Характеристика мінеральних вод

ВСТУП

Аналітична хімія серед хімічних наук посідає одне з визначних місць. В останній час особливо підвищені вимоги до якості матеріалів і продукції народного господарства, до посилення охорони навколишнього середовища, до діагностики захворювань людини й тварин. Аналітична хімія стала фундаментальною наукою, яка створила основу для прикладних видів хімічного аналізу: технічного, харчового, сільськогосподарського, біохімічного, фармацевтичного, токсикологічного, санітарно – хімічного і ін.

Аналітична хімія вивчає методи якісного і кількісного аналізу речовини або їх сумішей.

Якісний аналіз – включає визначення «відкриття» окремих елементів, іонів або сполук, що знаходяться в суміші. Це перший і особливо важливий етап у вивченні аналітичної хімії.

Кількісний аналіз – включає визначення кількісного вмісту окремих складових частин в речовині або в окремих речовин в зразку, що досліджується (виражають у %).

В даній роботі ми розглянемо методи аналізу мінеральної води: кількісний та якісний аналіз; визначення вмісту солей натрію, калію, кальцію полуменево-фотометричним методом; визначення НСО₃^- та СО₃^2- титриметричним методом та визначення у воді загального вмісту сполук феруму. Також виміряємо такий важливий фізико-хімічний показник кислотності води, як рН.

ХАРАКТЕРИСТИКА МІНЕРАЛЬНИХ ВОД

Мінеральні води — природні чи штучні води, що містять підвищену кількість мінеральних чи органічних речовин і мають специфічні фізико-хімічні властивості і використовуються з лікувально-профілактичною метою. Наявність у водах БАР визначає їх використання при численних захворюваннях ШКТ, нирок, печінки, серцево-судинної та нервової систем, при порушенні обміну речовин тощо. Лікувальний ефект залежить від правильності вибору води, правил її використання (доза, періодичність, зв’язок із вживанням їжі), температури та ін. Тому лікування мінеральними водами (особливо в домашніх умовах) слід проводити за призначенням лікаря у суворій відповідності з його вказівками.

Мінеральні води зазвичай розділяють за такими класифікаційними ознаками: походження, мінералізація, хімічний склад, наявність газів і специфічних елементів, температура джерела і застосування. За походженням мінеральні води поділяються на природні, що є продуктом звичайної мінералізації в результаті їх проходження крізь підземні гірські породи з більш-менш постійним мінералогічним та хімічним складом, і штучні, які отримують розчиненням у прісній питній воді певної комбінації мінеральних солей.

За мінералізацією (загальний вміст солей, г/л) мінеральні води поділяються на слабко-мінералізовані — із загальною мінералізацією до 2 г/л, мало-мінералізовані — від 2 до 5 г/л і середньо-мінералізовані — від 5 до 15 г/л, а також води змішаного складу, отримані шляхом змішування у певному співвідношенні природних вод різної мінералізації. Крім цього, питні мінеральні води, розлиті у пляшки і призначені для аптечної мережі, класифікуються за лікувально-профілактичною дією на: столові — мінералізація до 2 г/л, лікувально-столові — мінералізація 2–8 г/л, лікувальні — мінералізація 8–12 г/л.

В залежності від хімічного складу розрізняють води: столові (мінералізація від 1 до 2 г/л), лікувально-столові (мінералізація від 2 до 8 г/л) і лікувальні (мінералізація від 8 до 12 г/л). В залежності від наявності аніонів і катіонів води бувають: гідро-карбонатні, гідро-карбонатні хлоридні натрієві, сульфатні, йодо-вміщуючі, кремнієві, сульфідні, води, що вміщують кальцій, магній, бром. У свою чергу, ці типи мінеральні води поділяються на різноманітні групи залежно від вмісту основних аніонів (НСО^3–, SО₄^2–, Cl^–) і катіонів деяких хімічних елементів (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺). За наявністю газів і специфічних елементів мінеральні води поділяються на вуглекислі, сірководневі, азотні, бромисті, йодисті, радонові тощо. За температурою джерела мінеральні води поділяються на: холодні — нижче 20 °С, субтермальні (теплі) — 20–37 °С, термальні (гарячі) — 37–42°С і гіпертермальні — вище 42 °С.

Гідрокарбонатні води (Боржомі, Лужанська, Поляна купель, Поляна квасова і інші) позитивно впливають на жовчоутворюючу та жовчовивідну функції печінки та жовчних шляхів, поліпшують вуглеводний і білковий обмін, мають протизапальну дію. Гідрокарбонати гальмують рівень кислото-утворення у шлунку, тому їх рекомендують при гіперацидних станах. Вони поліпшують засвоєння мікро- і макроелементів, посилюють діурез. Слід відмітити, що стимулюючий або гальмуючий вплив на секреторну і рухому функцію шлунка залежить від методики застосування води (час застосування, температура води).

Хлоридні води (Трускавець, Миргородська, Куяльник, Слав`янська, Друскінінкай; розсоли (Моршин, Трускавець та іншi) показані при захворюваннях печінки і жовчних шляхів з супутніми хронічними гастритами, секреторною недостатністю і ентероколітами.

Гідро-карбонатні хлоридні натрієві води мають виражений холеретичний і холекінетичний ефект.

Сульфатні мінеральні води (Слав`янський, Смірновський джерела, Кисловодський сульфатний нарзан тощо) гальмують процеси всмоктування в кишечнику, посилюють перистальтику і секрецію, що обумовлює їх послаблюючу дію. Після нормалізації роботи кишечника поліпшується функціональний стан печінки, тому що сульфати гальмують кислото-утворення у шлунку і це дає можливість застосовувати їх у пацієнтів з патологіями печінки і супутніми захворюваннями шлунка, що протікають з підвищеною кислотністю.

Є дані про вплив сульфат - і магній-вміщуючих вод на функціональний стан печінки, в першу чергу, за рахунок відновлення функції гепатоцитів.

Магній в мінеральних водах зустрічається рідко. Іони магнію всмоктуються у шлунку і початкових відділах тонкої кишки, попадають у печінку, де частково депонуються. Магній діє жовчогінно, здатний зменшувати рівень холестерину в крові та жовчі. Солі магнію діють спазмолітично, сприяють нормалізації тонусу гастродуоденальної зони, жовчного міхура.

Магній приймає участь у ферментативних процесах, відкладаючись у м`язах, активізує обмін вуглеводів, каталізує діяльність трипсину, ерипсину та інших ферментів травного каналу, понижує збудливість центральної нервової системи, проявляє виражений послаблюючий ефект.

До мінеральних вод, що вміщують магній в кількості більше 20 г/л, відносяться Баталінська, Кримський нарзан, Московська, Моршинська, Нафтуся, води – аналоги кисловодських.

При супутніх гастритах з секреторною недостатністю показані води, які вміщують,крім сульфатів, іони хлору і натрію. Натрій сприяє регуляції обміну і осмотичного тиску в тканинах, стимулює жовчоутворюючу і особливо жовчовивідну функції гепато-біліарної системи і секреторну функцію залоз органів травлення, посилює перистальтику кишечника.

Хлоридно-кальцієві води діють протизапально, зменшують набряки тканин, підвищують рівень обмінних процесів. Кальцій зменшує збудливість і тонус гладкої мускулатури (антиспастична дія).

Хлоридно-натрієві води, що вміщують кальцій, поліпшують ліпідний обмін, тому вони показані хворим на хронічний гастрит з секреторною недостатністю.

До вод, що вміщують кальцій, відносяться: Країнка, Амурська, Буковинська, Березовська, Нафтуся тощо.

До вод, що вміщують калій, відноситься Моршинська, Мелітопольська). Зменшення вмісту калію в організмі супроводжується порушенням діяльності органів травлення, що проявляється пониженням апетиту, нудотою, блюванням, проносом, зменшенням перистальтики кишечника.

Кремністі мінеральні води (Березовська, Харківська, Шаянська) проявляють адсорбційні, в`яжучі властивості, седативну, болезаспокійливу, протизапальну дію завдяки наявності в них кремнієвої кислоти. Такі води показані при патології травного каналу, печінки і жовчних шляхів.

Під впливом сульфідних вод (Немирів, Черче тощо) поліпшується білковий обмін у печінці. Сульфідні води показані при захворюваннях серцево-судинної і нервової системи, при ревматизмі і захворюваннях суглобів, при гінекологічних захворюваннях. Їх дія визначається концентрацією сірководню і мінералізацією, наявністю органічних речовин і мікроелементів. Є дані про активацію запальних процесів на фоні застосування сульфідних вод, тому застосовувати ці води при загостренні процесів (наприклад, активному гепатиті) слід обережно.

До мінеральних вод, що вміщують марганець, відносяться Кваси, Шаянська. Марганець входить до складу протеолітичних ферментів, приймає участь в окисно-відновних процесах і регуляції кровотворення, в білковому та вуглеводному обміні, впливає на вміст вітамінів (аскорбінової та нікотинової кислот).

Йодовміщуючі води (Майкопська, Семигорська, Ахтирська) сприяють розсмоктуванню і регенерації, приймають участь в окисно-відновних процесах, проявляють бактерицидну дію. Показані хворим з патологією органів травлення при концентрації йоду 5 мг/л в 200 мл мінеральної води міститься 1 мг йоду, здатного проявляти фармакологічну дію. У високо-мінералізованих водах йод часто сполучається з бором (Поляна Квасова, Драговська, Свалявська, Семігорська).

Поляна квасова, яка вміщує 126 мг/л бору, зменшує кількість жовчі і концентрацію холестерину в неї, тобто понижує жовчовиділення.

Бром позитивно впливає на функціональний стан центральної нервової системи, До бромних вод відносяться Лугельська, Нальчик, Талицька. Ці води призначаються при багатьох захворюваннях органів травлення. Але оскільки вони понижують рівень обміну речовин, то їх не слід призначати хворим на ожиріння.

До мінеральних вод, що вміщують органічні речовини, відносяться Нафтуся, Березовська, мінеральна вода села Селятин, деякі води Закарпаття, Буковини, Моршину, Миргороду та інші.

Характер активної реакції води (рН) впливає на лікувальну дію. Вода с рН 5,5 і більше 8,6 для внутрішнього застосування не рекомендується. Для питтєвого лікування застосовують тільки слабко-кислі, нейтральні та слабко-лужні води.

Головні іони – HCO₃^-, CO₃^2-, SO₄^2-, Cl^-; Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺.

Біогенні елементи – N (NH₄⁺, NO₂^-, NO₃^-, нітроген органічних сполук), P (орто-, поліфосфати, фосфор органічних сполук), Si (ортосилікати), Fe (сполуки Fe (ІІ,ІІІ), найчастіше гідрооксиди та фосфати).

Мікроелементи – біометали Mn, Cu, Zn, Co, Mo Ni, F, J та інші.

Розчинені гази – O₂, CO₂, H₂S, CH₄ та інші.

Органічні речовини – білки, аміни, амінокислоти, карбонові та оксикарбонові кислоти, гумусові речовини (переважно фульвокислоти) складні ефіри, вуглеводи, карбонільні сполуки, спирти, а також пестициди, детергенти.

Визначення деяких іонів:

· Гідрокарбонат - іони титриметричним або потенціометричним методом. Метод титрування ґрунтується на реакції нейтралізації:

Na₂CO₃ + 2НС1 = 2NaCl + CO₂↑ + Н₂О

· Сульфат - іони титриметричним або потенціометричним методом. Метод титрування ґрунтується на утворенні у кислому середовищі малорозчинного сірчанокислого барію (білий осад):

ВаСl₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2NaCl

· Хлорид - іони титриметричним або потенціометричним методом. Метод титрування ґрунтується на утворенні у нейтральному або слабо лужному середовищі малорозчинного хлориду срібла (білий осад):

AgNO₃ + NaCl = AgCl↓ + KNO₃

· Кальцій- та магній-іони титриметричним або потенціометричним методом та атомно-абсорбційним методами;

· Натрій - іони гравіметричним або полуменево-фотометричним методами;

· Калій - іони гравіметричним або полуменево-фотометричним методами.

Хімічний склад вод є надзвичайно різноманітний. Різні типи вод містять різну концентрацію розчинених речовин. Сумарний вміст розчинених у воді солей називається її мінералізацією. За вмістом у водах розрізняють макро- (головні, декілька %) і мікроелементи (10-3% і менше). Життєво необхідні елементи, а також продукти життєдіяльності живих організмів утворюють біогенні елементи, вміст яких проміжний між макро- і мікроелементами.