Visoka tvrdoća vode. Brzina tvrdoće vode

Ljudi u različitim zemljama dugo su dolazili u potrebu da ga objedine, jer je visoka krutost loša: cijevi su začepljene i nemoguće ih je dobro oprati. No, počeli su to činiti u svakoj zemlji na svoj način, tko na temelju tradicionalnih mjernih jedinica i metoda za određivanje kalcija i magnezija, jer u to vrijeme nije bilo jedinstvenih standardiziranih međunarodnih jedinica.

Poznato je da nema ništa gore od loših navika - vrlo ih je teško riješiti! U literaturi o kavi (iako je rigidnost u biti pojam koji nije iz područja kave!), Različite zemlje još uvijek mjere krutost u stupnjevima, au svakoj zemlji u svojoj, različite od svih drugih. Samo su ruski i njemački stupnjevi rigidnosti identični, istiniti, davno ukinuti u obje ove zemlje, ali tvrdoglavo postoje u definiciji pojmova.

U SSSR-u, do 1952. godine, stupnjevi tvrdoće su se podudarali s njemačkim. U Rusiji se normalna koncentracija iona kalcija i magnezija, izražena u miligramima ekvivalenta po litri (mEq / l), koristi za mjerenje krutosti. Jedan mEq / l odgovara sadržaju od 20,04 miligrama Ca2 + po litri vode ili 12,16 miligrama Mg2 + (atomska masa podijeljena s valencijom).

U drugim zemljama, uobičajeno je označavati krutost u Uvjetnim stupnjevima:

Njemački stupnjevi (dGH)

1 ° = 1 dio kalcijevog oksida - CaO u 100.000 dijelova vode, ili 0.719 dijelova magnezijevog oksida - MgO u 100.000 dijelova vode, ili 10 mg CaO u 1 litri vode, ili 7.194 mg MgO u 1 litri vode. dGH (dH) i dKH se trenutno najčešće koriste u akvarizmu kao mjerna jedinica za krutost, oznaka dGH se odnosi na ukupnu tvrdoću, dKH na karbonat;

Francuski stupnjevi (fh)

1 ° = 1 dio CaCO3 u 100.000 dijelova vode, ili 10 mg CaCO3 u 1 litri vode;

Američki stupnjevi (usH)

1 ° = 1 zrno (0,0648 g) CaCO3 u 1 galonu (američki 3,785 l) vode. Dijeljenjem grama po litri dobivamo: 17,12 mg / l kaso 3. Međutim, postoji još jedna definicija američkog stupnja: 1 dio CaCO 3 na 1.000.000 dijelova vode (u literaturi na engleskom jeziku izraz koncentracija kao 1 dio na 1.000.000 dijelova naziva se ppm - dio na milijun (jedan dio na milijun) i često se koristi. identičan je 1 mg / l). Dakle, ovaj 1 američki stupanj = 1 mg CaCO 3 u 1 litri vode. Upravo je ta vrijednost američkog stupnja usvojena u svim tablicama s prijelaznim koeficijentima za pretvaranje nekih mjernih jedinica rigidnosti u druge.

Engleski stupnjevi (Clark)

1 ° = 1 gran (0,0648 g) u 1 galonu (engl. 4,546 1) vode = 14,254 mg / l CaC03.

Osjećate se kao da sve nije lako?! Stoga ću dati tablicu koja će vam omogućiti da usporedite i prevedete neke stupnjeve rigidnosti na druge:

Tablica 1

Tvrdoća vode je tradicionalna mjera sposobnosti vode da reagira sa sapunom: tvrda voda zahtijeva značajnu količinu sapuna kako bi stvorila pjenu. Odlaganje kamenca u cijevima za toplu vodu, kotlovima i drugim kućanskim aparatima uzrokovano je tvrdom vodom. Tvrdoću vode uzrokuju otopljeni ioni polivalentnih metala. U slatkoj vodi glavni ioni koji uzrokuju tvrdoću su kalcij i magnezij; Ini stroncija, željeza, barija i mangana također su važni. Tvrdoća vode obično se određuje reakcijom polivalentnih iona metala prisutnih u vodi s kelirajućim agensima, na primjer, EDTA, i izražava se kao ekvivalentna koncentracija kalcijevog karbonata. Krutost se također može procijeniti određivanjem pojedinačnih koncentracija komponenata koje ga tvore, čiji je zbroj izražen u ekvivalentnoj količini kalcijevog karbonata. Stupanj tvrdoće vode za piće klasificira se na temelju ekvivalentnih koncentracija CaCO 3 u njemu, kako slijedi:

Soft - 0-60 mg / l

Prosječna tvrdoća - 60-120 mg / l

Tvrda - 120-180 mg / l

Vrlo teško - 180 mg / l i više.

Krutost se također klasificira na temelju ekvivalentnih koncentracija CaO ili Ca (OH) 2. U SI sustavu preporučuje se izražavanje krutosti u molovima Ca 2+ po m 3.

Unatoč činjenici da se tvrdoća određuje kationima, može se smatrati i karbonatnom (jednokratnom) i nekarbonatnom (konstantnom) tvrdoćom. Karbonatna tvrdoća označava količinu karbonata i bikarbonata u otopini, koja se može ukloniti ili istaložiti ključanjem. Ova vrsta krutosti odgovorna je za taloženje vage u cijevima za toplu vodu i kotlovima. Nekarbonatnu tvrdoću uzrokuje kombinacija tvrdoće iona s sulfatima, kloridima i nitratima i definirana je kao „trajna tvrdoća“ jer se ne može ukloniti ključanjem.

Alkalnost, kao pokazatelj puferiranja vode, usko je povezana s tvrdoćom. Alkalnost je uglavnom uzrokovana anionima ili molekularnim oblicima slabih kiselina, uglavnom hidroksida, bikarbonata i karbonata; u prisutnosti drugih oblika vode, kao što su borati, fosfati, silikati i organske kiseline, oni također daju mali doprinos pokazatelju alkaliteta vode. Bez obzira na to koji otopljeni oblici osiguravaju alkalnost vode, on se uvijek izražava kao ekvivalentna količina kalcijevog karbonata.

U slučajevima kada je lužnatost površinskih voda zbog prisutnosti karbonata i / ili bikarbonata, njegova vrijednost je obično blizu vrijednosti tvrdoće.

Širenje tvrde vode

Glavni prirodni izvori tvrdoće vode su sedimentne stijene, filtriranje i otjecanje iz tla. Tvrda voda se obično formira u područjima s gustim površinskim slojem tla i vapnenastim formacijama. Podzemnu vodu obično karakterizira veća krutost od površinske vode. Podzemne vode bogate karboksilnim kiselinama obično imaju visoku sposobnost otapanja u odnosu na tla i stijene koje sadrže mjerljive količine minerala kalcita, gipsa i dolomita, zbog čega razina tvrdoće može doseći nekoliko tisuća mg / l.

Glavni industrijski izvori krutosti ispuštaju se iz poduzeća koja proizvode anorganske kemikalije i rudarsku industriju. Kalcijev oksid koristi se u građevinskoj industriji u vapnenoj žbuci, gipsu i drugim materijalima. Također se koristi u proizvodnji papirne pulpe i papira, rafiniranja šećera, rafiniranja nafte, štavljenja, pročišćavanja vode i otpadnih voda. Magnezij se također koristi u raznim procesima u industriji tekstila, štavljenja i papira. Magnezijske legure se u širokoj upotrebi u proizvodnji ljevaonice i štancanja, prijenosnim strojevima, opremi za prtljagu i proizvodima za široku primjenu. Magnezijeve soli također se koriste u proizvodnji metalnog magnezija, gnojiva, keramike, eksploziva i lijekova.

Utjecaj na tvrdu vodu na zdravlje

Kao što je navedeno u članku o kalciju i magneziju, glavni čimbenici koji određuju tvrdoću vode su ioni kalcija i magnezija. Podaci o štetnim učincima na zdravlje koji su posebno povezani s visokom razinom kalcija ili magnezija u pitkoj vodi nisu dostupni.

Osim kućne nelagode koja proizlazi iz upotrebe vode s visokim stupnjem tvrdoće, može se pojaviti još jedna neugodnost kada se magnezij veže za sulfatni ion, zbog čega voda dobiva laksativna svojstva.

Prag kalcijevog iona u pitkoj vodi varira od prisutnih aniona; za magnezijev ion, prag ukusa je manji. Daljnji detalji o povezanosti tvrdoće vode i kardiovaskularnih bolesti mogu se naći u III. Dijelu, koji se bavi zdravstvenim aspektima anorganskih komponenti vode. Ne preporučuju se preporučene vrijednosti sadržaja vode za kalcij i magnezij, jer se ova vrijednost preporučuje za opću tvrdoću na temelju estetskih razloga.

Ostali aspekti

Meka voda je podložnija koroziji cijevi i kao rezultat toga, neki teški metali, kao što su bakar, cink, olovo i kadmij, mogu biti prisutni u vodi za piće u distribucijskom sustavu. Stupanj korozije i otapanja metala također je funkcija pH, alkaliteta i koncentracije otopljenog kisika. U nekim lokalitetima korozija je toliko jaka da se moraju poduzeti posebne mjere opreza u sustavu vodoopskrbe.

U područjima s vrlo tvrdom vodom, kućne cijevi mogu biti začepljene s deponiranom ljestvicom; tvrda voda također stvara pjenu na posuđu i povećava potrošnju sapuna. Dakle, tvrda voda može biti ne samo neugodna, nego i ekonomski opterećujuća za potrošača. Percepcija tvrdoće vode od strane stanovništva nije ista na različitim lokalitetima, često je povezana s tvrdoćom kojom se potrošač koristi već niz godina, au mnogim mjestima voda s tvrdoćom ne uzrokuje prigovore više od 500 mg / l. Iako, prihvatljiva ravnoteža između problema korozije i skale osigurava razinu tvrdoće od približno 100 mg CaCO3 / L.

Kao što znate iz školskog tečaja kemije, obična voda sadrži ione kalcija i magnezija. Visok sadržaj iona Ca 2+ i Mg 2+ daje vodi negativnu kvalitetu krutost.

CaC03 + CO2 + H20 = Ca (HC03) 2

MgC03 + C02 + H20 = Mg (HC03) 2

Ovaj proces se široko provodi u prirodnim uvjetima, što dovodi do uklanjanja erodiranog vapnenca u površinske vode, a zatim u mora i oceane.

Nekarbonatna (konstantna) krutost   zbog prisutnosti sulfata, klorida magnezija i kalcija u vodi, kao i drugih soli (MgS04, MgCl2, CaCl2).

Ukupna tvrdoća = karbonatna (privremena) tvrdoća + nekarbonatna (konstantna) tvrdoća.

U svakodnevnom životu svatko se može suočiti sa zadatkom mjerenja tvrdoće vode kod kuće. Krutost negativno utječe na kvalitetu različitih procesa koji koriste vodu s povećanom krutošću. Što je niži postotak otopljenih soli u vodi, voda je mekša i zdravija. Operacija u perilici posuđa, količina praška za pranje, kvaliteta vode u akvariju, potreba za instaliranjem omekšivača vode itd. Općenito, postoji mnogo ciljeva.

U Rusiji se tvrdoća mjeri u stupnjevima tvrdoće (1 ° W = 1 mEq / l = 1/2 mol / m3). U inozemstvu su usvojene druge jedinice mjerenja tvrdoće vode.

Jedinice krutosti

1 ° W = 20.04 mg Ca 2+ ili 12.15 Mg 2+ u 1 dm3 vode;
1 ° DH = 10 mg CaO u 1 dm3 vode;
1 ° Clark = 10 mg CaC03 0,7 dm3 vode;
1 ° F = 10 mg CaC03 u 1 dm3 vode;
1 ppm = 1 mg CaCO3 na 1 dm3 vode.

Prema intenzitetu formiranja vage u kotliću, mogu se izvući određeni zaključci: što je više plaka, to je voda tvrđa.

komparativna kvaliteta zaključak o tvrdoći vode može se izvesti na sljedeći način. Na staklenu pločicu nanesite kap kiše, kuhanu i prokuhanu vodu iz slavine. Nakon sušenja na intenzitetu oborine, možete donijeti zaključak o tvrdoći vaše vode. Kišnica je najmekša, jer ne sadrži gotovo nikakve soli kalcija i magnezija. Precipitat nakon isparavanja nekuhane vode omogućuje donošenje zaključka o ukupnoj tvrdoći, a kuhanoj o privremenoj tvrdoći.

Ali kod kuće možete točno i kvantitativno procijeniti tvrdoću vode. Iz tijeka organske kemije znate da je sapun za pranje rublja, kao i svaki drugi, teško u sapunu u tvrdoj vodi. Ova metoda se temelji na činjenici da čim sapun veže višak kalcijevih i magnezijevih soli, pojavljuje se sapunica. Da biste utvrdili tvrdoću vode, morate vagati jedan gram sapuna, samljeti ga i nježno, tako da se ne stvara pjena, otopiti u maloj količini vruće destilirane vode. Destiliranu vodu možete kupiti u ljekarnama ili u auto-trgovinama. Koristi se za dodavanje baterije kada se koncentracija elektrolita poveća.

Zatim sipajte otopinu sapuna u cilindrično staklo i dodajte destiliranu vodu do razine od 6 centimetara, ako je sapun 60% ili do razine od 7 centimetara, ako je sapun 72%. Postotak sapuna je prikazan na traci. Sada svaki centimetar razine sapunske otopine sadrži količinu sapuna koja je sposobna vezati tvrdoće soli, čija količina odgovara 1 ° dH u 1 litri vode. Zatim u posudu od litre ulijte pola litre istražene vode. I stalno miješajući, postupno dodajte pripremljenu otopinu sapuna iz stakla u posudu s ispitnom vodom. U početku će samo sive pahuljice biti na površini. Tada će se pojaviti višebojni mjehurići sapuna. Pojava stabilne sapunske smjese ukazuje na to da su sve soli tvrdoće u ispitanoj vodi povezane. Sada pogledamo našu čašu i utvrdimo koliko centimetara otopine moramo izlijevati iz stakla u ispitnu vodu. Svaki centimetar vezao je na pola litre vode niz soli, što odgovara 2 ° dH. Stoga, ako ste u vodu morali izliti 4 centimetra otopine sapuna prije nego se pojavila pjena, tada je tvrdoća vode jednaka 8 ° dH.

Ako se cijela otopina sapuna izlije u vodu, a pjena se nikada nije pojavila, to znači da je tvrdoća vode koja se ispituje veća od 12 ° dH. U tom slučaju, ispitna voda se dva puta razrijedi destiliranom vodom. I ponovno analiziramo. Sada će rezultat krutosti morati biti pomnožen s dva. Dobivena vrijednost će odgovarati tvrdoći ispitivane vode.

Prema tablici možete odrediti kvalitetu ispitivane vode:

Ovom metodom nije moguće odrediti krutost s točnošću od tisućinke stupnja, ali je sasvim moguće procijeniti oštar odlazak ukupne krutosti od norme s točnosti od 1-2 ° dH. Očitavanje od 1-2 stupnja je sasvim prihvatljivo. S obzirom na jednostavnost i dostupnost metode, ona se sigurno može uspješno primijeniti.

Ovom metodom moguće je na terenu procijeniti tvrdoću vode iz raznih izvora vode i izvesti zanimljiv dizajn i istraživački rad.

izvori:

1Rudzitis G.E. Kemija. Anorganska kemija. Organska kemija. 9. razred: studije. za opće obrazovanje. organizacije s na elektron. nositelj (DVD): osnovna razina / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Prosvjetiteljstvo, 2013. - 224 str., Ill.