Основной предмет (школа): физика, химия.
Область знания (ВУЗ): физика растворов, электрохимия, аналитическая химия, физическая химия.
Актуальность:
Пресная вода играет особую роль в жизни живых организмов и человека. С каждым днем в связи с развитием техники и промышленности в пресную воду попадает все больше и больше загрязнителей органического и неорганического происхождения, многие из которых опасны для жизни животных, растений и человека. В связи с этим человек придумал различные средства фильтрации. Но прежде чем применять тот или иной фильтр необходимо определить загрязнитель и его концентрацию. На сегодняшний день существует множество методов анализа пресной воды, которые в большинстве своем занимают длительное время, дороги и требуют специального лабораторного оборудования. В данном школьном проекте предполагается, что ученики самостоятельно освоят одну или несколько методик проведения анализа химического состава воды и предложат новые методы для идентификации загрязнителя и его концентрации.
Новизна: разработка новых методик идентификации химических загрязнителей пресной воды и их концентраций.
Цель: проведение качественного анализа степени загрязненности пресной воды, идентификация и определение концентрации загрязнителей, не прибегая к сложному и дорогостоящему оборудованию и материалам.
Гипотеза исследования: Физико-химические свойства пресной воды зависят от наличия и свойств примесей. Анализ зависимости физических и химических свойств пресной воды от химического состава и концентрации примесей позволит идентифицировать загрязнитель и определить его массовое содержание в единице объема.
Задачи:
1. изучение и анализ литературных источников по теме загрязнения водных ресурсов, санитарных норм пресной питьевой воды и современных методик анализа её химического состава.
2. Приготовление воды с заданным химическим составом.
3. Экспериментальное изучение влияния отдельных органических и неорганических примесей на химические свойства, электропроводность, среду и другие физико-химические свойства пресной воды.
4. Анализ зависимости электропроводности воды от концентрации примесей.
5. Сравнение и обобщение экспериментальных результатов и оценка возможности проведения комплексного анализа содержания примесей в пресной воде на основе примененных методик.
Экспериментальные подходы: получение водных растворов с заданным химическим составом, разработка электрической схемы для проведения электрических измерений, снятие вольт-амперных характеристик водных растворов, простейший химический анализ растворов, определение мутности воды.
Методические подходы: изучение методик химического анализа водных растворов, обобщение и систематизация влияния концентрации примесей и их химического состава на электропроводность и другие физическо-химические свойства, ознакомление с основными законами электрохимии
Требующиеся нестандартные реактивы и ресурсы: в зависимости от выбора загрязнителя при приготовлении водного раствора, дистиллированная вода. Возможно понадобится деионизированная вода, которая является более очищенной по сравнению с дистиллированной водой (можно приобрести в магазинах электронных компонентов).
Освоение школьником теоретического материала: электропроводность растворов, качественные реакции в аналитической химии, гидролиз солей, ph среды.
Навыки, получаемые школьником: приготовление растворов, химия растворов, электрические измерения в жидких средах, химический анализ.
Предшествующий материал по школьной программе: химические свойства солей , физико-химическая теория растворов, электрические цепи постоянного тока, проводимость жидкостей.
Роль учителя: общее руководство проектом и координация работ с тьютором
Возможная помощь тьюторов: обеспечение химическими реактивами и оборудованием для проведения электрических измерений, консультативная помощь в поиске литературы и при интерпретации экспериментальных данных.
Техника безопасности: соблюдение правил техники безопасности при работе с электрическим током и электроизмерительными приборами, с химическими реактивами.
Примечания: в качестве дополнительного этапа работы можно попробовать сделать проект или предложить техническое решение оборудования для проведения экспресс-анализа степени загрязненности пресной воды и идентификации загрязнителей.
Первичные литературные ссылки для начала поиска: требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения (http://docs.cntd.ru/document/901798042); етоды экспресс-анализа качества питьевой воды http://www.o8ode.ru/article/answer/method/metody_ekcpreccanaliza_ka4ectva_pitevoi_vody.htm
