Возможности экологического воспитания школьников при изучении темы: "Кальций и его соединения"

Гипофосфатемия проявляется потерей аппетита, недомоганием, слабостью, парестезиями в конечностях, болью в костях. Гипофосфатурия наблюдается при остеопорозе, гипофосфатемическом почечном рахите, инфекционных заболеваниях, острой желтой атрофии печени, снижении клубочковой фильтрации, повышенной реабсорбции фосфора (при гипосекреции ПТГ).

Гиперфосфатурия наблюдается при повышенной фильтрации

и сниженной реабсорбции фосфора (рахит, гиперпаратиреоз, тубулярный ацидоз, фосфатный диабет), гипертиреозе, лейкозах, отравлениях солями тяжелых металлов, бензолом, фенолом.

Гомеостаз кальция и фосфата

Гипокальциемия стимулирует секрецию паратиреоидного гормона и тем самым увеличивает продукцию кальцитриола. В результате увеличивается мобилизация кальция и фосфатов из костей, их поступление из кишечника. Избыток фосфатов экскретируется с мочой (ПТГ оказывает фосфатурическое действие), а реабсорбция кальция в почечных канальцах возрастает, и концентрация его в крови нормализуется. Гипофосфатемия сопровождается усилением секреции только кальцитриола. Увеличение под действием кальцитриола его концентрации в плазме приводит к снижению секреции паратиреоидного гормона. Гипофосфатемия приводит к стимуляции абсорбции фосфата и кальция в кишечнике. Избыток кальция выводится с мочой, так как кальцитриол усиливает реабсорбцию кальция в незначительной мере (по сравнению с ПТГ). В результате описанных процессов нормальная концентрация фосфата в плазме крови восстанавливается независимо от концентрации кальция.

Методика определения жесткости воды в условиях школьной лаборатории

В настоящее время учителю химии приходиться рассматривать самые различные экологические проблемы, одна из которых – проблема чистой воды. Оценивая воду на содержание минеральных солей, отдельно выделяют концентрацию в ней солей кальция и магния, говоря о степени жесткости воды.

Мыло в жесткой воде не мылится, овощи плохо развариваются, а при использовании такой воды в паровых котлах образуется накипь, которая снижает эффективность их работы и может привести к взрыву. Жесткую воду перед употреблением целесообразно умягчить, удалив катионы кальция и магния.

Однако для жизнедеятельности организма кальций и магний необходимы, так как играют важную роль в процессах формирования костей, свертываемости крови, сокращении сердечной мышцы, передачи нервных импульсов. Установлено, что в местностях с пониженным содержанием кальция в питьевой воде сердечные заболевания более распространенны. В тоже время, употребление жесткой воды увеличивает опасность заболевания мочекаменной болезнью, неблагоприятно влияет на формирование сосудов. Избыток ионов кальция в организме приводит к отложению солей в шейном, грудном, поясничном отделах позвоночника, суставах конечностей. Отсюда следует, что важно вести контроль за содержанием солей кальция и магния в питьевой воде. А познакомиться с некоторыми простыми методами определения жесткости воды учащиеся могут на уроках химии.

Определение общей жесткости воды в лабораторных условиях проводят методом комплексонометрического титрования с помощью кальциево-магниевых ионоселективных электродов. Но эти методы требуют дорогостоящих и практически недоступных для школы реактивов и приборов, поэтому предлагаем более приемлемый для школьной лаборатории способ с применением соляной кислоты и ортофосфата натрия.

Метод основан на осаждение ионов Са2+ Mg2+ избытком раствора ортофосфата натрия Na3PO4 с последующим определением остатка осадителя:

3 MeCl2 + 2 Na3PO4 → Me3 (PO4)2↓ + 6NaCl

3 Me(HCO3)2 + 2 Na3PO4 → Me3 (PO4)2↓ + 6 NaHCO3.

Как видно из приведенных выше уравнений, из Me(HCO3)2 образуется эквивалентное количество NaHCO3. При титровании остатка фосфата натрия соляной кислотой одновременно оттитровывается и гидрокарбонат натрия, на определение которого расходуется такое же количество соляной кислоты, как и на определение временной жесткости воды, что необходимо учитывать в расчетах.

Методика проведения анализа

В мерную колбу, вместимостью 250 мл переносят 100 мл анализируемой воды, добавляют точно измеренный объем (например, 25 мл) 0,2 н. раствора Na3PO4 и отстаивают 30 минут. Затем доводят до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают и фильтруют через плотный бумажный фильтр в сухую емкость.

В коническую колбу объемом 250 мл отбирают 100 мл фильтрата и добавляют 2–3 капли индикатора метилоранжа, затем титруют соляной кислотой до появления бледно-розовой окраски раствора.

Параллельно определяют объем соляной кислоты, пошедшей на определение временной жесткости в идентичных условиях. Для этого берут мерную колбу вместимостью 250 мл, добавляют 100 мл анализируемой воды, доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. После этого в коническую колбу для титрования отбирают 100 мл раствора, добавляют 2–3 капли метилоранжа и титруют соляной кислотой до появления бледно-розового окрашивания.

Расчеты:

1. Рассчитываем временную жесткость воды (моль/л) по формуле:

Ж в. = (Сэ (HCl) ∙ V (HCl) / Vпр.) ∙ (Vколбы / V (H2O) ∙ 1000, где V (HCl) – объем соляной кислоты, пошедшей на титрование, л;

Сэ (HCl) – молярная концентрация эквивалента соляной кислоты, моль/л;

V (H2O) – объем анализируемой воды, л;

Vколбы – объем мерной колбы, л;

Vпр. – объем воды, взятой для титрования, л.

Пример расчета представлен в Приложении 1. Сравнение полученных разными методами результатов показывает, что предлагаемый метод вполне может быть использован при определении общей жесткости воды.

Информацию о составе жесткой воды, видах жесткости и способах ее устранения можно почерпнуть из табл. 1.

Таблица 1.