двух образцах, что соответствует описанию на этикетке всех четырех экземпляров минеральной воды.

2. Определение хлорид ионов в минеральной воде

Чтобы узнать, присутствуют ли в воде хлориды или это всего лишь обман, написанный на этикетке, нужно в чистые пробирки налить образцы минеральной воды, добавить в каждую AgNO₃ (см. приложение 4).

Результаты внесли в табл. 3.

Таблица 3. Качественный анализ минеральной воды на хлорид ионы

№ п/п	Название минеральной воды	Хлорид ионы
1	«Ессентуки 17»	обильный белый осадок
2	«Arivali»	обильный белый осадок
3	«Карачинская»	незначительный белый осадок
4	«Касмалинская»	обильный белый осадок

На основании проведенного эксперимента, можно увидеть незначительное содержание хлорид ионов в образце №3 - минеральная вода «Карачинская», обильный белый осадок в других трёх образцах, что соответствует описанию на этикетке всех четырех экземпляров минеральной воды.

3. Определение карбонат ионов в минеральной воде

Чтобы узнать, присутствуют ли в воде карбонат ионы, нужно в чистые пробирки налить образцы минеральной воды, добавить в каждую HCl (см. приложение 4).

Результаты внесли в табл. 4.

Таблица 4. Качественный анализ минеральной воды на карбонат ионы

№ п/п	Название минеральной воды	Хлорид ионы
1	«Ессентуки 17»	обильное выделение пузырьков газа
2	«Arivali»	обильное выделение пузырьков газа
3	«Карачинская»	незначительное выделение пузырьков газа
4	«Касмалинская»	незначительное выделение пузырьков газа

На основании проведенного эксперимента, можно увидеть незначительное содержание карбонат ионов в образце №3 - минеральная вода «Карачинская» и в образце №4 - минеральная вода «Касмалинская», обильное выделение пузырьков газа в других двух образцах, что соответствует описанию на этикетке всех четырех экземпляров минеральной воды.

На основании исследования можно прийти к выводу, что в воде, взятой из любого природного источника, всегда содержатся растворенные вещества. Путешествуя в подземных лабиринтах и встречая на своем пути различные горные породы и минералы, вода растворяет их, формируя свой химический состав. Обогатившись различными элементами или их соединениями, она превращается иногда в настоящий «эликсир здоровья».

Минеральные воды оказывают на организм человека лечебное действие всем комплексом растворенных в них веществ, а наличие специфических биологически активных компонентов и особых свойств определяют методы их лечебного использования. Большинство минеральных вод имеет смешанный состав, что повышает лечебный эффект при их правильном применении.

Минеральная вода - это богатство подаренное нам природой. Её лечебные свойства известны с давних времен и определяются они, прежде всего тем, сколько в них содержится солей. Лечебно-столовая вода считается «обогащенной» минеральными солями и является профилактической водой от болезней. Лечебная же вода уже направлена на сбалансированный баланс минеральных солей и конкретное лечение заболевания. Они обладают определенным лечебным действием, но только при их правильном применении по совету врача. Неограниченное потребление такой воды может привести к серьезному нарушению солевого баланса в организме и к обострению хронических заболеваний. И именно по этим параметрам надо правильно употреблять минеральную воду.

Заключение

Изучив, специальную литературу по теме, выяснили, что:

Химический состав минеральной воды очень сложен и его биологическое действие на организм многогранно.
Учащиеся восьмых классов (большинство из них) употребляют минеральную воду сами, а также их родственники, не отдавая предпочтение какой-либо, не зная её состав.
Экспериментально выделили составные компоненты минеральной воды и провели с ними опыты: рН среды минеральной воды, качественный состав на карбонат, хлорид, сульфат ионы.
Минеральные воды исследуемых образцов соответствуют своему назначению и качеству.
Результаты данной работы могут быть использованы для проведения бесед о пользе минеральной воды, а также в качестве дополнительного материала на уроках химии и биологии.

Таким образом, гипотеза нашего исследования подтвердилась: минеральная вода обладает лечебными свойствами, оказывает влияние на здоровье.

Использованная литература

Алимарина И.П. Методы обнаружения и разделения элементов - М.: Московский университет, 1984.
Жукова Н.И Химический практикум с экологической направленностью: Учеб. пособие. - Уссурийск: Изд-во УГПИ, 2001.
Ганейзер Г.Е. Подземные воды нашей Земли - М.: Просвещение, 1990.
Николаев Я.А. Химия жизни. - М.: Химия, 1986.
Ольгин О. Опыты без взрывов. - М.: Химия, 1986.
Ольгин О.М. Давайте похимичим! Занимательные опыты по химии. - М.: Детская литература, 2002, - 67с.
Пашинский В.Г. Растения в терапии и профилактике болезней. - Томск: Томский университет, 1989, - 183с.
Стёпин Б.Д., Аликберова Л. Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии. - М.: Дрофа, 2002, - 432 с.
Тепел А. Пищевая промышленность.- М.: Химия, 1979, - 624с.
Филиппович Ю.Б., Егорова Т.А., Севастьянова Г.А.. Практикум по общей биохимии: Учеб. Пособие для студентов хим. спец. ин-тов / Под общ. Ред. Ю.Б. Филипповича. - 2-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1982. - 311 с., ил.
Цоциашвили И.И., Бокучава М.А.. Химия и технология чая. - М.: Агропромиздат, 1989, - 348с.
Шевченко В. Товароведение и экспертиза потребительских товаров. М.: Инфра-М, 2009,- 752 с.
Щербаков В.Г. Биохимия. Учебник для вузов. - СПб.: Гиорд, 2005. - 472 с.
https://ru.wikipedia
www.xumuk.ru
www.edabezvreda.ru
http://minvody.ucoz.ru
http://www.mineral.tj

8.06.2024