Судағы Са2+ және Мg2+ иондарын жою жолдары

Ақтөбе облысы, Алға ауданы

Қарақұдық орта мектебі

Оралмағанбет Ақниет

Жасланқызы

9 класс

Тақырыбы: «Судағы Са²⁺ және Мg²⁺ иондарын жою жолдары»

Бағыты: химия, биология

Секциясы: химия

Жетекшісі: Лукпанова Камшат Тажигараевна – Қарақұдық орта

мектебінің химия-биология пәні мұғалім, «зерттеуші-педагог»

Ақтөбе-2020 жыл

М А З М Ұ Н Ы:

І. Кіріспе................................................................................................................6

ІІ.Зерттеу бөлімі...................................................................................................8

2.1. Су. Судың құрамы....................... .................................................8

2.2.Судың физикалық қасиеті................ ...............................................9

2.3.Судың химиялық құрамы............... .................................................9

2.4. Суды тазарту жолдары.................. ................................................10

ІІІ. Судағы Са ²⁺ және Мg ²⁺иондарын жою жолдары.

3.1. Судың кермектігі............................................................................12

3.2.Кермек судың қасиеттері.................................................................16

3.3. Судың кермектігін анықтау............................................................17

ІҮ. Практикалық бөлімі.....................................................................................20
4.1. Практикалық жұмыс: «Қақты түрлі тәсілдермен тазалау жолдары».

Ү. Қорытынды.....................................................................................................25

ҮІ. Қолданылған әдебиеттер..............................................................................27

ҮІІ. Жетекшінің пікірі........................................................................................28

АННОТАЦИЯ

Зерттеудің мақсаты: «Судың кермектігі» түсінігін қалыптастыру, оның тұрмыстық заттарға зиянын түсіндіру және кермектіктен құтылу жолдарымен таныстыру. Шәйнек қағын тазалаудың түрлі әдістерін қолданып оларды салыстырып көру.

Зерттеудің гипотезасы:

Жаңа шыққан қымбат тазартқыш ұнтақтардың орнына экологиялық таза майсызданған айранды қолданған жөн екендігін дәлелдеу. 

Зерттеу жаңашылдығы мен дербестігі:

Көптеген химиялық тазалағыш заттарды пайдаланумен қатар таза, табиғи әрі адам денсаулығына кері әсері жоқ сүт тағамдарының бірі - тартылған сүттен жасалған айранмен шәйнектің қағын тазартуға болатындығына көз жеткізіп, тәжірибе арқылы дәлелдеу. Бұл әдіс әсіресе ауылдық жердегі тұрғындарға көп көмегін тигізетіндегін растау.

Жұмыстың нәтижесі мен қорытындысы:

Ғылыми жобамның қорытындысы бойынша адамзат өміріндегі судың маңыздылығын көрсетуге, суда болатын кермектікті жою жолдарын табуға болатындығына көз жеткіздім. Судың физикалық, химиялық қасиеттерін, судың кермектігін жою жолдарын шешуге көпген ақпараттар жинадым. Осылайша, шағын ғылыми-зерттеушілік жобада кермек судың техникалық және өнеркәсіптік құралдарға зияндылығымен қатар, мата, ыдыс-аяқ, тағам өнімдеріне, адам терісіне де зиянын тигізетіндігіне көз жеткіздім.

Нәтижелерді практикада қолдану салалары: Кермектіктің әсерінен ыдыстарда болатын қақты тазалау әдістерімен таныстым. Соның ішінде ауыл тұрғындарына тиімді және артық шығынсыз, тегін әдістің бірі – тартылған, майсызданған сүттен ұйытылған айранды қақ тұрған ыдысқа құйып, бірнеше уақыт ашытып қою арқылы да тазалауға болатындығын дәлелдедім.

АННОТАЦИЯ

Цель исследования: Формировать понятие «жесткость воды», о вреде жесткой воды для бытовых вещей и показать пути избавления от жесткости. Сравнить и показать на примере различные методы удаления накипи с чайника.

Гипотеза исследования: Доказатьэффективность использования экологически-чистого обезжиренного кефира, как чистящего средствав сравнении с современными химическими веществами.

Актуальность и особенность исследования:

Практическая ценность заключается в использовании чистого, натурального, не имеющего вреда для здоровья человека, молочного продукта кефира для удаления накипи на чайнике. И подтверждение доступности данного метода для сельского населения.

Итоги и заключения работы:

По итогам научного проекта, я убедилась в важности значения воды для человечества,в нахождении путей и методов по устранению жесткости воды. Мною была собрана большая информация о физическом и химическом составе воды для устранения в её составе жесткости. Мое небольшое научное исследование привело к тому, что жесткая вода отрицательно влияет как на техническую и промышленную деятельность, так и на ткани, посуду, пищу и на кожу человека.

Использование результатов на практике:

Узнала различные методы удаления накипи на посудах, возникающих из-за жесткой воды. Доказала, что одним из доступных и эффективных средств по удалению накипи является простое, обезжиренное кислое молоко, которое наливают в посуду с накипью и оставляют киснуть некоторое время, после чего накипь легко удаляется.

ANNOTATION

The purpose of the study:

Form the concept of "water hardness"; about the harm of hard water for household items and show ways to get rid of hardness. Use the example to show and compare different types of descaling from the kettle.

Research hypothesis:

Prove the effectiveness of using eco-friendly low-fat kefir as a cleaning agent than modern chemicals.

Relevance and feature of the study:

Practical value is the use of pure, natural, non-harmful to human health, dairy product kefir to remove scale on the kettle. And confirmation of the availability of this method for the rural population.

Results and conclusions of the work:

As a result of the research project, I became convinced of the importance of water for humanity in finding ways and methods to eliminate water hardness. I have collected a lot of information about the physical and chemical composition of water to eliminate water hardness. My small scientific research has led to the fact that hard water negatively affects both technical and industrial activities, as well as fabrics dishes food and human skin.

Using the results in practice:

I learned various methods of descaling dishes that occur due to hard water. Proved that one of the available and effective means of descaling is simple, skimmed, sour milk that is poured into a bowl with scum and allowed to sour for a while after which the scum is easily removed.

І. КІРІСПЕ.

Қазіргі кезде өзекті мәселелердің бірі – ауыз суын дер кезінде тазалау және дайындау болып табылады. Тек қана ауыз суы ғана емес, сонымен қатар тұрмыстық заттарға қолданатын мәселен, кір жууға, ыдыс жууға, ас әзірлеуге, т.с.с қажеттілікке жарататын суды әзірлеу міндеті тұр. Демалыс жайларындағы үйлерді көп қабатты үйлердегі сияқты автономды су құбырларымен қамтамасыз етуге көптеген қиындықтар туындайды. Сондай қиындықтардың бірі – кермек су. Ауыз суда кермек судың әсері көп білінбесе де, қазіргі кездегі тұрмыстық заттардың дұрыс жұмыс істеуіне, автоматты түрде ыстық сумен қамтамасыз етуге, бу батареяларын қыздыруға, жаңа үлгідегі санитарлық мүліктердің қарқынды жұмыс істеуіне кері әсерін тигізбей қоймайды.

Су – адам өмірінде оттектен кейінгі екінші орын алатын маңызды қосылыс. Адам денесінің 65-70%-ін су құрайды. Адам организіміндегі тәулігіне ең аз дегенде 2 л су қажет. Одан басқа жуыну, кір жуу, бақша өсіру үшін де су қажет екенін естен шығармау керек. Сусыз тіршілік жоқ. [2]

Жер планенасының бетіндегі су, барлық жер қыртысының 70%-ін алып жатыр. Тірі және өлі табиғат арасындағы зат алмасу процесіндегі судың орны ерекше. Химиялық өзгерістердің көпшілігі іс жүзінде тікелей судың қатысумен іске асады. Жер бетіндегі судың қоры: теңіз бен мұхиттарда – 1,4 млрд км³мұздықтарда – 30 млн км³, өзендер мен көлдерде 3 млн км³. Су жердегі тіршіліктің бастауы болып саналады, өйткені адамдар мен жануарлар организмінің 2/3 бөлігі, өсімдік массасының 4/5 бөлігі судан тұрады. Сусыз өмір сүру мүмкін емес.

Судың кермектігі – бұл судың сапасына әсер ететін кең тараған мәселе болып табылады. Қазіргі кезде қайнату, тұндыру, қатыру сынды ескі әдістерге қарағанда жұмсарту – фильтрі сынды құрылғылар көбірек қолданылады. Олар суды жұмсартып қана қоймай, сонымен қатар дәмі, иісі жағымды және адам терісіне оң әсерін тигізетіндей етіп тазалайды. [5]

Табиғи суды сыртқы түріне қарап таза су деуге болмайды, себебі оның құрамында әртүрлі қоспалар кездеседі. Судың құрамындағы қоспалар еритін және ерімейтін болып бөлінеді. Әсіресе ірі қалалар мен өндіріс орындарына жақын орналасқан жерлердігі өзендерде, теңіздерде, су қоймаларында су көбірек ластанады.

1-ші гипотиза бойынша ең абзалы - таза, табиғи әрі адам денсаулығына кері әсері жоқ сүт тағамдарының бірі тартылған сүттен жасалған айранмен шәйнектің қоспағын тазартуға пайдаланғанымыз жөн. 

Ғылыми болжамдар жасадым: Тартылған майсызданған сүттен жасалған айранмен, шәйнек ішіндегі қақты жұмсартып тазартады деген жорамалдау шығардым. Жаңа шыққан қымбат тазартқыш ұнтақтардың орнына экологиялық таза айранды қолданған жөн екенін шештім. 

ІІ.Зерттеу бөлімі.

2.1 Су. Судың құрамы.

Су – жер бетіндегі ең жұмбақ, ең керемет сұйықтық. Бұл заттың табиғаты әлі де нақты шешімін тапқан жоқ. Бірнеше жылдар бойы бөлінбейтін зат ретінде қаралып келген судың қазіргі кездегі құрамы өте қарапайым деп қарастырамыз. Тек қана 1766 жылы Г. Кавендиш (Англия) және 1783 жылы А. Лавуазье (Франция) сынды ғалымдар су қарапайым зат емес, ол сутек пен оттегіден тұратын күрделі зат екендігін анықтап берді. Осыдан кейін «сутек» элементі ашылып, Н таңбасымен таңбаланды. «Сутек» (Hydrogen – грекше hydrogenes) «суды тудырушы» деген мағынаны білдіреді.

Одан әрі зерттеу нәтижесінде судың Н₂О деген формуласы анықталды. Судың негізгі қасиеттері физиктердің кейбір заңдылықтарына бағынбайды.

Судың бірінші ерекшелігі:су – жер бетіндегі төмен температурады жылу тарата алатын жалғыз зат (сынаптан басқа). Осыған байланысты судың үлесті жылу сыйымдылығы кемінде 37ºС тең болса, денісінің 3/2 су алатын адам денесінің температурасы да 36-38ºС – ті құрайды.

Судың екінші ерекшелігі: жылуды қалыпты ұстауы жоғары. Қалыпты температурады оның аз мөлшерін қыздыру үшін басқа сұйықтықтарды қыздыруғы қарағанда көбірек энергия жұмсалады. Қарапайым заттарға қарағанда 2 есе көп энергиялық шығын болады. Сондықтанда судың жылуды ұзақ сақтайтын ерекшілігі бар.

Судың үшінші ерекшелігі: судың еру жылдамдығы да жоғары, себебі суды қатыру да, мұзды еріту де өте қиынға соғады. Осы қасиеттеріне қарап жер бетінде судың тепе-теңдігі үнемі қалыпты сақталуда.

Судың өзіне тән көлемі мен ерекшеліктері бар. Көптеген заттардың тығыздығықтарына қарай - сұйықтықтар, қатты заттар, газдар болып жіктеледі. Олар қыздырғанда азаяды, қатырғанда ұлғаяды. Суды 100 ден 4ºС (нақтырақ 3,98ºС дейін) дейін қыздырғанда тығыздығы басқа сұйық заттар сияқты артады. Қатқан кезде судың көлемі артып, мұз судың бетіне шығады да, тығыздығы да ұлғаяды. [1]

2.2 Судың физикалық қасиеті.

Өзінің құрамының қарапайымдылығына қарамастан, судың жұмбақ жақтары өте көп. Мәселен, бір уақытта үш түрлі - сұйықтық, газ, қатты сияқты агрегаттық күй көрсетін жалғыз затта осы – су. Судың физикалық қасиеті өте ерекше. Су – полюсті және мұз да, сұйық суда диэлектрик болып табылады. Су димагнитті. Судың құрамы оның изотопты құрамына байланысты.

Таза су – түссіз сұйықтық, дәмі жоқ, иіссіз. Табиғатта су үш агрегаттық күйде кездеседі: қатты, сұйық және газ. Судың қайнау және қату температураларын ертеден қолданып келе жатқан Цельсий шкаласымен белгілейді. [4]

Қалыпты жағдайда судың қатуы 0^оС және қайнауы 100^оС белгіленеді.

ХҮІІІ ғасырдан бастап су масса бірлігінің этолоня болды. Қалыпты жағдайда 1 см³ судың массасы 1 грамм, демек судың тығыздығы р=1 г/см³ – ке тең. Басқа заттардан ерекшелігі судың қатты күйіндегі тығыздығы 0,92 г/см³ сұйық күйінен төмен. Сондықтан мұз судың бетінде қалқып жүреді. Бұның табиғатта маңызы зор. Егер мұз судан ауыр болса барлық өзен, көлдер түбіне дейін қатып, ал жаз айланыда тек беті ғана еріген болар еді. Су жайлап қызады және жайлап суиды. Осы қастетінің нәтижесінде су бассейндері жер шарындағы температураны реттеп отырады.

Су - электр тогын нашар өткізеді. Сондықтан суды электр тогымен оттек және сутекке айырғанда оның электр өткізгіштігін жақсарту үшін кейбір заттарды қосады (күкірт қышқылы, сілті, сода).Судың тазалығын бпақылау үшін оның электрөткізгіштігін пайдаланады. Су неғұрлым таза болса, электр тогы соғұрлым нашар өткізеді. [2]

2.3 Судың химиялық құрамы.

Су көптеген жай және күрделі заттармен реакцияға түседі. Металдардың электорхимиялық кернеу қатарында магнийдің сол жағында орналасқан белсенді металдар сумен тікелей әрекеттеседі. Су белсенді металл оксидтерімен әрекеттескенде – негіз, ал бейметал оксидтерімен әрекеттескенде – қышқыл түзеді.

Француз ғалымы А.Лавуазье су буын қыздырған мылтық ұнғысы арқылы өткізеді. Жоғары температураның әсерінен су ыдырайды да, бөлінген оттек темірмен қосылады және ұңғының ішкі үстіңгі жағында сутек газы бөлінеді.

Бірнеше жылдан кейін суды электр тогының көмегімен құрам бөліктеріне айырды. Сендер судың электр тогының әсерінен ыдырайтынымен танысқансыңдар. Нәтижесінде екі көлем сутек және бір көлем оттек түзіледі. Қалыпты жағдайда 1л сутектің массасы 0,089 г, ал 1л оттек 1,429 г болатынын біле отырып, бөлінген газдардың массалық қатынасын есептеулеріңе болады: 0,089* 2: 1,429 1:8. Су молекуласында оттек атомы бірден кем бола алмайды сутек және оттектің массалық қатынасы 1:8 тең болса, онда су молекуласында екі атом сутек болуы тиіс. Сондықтан да су молекуласының формуласы Н2О. [5]

2.4. Суды тазарту жолдары.

Суда болатын ерімейтін және ерімейтін ластағыш заттарды әртүрлі әдіспен тазалауға болады. Суды ерімейтін қоспалардан тұндыру және сүзу арқылы тазалайды, ал еріген қоспалардан айдау арқылы бөледі. Судың ластануы табиғатқа және ауыл шаруашылығына көптеген зиянын тигізеді.Бұдан басқа судың өте көп жұмсалуына суармалы егін шаруашылығы көлемінің көбеюі тікелей әсер етеді.

Қала тұрғындарына және өндірістік орындарға қажет суды, өзен суын немесе су қоймаларындағы суды тазалайтын арнайы станциядан өткізеді. Алдымен құмнан, саздан және ерімейтін қоспадан тазарту үшін суды арнайы хауыздарда тұндырады. Содан кейін сүзгіден өткізеді. Суды сүзу көбінесе құм және саз қабаты арқылы жүргізіледі. Осыдан кейін ауру тудырушы микробтарды және бактерияларды жою үшін хлормен немесе озонмен зарарсыздандырады. Суды толықзарарсыздандыру үшін бір тонна суға кем дегенде 0,7г хлор қажет.

Суды зарарсыздандыру мақсатында аргон-сынап лампаларын пайдаланады. Олар ерекше шыныдан жасалған ультракүлгін сәулелерді өткізеді. Осындай лампалар электр тогын өткізгенде әлсіз жанады және көзге көрінбейтін ультракүлгін сәулелер микроорганизмдерді өлтіреді, бірақ лампалар судың дәмін өзгертпейді.

Соңғы уақытта суды тазарту үшін жасанды шайырлар – иониттерді қолдануға көп көңіл бөлінуде. Олар табиғи суды ерімейтін қоспалардан тазартып қоймай, сонымен қатар олда еріген заттардан да тазартып сапасын жақсартады.

Суды әртүрлі қоспалардан тазартқанда тек сүзу арқылы емес, басқа да тұндыру, айдау, т.б. әдістер қолданылады. Айдау процесі үшін қондырғы қажет. Қондырғы ішінде су қайнап, буға айналып ұшады. Суығанда қайтадан суық суға айналады. [6]

Еріген заттардан тазарған су дистельденген су деп аталады. Оны дәріханаларда дәрі жасағанда, лабораторияларда ғылыми зерттеу жұмыстары кезінде пайдаланылады. Дистельденген суды кәдімгі судың орнына ішуге болмайды, себебі ол дәмсіз әрі асқазанның және ішектің ішіндегі тұздарды ерітіп жібереді. Сондықтан оны ұзақ уақыт ішу асқазан ауруына ұшыратады.

Дәріханаға, химиялық лабораторияларға, автокөліктердің салқындатқыш жүйесіне қажет дистельденген суды көп мөлшерде алу үшін арнайы айдағыш кубтарды пайдаланады.

Қазіргі кезде көп тараған әдіс, ол теңіз суынтұщылау арқылытаза су алу. Ол біздің елімізде іске асырылуда. Каспий теңізі жағалауында орналасқан Ақтау қаласында көп жылдар бойы теңіз суынан айдау арқылы тұщы су алынуда. Мұнда Қазақстандағы атомдық тұщыландырғыш қондырғы жұмыс істейді.

Кез келген шаруашылық үшін тұщы судың көп мөлшері қажет. Сондықтан біздің республикамыздың көптеген аймақтарында су тапшылығы айқын көрініп тұр. Әсіресе өндіріс орындарынжәне ауыл шаруашылығын сумен толық қамтамасыз ету мәселелері шешімін күтіп отыр.Сол себепті еліміздің ғалымдары алдында суды тазартудың жаңа әдістерін табу мәселесі тұр, оның бірі-сумен қамтамасыз етудің тұйық жүйесін қолдану.

Қазақстан Республикасының «Қоршаған ортаны қорғау туралы» заңында, жер асты және жер үсті суларын қорғауға айқын жоспарлы бағыт берілген. Ол әрбір қалада өндіріс орындары қасынан су тазартқыш қондырғылар салу арқылы іске асады. Кез келген мемлекет, сол сияқты біздің республикамызда табиғи суды зиянды қоспалардан тазартуға мемлекеттік дәрежеде мән береді. Елімізде халықты таза сумен қамтамасыз ету үшін су қоймаларының ластанбауы жүйелі түрде бақылау жасалады. [3]

ІІІ. Судағы Са ²⁺ және Мg ²⁺иондарын жою жолдары.

3.1. Судың кермектігі.

Cудың кермектігі— құрамында кальций (Са²⁺) мен магний (Мg²⁺) иондарының (негізінен карбонат түрінде) болуынан қалыптасатын судың қасиеті. Cудың кермектігі көрсеткіші 1 литр судағы миллиграм-эквивалентпен (мг-экв/л), кей елдерде градуспен өлшенеді. Табиғи сулардың кермектігі өте кең ауқымда ауытқиды: тайга мен тундра белдеміндегі өзен, көлдерде 0,1-0,2 мг-экв/л-ден кейбір жер асты сулары мен мұхит, теңіз суларында 80-100 мг-экв/л-ге дейін. Кермек су тұщы болса да, нашар сабындалады, бу қазандықтарының қабырғаларына тат түзеді, қант, былғары және басқа да көптеген өнеркәсіп салаларында пайдалануға жарамайды. Cудың кермектігі анықтамасы бойынша: жалпы, уақытша (жойылатын), тұрақты, карбонаттық, қалдық болып бөлінеді. Жалпы кермектік суда кальций мен магнийдің барлық тұздарының болуынан қалыптасады. Уақытша және карбонаттық кермектік онда кальций мен магнийдің тек гидрокарбонаттық (HCO₃)және карбонаттық (СО₃^2-) тұздарының болуымен байланысты. Мұндай кермектілікті суды қайнату арқылы кетіруге болады. Тұрақты (жойылмайтын) кермектік жалпы және жойылатын кермектіктердің айырымына тең. Қалдық (бейкарбонаттық) кермектік жалпы және карбонаттық кермектіктердің айырымына тең. Біздің елімізде судың кермектігі 1 дм³ судағы Са²⁺ мен иондарының миллиграмм-эквиваленттік мелшерімен көрсетіледі. Кермектіктің бір мг-экв-ті 20,04 мг/дм³ кальций мен 12,16 мг/дм3 магнийдің косындысына тең. Шетелдерде cудың кермектігі неміс (H°), француз (F°), ағылшын және американ (А°) градусымен өлшенеді. Осы өлшемдермен салыстырғанда 1 мг-экв - 2,8 Н°, 5,0 F°, 3,5 А° ағылшын, 50,0 А° американ градусына тең. Табиғи сулар кермектік дәрежесіне қарай бес топқа бөлінеді: өте жұмсақ су (1,5 мг-экв-ке дейін), жұмсақ су (1,5—3,0 мг-экв), орташа кермек су (3,0—6,0 мг-экв), кермек су (6,0—9,0 мг-экв) және өте кермек су (9,0 мг-экв-тен жоғары). Қазақстанда ауыз су ретінде жалпы кермектігі 7—20 мг-экв болатын жер асты сулары пайдаланылады.Табиғи сулар кермектік дәрежесіне қарай:

өте жұмсақ су (1,5 миллиграм-эквивлентке дейін)

жұмсақ су (1,5-3,0 миллиграм-эквивлентті)

орташа кермек су (3,0-6,0 миллиграм-эквивлентті)

кермек су (6,0-9,0 миллиграм-эквивлентті)

өте кермек су (9,0 миллиграм-эквивленттен жоғары)

болып бес топқа бөлінеді. Қазақстанда ауыз су ретінде жалпы кермектігі 7-20 миллиграм-эквивлентті табиғи сулар пайдаланылады.

Өнеркəсіпте пайдаланылған судың сапасы бойынша əрбір өндірістің өз талаптарына сəйкес болуы қажет. Судың сапасы оның физикалық жəне химиялық сипаттамаларының жиынтығымен анықталады. Оларға: түсі, иісі, жалпы тұздылығы, кермектігі, тотыққыштығы, реакция ортасы (рН) жатады, олар судағы түрлі қоспалардың мөлшеріне тəуелді болады. Өнеркəсіп сулары үшін бұл сипаттамалардың ішінен ең маңыздысы – судың кермектілігі болып табылады. [7]

Кермектілік – судағы еріген кальций мен магний тұздарының мөлшеріне байланысты болатын судың қасиеті. Бұл тұздардың жиынтық мөлшері судың жалпы кермектігін құрайды да, ол: уақытша немесе карбонаттық (Ку), тұрақты немесе карбонаттық емес (Кт) кермектілік болып бөлінеді.

Судың уақытша кермектілігі кальций жəне магнийдің гидрокарбонаттарының (Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, Fe(HCO₃)₂), ал тұрақты кермектілік кальций мен магнийдің сульфаттары, нитраттары жəне хлоридтерінің (CaSO₄, MgSO₄, CaCl₂, MgCl₂, Ca(NO₃)₂, Mg(NO₃)₂) болуынан туындайды.

Карбонаттың кермектілігі бар суды ұзақ уақыт қайнатқан кезде, онда негізінен СаСО₃ тұратын тұңба пайда болады жəне бір уақытта көмірқышқыл газы СО₂бөлінеді. Бұл екі зат та, кальций гидрокарбонатының ыдырауының əсерінен пайда болады:

Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃ + H₂O + CO₂

Сондықтан да, карбонаттық кермектілікті уақытша кермектілік деп атайды. Сандық жағынан уақытша кермектілік суды 1 сағат бойы қайнатқан кезде жойылатын гидрокарбонаттардың мөлшерімен сипатталады. Мұндай қайнатудан кейін қалған кермектілікті тұрақты кермектілік деп атайды.

Карбонаттық пен карбонаттық емес кермектіліктің жиынтығы судың жалпы

кермектілігін құрайды: Кж = Ку + Кт

Жалпы кермектілік 1 л суда болатын кальций мен магний иондарының

миллиэквиваленттерінің жиынтығымен немесе 1 л-дегі миллимольмен өрнектеледі. Кермектіліктің бір миллиэквиваленті дегеніміз 20,04мг/л Са²+ немесе Мg²+ мөлшері болып табылады. Əлемдік практикада кермектіліктің бірнеше өлшем бірліктері қолданылады, олардың бəрі белгілі бір жолдармен бір-біріне сəйкестендірілген. Мемелекеттік стандарт бойынша судың кермектілігінің бірлігі ретінде моль/м³ болып белгіленген.

Кальций (Са²+) мен магний (Мg²+) иондары, сонымен қатар, басқа да сілтілік – жер металдар иондары барлық минералданған суларда болады. Олардың көздері əктастар, гипс пен доломиттердің табиғи кендері болып табылады. Кальций мен магний иондары суға еріген көміртек (ІV) оксидінің минералдармен əрекеттесуі жəне тау жынысының басқа да еру жəне химиялық процестері нəтижесінде енеді. Сонымен қатар, бұл иондардың көздеріне су жинақтау ауданындағы топырақта, шөгінділерінде жүретін микробиологиялық процестер, түрлі мекемелердің ағынды сулары жатады. Судың кермектілігі кең аралықта ауытқиды. Табиғи сулардың кермектігі өте кең ауқымда ауытқиды: тайга мен тундра белдеміндегі өзен, көлдерде 0,1-0,2 мг-экв/л-ден кейбір жер асты сулары мен мұхит, теңіз суларында 80-100 мг-экв/л-ге дейін. Кермек су тұщы болса да, нашар сабындалады, бу қазандықтарының қабырғаларына тат түзеді, қант, былғары жəне басқа да көптеген өнеркəсіп салаларында пайдалануға жарамайды жəне кермектігінің дəрежесіне байланысты судың көптеген классификациясы бар. Төмендегі 2 кестеде төрт түрлі классификациясына мысал келтірілген. Екі классификация ТМД елдері

əдебиеттерінің көздерінен – «Гидрохимические показатели состаяния окружающей среды» анықтамалығы жəне «Водоподготовка» оқулығынан алынған. Ал екеуі – шетелдік көздерден: немістің стандарттау институтының кермектілік нормалары (DIN 19643) жəне 1986 жылғы АҚШ-тың қоршаған ортаны қорғау бойынша агенттігі қабылдаған классификация (USEPA).

Қазақстанда ауыз су ретінде жалпы кермектігі 7-20 миллиграм-эквивлентті

табиғи сулар пайдаланылады. [6]

Кермек суда Са²+, Мg²+, НСО^3-,СО₃^2- иондары болуына орай, олар гидролиз реакциясына түседі. Кальций Са²+ жəне магний Мg²+ катиондары ерітіндіде гидролитикалық əрекеттесу нəтижесінде сутектің Н⁺артық иондары пайда болады да, су қышқылдық реакция көрсетеді. Сутектік көрсеткіш рН бұл кезде төмендеп, 7-ден төмен болады.

Ca²⁺ + 2HOH = Ca(OH)₂ + 2H⁺

Mg²⁺ + 2HOH = Mg(OH)₂ + 2H⁺

Гидрокарбонат НСО₃- жəне СО₃^2- аниондарының ерітіндідегі гидролиз

реакциясы нəтижесінде артық гидроксил иондары пайда болып, су сілтілік реакция көрсетеді, рН өседі жəне 7-ден артық болады.

HCO₃-+ HOH = H₂CO₃ +OH- CO₃^2- + 2HOH = H₂CO₃ + 2OH^-

Судың тұрақты немесе карбонаттық кермектілігі жоғары болған сайын рН мəні төмен болады, судың уақытша немесе карбонаттық кермектілігі жоғары болған сайын рН мəні жоғары болады. Əдетте, суда уақытша жəне тұрақты кермектілік бірдей кездеседі, бірақ олар əрқашан бір-біріне тең емес. Соған сəйкес, осы кермектіліктердің ара қатынастарына байланысты кез-келген судың рН-ы 7-ден артық не кем.

3.2.Кермек судың қасиеттері.

Кермектілік – судың негізгі тұтынушылық сапасын анықтайтын шаруашылықтың маңызы зор судың ерекше қасиеті. Суда кальций мен магний тұздарының айтарлықтай мөлшерінің болуы, оны көптеген техникалық мақсаттар үшін пайдалануға жарамсыз етеді.

Табиғатта үздіксіз жүріп жататын кальций және магний қосылыстарыныңбір-біріне айналулары судың кермектігін түсінуге мүмкіндік береді. Табиғи суда еріген гипс, магний гидрокарбонаты, кальций гидрокарбанаты суға кермектік қасиет береді. Кермек суда сабын нашар көпіреді. Судағы кальций және магний иондары сабынның құрамындағы органикалық қышқылдың қалдығымен ерімейтін тұзтүзеді. Сондықтан кермек суда кір жуғанда сабынның бір бөлігі кальций және магний иондары тұнбаға түсіруге жұмсалады. Кермек судың басқада зияны бар. Өнеркәсіпте суды көп мөлшерде қайнататын буқазандарында қақ тұрып, отын артық шығындалады. Кермек су дәрі-дәрмек әзірлеуге жарамайды, матаны бояуға кедергі жасайды.

Кермек суда тағам нашар піседі, себебі Са²⁺катиондары тағамдағы нәруыздар мен ерімейтін қосылыстар түзеді. Мұндай суда шайда, кофе де нашар шығады. Кермек суды көп пайдаланудан адамның асқазаны ауырып, организмге тұз жиналуы мүмкін.

Судың кермектігі уақытша және тұрақты деп жіктеледі. Уақытша немесе карбонаттық кермектікті кальций және магний гидрокарбанаттары тудырады, ол кермектікті кетірудің екі түрлі жолы бар.

Кермек су жылыту қазандықтарының, батареялардың қабырғаларында қақ түзіп, олардың жылу-техникалық сипаттамаларын айтарлықтай төмендетеді. Жылу өткізбейтін мұндай беттік қабат тіпті 1 мм қалыңдықта қазандықтардың қабырғаларына жылу берілуін күрт төмендетіп, нəтижесінде отынның шығынын арттырады. Сонымен қатар, тіпті су қағының жұқа қабатының пайда болуы кезінде металл беттерін қыздыру ұзақтығы біртіндеп өседі, ал олардың салқындауы жай жүреді. Нəтижесінде қазандықтар мен жылыту құбырларында жарықшақтар түзіліп, металл бұйымдары бұзылады да, тесіліп су ағатын болып қалады. Бұл, əрине, бу қазандары бар өнеркəсіптерде өте қауіпті факт болып табылады. Кейбір технологиялық процестерді, мысалы, бояу процесін жүргізу кезінде кермек суды пайдалануға болмайды. [7]

Қазақстан Республикасы Үкіметінің 2010 жылғы 14 қыркүйектегі №935

қаулысымен бекітілген «Балалар мен жасөспірімдерге арналған тамақ өнімдерінің қауіпсіздігіне қойылатын талаптар» техникалық регламентінде де ыдысқа құйылған ауыз судың макро- жəне микроэлемент құрамы бойынша физиологиялық толықтығының нормативтepi төменде көрсетілген.

Судың жалпы кермектілігін анықтау үшін комплексонометриялық титрлеу əдісі қолданылады. Бұл əдістің мəнісі анықталатын иондар аминополикарбон қышқылдарының туындылары болып келетін органикалық қосылыстар – комплексондармен əрекеттесу реакциясына негізделген. Көбінесе катиондарды комплексонометриялық анықтау кезінде комплексон ІІІ – трилон Б – этилендиаминтетрасірке қышқылының қос натрий тұзы қолданылады:

Кальций Са²+ жəне магний Мg²+ катиондарын қара хромоген индикаторымен

комплексонометриялық анықтауды сілтілік ортада жүргізеді. Қажетті реакция

ортасын сақтау үшін аммоний хлоридінің буферлік ерітіндісін пайдаланылады.

3.3.Судың кермектігін анықтау.

Тұрмыстық: Қайнату, қайта айдау, сүзу, жұмсартқыштар қосу.
Өнеркәсіптік: кальцинирленген ас содасын Na₂CO₃ қосу. Сөндірілген әкті қосу Ca(OH)₂

Қайнату арқылы жалпы кермектікті 30-40% ғана азайтуға болады. Кермек суды қыздыру кезінде кальций мен магнийдің және темір(III) оксидінің ерімейтін қосылысы түзіледі.

Қатыру арқылы жалпы кермектікті 30-40% ғана азайтуға болады.

Сүзу арқылы жалпы кермектікті 80% дейін азайтуға болады. Сүзу катриджінің ішінде белсендірілген көмір мен алмасу катионының қоспасы болады. Көмір зиянды органикалық заттар мен хлоридтерді адсорбция құбылысына ұшыратады. Алмасу катиондары жалпы кермектікті азайтады.

Жұмсартқыштар қосу. Кермектікті 100% - ға дейін жояды. Жұмсартқыштар кір жуғыш машиналардағы кермек суды жоюға арналып жасалған. Одан тазартылған суды тағамдарды дайындауға, ішуге болмайды.

Na₂CO₃немесеCa(OH)₂– ті қосу. Уақытша кермектікті сөндірілген әк қосу арқылы да тазалауға болады. [5]

Тұрақты кермектікті Na₂CO₃ сода қоспасын қосу арқылы да жоюға болады.
Кермектікті жоюға арналған реакция теңдеулері:
Уақытша кермектікті жою:

Қайнату Ca(HCO₃)₂ = CO₂ ↑ + CaCO₃↓ + H₂O

Mg(HCO₃)₂  = Mg(OH)₂↓ + CO₂↑

Сөндірілген әкті қосу Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ = 2CaCO₃ + 2H₂O

Mg(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃ + MgCO₃ + H₂O

Тұрақты кермектікті жою:
Сода ерітіндісін қосу Ca(NO₃)₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaNO₃

2MgSO₄ + H₂O + 2Na₂CO₃ = Mg(OH)₂CO₃↓ + CO₂ + 2Na₂SO₄
Табиғи су міндетті түрде еріген тұздар мен газдан (оттегі, азот) тұрады. Судағы Mg²+ және Са²+ иондарының болуы сабын құрамындағы органикалық заттармен (мысалы, стеарат ионымен С₁₇Н₃₅СОО^2-) қосылып қақты қақтардың пайда болуына септігін тигізіп, кермектік пайда болады. Барлық ғылыми болжамдарға сүйенсек, кермектік ұғымы магний ионына (Mg ²⁺) қарағанда кальций катиондарының (Са²⁺) кесірінен болатындығы дәлелденген.

Кермектік – ауыл шаруашылық қажеттілігіне жарайтын судың ең маңызды қосылысы. Ондай судың өртті сөндіруге, бау-бақшаны суаруға, көшелерді және жолдары жууға еш зияны жоқ. Бірақ кей жағдайларды кермектік көптеген кдергілер келтіреді. Мысалыға, суға түскенде, ыдыс жуғанда, кір жуғанда, кір машинамен кір жуу кезінде көптеген зиянын тигізеді. Бұл кейбір дәлелдемелермен нақтыланады:

• Жұмсақ суды пайдаланғанда ыдыс жуу кезінде жуғыш сұйықтықты 2 есе аз пайдаланамыз.

• Кермек су сабынмен қосылғанда сумен шайылмайтын және ыдыстар мен санитарлық- техникалық заттардың беттерінде лай қалдыратын, ерімейтін «сабынды шайырлардың» пайда болуына себепші болады.

• Көптеген өнеркәсіптік процестерде кермек судан пайда болған тұздар химиялық реакцияға түсу кезінде қажетсіз аралық заттар түзеді.

Кермек судың адам ағзасы мен тұрмыста тигізетін көптеген зиянды жақтарын айтып өттік. Мысалыға, шай немесе кофе қайнату кезінде бурыл түске айналдырып, шайдың дәмін бұзады. Диетологтардың тұжырымы бойынша кермек су еттің дұрыс пісуіне кедергі келтіреді. Себебі кермек судан пайда болған тұздар жануар ақуызымен раекцияға түскенде ерімейтін қосылыс түзеді. Бұл ақуыздың қалыпты жиналуын бұзады. [6]

Өкінішке орай, көптеген адамдар кермек судың зияндылығын біле бермейді. Соның салдарынан адамдар жуыну кезінде терісінде судың жиналған тұздары пайда болып, кеуіп кетуге әкеліп соқтырады. Терідегі зат алмасуға қатысатын тесіктер бітеліп қалып, табиғи майлы қабат құрғап кетіп қайызғақ немесе қышу пайда болады.

Киімдерді жуу кезінде де қара киімдерде дақтар пайда болып, сарғыш тартып тезірек ескіруге әкеп соғады. Сондықтанда барлық жағдайда тамақтануда да, киімдерді жуу кезінде де кермектігінен жұмсартылған суды пайдалану өте тиімді. [6]

ІҮ. Практикалық бөлім
4.1. Практикалық жұмыс: «Қақты түрлі тәсілдермен тазалау жолдары».

Жұмыстың мақсаты: Көптеген химиялық жолдармен тазалау әдістерімен қатар таза, табиғи әрі адам денсаулығына кері әсері жоқ сүт тағамдарының бірі - тартылған сүттен жасалған айранмен шәйнектің қағын тазарту жолдарын көрсету.

Жұмыстың барысы:Көп қайната бергендіктен шәйнектің ішіне әппақ қақ тұра бастайды. Оны кейбірі қатып, қабырғасына жабысқан судың хлоры десе, кейбірі тұз дейді. Тіпті кейде шәйнекті ашып, «осыған қайнаған су таза бола ма, жоқ па» деген ойға келесің. Әрине оны тазалау үшін біраз күш керек, не пышақпен, қырғышпен тырналайсың, не шәйнекті еден үстіне соққылайсың. Бұл жағдайда толық тазалануы да екіталай.

 Жұмыстың жүргізілуі:Сіздерге шәйнектің ішінде тұрып қалған қақты тазалаудың бірнеше жолын ұсынамын:

Шәйнектің көлеміне қарай 2/3 бөлігіне суық су құямыз, үстіне 10-15 гр. (2 литрлік шәугімге) лимон қышқылын сығамыз. Шәйнек қабырғаларындағы қақ ажырағанша 3-4 минут қайнатамыз. Астындағы отты өшіріп, суытып қоямыз. Лас суды төгіп, тағы да таза су құйып, лимон қышқылын сеуіп, тағы бір рет қайталаймыз. Шәйнек тап-таза.

Егер шәйнектің ішіне қатқан қақ тым көп әрі нығыз болса, тазалауды 3 кезеңнен жүргіземіз.

Бірінші, шәйнектің 2/3 бөлігіне су құйып, 1 ас қасық ас содасын саламыз. Оны жарты сағат қайнатып, тұнба бар суды төгіп тастаймыз.  

Бұдан кейін 1 пункттегі тәртіппен тазалауды қайталаймыз. Тек лимон қышқылынан 1 ас қасық қосып, суды 5-7 минут қайнату керек.

Соңында таза суға жарты стақан сірке суын (уксус) қосып, жарты сағат қайнатамыз.

Шәйнекті тазалап болған соң ішіне таза суды қайнатып, төгіп тастауды ұмытпаңыз. Бөлменің терезелерін ашып, желдетіп алғаныңыз дұрыс. Себебі, тазалау барысында қоспалардың иісі бумен ауаға таралады.

Шәйнекті тазалаудың басқа да түрлері бар. Ол құрамында лимон қышқылы бар  «тазалағыш құралдардың» көмегімен жүзеге асады.

«Тазалағыш құралдарға» Кока-кола, Спрайт сияқты сусындар жатады.

Алдымен сусынның газын шығарып, шәугімнің жартысына дейін құйып, баяу отпен қайнату керек.

Шәйнектегі қақты кетіру үшін тұз, сірке қышқылдарының кез келген, яғни қолда бар концентрациясын пайдалануға болады. Ол үшін шәйнекке су құйып, қайнаған кезде оған шамамен әрбір литр суға 2-2,5 қасықтай ас содасын салып, 20-25 минуттай қайнатады. Сонан соң ол суды құрамына жарты стақан (100 мл) сірке қышқылы қосылған сумен ауыстырып, оны да 20-25 минуттай қайнатады. Осы кезде шәйнектегі қақ кейде толық кетеді, кейде босап, көтеріледі. Оны оп-оңай қырып тастауға болады. Немесе салқын суда, алдын ала әзірлеген 4-6 пай-ызды тұз қышқылының ерітіндісін шәйнекке құйып, 20-25 минуттай қайнатады. Мұнда да егер толық кетпесе қырнап тазалауға болады. Ал кейде екі, үш рет қайталайды, әрине, бұл тұрған қақтың қалыңдығына байланысты. Соңынан жылы сумен шәйнекті бірнеше рет шайып тастауды ұмытпау керек.

Майлы және майсыздандырылған сүттен жасалған айранмен шәйнектерді тазалау жолдары:

№	Жұмыстың барысы	Айран түрі	Уақыты	Нәтижесі
1.	Ашыған айранды шәйнектер ішіне құйдым.	1-шәйнек Майлы айран	05.09.2020	Жылы жерге қойылып, қақпақтары жабылды.
	Ашыған айранды шәйнектер ішіне құйдым.	2-шәйнек Майсыздан-дырылған айран		Жылы жерге қойылып, қақпақтары жабылды.
2.	Шәйнектерді тексеру.	1-шәйнек 2-шәйнек	07.09.2020	Бір тәуліктен кейін ашыған айран быршыды, түсі өзгерді. Бөлме температурасы -21ºС
3.	Шәйнектерді тексеру.	1-шәйнек 2-шәйнек	10.09.2020	Айрандардан жағымсыз иіс шығып, түсі өзгерді.
		1-шәйнек 2-шәйнек		Айрандардан жағымсыз иіс шығып, түсі өзгерді.
4.	Айрандар төгіліп тасталды.	1-шәйнек 2-шәйнек	15.09.2020	Жағымсыз иіс шықты, түсі өзгерген.
5.	Шәйнектердің ішін сумен жудым.	1-шәйнек Майлы		Шәйнектің ішіндегі қағы қатты және оңаймен алынбады.
		2-шәйнек Майсыздан-дырылған		Шәйнектің ішіндегі қақ оңай алынды.

V.Қорытынды:

Ғылыми жобамның қорытындысы бойынша адамзат өміріндегі судың маңыздылығын көрсетуге, суда болатын кермектікті жою жолдарын табуға болатындығына көз жеткіздім. Судың физикалық, химиялық қасиеттерін, судың кермектігін жою жолдарын шешуге көпген ақпараттар жинадым. Осылайша, шағын ғылыми-зерттеушілік жобада кермек судың техникалық және өнеркәсіптік құралдарға зияндылығымен қатар, мата, ыдыс-аяқ, тағам өнімдеріне, адам терісіне де зиянын тигізетіндігіне көз жеткіздім.

Кермектіктің әсерінен ыдыстарда болатын қақты тазалау әдістерімен таныстым. Соның ішінде ауыл тұрғындарына тиімді және артық шығынсыз, тегін әдістің бірі – тартылған, майсызданған сүттен ұйытылған айранды қақ тұрған ыдысқа құйып, бірнеше уақыт ашытып қою арқылы да тазалауға болатындығын дәлелдедім.

1-ші гипотиза бойынша ең абзалы - таза, табиғи әрі адам денсаулығына кері әсері жоқ сүт тағамдарының бірі тартылған сүттен жасалған айранмен шәйнектің қоспағын тазартуға пайдаланғанымыз жөн. 

Ғылыми болжамдар жасадым: Тартылған майсызданған сүттен жасалған айранмен, шәйнек ішіндегі қақты жұмсартып тазартады деген жорамалдау шығардым. Жаңа шыққан қымбат тазартқыш ұнтақтардың орнына экологиялық таза айранды қолданған жөн екенін шештім. 

Ұсыныстар:

1. Кока-коланы сусын ретінде емес, тазалағыш зат ертінде қолдану керектігін мектеп оқушыларына түсіндіру;

2. Ауылдық жерде тегін болып саналатын тартылған сүттен жасалған айранмен ыдыстырды тазалауға болатындығын ауыл тұрғындарына хабырлау;

3. Отбасы қаражатын үнемдеу:

- күнделікті жуынғанда суды қайнатып пайдалану арқылы теріміз жарылмайды, сондықтан кремді жиі сатып алмаймыз;

- ыдыс жуғышқа көп шығын болмайды, көбіне тартылған сүттен жасалған айранды пайдалануға болады;

- кока-колаға шығын төмендейді, себебі оның қақ кетіретінін көргесін оқушылар ішуге сатып алуды азайтады.

Қолданылған әдебиеттер:

1. Нұрахметов Н., Сарманова К., Жексембина К., т.б. Химия: Жалпы білім беретін мектептің 9 сыныбына арналған оқулық. Өңделген,

толықтырылған 2-бас. – Алматы: «Мектеп» баспасы, 2009.

2. Қазақ Энциклопедиясы.

3. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. – М.: Химия, 1992.

4. Қазақ тілі терминдерінің салалық ғылыми түсіндірме сөздігі: Геология. – Алматы: «Мектеп» баспасы, 2003.

5. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Основы неорганических химии. – М.: Мир,

1979.

6. Аханбаев К. Химия негіздері. – Алматы: Мектеп, 1987.

7. Лидин Р.А., Молочно В.А., Андреева Л.Я. Химические свойства

неорганических веществ. – М.: Химия, 1997.

8. Бірімжанов Б.А., Нұрахметов Н.Н. Жалпы химия. – Алматы: Мектеп,

1993.

Қарақұдық орта мектебінің 9 «А» сынып оқушысы Оралмағамбет Ақниеттің «Судағы Са²⁺ және Мg²⁺ иондарын жою жолдары»

тақырыбында жазған ғылыми жобасына

П І К І Р

Оралмағамбет Ақниет Жасланқызының «Судағы Са²⁺ және Мg²⁺ иондарын жою жолдары» тақырыбында жазған ғылыми жобасында өзекті мәселелер қозғалған. Ғылыми жобада зерттеу жұмысының мақсат, міндеттері,әдіс-тәсілдері, ғылыми жаңалығы айтылған. Сонымен қатар жалпы судағы кездесетін кермектіктің түрлерімен және кермектікті жою жолдарының тиімді әдістері туралы баян етілген.

Өзінің ұстанған гипотезасы бойынша таза, табиғи әрі адам денсаулығына кері әсері жоқ сүт тағамдарының бірі - тартылған сүттен жасалған айранмен шәйнектің қағын тазартуға болатындығын дәлелдеп берді. Зерттеу бөлімінде оқушы арнайы тәжірибе жүргізіп, ғылыми болжамдар жасаған. Тартылған майсызданған сүттен жасалған айранмен, шәйнек ішіндегі қақты жұмсартып тазартады деген жорамалдау шығарды. Жаңа шыққан қымбат тазартқыш ұнтақтардың орнына экологиялық таза айранды қолданған жөн екенін шешті. 

Судың кермектігі – бұл судың сапасына әсер ететін кең тараған мәселе болып табылады. Қазіргі кезде қайнату, тұндыру, қатыру сынды ескі әдістерге қарағанда жұмсарту – фильтрі сынды құрылғылар көбірек қолданылады.

Көптеген химиялық тазалағыш заттарды пайдаланумен қатар таза, табиғи әрі адам денсаулығына кері әсері жоқ сүт тағамдарының бірі - тартылған сүттен жасалған айранмен шәйнектің қағын тазартуға болатындығына көз жеткізіп, тәжірибе арқылы дәлелдеген. Бұл әдіс әсіресе ауылдық жердегі тұрғындарға көп көмегін тигізеді. Ақниеттің таңдаған «Судағы Са²⁺ және Мg²⁺ иондарын жою жолдары» тақырыбындағы ғылыми жобасы өзі қойған мақсаты мен міндеттеріне жетті деп ойлаймын.

Пікір беруші: Қарақұдық орта мектебінің химия-биология пәні

мұғалімі, «зерттеуші-педагог»

Лукпанова Камшат Тажигараевна