Visoka trdota vode. Indeks trdote vode

Ljudje v različnih državah so že dolgo časa potrebovali, da so ga razdeljevali, ker je visoka togost slaba: cevi so zamašene in jih ni mogoče pravilno oprati. Vendar so to začeli v vsaki državi na svoj način, kdo kako, na osnovi tradicionalnih merilnih enot in metod za določanje kalcijevih in magnezijevih ionov, ker takrat ni bilo enotnih standardiziranih mednarodnih enot.

Znano je, da ni nič slabše od slabih navad - zelo jih je težko znebiti! V kavarni literaturi (čeprav je togost v bistvu koncept, ki ni iz področja kave!), Različne države še vedno merijo togost v stopinjah in v vsaki državi, ki je drugačna od vseh drugih. Samo ruske in nemške stopnje rigidnosti so enake, resnično, že zdavnaj ukinjene v obeh državah, vendar trmasto obstoječe v definiciji pojmov.

V ZSSR, do leta 1952, so uporabljene stopnje trdote sovpadale z nemškimi. V Rusiji se za merjenje togosti uporablja normalna koncentracija ionov kalcija in magnezija, izražena v miligramih ekvivalenta na liter (mEq / l). En mEq / l ustreza vsebnosti 20,04 miligrama Ca2 + na liter vode ali 12,16 mg Mg2 + (atomska masa, deljena z valenco).

V drugih državah je običajno označevanje togosti v pogojih:

Nemške stopnje (dGH)

1 ° = 1 del kalcijevega oksida - CaO v 100.000 delih vode, ali 0.719 delov magnezijevega oksida - MgO v 100.000 delih vode, ali 10 mg CaO v 1 litru vode, ali 7.194 mg MgO v 1 litru vode. dGH (dH) in dKH sta trenutno najpogosteje uporabljeni v akvarizmu kot enota za merjenje togosti, označba dGH se nanaša na skupno trdoto, dKH na karbonat;

Francoske stopnje (fh)

1 ° = 1 del CaCO 3 v 100.000 delih vode ali 10 mg CaCO 3 v 1 litru vode;

Ameriške stopnje (usH)

1 ° = 1 zrno (0,0648 g) CaCO3 v 1 galono (ameriško 3,785 l) vode. Deleži gramov na litre dobimo: 17,12 mg / l caso 3. Vendar pa obstaja še druga definicija ameriške stopnje: 1 del CaCO 3 na 1.000.000 delov vode (v literaturi v angleščini se izraz koncentracija kot 1 del na 1.000.000 delov imenuje ppm - del na milijon (en del na milijon) in se pogosto uporablja. enak 1 mg / l). Torej ta 1 ameriška stopnja = 1 mg CaCO 3 v 1 litru vode. Ta vrednost ameriške stopnje, sprejeta v vseh tabelah s prehodnimi koeficienti za pretvorbo nekaterih enot merjenja togosti v druge.

Angleške diplome (Clark)

1 ° = 1 gran (0,0648 g) v 1 galono (v angleščini! 4,546 l) vode = 14,254 mg / l CaCO3.

Se počutiš, kot da vse ni enostavno?! Zato bom dal tabelo, ki vam omogoča, da primerjate in prevajate nekatere stopnje togosti z drugimi:

Tabela 1

Trdota vode je tradicionalno merilo sposobnosti reagiranja vode z milom: trda voda zahteva veliko količino mila, da se tvori pena. Odlaganje kamna v ceveh za toplo vodo, kotlih in drugih gospodinjskih aparatih povzroča trda voda. Trdnost vode povzročajo raztopljeni ioni polivalentnih kovin. V sladki vodi so glavni ioni, ki povzročajo trdoto, kalcij in magnezij; pomembni so tudi ioni stroncija, železa, barija in mangana. Trdota vode se običajno določi z reakcijo polivalentnih kovinskih ionov, ki so prisotni v vodi s kelirnimi sredstvi, na primer EDTA, in je izražena kot ekvivalentna koncentracija kalcijevega karbonata. Togost lahko ocenjujemo tudi z določanjem posameznih koncentracij komponent, ki ga tvorijo, katerih vsota je izražena v ekvivalentni količini kalcijevega karbonata. Stopnja trdote pitne vode je razvrščena na podlagi ekvivalentnih koncentracij CaCO 3 v njem, kot sledi:

Mehka - 0-60 mg / l

Povprečna trdota - 60-120 mg / l

Trda - 120-180 mg / l

Zelo težko - 180 mg / l ali več.

Togost je tudi razvrščena na podlagi ekvivalentnih koncentracij CaO ali Ca (OH) 2. V sistemu SI je priporočljivo izraziti togost v molih Ca 2+ na m 3.

Kljub temu, da je trdota določena s kationi, jo lahko obravnavamo tudi kot karbonatno (enkratno) in nekarbonatno (konstantno) trdoto. Karbonatna trdota označuje količino karbonatov in bikarbonatov v raztopini, ki jih lahko odstranimo ali oborimo z vrenjem. Ta vrsta togosti je odgovorna za odlaganje tehtnice v ceveh za toplo vodo in kotlih. Nekarbonatno trdoto povzroča kombinacija trdotnih ionov s sulfati, kloridi in nitrati in je definirana kot „trajna trdota“, saj je ne moremo odstraniti z vrenjem.

Alkalnost, kot indikator vodnega pufra, je tesno povezana s trdoto. Alkalnost večinoma povzročajo anioni ali molekularne oblike šibkih kislin, predvsem hidroksidi, bikarbonati in karbonati; v prisotnosti drugih oblik vode, kot so borati, fosfati, silikati in organske kisline, prispevajo tudi k indikatorju alkalnosti vode. Ne glede na to, katere raztopljene oblike zagotavljajo alkalnost vode, je vedno izražena kot ekvivalentna količina kalcijevega karbonata.

V primerih, ko je alkalnost površinskih voda posledica prisotnosti karbonatov in / ali bikarbonatov, je njena vrednost običajno blizu vrednosti trdote.

Širjenje trde vode

Glavni naravni viri trdote vode so sedimentne kamnine, filtracija in odtok iz tal. Trda voda se običajno oblikuje na območjih z gosto površinsko plastjo in apnenčastimi formacijami. Za podzemne vode je značilna večja togost kot površinska voda. Podzemne vode, bogate s karboksilnimi kislinami, imajo običajno visoko sposobnost raztapljanja glede na tla in kamnine, ki vsebujejo merljive količine mineralov kalcit, mavec in dolomit, zaradi česar lahko stopnje trdote dosežejo več tisoč mg / l.

Glavni industrijski viri togosti so odpadne vode podjetij, ki proizvajajo anorganske kemikalije in rudarsko industrijo. Kalcijev oksid se v gradbeništvu uporablja v apnenih maltah, ometih in drugih materialih. Uporablja se tudi v proizvodnji papirne mase in papirja, rafinaciji sladkorja, rafiniranju nafte, strojenju, čiščenju vode in odpadnih voda. Magnezij se uporablja tudi v različnih procesih v tekstilni, strojarski in papirni industriji. Magnezijeve zlitine se pogosto uporabljajo v proizvodnji livarstva in žigosanja, prenosnih strojih, opremi za prtljago in gospodinjskih izdelkih široke uporabe. Magnezijeve soli se uporabljajo tudi pri proizvodnji kovinskega magnezija, gnojil, keramike, eksplozivov in zdravil.

Vpliv na zdravje na trdo vodo

Kot je navedeno v članku o kalciju in magneziju, so glavni dejavniki, ki določajo trdoto vode, kalcijevi in ​​magnezijevi ioni. Podatki o škodljivih vplivih na zdravje, ki so posebej povezani z visoko vsebnostjo kalcija ali magnezija v pitni vodi, niso na voljo.

Poleg domačega neugodja zaradi uporabe vode z visoko stopnjo trdote se lahko pojavi še ena možna nevšečnost, če je magnezij vezan na sulfatni ion, zaradi česar voda pridobi laksativne lastnosti.

Mejna vrednost kalcijevih ionov v pitni vodi se razlikuje od prisotnih anionov; za magnezijev ion je prag okusa manjši. Nadaljnje podrobnosti o razmerju med trdoto vode in boleznimi srca in ožilja najdete v III. Delu, ki obravnava zdravstvene vidike anorganskih sestavin vode. Priporočene vrednosti vsebnosti vode za kalcij in magnezij niso priporočene, saj se ta vrednost priporoča za splošno trdoto na podlagi estetskih vidikov.

Drugi vidiki

Mehka voda je bolj nagnjena k povzročanju korozije cevi, zaradi česar so lahko nekatere težke kovine, kot so baker, cink, svinec in kadmij, prisotne v pitni vodi v distribucijskem sistemu. Stopnja korozije in raztapljanje kovin je tudi funkcija pH, alkalnosti in koncentracije raztopljenega kisika. V nekaterih krajih je korozija tako močna, da je treba v sistemu oskrbe z vodo sprejeti posebne varnostne ukrepe.

Na območjih z zelo trdo vodo lahko hišne cevi postanejo zamašene z odlagalnim tečajem; Trda voda tudi tvori pene na posodah in poveča porabo mila. Tako lahko trda voda za potrošnika ni le neprijetna, ampak tudi ekonomsko obremenjujoča. Zaznavanje trdote vode s strani prebivalstva ni enako na različnih lokacijah, pogosto je povezano s trdoto, na katero se je potrošnik uporabljal že vrsto let, v številnih krajih pa voda s trdoto ne povzroča več kot 500 mg / l ugovorov. Čeprav sprejemljivo ravnotežje med korozijo in problemi z lestvico zagotavlja trdoto približno 100 mg CaCO 3 / L.

Kot veste iz šolskega kemijskega tečaja, navadna voda vsebuje ione kalcija in magnezija. Visoka vsebnost ionov Ca 2+ in Mg 2+ daje vodi negativno kakovost, imenovano togost

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca (HCO 3) 2

MgCO 3 + CO 2 + H 2 O = Mg (HCO 3) 2

Ta proces se v veliki meri izvaja v naravnih razmerah, kar vodi do odstranitve erodiranega apnenca v površinske vode, nato pa v morja in oceane.

Nekarbonatna (konstantna) togost  zaradi prisotnosti sulfatov, kloridov magnezija in kalcija v vodi, kot tudi drugih soli (MgS04, MgCl2, CaCl2).

Skupna trdota = karbonatna (začasna) trdota + nekarbonatna (konstantna) trdota.

V vsakdanjem življenju se lahko vsakdo sooči z nalogo merjenja trdote vode doma. Trdnost negativno vpliva na kakovost različnih procesov, pri katerih se uporablja voda s povečano togostjo. Nižji je odstotek raztopljenih soli v vodi, mehkejša in bolj zdrava voda. Pomivalni stroj, količina pralnega praška, kakovost vode v akvariju, potreba po namestitvi mehčalca vode itd. Na splošno obstaja veliko ciljev.

V Rusiji se trdota meri v »stopnjah trdote« (1 ° W = 1 mEq / l = 1/2 mol / m3). V tujini so bile sprejete druge enote za merjenje trdote vode.

Enote togosti

1 ° W = 20,04 mg Ca 2+ ali 12,15 Mg 2+ v 1 dm3 vode;
1 ° DH = 10 mg CaO v 1 dm 3 vode;
1 ° Clark = 10 mg CaCO 3 0,7 dm 3 vode;
1 ° F = 10 mg CaCO 3 v 1 dm3 vode;
1 ppm = 1 mg CaCO 3 na 1 dm3 vode.

Glede na intenzivnost nastajanja lestvice v kotličku lahko naredimo določene zaključke: več plaka je voda.

Primerjalno kakovosti sklep o trdoti vode lahko izvedemo na naslednji način. Na steklenem steklu nanesite kapljico dežja, kuhano in kuhano vodo iz pipe. Po sušenju intenzivnosti padavin lahko sklepamo o trdoti vaše vode. Deževnica je najbolj mehka, ker ne vsebuje skoraj nobenih kalcijevih in magnezijevih soli. Oborina po izhlapevanju nekuhane vode omogoča sklepanje o skupni trdoti in vreli - o začasni trdoti.

Toda doma lahko natančno in kvantitativno ocenite trdoto vode. Iz poteka organske kemije veste, da je milo za pranje perila, tako kot vsako drugo, težko milo v trdi vodi. Ta metoda temelji na dejstvu, da takoj, ko milo veže presežek kalcijevih in magnezijevih soli, se pojavi milnica. Za določitev trdote vode, morate tehtati en gram mila, ga zmeljemo in nežno, tako da se ne oblikuje pena, raztopimo v majhni količini vroče destilirane vode. Destilirano vodo lahko kupite v lekarnah ali v avto trgovinah. Uporablja se za dodajanje akumulatorja, ko se koncentracija elektrolitov poveča.

Nato raztopino mila vlijemo v valjasto steklo in dodamo destilirano vodo do nivoja 6 centimetrov, če je milo 60% ali do 7 centimetrov, če je milo 72%. Odstotek mila je prikazan na vrstici. Zdaj vsak centimeter nivoja milne raztopine vsebuje količino mila, ki je sposoben vezati trdne soli, katerih količina ustreza 1 ° dH v 1 litru vode. Nato v litrski kozarec nalijemo pol litra preiskovane vode. In stalno mešanje, postopoma dodamo raztopino mila iz stekla v kozarec s preskusno vodo. Sprva bodo na površini le sivi kosmiči. Nato se prikažejo večbarvni milni mehurčki. Pojav stabilne bele milnice pomeni, da so vse soli trdote v vodi, ki se preučuje, povezane. Zdaj pogledamo na naše steklo in ugotovimo, koliko centimetrov raztopine smo morali izliti iz stekla v preskusno vodo. Vsak centimeter je na pol litra vode vezal več soli, kar ustreza 2 ° dH. Če bi morali v vodo izliti 4 centimetre milne raztopine, preden se je pojavila pena, potem je trdota vode enaka 8 ° dH.

Če vso vodo raztopimo v milu in se pena nikoli ne pojavi, to pomeni, da je trdota preiskovane vode večja od 12 ° dH. V tem primeru se preskusna voda dvakrat razredči z destilirano vodo. In ponovno analiziramo. Sedaj je treba rezultat togosti pomnožiti z dvema. Dobljena vrednost bo ustrezala trdoti vode, ki se preučuje.

V skladu s tabelo lahko določite kakovost preiskovane vode:

S to metodo ni mogoče določiti togosti z natančnostjo tisočinke stopnje, vendar je povsem mogoče oceniti oster odmik celotne togosti od norme z natančnostjo 1-2 ° dH. Odčitek razpršenosti 1-2 stopinj je povsem sprejemljiv. Glede na preprostost in dostopnost metode se lahko zagotovo uspešno uporabi.

S to metodo je mogoče na terenu oceniti trdoto vode iz različnih vodnih virov in izvesti zanimivo projektno in raziskovalno delo.

Viri:

1Rudzitis G.E. Kemija. Anorganska kemija. Organska kemija. 9. razred: študije. za splošno izobraževanje. organizacije na elektron. nosilec (DVD): osnovna raven / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Razsvetljenje, 2013. - 224 str., Ill.