Тема 3. ВОДА

матеріал 11

59. Якість питної води. Частина 1

Матеріал

Для вчителя

Для учня

Завантажити матеріал (PDF)

Урок №59. Якість питної води. Частина 1

Очікувані результати навчання

планує, здійснює пошук, опрацьовує, порівнює, аналізує, оцінює самостійно або у співпраці з іншими надійність джерел і достовірність інформації для розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 2.1.1];
опрацьовує та аналізує самостійно або у співпраці з іншими результати дослідження [12 ПРО 1.5.1];
здійснює самостійно або у співпраці з іншими дослідження, фіксує результати [12 ПРО 1.4.2];
ідентифікує, формулює та аналізує самостійно або у співпраці з іншими життєву/навчальну проблему [12 ПРО 4.2.1];
формулює самостійно або у співпраці з іншими висновки за результатами досліджень та обґрунтовує їх [12 ПРО 1.5.2].

Мета уроку: сформувати в учнів розуміння значення якості питної води для здоров’я людини. Ознайомитися з основними показниками якості води та методами її очищення. Розвивати екологічну свідомість та відповідальне ставлення до використання водних ресурсів.

Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку (у порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

3. Міцне здоров’я.
6. Чиста вода та належні санітарні умови.
12. Відповідальне споживання.

Ключові слова: твердість води, мінеральна вода, дистильована вода, методи очищення води.

План уроку:

Проблема питної води;
Якість питної води. Твердість води.
Порівняння методів очищення води в Середньовіччі та 21-му столітті.
Дослідження якості води різного походження.
Рефлексія.

Очікувані результати для вчителя:

Учні розуміють значення чистої води для здоров’я людини та довкілля.
Учні називають основні показники якості води (хімічні, біологічні, фізичні).
Учні пояснюють, що таке “тимчасова” та “постійна” твердість води.
Учні описують методи, за допомогою яких можна усунути постійну та тимчасову твердість води.
Учні аналізують якість питної води у своєму регіоні та роблять висновки щодо її безпечності.

Очікувані результати для учнівства:

Розумію значення чистої води для здоров’я людини та довкілля.
Називаю основні показники якості води (хімічні, біологічні, фізичні).
Пояснюю, що таке “тимчасова” та “постійна” твердість води.
Описую методи, за допомогою яких можна усунути постійну та тимчасову твердість води.
Аналізую якість питної води у своєму регіоні та роблю висновки щодо її безпечності.

Мотивація

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 6 хв.

Вчитель:

“Вода — це основа життя. Вона необхідна людині, тваринам, рослинам і всьому живому на Землі. Але не вся вода придатна для пиття. Чи замислювалися ви, наскільки безпечна вода, яку ви вживаєте щодня? Як можна визначити її якість? Сьогодні ми дізнаємося, якою повинна бути питна вода та як можна перевірити її властивості”.

Пояснення щодо картинок:

“Судячи з наведених картинок, вода на картинці № 3 придатна для пиття (принаймні — візуально, але навіть вона може містити невидимі для ока забруднювачі). Перша картинка —зрозуміло, зелений колір, невластивий воді (це може бути водорості або якась органічна речовина). Картинка № 2 — іржава вода, насичена солями заліза.
Картинка № 4 — вода забруднена усілякими органічними і неорганічними відходами.
Картинка № 5 — вода приємна для ока, але це океан! Океанічна вода солона та непридатна для пиття.

“Отже, не так-то просто знайти у природі чисту питну воду. Лише 3% водних ресурсів планети припадає на прісну воду. Саме тому ми маємо споживати її відповідально та економно!”

Розгляньте картинки. Виберіть воду, придатну, на вашу думку, для пиття. Поясніть ваш вибір. Якщо вода не придатна для пиття, укажіть причину, чому саме так.

ПОЯСНЕННЯ:

Укажіть щонайменше п’ять властивостей води, які повинна мати вода, аби бути безпечною для пиття.

__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________

Тобі може знадобитися

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 10 хв.

Продемонструйте учням презентацію, у якій пояснюється:

Яку воду називають “мінеральною”? Що таке “дистильована вода” та де її використовують.

Яку воду називають “твердою”? Які йони зумовлюють “постійну” та “тимчасову” твердість води?

Як пом’якшити тверду воду?

Які методи очищення води використовують на водоочищувальних станціях?

Буде корисним:

МОЗ України, Наказ “Про затвердження Державних санітарних норм і правил «Показники безпечності та окремі показники якості питної води в умовах воєнного стану та надзвичайних ситуаціях іншого характеру».

Ідеально чистої води у природі не існує. Вода часто містить різні гази (наприклад, вуглекислий газ, кисень) та неорганічні солі. Воду, що містить значну кількість неорганічних солей, інакше називають мінеральною. Чиста вода, позбавлена всіляких домішок, називається дистильованою. Її використовують для технічних потреб, для виготовлення лікарських препаратів, розчинів, проте вона непридатна для пиття — дистильована вода вимиває з організму корисні солі.

Окрім того, що вода має бути прозорою, без осаду, кольору та запаху, вона ще має відповідати певним санітарним нормам, затвердженим на державному рівні. Аналізом якості води займаються хіміки-аналітики. Вони досліджують якісний та кількісний склад води: якісний аналіз визначає, які речовини присутні у воді, кількісний — скільки цих речовин у мг/дм³.

Так, наприклад, інформацію про склад бутильованої води завжди можна побачити на етикетці. Інформація про склад води має бути доступною та відкритою для всіх.

https://ridne-djerelo.com.ua/blog/84-butylovana-voda-shkodyt-chy-ne-shkodyt-os-u-chomu-pytannia

Твердість — це найбільш поширена проблема якості води. Терміном «тверда» почали характеризувати воду, коли після прання із застосуванням мила на основі жирних кислот білизна ставала жорсткою. Якщо вода містить значні кількості солей Кальцію та Магнію, то таку воду називають твердою, а коли цих солей зовсім немає або вони містяться в незначних кількостях — м’якою.

Відрізняють твердість води тимчасову і постійну. Тимчасова твердість зумовлюється наявністю гідрокарбонатів кальцію і магнію: Ca(HCO₃)₂ і Mg(HCO₃)₂, а постійна — наявністю сульфатів і хлоридів кальцію та магнію: CaSO₄, MgSO₄, CaCl₂ і MgCl₂. Загальна твердість води є сумою тимчасової і сталої твердості.

Тверда вода непридатна майже для всіх галузей виробництва. Наприклад, тверду воду не можна використовувати для прання білизни, миття шерсті і фарбування тканин, бо в ній мило втрачає свою мийну здатність.

Тимчасову твердість води усувають кип’ятінням!
Під час нагрівання води іони Са²⁺ і Mg²⁺ виводяться з розчину у вигляді нерозчинних карбонатів (СаСО₃↓, MgCO₃↓). Саме легкість усунення тимчасової жорсткості води під час нагрівання зумовлює назву — «тимчасова».

Ca(HCO₃)₂ = СаСО₃↓ + Н₂О + СО₂↑

Mg(HCO₃)₂ = MgCO₃↓ + Н₂О + СО₂↑

З часом у чайнику поступово відкладаються нерозчинні карбонати магнію та кальцію, що утворюються під час нагрівання води. Цей осад у побуті називають “накипом”.

Постійну твердість води, зумовлену сульфатами та хлоридами кальцію і магнію, неможливо усунути кип’ятінням, оскільки ці солі не розкладаються.
Назва «постійна жорсткість» походить саме від того, що її не можна усунути простим нагріванням води. Її позбуваються введенням у воду деяких реагентів — натрій карбонату, натрій ортофосфату (Na₂CO₃ та Na₃PO₄ відповідно).

MgSO₄ + Na₂СО₃ = MgCO₃↓ + Na₂SO₄

*Натрій карбонат часто можна помітити у складі пральних порошків — він пом’якшує воду.*

Сучасний спосіб пом’якшення води ґрунтується на використанні йонообмінних смол — катіонітів. Катіоніти — це тверді речовини, нерозчинні у воді, до складу яких входять рухливі катіони Na⁺ у вигляді солей органічних кислот, зафіксованих на поверхні носія. Спрощено їх позначають так: Na₂R. Катіони Na⁺ можуть обмінюватися на катіони навколишнього середовища, наприклад Са²⁺ і Mg²⁺. Під час пропускання твердої води крізь колонку з катіонітом йони Са²⁺ і Mg²⁺ затримуються в ньому, а катіони Na⁺ з катіоніту переходять у воду:

Na₂R + Са²⁺ = CaR + 2Na⁺

На водоочисних станціях воду очищають механічними та фізико-хімічними методами. До механічних методів належать відстоювання (наприклад, осадження важких частинок бруду), фільтрація. До фізико-хімічних методів належать: коагуляція (злипання дрібних частинок у великі та важкі структури), корекція pH води (використовують розчини кислот або лугів), сорбція (очищення води піском та активованим вугіллям), хлорування або озонування води (очищення від бактерій), дія ультрафіолетом.

Нижче представлена схема очищення води на водоочисній станції:

**Джерело:** https://www.myutility.us/tennesseewater/water-smart/utility-systems

Життєва ситуація

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 10 хв.

Діяльність учителя:
Консультуйте учнів, допомагайте виправляти помилки.

Робота в парах

Ще в давнину люди помітили, що вживання неочищеної води призводить до тяжких захворювань.Тому воду перед вживанням завжди очищають від тих чи інших забруднювачів. Дослідіть методи очищення води в Середньовіччі та у 21 столітті. Порівняйте ці методи.

СЕРЕДНЬОВІЧЧЯ

Фільтрація крізь тканину, відстоювання, кип’ятіння, очищення води сріблом.

Дружня порада вчителю

Фільтрація тканиною: крізь пори в тканині проходить вода, а на самій тканині залишаються механічні домішки (бруд, пісок, глина, земля, мул тощо).

Відстоювання: важкі частинки піску, землі, мулу осідають на дно ємності (наприклад, відра або миски). Верхній шар води переливають в іншу посудину.

Кип’ятіння: позбавляє воду від деяких бактерій і вірусів.

Срібло: йони цього металу мають бактерицидну дію. Вони срібла сповільнюють розмноження бактерій, проте не захищають від механічних домішок і вірусів.

21 СТОЛІТТЯ

Механічна фільтрація, хлорування, озонування, фільтрація через активоване вугілля, зворотний осмос.

Дружня порада вчителю

Механічна фільтрація: очищення води від піску, глини, мулу шляхом проходження води крізь сітчасті та піщані фільтри на водоочищувальних станціях.

Хімічне очищення: використання хлору й озону для знищення бактерій та вірусів у воді.

Зворотний осмос: ультратонка мембрана очищає воду від майже всіх домішок, включаючи бактерії, віруси, важкі метали.

Фільтр для води: Ваша команда дослідників вирушила у Бангладеш однією з найбрудніших у світі – річкою Буріганга для наукової експедиції. Раптово ваша основна ємність з водою пошкодилася, і тепер запасів вистачить лише на півдоби. Вам потрібно створити засіб очищення води, щоб уникнути небезпечного зневоднення, або ж отруєнь внаслідок вживання річкової води.

ПОРІВНЯННЯ

*Параметр*	*Середньовіччя*	*21 століття*
Ефективність
Безпека
Використання хімічних речовин
Автоматизація
Джерела води

Попрактикуймо самостійно

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 20 хв.

Консультуйте учнів, допомагайте їм виправляти помилки.

Слідкуйте за дотриманням правил техніки безпеки!
ЖОДНУ ВОДУ НА УРОЦІ НЕ МОЖНА ВЖИВАТИ, НАВІТЬ ЯКЩО ЇЇ ПРИНЕСЛИ З ДОМУ ЧИ НАЛИЛИ З БУТЛЯ.

Замість барій нітрату можна скористатися барій хлоридом.

Довідникові дані щодо осадів: при взаємодії AgNO₃ з хлорид-іоном випадає білий осад AgCl. При взаємодії AgNO₃ з сульфід-іонами випадає чорний осад Ag₂S. При взаємодії солі Барію з сульфат-іонами випадає білий осад BaSO₄.

Увага! Стежте, щоб діти не випили розчини солей Барію та Аргентуму — це отруйні солі, особливо солі Барію.

ДОСЛІДЖЕННЯ ЯКОСТІ ВОДИ

Ознайомтесь з основними показниками якості питної води.

https://ecosoft.ua/ua/blog/trebovaniya-k-kachestvu-pitevoy-vody/

https://zakononline.com.ua/documents/show/506803___780909

Бачите, наскільки складним і багаторівневим є аналіз якості питної води? Пропонуємо провести власний, спрощений аналіз. На столі перед вами знаходяться три зразки води: бутильована вода, вода з-під крану та джерельна (або: колодязна, з озера, річки тощо). Дослідіть якість зразків води за показниками, що наведені в таблиці.

*Показники*	*Бутильована вода*	*Вода з-під крану*	*Вода з джерела*
Колір
Запах
Прозорість
pH
Cl ^–
S^2-
SO₄^2-
Твердість

Органолептичний аналіз

Визначте запах, колір і прозорість води. Для визначення кольору та прозорості поставте за скляною ємністю, у якій перебуває той чи інший зразок води, білий папір.
Придивіться уважно: чи є у воді якийсь осад? Занотуйте відповідні дані у таблицю, зробіть висновок про наявність домішок.

Визначення pH води

Використовуючи індикаторний папірець, визначте рН води. Для цього занурте індикаторний папірець у пробірку зі зразком води. Забарвлення індикаторного папірця порівняйте зі шкалою pH. Порівняйте отримані значення з нормами – оптимальний показник для питної води 6,5–8,5. Занотуйте дані в таблицю.

Визначення вмісту хлорид-, сульфід- та сульфат-іонів

Скористайтеся розчином аргентум (I) нітрату (AgNO₃) для виявлення хлорид- та сульфід-іонів. Для цього налийте у пробірку зразок досліджуваної води. Додайте в пробірку до води 1-2 мл розчину аргентум (I) нітрату. Якщо після додавання розчиної солі аргентума випадає білий осад — у воді присутні в значній кількості йони Cl ^–.
Якщо випадає темно-сірий або чорний осад — у воді в значній кількості присутні йони S^2-.

Для визначення сульфат-іонів додайте до зразку води у пробірці 1-2 мл розчину барій нітрату. Якщо після додавання розчину солі барію з’являється білий осад — у воді в значній кількості наявні SO₄^2-йони.

Визначення твердості води за допомогою мила

Налийте в три пробірки зразки досліджуваних рідин. У кожну пробірку додайте маленький шматочок господарського мила. Закрийте пробірку гумовим корком та збовтайте її вміст (або перемішайте інтенсивно вміст пробірки скляною паличкою). Якщо мило не піниться, вода містить велику кількість солей Магнію та Кальцію. У твердій воді мило погано милиться через утворення нерозчинних солей Магнію та Кальцію.

ВИСНОВОК:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рефлексія

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 3 хв.

Вчитель:

“Вода — найцінніший ресурс, і її якість залежить від того, як ми ставимося до природи. Забруднення водойм промисловими відходами, пластиком та різними хімічними речовинами погіршує стан води, яку ми п’ємо. Важливо, щоб люди свідомо ставилися до споживання води”.

Продовжте речення:

Забруднення річок й озер призводить до…

Сучасними методами очищення води є…

Перевіряти якість питної води необхідно, бо…

У вільний від відпочинку час

Як працює система очищення води?

Відео

Завантажити матеріал (PDF)

Урок №59. Якість питної води. Частина 1

Очікувані результати навчання

Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку (у порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

3. Міцне здоров’я.
6. Чиста вода та належні санітарні умови.
12. Відповідальне споживання.

Ключові слова: твердість води, мінеральна вода, дистильована вода, методи очищення води.

План уроку:

Проблема питної води.
Якість питної води. Твердість води.
Порівняння методів очищення води в Середньовіччі та 21-му столітті.
Дослідження якості води різного походження.
Рефлексія.

Очікувані результати для учнівства:

Розумію значення чистої води для здоров’я людини та довкілля.
Називаю основні показники якості води (хімічні, біологічні, фізичні).
Пояснюю, що таке “тимчасова” та “постійна” твердість води.
Описую методи, за допомогою яких можна усунути постійну та тимчасову твердість води.
Аналізую якість питної води у своєму регіоні та роблю висновки щодо її безпечності.

Мотивація

Розгляньте картинки. Виберіть воду, яка придатна, на вашу думку, для пиття. Поясніть ваш вибір. Якщо вода не придатна для пиття, вкажіть причину, чому саме так.

ПОЯСНЕННЯ:

Вкажіть щонайменше п’ять властивостей води, які повинна мати вода, щоб бути безпечною для пиття.

__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________

Тобі може знадобитися

Тверда вода непридатна майже для всіх галузей виробництва. Наприклад, тверду воду не можна використовувати для прання білизни, миття шерсті й фарбування тканин, бо в ній мило втрачає свою мийну здатність.

Ca(HCO₃)₂ = СаСО₃↓ + Н₂О + СО₂↑

Mg(HCO₃)₂ = MgCO₃↓ + Н₂О + СО₂↑

MgSO₄ + Na₂СО₃ = MgCO₃↓ + Na₂SO₄

Na₂R + Са²⁺ = CaR + 2Na⁺

Нижче представлена схема очищення води на водоочисній станції:

Життєва ситуація

Робота в парах

СЕРЕДНЬОВІЧЧЯ

Фільтрація крізь тканину, відстоювання, кип’ятіння, очищення води сріблом.

21 СТОЛІТТЯ

Механічна фільтрація, хлорування, озонування, фільтрація через активоване вугілля, зворотний осмос.

ПОРІВНЯННЯ

*Параметр*	*Середньовіччя*	*21 століття*
Ефективність
Безпека
Використання хімічних речовин
Автоматизація
Джерела води

Попрактикуймо самостійно

ДОСЛІДЖЕННЯ ЯКОСТІ ВОДИ

Ознайомтесь із основними показниками якості питної води.

*Показники*	*Бутильована вода*	*Вода з-під крану*	*Вода з джерела*
Колір
Запах
Прозорість
pH
Cl ^–
S^2-
SO₄^2-
Твердість

Органолептичний аналіз

Визначення pH води

Визначення вмісту хлорид-, сульфід- та сульфат-іонів

Скористайтеся розчином аргентум (I) нітрату (AgNO₃) для виявлення хлорид- та сульфід-іонів. Для цього налийте в пробірку зразок досліджуваної води. Додайте в пробірку до води 1-2 мл розчину аргентум (I) нітрату. Якщо після додавання розчинної солі аргентума випадає білий осад — у воді присутні в значній кількості йони Cl ^–.
Якщо випадає темно-сірий або чорний осад у воді в значній кількості присутні йони S^2-.

Для визначення сульфат-іонів додайте до зразка води у пробірці 1-2 мл розчину барій нітрату. Якщо після додавання розчину солі барію з’являється білий осад — у воді в значній кількості наявні SO₄^2-йони.

Визначення твердості води за допомогою мила

Налийте у три пробірки зразки досліджуваних рідин. У кожну пробірку додайте маленький шматочок господарського мила. Закрийте пробірку гумовим корком та збовтайте її вміст (або перемішайте інтенсивно вміст пробірки скляною паличкою). Якщо мило не піниться — вода містить велику кількість солей Магнію та Кальцію. У твердій воді мило погано милиться через утворення нерозчинних солей Магнію та Кальцію.

ВИСНОВОК:

Рефлексія

Продовжте речення:

Забруднення річок та озер призводить до…

Сучасними методами очищення води є…

Перевіряти якість питної води необхідно, бо…

У вільний від відпочинку час

Як працює система очищення води?

Відео

Завантажити матеріал (PDF)

Ділись та обговорюй важливе