Твердість води

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Твердість води-сукупність властивостей,зумовлених вмістом у воді катіонів кальцію та магнію. Жорсткість води визначають за кількістю солей кальцію і магнію в ній. Якщо вода містить значні кількості таких солей, то таку воду називають жорсткою, а коли цих солей зовсім немає, або вони містяться в незначних кількостях, то — м'якою.

Відрізняють тимчасову, або карбонатну, жорсткість води і сталу. Тимчасова жорсткість обумовлюється наявністю кислих карбонатів (гідрокарбонатів) кальцію і магнію: Ca(HCO3)2 і Mg(HCO3)2, а стала — наявністю сульфатів і хлоридів кальцію і магнію: CaSO4, MgSO4, CaCl2 і MgCl2. Загальна жорсткість води являє собою суму тимчасової і сталої жорсткості.

Жорстка вода непридатна майже для всіх галузей виробництва. Так, наприклад, жорстку воду не можна використовувати для прання білизни, миття шерсті і фарбування тканин, бо в ній мило втрачає свою мийну здатність. Це пояснюється тим, що розчинний у воді стеарат натрію С17Н35COONa, який становить головну складову частину мила, переходить у нерозчинний стеарат кальцію (або магнію), утворюючи так зване кальцієве (або магнієве) мило:

  • 17Н35COONa + CaSO4 = Са(С17Н35СОО)2 ↓ + Na2SO4

При цьому мильна піна утворюється тільки після повного осадження іонів кальцію і магнію, на що непродуктивно витрачається багато мила. Крім того, утворюваний осад кальцієвого і магнієвого мила міцно осідає на волокнах тканин і забруднює їх, а при фарбуванні утворює плями.

Жорстка вода непридатна і для цілого ряду інших виробництв: паперового, шкіряного, крохмального, спиртового тощо. Вона непридатна і для паросилового господарства, бо при кип'ятінні води утворюється накип, який погано проводить тепло, внаслідок чого збільшується витрата палива. Накип викликає інтенсивне руйнування стінок котлів, що може призвести до аварії.

Для приготування їжі жорстку воду теж не вживають, бо в ній погано розварюються м'ясо і овочі. Для пиття вона теж непридатна.

Одиниці вимірювання[ред.ред. код]

Для чисельного вираження жорсткості води вказують концентрацію в ній катіонів кальцію та магнію. Рекомендована одиниця СІ для вимірювання концентрації — моль на кубічний метр (моль/м³), але, на практиці, для вимірювання жорсткості частіше використовується мілімоль на літр (ммоль/л).

У різних країнах використовуються різні позасистемні одиниці — градуси жорсткості.

Градус Позначення Визначення Величина
мг-екв/л ммоль/л
Німецький °dH (degrees of hardness),
°dGH (German (Deutsche) Hardness),
°dKH (для карбонатної жорсткості)
1 частина оксиду кальцію (СаО) або 0,719 частин оксиду магнію (MgO) на 100 000 частин води 0,3566 0,1783
Англійський °e 1 гран CaCO3 на 1 англійський галон води 0,2848 0,1424
Французький °TH 1 частина CaCO3 на 100.000 частин води 0,1998 0,0999
Американський ppm 1 частина CaCO3 на 1.000.000 частин води 0,0200 0,0100

Способи усунення твердості води[ред.ред. код]

Докладніше: Пом'якшення води

Для усунення жорсткості води, тобто її пом’якшення, з води потрібно видалити йони Са2+ і Mg2+ у вигляді нерозчинних солей.

  • Тимчасову жорсткість води усувають кип’ятінням:
Ca(HCO3)2 = СаСО3↓ + Н2О + СО2
Mg(HCO3)2 = MgCO3↓ + Н2О + СО2

Під час нагрівання йони Са2+ і Mg2+ виводяться з розчину у вигляді нерозчинних карбонатів. Саме легкість усунення тимчасової твердості води під час нагрівання зумовлює назву — «тимчасова».

  • Постійну жорсткість води, зумовлену сульфатами та хлоридами Кальцію і Магнію, неможливо усунути кип’ятінням, оскільки ці солі не розкладаються. Назва «постійна жорсткість» походить саме від того, що її не можна усунути простим нагріванням води. Її усувають введенням у воду деяких реагентів — натрій карбонату (кальцинована сода), кальцій гідроксиду (вапняна вода), натрій ортофосфату. Одночасно усувається як тимчасова, так і постійна, тобто загальна жорсткість води. Наприклад:
Ca(HCO3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3↓ + 2Н2О
MgSO4 + Na2СО3 = MgCO3↓ + Na2SO4
Ca(HCO3)2 + Na2СО3 = СаСО3↓ + 2NaHCO3
3CaSO4 + 2Na3РО4 = Са3(РО4)2↓ + 3Na2SO4
  • Сучасний спосіб пом’якшення води заснований на використанні катіонітів. Катіоніти — це тверді речовини, нерозчинні у воді, до складу яких

входять рухливі катіони Na+. Спрощено їх зображують так: Na2R. Катіони Na+ можуть обмінюватися на катіони навколишнього середовища, наприклад Са2+ і Mg2+. Під час пропускання води крізь колонку з катіонітом йони Са2+ і Mg2+ затримуються в ньому, а катіони Na+ з катіоніту переходять у воду:

Na2R + Са2+ = CaR + 2Na+

Катіоніт періодично регенерують, промиваючи його концентрованим розчином натрій хлориду.

Джерела[ред.ред. код]

  • Деркач Ф. А. «Хімія» Л. 1968
  • Хімія: Підручник для 10 кл. загальноосвіт. навч. закл. (профільн. рівень) / Авт. Буринська Н. М., Депутат В. М., Сударева Г. Ф., Чайченко Н. Н.; Кер. авт. кол. Буринська Н. М., доктор пед. наук, проф., гол. наук. співроб. лаб. хім. і біолог. освіти Ін-ту педагогіки НАПН України. – К.: Педагогічна думка, 2010. – 290-292 с., іл., табл. ISBN 978-966-644-160-0

Примітки[ред.ред. код]


Реторта Це незавершена стаття з хімії.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.