Соли как противогололёдные средства.

МКОУ Аксенихинская ООШ

«Творчество детей – путь к мастерству – 2020»

Исследовательская работа

(химико- экологическое направление)

Тема: «Соли как противогололедные средства»

                                                                                                Работу выполнили:

                           Рихельгоф

Илья Андреевич (15 лет),                                                                                                                        учащийся 9 класса

          Межетский Сергей Николаевич (15лет),

учащийся 9 класса.

       Руководитель:                                                                                        Бычкова Мария  

                                                                                                        Эдуардовна

учитель химии и биологии

 тел. 8-913-921-38-25

mari.bychkova.1954@mail.ru

2021 год.

Оглавление:

 1.Введение

2.Описание всех этапов работы

• Проблема охраны окружающей среды
• Причины образования гололеда
• Характеристика противогололедных реагентов
• Историческая справка об использовании противогололёдных реагентов
• Причины использования солей как главных противогололедных реагентов  .

3. Выводы

4. Список используемой литературы. Интернет-источники

5. Приложения

Проблема: Гололёд, одна из самых актуальных проблем зимнего сезона, которая влечет за собой   повышенный риск травматизма.

Гипотеза: Многие соли при растворении выделяют тепло, которое будет использоваться для таяния снега.

Противоречие; дорожные службы района используют соли как противогололедное средство, заведомо превышая концентрацию соли, повышая степень экологической безопасности.

Объект исследования:

Участок автотрассы остановка «Березовая-Красный Хутор»

Предмет исследования:

Снег с обочины дороги после обработки  пескосоляной смесью.

Цель:

Изучение видового состава солей , имеющихся  в химической лаборатории школы.

Задачи:

1. Выявить причины таяния льда, обработанного   реагентами..

 2.Выяснить, какие противогололедные реагенты применяются в нашем районе и почему.

3.Провести исследование влияния продуктов  противогололёдных реагентов на растительные сообщества.

Методы:

• наблюдение
• анализ литературных источников
• экспериментальный
• анкетирование.

Основная часть

Введение.

Проблема охраны окружающей среды

В условиях научно-технического прогресса и интенсификации промышленного производства проблемы охраны окружающей среды стали одной из важнейших общегосударственных задач, решение которых неразрывно связано с охраной здоровья людей.

 Долгие годы процессы ухудшения окружающей среды были обратимыми, т.к. затрагивали лишь ограниченные участки, отдельные районы и не носили глобального характера, поэтому эффективные меры по защите среды обитания человека практически не принимались. В последние же 20—30 лет в различных районах Земли начали появляться необратимые изменения природной среды или возникать опасные явления. Все развитые государства определили охрану окружающей среды одним из наиболее важных аспектов борьбы человечества за выживание. Одним из таких опасных явлений является отрицательное влияние антигололедных реагентов на окружающую среду. Гололёд, одна из самых актуальных проблем зимнего сезона, которая влечет за собой не только повышенный риск травматизма, но и огромные убытки. ( Приложение №1)

 Способов борьбы с гололедом великое множество. От самых простых и не дорогих с использованием обычного карьерного песка (применение технической соли для дорог, гранитной крошки), до самых современных антигололёдных реагентов различных марок и производителей

 Причины образования гололеда.

В зимнее время гололед является одной из наиболее острых проблем. Гололед-это слой плотного льда, образовавшийся на поверхности земли, тротуарах, проезжей части улицы и на предметах (деревьях, проводах и т.д.) при намерзании переохлажденного дождя и мороси (тумана). Обычно гололед наблюдается при температуре воздуха от 0°С до минус 3°С. Корка намерзшего льда может достигать нескольких сантиметров.

Характеристика противогололедных реагентов:

Противогололедные реагенты (ПГР) – твердые (сыпучие) или жидкие (растворы) химические искусственные средства, распределяемые по поверхности дорожного покрытия для борьбы с зимней скользкостью и направленные на поддержание в допустимом состоянии элементов объектов дорожного хозяйства в процессе их эксплуатации в зимний период. 

Вещества (соли или растворы), использующиеся в качестве противогололедных реагентов имеют сложный химический состав, зависящий от технологии производства и сырьевой базы. В большинстве городов России в качестве ПГР используют исключительно хлориды

Средства против обледенения можно подразделить на:

• естественные   природные (обычный строительный песок, мелкий гранитный щебень, или как его еще называют – гранитная крошка).  ( Приложение №2)
• искусственные (противогололедные реагенты, полученные химическим путем в лабораторных условиях   хлорид кальция, хлорид натрия, хлорид магния и др.(Приложение №3)

Противогололедные реагенты бывают:

• жидким,
• твердыми
• гранулированными

 и имеют различный состав и химические свойства, но все они имеют одно общее свойство – понижать точку плавления снега. 

Краткая история использования противогололедных средств в различные годы в различных странах

 В 1960 х годах основным противогололедным реагентом была пескосоляная смесь, состоящая из 92% песка и 8% технической соли. (Приложение №4)

Это один из самых дешевых способов борьбы с гололедом. Однако весной скопившийся на дорогах песок основательно забивал водостоки. Он оставался на дорогах и тротуарах, загрязнял газоны, и весной коммунальным службам приходилось тратить значительные средства, чтобы очистить от него город и вывезти песок на свалку. 
 Начиная с 1995 года было принято решение в качестве противогололедного реагента использовать техническую соль (NaCI). В то же время техническая соль имела массу недостатков: соль разъедала кузова, колеса автомобилей, обувь прохожих; пары солей натрия разъедали вставки электропроводов. В результате засоления почв повсеместно стали погибать зеленые насаждения. В Зелландии используют мочевину (она стоит дорого). В Японии под дорожным полотном кладут батареи отопления. В Финляндии сыпят гравий и каменную крошку. Ее можно собрать и использовать вторично .

Причины использования солей как основных противогололедных реагентов

Плавление льда с помощью солей – сложный физико-химический процесс.

 Соли- это сложные вещества, состоящие из положительно заряженных ионов металла и отрицательных ионов кислотного остатка(CaCl2_), -где кальций- это металл,  а хлор -кислотный остаток.(Приложение№5)

По растворимости в воде различают:

• Растворимые (к ним относятся практически все соли натрия,калия и аммония, многие нитраты,ацетаты и хлориды)

• Малорастворимые(например, СaS BaSO4 CaSO4)

• Нерастворимые (напримерMgF2 CaF2  AlPO4)

 Лед- твердая вода. Он имеет кристаллическую решетку (Приложение № 6).

Растворение соли - это химическая реакция между   двумя сложными веществами, в результате которого происходит разрушение   кристаллической решетки соли и сопровождается   выделением энергии. Это разрыв одних химических связей и возникновение новых связей. Для того, чтобы разорвать химические связи, нужно потратить энергию. А для преобразования новых связей (со льдом) энергия выделяется в виде тепла. Эта энергия расходуется на разрушение кристаллической решетки льда, в результате кристаллы льда теряют форму и лед превращается в жидкость.  Всем известно, что вода замерзает при температуре 0 градусов Цельсия. Чем выше концентрация соли в воде, тем медленнее она замерзает

 Соль снижает температуру замерзания воды, мешая ее молекулам соединяться и образовывать кристаллы льда.

 В результате этого происходит растворение вещества, а также одновременно распределение (диффузия ионов, известная нам из курса физики,) растворяемого вещества в воде с образованием раствора. Процесс плавления требует много энергии, которую лёд еще потребляет из окружающего воздуха. В результате температура воздуха понижается.

Тепло противодействует охлаждению исходных материалов и усиливает интенсивность плавления льда. Отмечается некоторая разница в эффективности действия твердых солей в зависимости от их гранулометрического состава.

 Так, мелкокристаллическая поваренная соль взаимодействует со льдом быстрее, чем крупнозернистая, но с течением времени их плавящие способности выравниваются. (Приложение №7)

 Жидкие реагенты обладают более высокой скоростью плавления льда, чем сухие. Скорость таяния снега в значительной степени зависит от интенсивности движения автотранспорта на дороге. Машины колесами перемешивают снег с реагентами и создают наиболее благоприятные условия для плавления.

Если посыпать лёд солью, то лёд начнёт таять. Конечно, это будет иметь место, если температура замерзания насыщенного раствора соли ниже температуры воздуха. Поваренная соль способна плавить лед при температуре -30 градусов Цельсия.  При этом лёд будет плавиться, а соль – растворяться в образовавшейся воде. Процесс плавления требует энергии, которую лёд потребляет из окружающего воздуха. В результате температура воздуха понижается.

Экспериментальная часть

В нашей стране зима является долгим гостем, поэтому дорожная соль используется в больших количествах. Так как этой зимой явление гололеда было особенно распространено, мы решили узнать, как можно противодействовать ему. Одним из самых распространенных методов было использование противогололедных реагентов. Самыми популярными из них были соли. Именно они и привлекли наше внимание. Какую соль выгоднее всего использовать с экономической, экологической, практической точек зрения? Именно на эти вопросы мы и решили найти ответ.(далее практическая часть)

 Выводы: В р.п. Краснозерское используется пескосоляная смесь как противогололедный  реагент. Конечно,  использование дорожной соли спасает сотни человеческих жизней, но  пагубно влияет  на окружающую среду. Нами было доказано, что заведомо была  превышена  концентрация соли. В процессе нашей исследовательской работы   были решены поставленные перед  нами задачи, подтвердилась и гипотеза. Но,  к  глубочайшему нашему сожалению, мы заметили, что в  результате антропогенного влияния  все меньше становится окружающей природы и  все больше окружающей среды. И это факт. Стоит нам, землянам, задуматься об этом.  Вопрос более, чем актуален. Не правда ли?

  Список литературы

1. Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман «Химия 9 класс. Учебник для общеобразовательных организаций с приложением на электронном носителе». Москва, «Просвещение», 2014 г.
2. Энциклопедический словарь Брокгауза и  Ефрона. Санкт-Петербург, «Брокгауз-Эфрон», 1996 г. 
3. Б. В. Некрасов ,«Основы общей химии», том 1. Москва,«Химия»,1993 г
4. www. oproduktah.com
5. www. Nguide  ru/data  интернет – ресур
6. . www.vredno-vsyo.ru/food/71-vred-soli.html интернет - ресурсы