исследовательская работа кислотные дожди



Проект по химии на тему «Кислотные дожди и их последствия для экологии и здоровья человека».

 

Работа ученика 7в класса

Лицея № 88

Дивинского Владимира.

Руководитель Устер Юлия Витальевна

Содержание:

Проблема, цель, задачи, гипотеза ****************************

Введение ************************************************* 1

Что такое кислота? ***************************************** 2

Химизм закисления осадков.********************************************** 6

Из-за чего возникают кислотные дожди? ********************** 7

Последствия кислотных дождей ***************************** 8

Изучение Кислотных дождей ******************************* 10

Практическая часть ****************************************11

Заключение **********************************************

 

 

 

Проблема:

В проекте требуется выяснить, почему осадки становятся кислотными, какие это имеет последствия.

Цель:

Показать, что такое кислотные осадки, выявить причину кислотности осадков, проанализировать методы изучения и последствия для природы и здоровья человека.

Задачи:

Изучить литературы и ознакомиться с ресурсами интернета по данному вопросу.

Выяснить, какие вещества обычно входят в состав кислотных осадков;

Узнать причины кислотности осадков.

Проанализировать Химизм закисления осадков.

Проанализировать последствия для окружающей среды и здоровья человека.

Исследовать осадки нашего города на предмет кислотности

Исследовать долгосрочный прогноз для планеты.

Гипотеза:

Я предполагаю, что кислотные осадки способствуют закислению почв, что ведет к серьезному снижению урожайности агрокультур.

 

 

 

 

Введение.

Так или иначе, но по вине проживающих на нашей прекрасной планете жителей возникают огромное количество экологических проблем, вредящих как природе, так и самим людям.

Перечислять можно долго, а пальцев, чтобы пересчитать все существующие экологические проблемы, давно уже не хватает. Но мы остановимся только на одной из них, и ставшей темой нашего проекта – на явлении, имеющем название Кислотные Дожди.

Какие химические вещества входят в состав Кислотных дождей?

Какие факторы влияют на появление кислотных дождей?

И… Так уж ли опасны это загадочное техногенное явление?

На все эти вопросы я постараюсь найти ответ в исследовательском проекте по химии «кислотные дожди – их природа и последствия»

 

 

 

Что такое кислота?

Как видно из самого названия, Кислотные дожди должны состоять из кислот различных видов. Давайте же рассмотрим это сложное химическое вещество более подробно.

Определение Аррениуса

Современный подход к этой проблеме впервые сформулировал шведский химик Сванте Аррениус (Svante Arrhenius, 1859–1927). Его определение, выдвинутое в 1877 году, было очень простым: если некоторое вещество при растворении в воде высвобождает ион водорода (то есть протон, Н+), значит это кислота. Если же при растворении в воде высвобождается гидроксид-ион (ОН–), то это основание. Согласно этому определению, аккумуляторная кислота, представляющая собой водный раствор серной кислоты (H2SO4), является кислотой, потому что атомы водорода серной кислоты в растворе становятся ионами водорода. Соответственно, гидроксид натрия (NaOH) является основанием, так как в воде он высвобождает гидроксид-ион. Это определение объясняет, почему кислоты и основания нейтрализуют друг друга. Когда гидроксид-ион встречается с ионом водорода, они соединяются с образованием H2O, обычной воды.

Чистая серная кислота

представляет собой бесцветную маслянистую жидкость, превращающуюся при 10, 4°С в твёрдую кристаллическую массу.

Продажная концентрированная кислота содержит примерно 96, 5% H2SO4; плотность её составляет 1, 84 г/см3. Неразбавленная кислота чувствуется по весу: 1 литр весит почти 2 кг.

При растворении серной кислоты в воде выделяется большое количество тепла (19 ккал на моль кислоты) вследствие образования гидратов. Гидраты могут быть выделены из раствора в твёрдом виде при низких температурах.

Серная кислота обладает способностью поглощать пары воды и поэтому может применяться для осушения газов. Способностью поглощать воду объясняется и обугливание многих органических веществ, особенно относящихся к классу углеводов (клетчатка, сахар и др.), при действии на них концентрированной серной кислоты (см. рис.). В состав углеводов водород и кислород входят в таком же соотношении, в каком они находятся в воде. Серная кислота отнимает от углеводов элементы воды, а углерод выделяется в виде угля.

Из-за малой летучести серной кислоты её используют для вытеснения других, более летучих кислот из их солей.

Серная кислота является энергичным окислителем; её окислительные свойства проявляются при взаимодействии со многими веществами.

Взаимодействие серной кислоты с металлами проходит различно в зависимости от её концентрации. Разбавленная серная кислота окисляет своим ионом водорода. Из-за этого она взаимодействует только с теми металлами, которые стоят в ряду напряжений до водорода, например:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.

Но свинец не растворяется в разбавленной кислоте, поскольку образующаяся соль PbSO4 нерастворима.

Концентрированная серная кислота является окислителем за счёт серы. Она окисляет металлы, стоящие в ряду напряжений до серебра включительно. Продукты её восстановления могут быть различными в зависимости от активности металла и от условий (концентрация кислоты, температура). При взаимодействии с малоактивными металлами, например, с медью, кислота восстанавливается до SO2:

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O.

При взаимодействии с более активными металлами продуктами восстановления могут быть как SO2, так и свободная сера и сероводород. Так, при взаимодействии с цинком могут протекать реакции:

Zn + 2H2SO4 = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S + 4H2O

4ZN + 5H2SO4 = 4ZnSO4 + H2S + 4H2O.

Серная кислота применяется в производстве минеральных удобрений, для получения разнообразных минеральных кислот и солей, всевозможных органических продуктов, красителей, дымообразующих и взрывчатых веществ, в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности.

Под действием серной кислоты кожа становится сначала белой, затем буроватой с покраснением. При этом окружающие ткани распухают. При попадании серной кислоты на кожу её необходимо как можно скорее смыть сильной струёй воды, обожжённое место смочить 5% — ным раствором соды.

 

Азотная кислота (HNO3)

одна из сильных одноосновных кислот с резким удушливым запахом, чувствительна к свету и при ярком освещении разлагается на один из оксидов азота (ещё называемый бурым газом — NO2 ) и воду. Поэтому её желательно хранить в тёмных ёмкостях. В концентрированном состоянии она не растворяет алюминий и железо, поэтому можно хранить в соответствующих металлических ёмкостях.

Азотная кислота — является сильными электролитом как многие кислоты) и очень сильный окислитель. Её часто используют при реакциях с органическими веществами.

Безводная азотная кислота — бесцветная летучая жидкость (t кип=83 °С; из-за летучести безводную азотную кислоту называют «дымящей») с резким запахом.

Азотная кислота как и озон может образовываться в атмосфере при вспышках молнии. Азот, который составляет 78% состава атмосферного воздуха, реагирует с атмосферным кислородом, образуя оксид азота NO. При дальнейшем окислении на воздухе этот оксид переходит в диоксид азота (бурый газ NO2), который реагирует с атмосферной влагой (облаками и туманом), образуя азотную кислоту . Но такое малое количество совершенно безвредно для экологии земли и живых организмов.

Один объем азотной и три объема соляной кислоты образуют соединение, называемое «царской водкой». Она способна растворять металлы (платину и золото), нерастворимые в обычных кислотах. При внесении в эту смесь бумаги, соломы, хлопка, произойдёт энергичное окисление, даже воспламенение.

При кипячении она раскладывается на составляющие компоненты (химическая реакция разложения):

HNO3 = 2NO2 +O2 + 2H2O — выделяется бурый газ (NO2), кислород и вода.

Cвойства азотной кислоты

Cвойства азотной кислоты могут быть разнообразными даже при реакциях с одним тем же веществом. Они напрямую зависят от концентрации азотной кислоты. Рассмотрим варианты химических реакций.

— азотная кислота концентрированная:

С металлами железом (Fe), хромом (Cr), алюминием (Al), золотом (Au), платиной (Pt), иридием (Ir), натрием (Na) — не взаимодействует по причине образования на их поверхности защитной плёнки, которая не позволяет дальше окисляться металлу.

Химизм закисления осадков.

В первую очередь хочу сказать, что кислотные дожди и прочие осадки – это ни в коем случае ни льющаяся с неба чистая кислота, а только лишь слабокислый раствор, который образуется вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как углекислый газ(СО2), вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота (CO2 + H2O <=> H2CO3). Тогда как в идеале рН дождевой воды равняется 6.5 – 8.5, в реальной жизни показатель кислотности (рН) дождевой воды в одной местности может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности.

Это, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота.

В 1883 году шведский ученый Сванте Аррениус ввел в обращение два термина — кислота и основание. Он назвал кислотами вещества, которые при растворении в воде образуют свободные положительно заряженные ионы водорода (H+). Основаниями он назвал вещества, которые при растворении в воде образуют свободные отрицательно заряженные гидроксид-ионы (ОН-). Водородный показатель (рН) является показателем степени концентрации ионов водорода (H+) в растворе и его используют в том числе и в качестве показателя кислотности воды.

последствия кислотных дождей

Ученые отмечают, что последствия кислотных дождей очень многомерны, и опасны как для людей и животных, так и растений. В числе главных специалисты называют следующие эффекты:

Кислотные дожди заметно повышают кислотность озер, прудов, водохранилищ, в результате чего там постепенно вымирает их естественная флора и фауна. В результате изменения экосистемы водоемов, происходит их заболачивание, засорение, повышенная илистость. Кроме того, в результате таких процессов вода становится непригодной для использования человеком. В ней повышается содержание солей тяжелых металлов и различных токсичных соединений, которые в нормальной ситуации поглощаются микрофлорой водоема.

Кислотные дожди приводят к деградации лесов, вымиранию растений. Особенно страдают хвойные деревья, так как медленное обновление листвы не дает им возможности самостоятельно устранять последствия кислотных дождей. Очень подвержены таким осадкам и молодые леса, качество которых стремительно падает. При постоянном воздействии воды с повышенной кислотностью, деревья погибают.

В США и Европе кислотные дожди – одна из распространенных причин плохих урожаев, вымирания сельскохозяйственных культур на огромных площадях. При этом причина такого ущерба кроется как в прямом воздействии, которое оказывают кислотные дожди на растения, так и в нарушениях минерализации почвы.

Кислотные дожди наносят непоправимый ущерб памятникам архитектуры, здания, сооружениям. Действие таких осадков вызывает ускоренную коррозию металлов, выход из строя механизмов.

При текущей кислотности, которую имеют кислотные дожди, в некоторых случаях они могут наносить прямой вред человеку и животных. Прежде всего, люди в зонах повышенной опасности страдают от заболеваний верхних дыхательных путей. Впрочем, не так далек тот день, когда насыщенность вредных веществ в атмосфере достигнет уровня, при котором в виде осадков будет выпадать серная и нитратная кислота достаточно высокой концентрации. В такой ситуации угроза здоровью человека окажется уже значительно более высокой.

Методы изучения кислотных дождей

Хотя кислотные осадки стали исследовать сравнительно недавно, специалисты скандинавских стран еще в 50-е годы отмечали эту опасность.

Термин «кислотный дождь» существует уже более 100 лет; впервые его использовал британский исследователь Роберт Ангус Смит в 1882 году, когда он опубликовал книгу «Воздух и дождь: начало химической климатологии «. Кислотные дожди (или более правильно, кислотные осадки, так как выпадение вредных веществ может происходить как в виде дождя, так и в виде снега, града) наносят значительный экологический, экономический и эстетический ущерб.

Впервые проблема кислотных дождей стала предметом серьезного обсуждения на Генеральной ассамблее Международного союза по теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), проходившей в Мадриде в сентябре 1975г.

В 1983г. вступила в силу «Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большое расстояние», в которой указано, что страны должны стремиться к ограничению и постепенному уменьшению загрязнению воздушной среды, включая загрязнения, выходящие за пределы своего государства.

В июле 1985г. в Хельсинки 20 государств Европы и Канада подписали Протокол о 30%-ном снижении выбросов оксидов серы на территории этих государств или их трансграничных потоков на территории соседних государств

Практическая часть.

По данным, проведенным в теоретической части проекта, мы сделали вывод, что кислотные дожди являются одним из самых непредсказуемых и опасных явлений, существующих на данный момент. Но как эта проблема коснулась нашего города в различных районах? Об этом и пойдет речь в практической части проекта.

Мы взяли на пробу снег в нескольких районах Екатеринбурга, а именно:

Октябрьский, Уралмаш, ВИЗ, Кировский, центр, Академический.

Затем мы узнали уровень Рн среды с помощью лакмусовых бумажек. Результаты мы можем увидеть ниже.

А сейчас нужно сказать, что при измерении рН среды лакмусовая бумажка меняет цвет в соответствии с рН средой.

Результаты исследования:

ПДК ( предельно допустимая концетрация) рН среды — от 6.5 до 8.5

Октябрьский район ( переулок Базовый) : показатель – 6. (чуть меньше нормы)

Академический район – показатель – 7 (в пределах нормы)

Уралмаш – показатель 6 (чуть меньше нормы)

Кировский – показатель 6 (чуть меньше нормы)

ВИЗ – показатель 6 (чуть меньше нормы)

Центр ( лицей № 88) – показатель 6 (чуть меньше нормы)

Вывод:

В городе Екатеринбурге кислотность осадков пока не превышает допустимой нормы.

Заключение:

Проведя это исследование и подробно изучив вопрос кислотных дождей, можно с уверенностью сказать, что кислотные дожди образуются в связи с вредными выбросами автомобилей и производств. Мы изучили вопрос химизма кислотных дождей, выяснили какие последствия несет за собой выпадение кислотных осадков и каковы прогнозы ученых на будущее при дальнейшем их выпадении.

В дальнейшем исследовании на предмет окисленности осадков, я планирую взять для анализа пробы воды и почвы.

 

Список используемой литературы и ресурсов интернета:

http://www.vigivanie.com/

http://www.hemi.nsu.ru

http:/www.grandars.ru

http://lcbclan.ru/

https://ru.wikipedia.org

http://odogde.ru/

Теория кислот и оснований Льюиса. Электронная версия.

 

 

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *