硬水中添加什么会降低其导电性，苏打水还是雨水?

成本(大概成本)

安全问题

硬水对健康没有危害，但长时间接触硬水也会导致皮肤干燥，硬水会加重或发炎，包括牛皮癣，或任何类型的皮疹或荨麻疹。研究人员在处理硬水和洗涤苏打水时应戴一次性塑料或橡胶手套。

调查人员不应摄入与此活动有关的物质或饮用与此活动有关的液体。督导成人在开始活动前，应与儿童或多名儿童讨论有关警告及安全资讯。

材料的可用性

T这项工程所需的材料是现成的。

完成项目所需的大致时间

雨水收集后的两个小时。

客观的

硬水是指存在溶解离子，主要是钙钙^{2 +}和镁镁^{2 +}这些矿物质是通过接触石灰石和白云石等含有钙和镁的岩石获得的。这个科学展览项目的研究方面是使用电导率装置来确定添加洗涤苏打和雨水哪个动作能更好地降低硬水的离子浓度。

这个科学展览项目的重点是使用一种导电装置，使研究人员能够确定硬水在经过化学处理和物理处理之前和之后的离子浓度。研究人员将首先测量硬水测试样品的导电性，然后将该样品平均分割并放置在两个容器中。一个杯子里加入苏打水，另一个用来收集雨水。在预先设定的时间后，样品的电导率将被测量并记录在数据表中，从中绘制出显示结果的图形。

材料和设备/配料

一个导电装置，一包透明塑料杯，塑料勺子，洗洁精，蒸馏水，厨房水龙头里的硬水或附近流过高石灰岩沉积物地区的小溪。

除了导电装置外，所有材料都可以从当地的超市或主要零售(沃尔玛、塔吉特、达乐百货等)折扣百货商店购买。三折显示板可以从艺术和工艺商店购买。

导电性设备可通过以下渠道在线购买:袋装科学“电导率电路板指示器”零售价约为16.00美元，包括包邮。ScienceKit公司“视听电导率指标”目录#WW45354M50的零售价约为42.00美元，有时还包括包邮和免手续费。

简介

硬水是指存在溶解离子，主要是钙钙^{2 +}和镁镁^{2 +}这些矿物质是通过接触石灰石和白云石等含有钙和镁的岩石获得的。由于这些和其他金属离子存在于硬水中，它可以导电。

含有这种导电能力的溶液称为电解质。由于电流是由溶液中的离子输送的，所以电导率随离子浓度的增加而增加，或随离子浓度的降低而降低。虽然硬水不是健康问题，但过多的水硬度会导致水管中积灰或水垢，并降低肥皂和洗衣液的效果。

洗涤苏打(碳酸钠))用于家庭，以软化硬水。当肥皂或洗涤剂加入硬水时，不会形成泡沫，这反过来又影响了肥皂的清洁能力。这是因为硬水中的钙和镁离子与肥皂和洗涤剂发生反应，改变了它们的性质，防止泡沫的形成。当加入苏打水时，硬水中的钙离子和镁离子与碳酸钠中的碳酸盐离子反应，形成碳酸钙沉淀。这可以从方程中看出。

从化学反应方程中可以看出，在加入洗涤碱后，离子仍然存在，因此电流仍然可以流过现在的“软”水，当测量电导率时，电流将被检测到。

与硬水和水洗过的水相比，雨水的电导率较低。在硬水中加入雨水会稀释离子的浓度，从而降低硬水的电导率。

电导率可以用电导率测量装置来测量，电导率测量装置由两个金属电极组成，电极之间通常间隔1厘米(因此测量单位为微semimens或毫秒)每厘米)．一个恒定的电压施加在电极上，导致电流流过被测试的溶液。由于流经水中的电流与水中溶解离子的浓度成正比，因此可以测量电导率。溶解离子浓度越高，样品的导电性越强，因此电导率读数也就越高。

在实验过程中可以拍摄数码照片，以下网站提供了可加载的图像，可以在显示板上使用:

• http://fondriest.com/fileshare/subpages/science_library/conductivity.jpg
• http://www.avonsoft.com/images/pipe.gif
• http://www.water-research.net/images/hardwatermap1.jpg
• http://stores.healthy-planet-fundraising.com/catalog/Washing_Soda_Stone_2.JPG

研究问题

• 什么是硬水?它是如何产生的?
• 什么是电导率?
• 洗衣碱的加入会使硬水从导体变成无导体吗?
• 用纯碱处理的硬水和用雨水处理的硬水，哪个电导率低?
• 如果在下雨前和下雨后从自然水体(湖泊、河流或溪流)中提取一个硬水样本，电导率会有明显的变化吗?
• 这次调查的对照是什么?

开始背景研究的术语、概念和问题

硬水，软水，电导率，电解质，钙离子，镁离子，金属电极，洗涤苏打，碳酸钠，离子

实验的程序

• 这项工程需要使用硬水，并应在有雨或预报有雨的日子进行。
• 这位年轻的研究人员可以对硬水进行一个简单的不科学的测试:打开水龙头，往一个有盖子的瓶子里装满大约半杯水;加入10滴洗洁精，摇匀。如果肥皂泡沫溶液迅速起泡，水就不是硬的。
• 如果泡沫没有产生泡沫，而是形成了类似牛奶凝乳或肥皂膜，那么水很可能是硬的，因此可以用于这个项目。
• 如果有硬水，将等量的硬水倒入两个杯子，将等量的蒸馏水倒入第三个杯子。
• 拉直6个回形针，用胶带把回形针固定在三个杯子的两侧。
• 测量蒸馏水和硬水的电导率。不要将鳄鱼夹子直接放入水中。这将导致夹子的最终腐蚀。相反，将鳄鱼夹夹在已经放入水中的回形针上，如图左侧所示。
• 根据正在使用的电导率设备，记录LED是否发光。
• 放置一个
  
  表中对应LED所产生的光。根据LED的亮度将水分为“好”、“中等”、“弱”或“非导体”。

未经处理的样品	LED光强&电导率的分类
	明亮的	适度明亮	昏暗的	没有光	导体
蒸馏水
硬水

• 收集雨水在一个单独的干净的杯子里。用雨水将其中一个硬水样品稀释一半。搅拌混合物。然后加入一小勺洗衣粉^nd取硬水样品搅拌。每个动作使用不同的勺子。杯子里不能加任何蒸馏水。这个杯子可以作为对照。
• 让样品静置约半小时，然后按照与之前相同的程序测量两个样品的电导率。将结果记录在数据表中。
• 放置一个
  
  表中对应LED所产生的光。根据LED的亮度将水分为“好”、“中等”、“弱”或“非导体”。

处理样品	LED光强&电导率的分类
	明亮的	适度明亮	昏暗的	没有光	导体
雨水稀释
洗涤苏打

• 使用绘图纸或配备的计算机Excel^®通过绘制类似于处理后的硬水与电导率之间的条形图，直观地显示表格中的数据。

参考书目

标题:饮用水中的钙和镁，作者和出版商:世界卫生组织，ISBN-13: 9789241563550和ISBN: 9241563559

这本书探讨了饮用水中的钙和镁(“硬度”)是否有助于预防疾病的问题。有一章讨论了气候变化将如何增加对硬水的高科技处理的使用。这本书可以向年轻的研究者和他或她的父母(老师)咨询关于硬水的主要成分钙和镁的一般信息。

• 硬度钙镁水腐蚀矿物刻度
• 硬水
• 洗涤苏打(碳酸钠)的用途

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