Висока твърдост на водата. Степен на твърдост на водата

Хората в различни страни от дълго време стигнаха до необходимостта да го дарят, защото високата твърдост е лоша: тръбите са запушени и е невъзможно да се измият правилно. Но те започнаха да правят това във всяка страна по свой собствен начин, кой как, въз основа на традиционните единици за измерване и методи за определяне на калциеви и магнезиеви йони, не е имал унифицирани стандартизирани международни единици по това време.

Известно е, че няма нищо по-лошо от лошите навици - много е трудно да се отървем от тях! В литературата за кафе (въпреки че ригидността е по същество концепция, която не е от областта на кафето!), Различните държави все още измерват сковаността в градуси, а във всяка страна в собствената си, различна от всички останали. Само руските и германските степени на ригидност са идентични, истина, отдавна премахнати и в двете страни, но упорито съществуват в дефинирането на понятия.

В СССР до 1952 г. използваните степени на твърдост съвпадат с германските. В Русия нормалната концентрация на калциеви и магнезиеви йони, изразена в милиграми еквивалент на литър (mEq / l), се използва за измерване на твърдостта. Един mEq / l съответства на съдържание от 20,04 милиграма Са2 + на литър вода или 12,16 милиграма Mg2 + (атомна маса, разделена на валентност).

В други страни е обичайно да се обозначава твърдост в УСЛОВНИ СТАДИ:

Немски градуси (dGH)

1 ° = 1 част от калциев оксид - CaO в 100 000 части вода, или 0,719 части магнезиев оксид - MgO в 100 000 части вода, или 10 mg CaO в 1 литър вода, или 7,194 mg MgO в 1 литър вода. dGH (dH) и dKH понастоящем най-често се използват в акваризма като единица за измерване на твърдост, означението dGH се отнася до обща твърдост, dKH за карбонат;

Френски степени (fh)

1 ° = 1 част СаСОз в 100 000 части вода, или 10 mg СаСОз в 1 литър вода;

Американски степени (usH)

1 ° = 1 зърно (0.0648 g) СаСОз в 1 галон (американски 3.775 1) вода. Разделянето на грамове на литри получаваме: 17.12 mg / l caso 3. Има и друга дефиниция на американската степен: 1 част от СаСО 3 на 1 000 000 части вода (в литературата на английски език изразът на концентрация като 1 част на 1 000 000 части се нарича ppm - част на милион (една част на милион) и често се използва. той е идентичен с 1 mg / l). Така че тази 1 американска степен = 1 mg СаСО 3 в 1 литър вода. Именно тази стойност на американската степен, приета във всички таблици с коефициенти на преход за преобразуване на някои единици за измерване на твърдост в други.

Английски степени (Кларк)

1 ° = 1 gran (0.0648 g) в 1 галон (английски! 4.546 l) вода = 14.254 mg / 1 СаСОз.

Чувствам се като всичко не е лесно ?! Затова ще дам таблица, която ви позволява да сравните и преведете някои степени на твърдост към други:

Таблица 1

Твърдостта на водата е традиционна мярка за способността на водата да реагира със сапуна: твърдата вода изисква значително количество сапун, за да образува пяна. Отлагането на котлен камък в бойлери и други битови уреди се причинява от твърда вода. Твърдостта на водата се причинява от разтворени йони на поливалентни метали. В прясна вода основните йони, които причиняват твърдост, са калций и магнезий; йони на стронций, желязо, барий и манган също са важни. Твърдостта на водата обикновено се определя от реакцията на поливалентни метални йони, присъстващи във вода с хелатиращи агенти, например, EDTA, и се изразява като еквивалентна концентрация на калциев карбонат. Твърдостта може също да бъде оценена чрез определяне на индивидуалните концентрации на компонентите, които я образуват, чиято сума е изразена като еквивалентно количество калциев карбонат. Степента на твърдост на питейната вода се класифицира въз основа на еквивалентни концентрации на CaCO 3 в него, както следва:

Мека - 0-60 mg / l

Средна твърдост - 60-120 mg / l

Твърд - 120-180 mg / l

Много твърд - 180 mg / l и повече.

Устойчивостта също се класифицира на базата на еквивалентни концентрации на CaO или Ca (OH) 2. В системата SI се препоръчва твърдостта да се изразява в молове Ca 2+ на m 3.

Въпреки факта, че твърдостта се определя от катиони, тя може да се разглежда и като карбонатна (еднократна) и некарбонатна (постоянна) твърдост. Карбонатната твърдост показва количеството карбонати и бикарбонати в разтвор, които могат да бъдат отстранени или утаени чрез кипене. Този тип твърдост е отговорен за отлагането на мащаба в тръбите за гореща вода и котлите. Некарбонатната твърдост се дължи на комбинация от твърдостни йони със сулфати, хлориди и нитрати и се определя като „постоянна твърдост“, тъй като не може да се елиминира чрез кипене.

Алкалността, като индикатор за буфериране на вода, е тясно свързана с твърдостта. Алкалността се причинява най-вече от аниони или молекулни форми на слаби киселини, главно хидроксиди, бикарбонати и карбонати; в присъствието на други форми на вода, като борати, фосфати, силикати и органични киселини, те също имат малък принос към индикатора за алкалност на водата. Независимо от това кои разтворени форми осигуряват алкалност на водата, тя винаги се изразява като еквивалентно количество калциев карбонат.

В случаите, когато алкалността на повърхностните води се дължи на наличието на карбонати и / или бикарбонати, нейната стойност обикновено е близка до стойността на твърдостта.

Разстилане на твърда вода

Основните природни източници на твърдост на водата са седиментни скали, филтрация и отток от почвата. Твърдата вода обикновено се образува в райони с плътна повърхностна основа и варовикови образувания. Подземните води обикновено се характеризират с по-голяма твърдост от повърхностните води. Подземните води, богати на карбоксилни киселини, обикновено имат висока способност за разтваряне по отношение на почвите и скалите, съдържащи измерими количества минерали калцит, гипс и доломит, в резултат на което нивата на твърдост могат да достигнат няколко хиляди мг / л.

Основните промишлени източници на коравина са отпадъчни води от предприятия, произвеждащи неорганични химикали и минна промишленост. Калциевият оксид се използва в строителната индустрия при варовик, мазилка и други материали. Използва се също в производството на хартиена маса и хартия, рафиниране на захар, рафиниране на нефт, дъбене, пречистване на вода и отпадъчни води. Магнезият се използва и в различни процеси в текстилната, соларната и хартиената промишленост. Магнезиевите сплави се използват широко в производството на леярски и щамповъчни машини, преносими машини, багажно оборудване и домакински продукти с широко приложение. Магнезиевите соли се използват също в производството на метален магнезий, торове, керамика, взривни вещества и лекарства.

Въздействие върху твърдата вода върху здравето

Както е отбелязано в статията за калций и магнезий, основните фактори, определящи твърдостта на водата са калциевите и магнезиевите йони. Няма данни за неблагоприятните ефекти върху здравето, свързани специално с високите нива на калций или магнезий в питейната вода.

В допълнение към домашния дискомфорт, произтичащ от използването на вода с висока степен на твърдост, може да възникне и друго неудобство, когато магнезият е свързан със сулфатния йон, в резултат на което водата придобива разхлабващи свойства.

Прагът на вкуса на калциевия йон в питейната вода варира в зависимост от наличните аниони; за магнезиевия йон прагът на вкуса е по-малък. Допълнителни подробности относно връзката между твърдостта на водата и сърдечно-съдовите заболявания могат да бъдат намерени в Част III, която разглежда здравните аспекти на неорганичните компоненти на водата. Не се препоръчват препоръчителни стойности на водно съдържание за калций и магнезий, тъй като тази стойност се препоръчва за обща твърдост, основана на естетически съображения.

Други аспекти

Меката вода е по-склонна да причинява корозия на тръбите и в резултат на това някои тежки метали, като мед, цинк, олово и кадмий, могат да присъстват в питейната вода в разпределителната система. Степента на корозия и разтваряне на металите също е функция на рН, алкалност и концентрация на разтворен кислород. В някои населени места корозията е толкова силна, че трябва да се вземат специални предпазни мерки във водоснабдителната система.

В райони с много твърда вода, къщите могат да се запушат с депонирана скала; твърдата вода също образува измет върху прибори за готвене и увеличава консумацията на сапун. По този начин, твърдата вода може да бъде не само неприятна, но и икономически обременителна за потребителя. Възприемането на твърдостта на водата от населението не е еднакво в различните населени места, често е свързано с твърдостта, с която потребителят се използва от години, а в много населени места водата с твърдост не предизвиква възражения над 500 мг / л. Въпреки това, приемливият баланс между проблемите на корозията и мащаба осигурява ниво на твърдост от приблизително 100 mg CaCO 3 / L.

Както знаете от училищния курс по химия, обикновената вода съдържа йони на калций и магнезий. Високото съдържание на Са 2+ и Mg 2+ йони придава на водата отрицателно качество, наречено твърдост.

СаСОз + СОг + Н20 = Са (НСОз) 2

MgC03 + СО2 + Н20 = Mg (НСОз) 2

Този процес се осъществява широко в естествени условия, което води до отстраняване на ерозирали варовици до повърхностни води, а след това до морета и океани.

Некарбонатна (постоянна) коравина  поради присъствието на сулфати, хлориди на магнезий и калций във вода, както и други соли (MgS04, MgCl2, CaCl2).

Обща твърдост = карбонатна (временна) твърдост + некарбонатна (постоянна) твърдост.

В ежедневния живот всеки може да се сблъска със задачата да измерва твърдостта на водата у дома. Устойчивостта се отразява неблагоприятно на качеството на различните процеси, при които се използва вода с повишена коравина. Колкото по-нисък е процентът на разтворените соли във водата, толкова по-мека и по-здрава вода. Миене на съдомиялна машина, количеството на прах за пране, качеството на водата в аквариума, необходимостта да се инсталира омекотител за вода и др. Като цяло има много цели.

В Русия твърдостта се измерва в „степени на твърдост“ (1 ° W = 1 mEq / l = 1/2 mol / m3). В чужбина са използвани други единици за измерване на твърдостта на водата.

Устройства за твърдост

1 ° W = 20.04 mg Ca 2+ или 12.15 Mg 2+ в 1 dm3 вода;
1 ° DH = 10 mg CaO в 1 dm 3 вода;
1 ° Clark = 10 mg СаСОз 0.7 dm 3 вода;
1 ° F = 10 mg СаСОз в 1 dm3 вода;
1 ppm = 1 mg СаСОз за 1 dm3 вода.

Според интензивността на образуването на скалата в чайника могат да се направят някои заключения: колкото повече плака, толкова по-твърда е водата.

сравнителен качество заключението за твърдостта на водата може да се извърши както следва. На предметно стъкло нанесете капка дъжд, варена и варена вода от чешмата. След изсъхване на интензивността на валежите, можете да направите заключение за твърдостта на вашата вода. Дъждовната вода е най-меката, защото практически няма калциеви и магнезиеви соли. Утайката след изпаряване на непогълната вода позволява да се направи заключение за общата твърдост и една сварена - за временна твърдост.

Но у дома можете точно и количествено да оцените твърдостта на водата. От хода на органичната химия знаете, че сапунът за пране, както и всеки друг, е трудно да се изцежда в твърда вода. Този метод се основава на факта, че веднага след като сапунът се свърже с излишък от калциеви и магнезиеви соли, се появява сапунена пяна. За да се определи твърдостта на водата, трябва да се претегли един грам сапун, да се смила и внимателно, така че да не се образува пяна, да се разтвори в малко количество гореща дестилирана вода. Дестилираната вода може да бъде закупена в аптеките или в автомагазините. Използва се за добавяне към батерията, когато концентрацията на електролита се повиши.

След това излейте сапунения разтвор в цилиндрично стъкло и добавете дестилирана вода до ниво от 6 сантиметра, ако сапунът е 60% или до ниво от 7 см, ако сапунът е 72%. Процентът на сапуна се посочва на лентата. Сега всеки сантиметър от нивото на сапунния разтвор съдържа количеството сапун, способен да свързва твърдост, чието количество съответства на 1 ° dH в 1 литър вода. След това, в литър бурканче се налива половин литър от изследваната вода. И непрекъснато разбъркване, постепенно добавете приготвения сапунен разтвор от стъклото в буркана с тестовата вода. Отначало на повърхността ще има само сиви люспи. Тогава ще се появят многоцветни сапунени мехурчета. Появата на стабилна бяла сапунена сонда предполага, че всички соли на твърдост във изследваната вода са свързани. Сега поглеждаме чашата си и определяме колко сантиметра от разтвора трябва да излеем от стъклото в тестовата вода. Всеки сантиметър свързва на половин литър вода няколко соли, съответстващи на 2 ° dH. Така, ако трябваше да излеете 4 см сапунен разтвор във водата, преди да се появи пяната, то твърдостта на водата е равна на 8 ° dH.

Ако изсипете целия сапунен разтвор във водата и никога не се появи пяната, това означава, че твърдостта на изследваната вода е по-голяма от 12 ° dH. В този случай тестваната вода се разрежда с дестилирана вода два пъти. И отново анализираме. Сега резултатът от твърдостта ще трябва да се умножи по две. Получената стойност ще съответства на твърдостта на изследваната вода.

Според таблицата можете да определите качеството на изследваната вода:

Не е възможно да се определи твърдостта с точност до една хилядна от градуса по този метод, но е напълно възможно да се оцени рязкото отклонение на общата твърдост от нормата с точност от 1-2 ° dH. Показанията за разсейване на 1-2 градуса са доста приемливи. Като се има предвид простотата и достъпността на метода, той със сигурност може да бъде успешно приложен.

Чрез този метод е възможно на полето да се оцени твърдостта на водата от различни водоизточници и да се извърши интересна проектна и изследователска работа.

източници:

1Rudzitis G.E. Химия. Неорганична химия. Органична химия. 9 клас: проучвания. за общо образование. организации с върху електрона. носител (DVD): основно ниво / G.E. Rudzitis, F.G. Фелдман. - М .: Просвещение, 2013. - 224 с., Ill.