Υψηλή σκληρότητα νερού. Δείκτης σκληρότητας νερού

Οι άνθρωποι σε διαφορετικές χώρες για μεγάλο χρονικό διάστημα ήρθαν στην ανάγκη να το αναλογούν, επειδή η υψηλή ακαμψία είναι κακή: οι σωλήνες είναι φραγμένες και είναι αδύνατο να τις πλύνετε σωστά. Αλλά άρχισαν να το κάνουν αυτό σε κάθε χώρα με τον δικό τους τρόπο, ποιος, με βάση τις παραδοσιακές μονάδες μέτρησης και τις μεθόδους για τον προσδιορισμό ιόντων ασβεστίου και μαγνησίου, επειδή δεν υπήρχαν ενιαίες τυποποιημένες διεθνείς μονάδες εκείνη την εποχή.

Είναι γνωστό ότι δεν υπάρχει τίποτα χειρότερο από τις κακές συνήθειες - είναι πολύ δύσκολο να απαλλαγούμε από αυτά! Στη λογοτεχνία του καφέ (αν και η ακαμψία είναι στην ουσία μια έννοια όχι από τον τομέα του καφέ!), Διαφορετικές χώρες εξακολουθούν να μετράνε δυσκαμψία σε βαθμούς και σε κάθε χώρα με δική τους, διαφορετική από όλες τις άλλες. Μόνο οι ρωσικοί και γερμανικοί βαθμοί ακαμψίας είναι πανομοιότυποι, αληθινοί, έχουν καταργηθεί εδώ και καιρό και στις δύο αυτές χώρες, αλλά υπάρχουν επίμονα στον ορισμό των εννοιών.

Στην ΕΣΣΔ, μέχρι το 1952, οι βαθμοί σκληρότητας που χρησιμοποιήθηκαν συνέπεσαν με τους γερμανικούς. Στη Ρωσία, η κανονική συγκέντρωση ιόντων ασβεστίου και μαγνησίου, εκφρασμένη σε χιλιοστόγραμμα ισοδύναμου ανά λίτρο (mEq / l), χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ακαμψίας. Ένα mEq / l αντιστοιχεί σε περιεκτικότητα 20,04 mg Ca2 + ανά λίτρο νερού ή 12,16 mg Mg2 + (ατομική μάζα διαιρεμένη με σθένος).

Σε άλλες χώρες, είναι συνηθισμένο να υποδηλώσει δυσκαμψία σε ΠΡΟΣΩΡΙΝΟ βαθμό:

Γερμανικοί βαθμοί (dGH)

1 ° = 1 μέρος οξειδίου του ασβεστίου - CaO σε 100.000 μέρη νερού ή 0.719 μέρη οξειδίου του μαγνησίου - MgO σε 100.000 μέρη νερού ή 10 mg CaO σε 1 λίτρο νερού ή 7.194 mg MgO σε 1 λίτρο νερού. Τα dGH (dH) και dKH χρησιμοποιούνται σήμερα συνήθως στον ακουαρίδα ως μονάδα μέτρησης για ακαμψία, ο χαρακτηρισμός dGH αναφέρεται στη συνολική σκληρότητα, dKH σε ανθρακικό.

Γαλλικοί βαθμοί (fh)

1 ° = 1 μέρος CaC03 σε 100.000 μέρη νερού ή 10 mg CaC03 σε 1 λίτρο νερού.

Αμερικανικοί βαθμοί (usH)

1 ° = 1 κόκκος (0,0648 g) CaC03 σε 1 γαλόνι (αμερικάνικο! 3,785 l) νερού. Διαχωρίζουμε τα γραμμάρια ανά λίτρο: 17.12 mg / l caso 3. Ωστόσο, υπάρχει ένας άλλος ορισμός του αμερικανικού πτυχίου: 1 μέρος CaCO3 ανά 1.000.000 μέρη νερού (στην αγγλική γλώσσα, η έκφραση συγκέντρωσης ως 1 μέρος ανά 1.000.000 μέρη ονομάζεται ppm - μέρος ανά εκατομμύριο (ένα μέρος ανά εκατομμύριο) και χρησιμοποιείται συχνά. είναι πανομοιότυπο με 1 mg / l). Έτσι, αυτός ο 1 Αμερικάνικος βαθμός = 1 mg CaCO3 σε 1 λίτρο νερού. Αυτή η τιμή του αμερικανικού βαθμού υιοθετείται σε όλους τους πίνακες με μεταβατικούς συντελεστές για τη μετατροπή ορισμένων μονάδων μέτρησης ακαμψίας σε άλλους.

Αγγλικοί βαθμοί (Clark)

1 ° = 1 gran (0.0648 g) σε 1 γαλόνι (αγγλικά 4.546 λίτρα) νερού = 14.254 mg / l CaC03.

Νιώστε ότι όλα δεν είναι εύκολο; Επομένως, θα δώσω έναν πίνακα που σας επιτρέπει να συγκρίνετε και να μεταφράζετε ορισμένους βαθμούς ακαμψίας σε άλλους:

Πίνακας 1

Η σκληρότητα του νερού είναι ένα παραδοσιακό μέτρο της ικανότητας του νερού να αντιδρά με το σαπούνι: το σκληρό νερό απαιτεί σημαντική ποσότητα σαπουνιού για να σχηματίσει αφρό. Η απόθεση κλίμακας στους σωλήνες ζεστού νερού, στους λέβητες και σε άλλες οικιακές συσκευές προκαλείται από σκληρό νερό. Η σκληρότητα του νερού προκαλείται από διαλυμένα ιόντα πολυσθενών μετάλλων. Στο γλυκό νερό, τα κύρια ιόντα που προκαλούν σκληρότητα είναι το ασβέστιο και το μαγνήσιο. ιόντα στροντίου, σιδήρου, βάριου και μαγγανίου είναι επίσης σημαντικά. Η σκληρότητα του νερού προσδιορίζεται συνήθως από την αντίδραση ιόντων πολυδύναμων μετάλλων που υπάρχουν στο νερό με χηλικούς παράγοντες, για παράδειγμα, το ΕϋΤΑ και εκφράζεται ως ισοδύναμη συγκέντρωση ανθρακικού ασβεστίου. Η δυσκαμψία μπορεί επίσης να εκτιμηθεί με προσδιορισμό των επιμέρους συγκεντρώσεων των συστατικών που το σχηματίζουν, το άθροισμα των οποίων εκφράζεται σε όρους ισοδύναμης ποσότητας ανθρακικού ασβεστίου. Ο βαθμός σκληρότητας του πόσιμου νερού ταξινομείται με βάση τις ισοδύναμες συγκεντρώσεις CaCO3 σε αυτό, ως εξής:

Μαλακό - 0-60 mg / l

Μέση σκληρότητα - 60-120 mg / l

Σκληρό - 120-180 mg / l

Πολύ σκληρό - 180 mg / l και άνω.

Η δυσκαμψία ταξινομείται επίσης με βάση ισοδύναμες συγκεντρώσεις CaO ή Ca (OH) 2. Στο σύστημα SI συνιστάται να εκφράζεται η ακαμψία σε γραμμομόρια Ca2 + ανά m 3.

Παρά το γεγονός ότι η σκληρότητα καθορίζεται από κατιόντα, μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως ανθρακική (μίας χρήσης) και μη ανθρακική (σταθερή) σκληρότητα. Η σκληρότητα του ανθρακικού άλατος υποδεικνύει την ποσότητα ανθρακικών και δισανθρακικών σε διάλυμα, τα οποία μπορούν να απομακρυνθούν ή να καθιζάνουν με βρασμό. Αυτός ο τύπος ακαμψίας είναι υπεύθυνος για την εναπόθεση της κλίμακας στους σωλήνες και τους λέβητες ζεστού νερού. Η μη ανθρακική σκληρότητα προκαλείται από ένα συνδυασμό ιόντων σκληρότητας με θειικά άλατα, χλωρίδια και νιτρικά και ορίζεται ως "μόνιμη σκληρότητα", καθώς δεν μπορεί να απομακρυνθεί με βρασμό.

Η αλκαλικότητα, ως δείκτης της ρύθμισης του νερού, είναι στενά συνδεδεμένη με τη σκληρότητα. Η αλκαλικότητα προκαλείται κυρίως από ανιόντα ή μοριακές μορφές ασθενών οξέων, κυρίως υδροξειδίων, διττανθρακικών και ανθρακικών αλάτων. παρουσία άλλων μορφών νερού, όπως τα βορικά, τα φωσφορικά, τα πυριτικά και τα οργανικά οξέα, συμβάλλουν επίσης ελάχιστα στον δείκτη αλκαλικότητας του νερού. Ανεξάρτητα από το ποια διαλυμένα σχήματα εξασφαλίζουν την αλκαλικότητα του νερού, εκφράζεται πάντα ως ισοδύναμη ποσότητα ανθρακικού ασβεστίου.

Σε περιπτώσεις όπου η αλκαλικότητα των επιφανειακών υδάτων οφείλεται στην παρουσία ανθρακικών ή / και δισανθρακικών, η αξία τους είναι συνήθως κοντά στην τιμή σκληρότητας.

Διαδώστε το σκληρό νερό

Οι κύριες φυσικές πηγές σκληρότητας του νερού είναι οι ιζηματογενείς βράχοι, η διήθηση και η απορροή από το έδαφος. Το σκληρό νερό συνήθως σχηματίζεται σε περιοχές με πυκνό ορυκτό και ασβεστολιθικό σχηματισμό. Τα υπόγεια ύδατα χαρακτηρίζονται συνήθως από μεγαλύτερη ακαμψία από τα επιφανειακά ύδατα. Υπόγεια ύδατα πλούσια σε καρβοξυλικά οξέα έχουν συνήθως υψηλή ικανότητα διάλυσης σε σχέση με τα εδάφη και τους βράχους που περιέχουν μετρήσιμες ποσότητες των μετάλλων ασβεστίτη, γύψο και δολομίτη, με αποτέλεσμα τα επίπεδα σκληρότητας να φθάνουν σε αρκετές χιλιάδες mg / l.

Οι κύριες βιομηχανικές πηγές ακαμψίας είναι οι εκροές από τις επιχειρήσεις που παράγουν ανόργανα χημικά και τη μεταλλευτική βιομηχανία. Το οξείδιο του ασβεστίου χρησιμοποιείται στην οικοδομική βιομηχανία σε ασβέστη, γύψο και άλλα υλικά. Χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή χαρτοπολτού και χαρτιού, ραφιναρίσματος ζάχαρης, διύλισης πετρελαίου, μαυρίσματος, επεξεργασίας νερού και λυμάτων. Το μαγνήσιο χρησιμοποιείται επίσης σε διάφορες διαδικασίες στη βιομηχανία κλωστοϋφαντουργίας, μαυρίσματος και χαρτιού. Τα κράματα μαγνησίου χρησιμοποιούνται ευρέως στην παραγωγή χυτηρίων και σφραγίδων, στις φορητές μηχανές, στον εξοπλισμό αποσκευών και στα οικιακά προϊόντα ευρείας εφαρμογής. Τα άλατα μαγνησίου χρησιμοποιούνται επίσης στην παραγωγή μεταλλικού μαγνησίου, λιπασμάτων, κεραμικών, εκρηκτικών και φαρμάκων.

Επιπτώσεις στο σκληρό νερό στην υγεία

Όπως σημειώνεται στο άρθρο σχετικά με το ασβέστιο και το μαγνήσιο, οι κύριοι παράγοντες που καθορίζουν την σκληρότητα του νερού είναι τα ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου. Δεν υπάρχουν διαθέσιμα στοιχεία για δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία που σχετίζονται ειδικά με υψηλά επίπεδα ασβεστίου ή μαγνησίου στο πόσιμο νερό.

Εκτός από την εγχώρια δυσφορία που προκύπτει από τη χρήση νερού με υψηλό βαθμό σκληρότητας, μπορεί να προκύψει μια άλλη πιθανή ταλαιπωρία όταν το μαγνήσιο δεσμεύεται με το θειικό ιόν, με αποτέλεσμα το νερό να έχει καθαρτικές ιδιότητες.

Το όριο γεύσης του ιόντος ασβεστίου στο πόσιμο νερό ποικίλλει από τα παρόντα ανιόντα. για το ιόν μαγνησίου, το κατώφλι γεύσης είναι μικρότερο. Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τη σχέση μεταξύ της σκληρότητας του νερού και των καρδιαγγειακών παθήσεων μπορούν να βρεθούν στο Μέρος ΙΙΙ, το οποίο ασχολείται με τις υγειονομικές πτυχές των ανόργανων συστατικών του νερού. Δεν συνιστώνται οι συνιστώμενες τιμές περιεκτικότητας σε νερό για το ασβέστιο και το μαγνήσιο, δεδομένου ότι η τιμή αυτή προτείνεται για γενική σκληρότητα βάσει αισθητικών κριτηρίων.

Άλλες πτυχές

Το μαλακό νερό είναι πιο επιρρεπές στο να προκαλέσει διάβρωση των σωλήνων και, ως εκ τούτου, ορισμένα βαρέα μέταλλα, όπως ο χαλκός, ο ψευδάργυρος, ο μόλυβδος και το κάδμιο, ενδέχεται να υπάρχουν στο πόσιμο νερό στο σύστημα διανομής. Ο βαθμός διάβρωσης και διάλυσης μετάλλων είναι επίσης συνάρτηση του pH, της αλκαλικότητας και της συγκέντρωσης διαλελυμένου οξυγόνου. Σε ορισμένες περιοχές, η διάβρωση είναι τόσο έντονη ώστε πρέπει να ληφθούν ειδικές προφυλάξεις στο σύστημα ύδρευσης.

Σε περιοχές με πολύ σκληρό νερό, οι σωλήνες σπιτιών μπορούν να φράξουν με εναποτιθέμενη κλίμακα. το σκληρό νερό σχηματίζει επίσης σκουπίδια στα μαγειρικά σκεύη και αυξάνει την κατανάλωση σαπουνιού. Έτσι, το σκληρό νερό μπορεί να είναι όχι μόνο δυσάρεστο, αλλά και οικονομικά επαχθές για τον καταναλωτή. Η αντίληψη της σκληρότητας του νερού από τον πληθυσμό δεν είναι η ίδια σε διαφορετικές περιοχές, συσχετίζεται συχνά με τη σκληρότητα στην οποία ο καταναλωτής έχει χρησιμοποιηθεί για αρκετά χρόνια και σε πολλές περιοχές το νερό με σκληρότητα δεν προκαλεί αντιρρήσεις άνω των 500 mg / l. Αν και μια αποδεκτή ισορροπία μεταξύ προβλημάτων διάβρωσης και κλίμακας παρέχει ένα επίπεδο σκληρότητας περίπου 100 mg CaCO3 / L.

Όπως γνωρίζετε από την πορεία της σχολικής χημείας, το συνηθισμένο νερό περιέχει ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου. Η υψηλή περιεκτικότητα σε ιόντα Ca2 + και Mg2 + δίνει στο νερό μια αρνητική ποιότητα, που ονομάζεται δυσκαμψία

CaCO3 + C02 + Η2Ο = Ca (HCO3) 2

MgCO3 + C02 + Η2Ο = Mg (HCO3) 2

Αυτή η διαδικασία διεξάγεται ευρέως σε φυσικές συνθήκες, οδηγώντας στην απομάκρυνση των διαβρωμένων ασβεστόλιθων στα επιφανειακά ύδατα και στη συνέχεια στις θάλασσες και τους ωκεανούς.

Μη-ανθρακική (σταθερή) ακαμψία  λόγω της παρουσίας θειικών, χλωριδίων μαγνησίου και ασβεστίου σε νερό, καθώς και άλλων αλάτων (MgS04, MgCl2, CaCl2).

Συνολική σκληρότητα = σκληρότητα ανθρακικού (προσωρινή) + μη ανθρακική (σταθερή) σκληρότητα.

Στην καθημερινή ζωή, ο καθένας μπορεί να αντιμετωπίσει το έργο της μέτρησης της σκληρότητας του νερού στο σπίτι. Η δυσκαμψία επηρεάζει αρνητικά την ποιότητα των διαφόρων διαδικασιών που χρησιμοποιούν νερό με αυξημένη ακαμψία. Όσο χαμηλότερο είναι το ποσοστό των διαλελυμένων αλάτων στο νερό, τόσο πιο μαλακό και υγιεινό είναι το νερό. Λειτουργία πλυντηρίου πιάτων, ποσότητα σκόνης πλυσίματος, ποιότητα νερού στο ενυδρείο, ανάγκη εγκατάστασης αποσκληρυντή νερού κ.λπ. Σε γενικές γραμμές, υπάρχουν πολλοί στόχοι.

Στη Ρωσία, η σκληρότητα μετράται σε "βαθμούς σκληρότητας" (1 ° W = 1 mEq / l = 1/2 mol / m3). Στο εξωτερικό υιοθετήθηκαν άλλες μονάδες μέτρησης της σκληρότητας του νερού.

Μονάδες δυσκαμψίας

1 ° W = 20,04 mg Ca2 + ή 12,15 mg2 + σε 1 dm 3 νερού.
1 ° DH = 10 mg CaO σε 1 dm 3 νερού.
1 ° Clark = 10 mg CaC03 0,7 dm 3 νερού.
1 ° F = 10 mg CaC03 σε 1 dm 3 νερού.
1 ppm = 1 mg CaC03 ανά 1 dm 3 νερού.

Σύμφωνα με την ένταση του σχηματισμού της κλίμακας στον βραστήρα, μπορούν να εξαχθούν ορισμένα συμπεράσματα: όσο περισσότερο πλάκα τόσο πιο σκληρό είναι το νερό.

Συγκριτική ποιότητα το συμπέρασμα σχετικά με την σκληρότητα του νερού μπορεί να γίνει ως εξής. Σε μια γυάλινη ολίσθηση, εφαρμόστε μια σταγόνα βροχής, βρασμένο και βραστό νερό της βρύσης. Μετά το στέγνωμα στην ένταση της βροχόπτωσης, μπορείτε να κάνετε ένα συμπέρασμα σχετικά με την σκληρότητα του νερού σας. Το νερό της βροχής είναι το πιο απαλό, γιατί δεν υπάρχουν πρακτικά άλατα ασβεστίου και μαγνησίου. Το ίζημα μετά την εξάτμιση του μη ζεστού νερού επιτρέπει να καταλήξει σε συμπέρασμα σχετικά με τη συνολική σκληρότητα, και βρασμένο ένα - περίπου προσωρινή σκληρότητα.

Αλλά στο σπίτι μπορείτε να αξιολογήσετε με ακρίβεια και ποσοτικά την σκληρότητα του νερού. Από την πορεία της οργανικής χημείας γνωρίζετε ότι το σαπούνι πλυντηρίου, όπως και κάθε άλλο, είναι δύσκολο να σαπουνιού στο σκληρό νερό. Αυτή η μέθοδος βασίζεται στο γεγονός ότι μόλις το σαπούνι δεσμεύσει μια περίσσεια ασβεστίου και μαγνησίου, εμφανίζονται σαπουνάδα. Για να προσδιορίσετε τη σκληρότητα του νερού, πρέπει να ζυγίζετε ένα γραμμάριο σαπουνιού, να το αλέθετε και απαλά, έτσι ώστε να μην σχηματίζεται αφρός, να διαλύεται σε μικρή ποσότητα ζεστού αποσταγμένου νερού. Το απεσταγμένο νερό μπορεί να αγοραστεί σε φαρμακεία ή σε καταστήματα αυτοκινήτων. Χρησιμοποιείται για να προστεθεί στην μπαταρία όταν η συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη αυξάνεται.

Στη συνέχεια, ρίχνουμε το διάλυμα σαπουνιού σε κυλινδρικό γυαλί και προσθέτουμε απεσταγμένο νερό σε επίπεδο 6 εκατοστών, εάν το σαπούνι είναι 60% ή σε επίπεδο 7 εκατοστών, εάν το σαπούνι είναι 72%. Το ποσοστό σαπουνιού εμφανίζεται στη ράβδο. Τώρα, κάθε εκατοστό του επιπέδου του διαλύματος σαπουνιού περιέχει την ποσότητα σαπουνιού ικανή να δεσμεύει άλατα σκληρότητας, η ποσότητα του οποίου αντιστοιχεί σε 1 ° dH σε 1 λίτρο νερού. Στη συνέχεια, σε ένα βάζο λίτρο ρίχνουμε μισό λίτρο του ύδατος που ερευνήθηκε. Και συνεχώς ανακατεύοντας, προσθέστε σταδιακά το παρασκευασμένο διάλυμα σαπουνιού από το γυαλί μέσα στο βάζο με το νερό δοκιμής. Στην αρχή, μόνο οι γκρίζες νιφάδες θα είναι στην επιφάνεια. Στη συνέχεια θα εμφανιστούν πολύχρωμες σαπουνόφουσκες. Η εμφάνιση ενός σταθερού αφρού λευκού σαπουνιού υποδηλώνει ότι όλα τα άλατα σκληρότητας στο υπό μελέτη νερό συνδέονται. Τώρα κοιτάζουμε το ποτήρι μας και καθορίσαμε πόσες εκατοστά της λύσης έπρεπε να χύσουμε από το γυαλί στο νερό της δοκιμής. Κάθε εκατοστό δεσμεύεται σε μισό λίτρο νερού με αριθμό αλάτων, που αντιστοιχούν σε 2 ° dH. Έτσι, αν έπρεπε να χύσετε 4 εκατοστά διαλύματος σαπουνιού στο νερό πριν εμφανιστεί ο αφρός, τότε η σκληρότητα του νερού είναι ίση με 8 ° dH.

Εάν χύσατε όλο το διάλυμα σαπουνιού μέσα στο νερό και ο αφρός δεν εμφανίστηκε ποτέ, αυτό σημαίνει ότι η σκληρότητα του υπό μελέτη νερού είναι μεγαλύτερη από 12 ° dH. Στην περίπτωση αυτή, το νερό δοκιμής αραιώνεται με αποσταγμένο νερό δύο φορές. Και αναλύουμε ξανά. Τώρα το αποτέλεσμα της δυσκαμψίας θα πρέπει να πολλαπλασιαστεί κατά δύο. Η προκύπτουσα τιμή θα αντιστοιχεί στη σκληρότητα του εξεταζόμενου νερού.

Σύμφωνα με τον πίνακα μπορείτε να προσδιορίσετε την ποιότητα του νερού που ερευνήθηκε:

Δεν είναι δυνατόν να προσδιοριστεί η ακαμψία με ακρίβεια ενός χιλιοστό του ενός βαθμού με αυτή τη μέθοδο, αλλά είναι πολύ πιθανό να εκτιμηθεί η απότομη απόκλιση της συνολικής ακαμψίας από τον κανόνα με ακρίβεια 1-2 ° dH. Οι μετρήσεις διάσπασης των 1-2 μοίρες είναι αρκετά αποδεκτές. Δεδομένης της απλότητας και της προσβασιμότητας της μεθόδου, μπορεί ασφαλώς να εφαρμοστεί με επιτυχία.

Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, είναι δυνατό στον τομέα να εκτιμηθεί η σκληρότητα του νερού από διάφορες πηγές νερού και να πραγματοποιηθεί ένα ενδιαφέρον έργο σχεδιασμού και έρευνας.

Πηγές:

1Rudzitis G.E. Χημεία. Ανόργανη χημεία. Οργανική Χημεία. Βαθμός 9: μελέτες. για τη γενική εκπαίδευση. οργανώσεις με στο ηλεκτρόνιο. φορέας (DVD): βασικό επίπεδο / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - Μ.: Διαφωτισμός, 2013. - 224 σ., Ill.