Курсовая работа: Питна вода Херсонщини. Шляхи її очищення
1. Охарактеризувати стан питної води на Херсонщині;
2. Вибрати та проаналізувати найбільш доцільний метод очистки питної води Херсону;
Методи дослідження. Ми в роботі використали як загальнонаукові методи дослідження (узагальнення теоретичних даних та аналізу їх реалізації) так і спеціально-наукові методи: типологічний метод (комплексне дослідження даного питання, узагальнення матеріалів, вироблення висновків) та хімічний аналіз.
Структура роботи відповідає меті та завданням дослідження і складається зі вступу, 2-х розділів, висновку та списку використаної літератури.
1.1 Вода її властивості та аномалії.
«Світ чарівний та фантастичний»,- такими словами лауреат Нобеліської премії Альберт Сент-Д*єд ї характеризує відчуття досліду, вивчаючого структуру води. Результати тим сильніше дивовижні, що дуже звичайний сам об’єкт вивчення.
Молекула води (Н2 О) складається з двох атомів водню та одного атому кисню. Виявляється, майже не вся багатообразність властивостей води та незвичайність їх проявленням визначається, в кінцевому результаті, фізичною природою цих атомів, способом їх об’єднання в молекулу і групуванням утворених молекул.
В окремій досліджуваній молекулі води атоми водню та кисню, точніше ядра, розміщенні так, що утворюють рівнобедрений трикутник. На вершині нього – порівняно велике кисневе ядро, в кутах, прилягаючих до основи, - по одному ядру водню. [5]
У співвідношенні з електронною будовою атомів водню та кисню молекула води розраховує п’ятьма електронними парами. Вони утворюють електронну хмару. Хмара неоднорідна – в ній можна розрізнити окремі скупчення та розрідження. У кисневого ядра утворюється надлишок електронної густини. Внутрішня електронна пара кисню рівномірно обрамляє ядро схематично вона представлена опуклістю з центром – ядром О.
Чотири зовнішніх електрона групуються у дві електронні пари, притягнуті до ядра, але частково нескомпенсовані. Схематично сумарні електронні орбіта- лі цих пар показані у вигляді еліпсів, витягнутих від спільного центра – ядра О . Кожний із залишених двух електронів кисню утворює пару з одним електроном водню. Ці пари також притягуються до електронного ядра. Тому водневі ядра – протони – виявляються трохи оголеними, і тут спостерігається нестача електронної густини.[8]
Таким чином, в молекулі води розрізняють чотири полюси зарядів: два негативних (надлишок електронної густини в області кисневого ядра) та два позитивних ( нестача електронної густини у двох водневих ядер). Для більшої наглядності можна представити, що полюси займають вершини деформованого тетраедра, в центрі якого знаходиться ядро кисню
––– –––
Майже кулеподібна молекула води має помітно виражену полярність, так як електричні заряди в ній розташовані асиметрично. Кожна молекула води є мініатюрним диполем з високим дипольним моментом – 1,87 дебая. Під впливом диполів води у 80 разів слабішають міжатомні чи міжмолекулярні сили на поверхні зануреної в неї речовини.
Інакше кажучи, вода має високу діелектричну проникність, найвищу з усіх відомих нам сполук.
Багато в чому, вода проявляє себе як універсальний розчинник. Її розчинній дії в той чи іншій мірі підпорядковуються і тверді речовини тіла, і рідини, і гази.
Постійно зближуючись з багатьма речовинами, вода фактично завжди представляла собою розчин різного, зачасту дуже складного складу.
Навіть із свіжовипадшої дождьової води можна виділити різні мінеральні та органічні сполуки, розчинені в ній.[6]
В прісних природних водах – річних, озерних – кількість розчинених речовин не перевищує 1 г/л. Від декількох одиниць до десятків грамів на літр коливається вміст солей у морській воді: наприклад, в Балтійському морі їх не більше 5 г/л, в Чорному – 18, а в Червоному близько 40г/л. В середньому в 1л океанської води розчинено 34-35 солей.
Сольовий склад річних та морських вод різний не тільки кількісно, але і якісно. На 89% морські солі складаються з хлоридів ( NaCl, KCl ), на 10% - з сульфатів ( Na2 SO4 , K2 SO4 та MgSO4 ), на 1% - з карбонатів (NaCO3 , KCO3 ), а також незначних кількостей інших солей.
В прісних водах склад мінеральних домішок виглядає інакше. Найбільше з усіх тут карбонатів (NaтаK) – до 80 %. Сульфатів (Na, K та Mg) – близько 13%. Інші 7% припадають на хлориди (Na та K) та інші солі.[2]
Природна вода, що містить в розчині велику кількість солей Са та Mg, називається жорсткою на відміну від м’якої води, наприклад дождьової. Жорстка вода не дає піни з милом, бо розчинні солі жирних кислот, що знаходяться в милі ( а саме пальмітинова та стеаринова), переходять в нерозчинні кальцієві солі тих же кислот:
2Са17 Н35 СООNa + СаSO4 = (C17 H35 COO)2 Ca + Na2 SO4
З газів у прісних і морських водах в невеликих кількостях є і різноманітні органічні компоненти – розчинні сполуки типу білків, цукрів, спиртів, вуглеводів і т.д. Це продукти життєдіяльності та розпаду тваринних та рослинних організмів, заселяючих водойми та берега, а також відходи промисловості та сільського господарства.
Полярність молекул води, наявність в них частково нескомпенсованих електричних зарядів породжує схильність до групування молекул в великі «спілки» - асоціати. Виявляється, повністю відповідає формулі Н2 О лише вода, яка знаходиться в пароподібному стані. Ці результати показали визначення молекулярної маси водяної пари. В температурному інтервалі від 00 до 1000 С концентрація окремих (мономерних молекул) рідкої води не перевищує 1%. Всі останні молекули води об’єднані в асоціати різного ступеня складності, і їх склад описується загальною формулою (Н2 О)n .[9]
Безпосередньою причиною утворення асоціатів є водневі зв’язки. Вони виникають між ядрами водню одних молекул та електронними «скупченнями» (неподіленими електронними парами) у ядер кисню інших молекул води. Правда, ці зв’язки в десять разів слабкіше, чим «стандартні» внутрішньо-молекулярні хімічні зв’язки, і достатньо звичайних рухів молекул, щоб зруйнувати їх. Та під впливом теплових коливань так же легко виникають і нові зв’язки цього типу. Виникнення та розпад асоціатів можна виразити схемою:
х ∙ Н2 О (Н2 О)х ,
оскільки електронні орбіталі в кожній молекулі води утворюють тетраедричну структуру, водневі зв’язки можуть впорядковуватись розміщенню молекул води у вигляді тетраедричних координованих асоціатів.
Можливі й інші моделі водяної структури. Тетраедрично зв’язані молекули води утворюють своєрідні рої, досить стабільного складу. Простір між роями заповнюють мономерні молекули води.