Fortësia e lartë e ujit. Shkalla e fortësisë së ujit

Njerëzit në vende të ndryshme për një kohë të gjatë erdhën në nevojën për të racionuar atë, sepse ngurtësia e lartë është e keqe: tubat janë të bllokuara dhe është e pamundur për t'i larë siç duhet. Por ata filluan ta bënin këtë në secilin vend në mënyrën e vet, kush si, bazuar në njësitë tradicionale të matjes dhe metodat për përcaktimin e joneve të kalciumit dhe magnezit, pasi nuk kishte njësi ndërkombëtare uniforme të standardizuara në atë kohë.

Dihet se nuk ka asgjë më të keqe sesa zakone të këqija - është shumë e vështirë t'i heqësh ato! Në literaturën e kafesë (edhe pse ngurtësia është në thelb një koncept jo nga fusha e kafesë!), Vendet e ndryshme ende matin ngurtësinë në shkallë dhe në çdo vend të tyre, ndryshe nga të gjithë të tjerët. Vetëm gradat ruse dhe gjermane të ngurtësisë janë identike, të vërteta, shumë kohë më parë të shfuqizuara në të dyja këto vende, por me kokëfortësi ekzistojnë në përkufizimin e koncepteve.

Në BRSS, deri në vitin 1952, gradat e fortësisë të përdorur përputheshin me ato gjermane. Në Rusi, përqendrimi normal i joneve të kalciumit dhe magnezit, i shprehur në miligramë ekuivalent për litër (mEq / l), përdoret për të matur ngurtësinë. Një mEq / l korrespondon me një përmbajtje prej 20.04 miligram Ca2 + për litër ujë ose 12.16 miligram Mg2 + (masë atomike e ndarë me valencë).

Në vende të tjera, është zakon të tregohet ngurtësi në shkallë KUSHTETUESE:

Diploma gjermane (dGH)

1 ° = 1 pjesë të oksidit të kalciumit - CaO në 100,000 pjesë të ujit, ose 0,719 pjesë të oksidit të magnezit - MgO në 100,000 pjesë të ujit ose 10 mg CaO në 1 litër ujë, ose 7,194 mg MgO në 1 litër ujë. dGH (dH) dhe dKH janë aktualisht më së shpeshti të përdorura në aquarism si një njësi e matjes për ngurtësi, dGH emërtim referohet fortësisë totale, dKH të karbonat;

Diplomat franceze (fh)

1 ° = 1 pjesë CaCO 3 në 100,000 pjesë ujë, ose 10 mg CaCO3 në 1 litër ujë;

Diploma amerikane (USH)

1 ° = 1 kokërr (0,0648 g) CaCO3 në 1 gallon (amerikan, 3,785 l) ujë. Duke ndarë gram për litra, kemi: 17.12 mg / l rast 3. Megjithatë, ka një përkufizim tjetër të shkallës amerikane: 1 pjesë e CaCO 3 për 1.000.000 pjesë të ujit (në literaturën angleze, shprehja e përqendrimit si 1 pjesë për 1,000,000 pjesë quhet ppm - pjesë për milion (një pjesë për milion) dhe shpesh përdoret. është identike me 1 mg / l). Pra, kjo 1 shkallë amerikane = 1 mg CaCO3 në 1 litër ujë. Është kjo vlerë e shkallës amerikane të miratuar në të gjitha tabelat me koeficientë të tranzicionit për konvertimin e disa njësive të matjes së ngurtësisë tek të tjerët.

Diploma angleze (Clark)

1 ° = 1 gran (0.0648 g) në 1 gallon (anglisht 4.546 l) të ujit = 14.254 mg / l CaCO3.

Ndjehen si gjithçka nuk është e lehtë ?! Prandaj, unë do të jap një tabelë që ju lejon të krahasoni dhe përktheni disa gradë të ngurtësisë ndaj të tjerëve:

Tabela 1

Ngurtësinë e ujit është një masë tradicionale e aftësisë së ujit për të reaguar me sapun: ujë i fortë kërkon një sasi të konsiderueshme të sapunit për të formuar një shkumë. Depozita e shkallës në gypat e ujit të nxehtë, kaldaja dhe pajisje të tjera shtëpiake shkaktohet nga uji i fortë. Ngurtësia e ujit shkaktohet nga jonet e tretura të metaleve polivalente. Në ujë të freskët, jonet kryesore që shkaktojnë fortësi janë kalcium dhe magnez; jonet e stronciumit, hekurit, bariumit dhe manganit janë gjithashtu të rëndësishme. Fortësia e ujit zakonisht përcaktohet nga reaksioni i joneve polivalent metalik të pranishëm në ujë me agjentë chelating, për shembull, EDTA, dhe shprehet si përqendrimi ekuivalent i karbonatit të kalciumit. Ngurtësia mund të vlerësohet gjithashtu duke përcaktuar përqendrimet individuale të përbërësve që formojnë atë, shuma e së cilës shprehet në terma të një sasi ekvivalente të karbonatit të kalciumit. Shkalla e fortësisë së ujit të pijshëm klasifikohet në bazë të përqëndrimeve ekuivalente të CaCO3 në të, si vijon:

Soft - 0-60 mg / l

Fortësia mesatare - 60-120 mg / l

Hard - 120-180 mg / l

Shumë e vështirë - 180 mg / l dhe më lart.

Trashësia klasifikohet gjithashtu në bazë të përqëndrimeve ekuivalente të CaO ose Ca (OH) 2. Në sistemin SI rekomandohet shprehja e ngurtësisë në molet e Ca 2+ për m 3.

Pavarësisht nga fakti se fortësia përcaktohet nga kationet, ajo gjithashtu mund të konsiderohet si hardness karbonat (e disponueshme) dhe jo-karbonat (konstante). Fortësia e karbonatit tregon sasinë e karbonateve dhe bikarbonateve në solucion, të cilat mund të hiqen ose precipitohen nga valë. Ky lloj ngurtësie është përgjegjës për depozitimin e shkallës në gypat e ujit të nxehtë dhe bojlerët. Ngurtësia jo-karbonatike shkaktohet nga një kombinim i joneve të fortësisë me sulfate, kloride dhe nitrate dhe përkufizohet si "ngurtësi e përhershme", pasi ajo nuk mund të eliminohet me valë.

Alkaliniteti, si një tregues i buffering ujit, është i lidhur ngushtë me ngurtësinë. Alkaliniteti është shkaktuar kryesisht nga anionet ose format molekulare të acideve të dobëta, kryesisht hidrokside, bikarbonate dhe karbonate; në prani të formave të tjera të ujit, siç janë boratet, fosfatet, silikatet dhe acidet organike, ato gjithashtu japin një kontribut të vogël në treguesin e alkalinitetit të ujit. Pavarësisht se cilat forma të tretura sigurojnë alkalinitetin e ujit, ajo gjithmonë shprehet si një sasi ekuivalente e karbonatit të kalciumit.

Në rastet kur alkaliniteti i ujërave sipërfaqësorë është për shkak të pranisë së karbonateve dhe / ose bikarbonateve, vlera e tij zakonisht është afër vlerës së fortësisë.

Përhapja e ujit të vështirë

Burimet kryesore natyrore të fortësisë së ujit janë shkëmbinj sedimentarë, filtrim dhe balotazh nga toka. Uji i fortë zakonisht formohet në zonat me një shtresë të dendur të lartë dhe formacione gëlqerore. Ujërat nëntokësore zakonisht karakterizohen me ngurtësi më të madhe se uji sipërfaqësor. Ujërat nëntokësore të pasura me acide karboksilike zakonisht kanë një aftësi të lartë të shpërndarjes në lidhje me tokat dhe gurët që përmbajnë sasi të matshme të kalciumit, gipsit dhe dolomitit të mineraleve, si rezultat i të cilave nivelet e ngurtësisë mund të arrijnë disa mijëra mg / l.

Burimet kryesore industriale të ngurtësisë janë derdhur nga ndërmarrjet që prodhojnë kimikate inorganike dhe industrinë minerare. Oksidi i kalciumit përdoret në industrinë e ndërtimit në llaç gëlqere, suva dhe materiale të tjera. Gjithashtu përdoret në prodhimin e letrës dhe letrës, rafinimit të sheqerit, rafinimit të vajit, për rrezitje, trajtimin e ujit dhe ujërave të zeza. Magnezi përdoret gjithashtu në procese të ndryshme në industrinë e tekstilit, për rrezitje dhe letër. Lidhjet e magnezit janë përdorur gjerësisht në shkritore dhe vulosje të prodhimit, makinave portative, pajisjeve të bagazheve dhe produkteve shtëpiake të aplikimit të gjerë. Kripërat e magnezit përdoren gjithashtu në prodhimin e magnezit metalik, plehrave kimike, qeramikës, eksplozivëve dhe ilaçeve.

Ndikimi në ujë të vështirë për shëndetin

Siç është përmendur në artikullin mbi kalcium dhe magnez, faktorët kryesorë që përcaktojnë ngurtësinë e ujit janë jonet e kalciumit dhe magnezit. Nuk disponohen të dhëna për efektet e dëmshme shëndetësore të lidhura veçanërisht me nivele të larta të kalciumit ose magnezit në ujin e pijshëm.

Përveç siklet në familje që rezultojnë nga përdorimi i ujit me shkallë të lartë të ngurtësisë, mund të ndodhë një tjetër shqetësim i mundshëm kur magnezi është i lidhur me jon sulfat, si rezultat i të cilit uji fiton pronat laksative.

Pika e shijeve të joneve të kalciumit në ujë të pijshëm ndryshon nga anionet e pranishme; për jon magnez, pragu i shijes është më i vogël. Hollësi të mëtejshme në lidhje me lidhjen midis ngurtësisë së ujit dhe sëmundjeve kardiovaskulare mund të gjenden në Pjesën III, ku konsiderohen aspektet shëndetësore të komponentëve inorganikë të ujit. Vlerat e rekomanduara të përmbajtjes së ujit për kalcium dhe magnez nuk sugjerohen, pasi kjo vlerë sugjerohet për ngurtësinë e përgjithshme bazuar në konsideratat estetike.

Aspekte të tjera

Uji i butë është më i prirur të shkaktojë korrozioni të tubave dhe si rezultat, disa metale të rënda, si bakri, zinku, plumbi dhe kadmiumi, mund të jenë të pranishme në ujin e pijshëm në sistemin e shpërndarjes. Shkalla e korrozionit dhe shpërbërjes së metaleve është gjithashtu një funksion i pH, alkalinitetit dhe përqendrimit të oksigjenit të tretur. Në disa lokalitete, korrozioni është kaq i fortë që masat e veçanta duhet të merren në sistemin e furnizimit me ujë.

Në zonat me ujë shumë të vështirë, tubat e shtëpisë mund të bllokohen me shkallë të depozituar; uji i fortë gjithashtu formon njollën në veglat e gatimit dhe rrit konsumin e sapunit. Kështu, uji i fortë mund të jetë jo vetëm i pakëndshëm, por edhe ekonomikisht i rëndë për konsumatorin. Perceptimi i fortësisë së ujit nga popullata nuk është i njëjtë në lokalitete të ndryshme, shpesh shoqërohet me ngurtësinë për të cilën konsumatori është përdorur për një numër vitesh dhe në shumë lokalitete uji me fortësi nuk shkakton kundërshtime prej më shumë se 500 mg / l. Megjithëse, një ekuilibër i pranueshëm midis problemeve të korrozionit dhe shkallës siguron një nivel ngurtësie prej përafërsisht 100 mg CaCO 3 / L.

Siç e dini nga një kurs kimi i shkollës, uji i zakonshëm përmban jonet e kalciumit dhe magnezit. Përmbajtja e lartë e joneve Ca 2+ dhe Mg 2+ i jep ujë një cilësie negative, të quajtur ngurtësi.

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca (HCO 3) 2

MgCO3 + CO2 + H2O = Mg (HCO3) 2

Ky proces kryhet gjerësisht në kushte natyrore, duke çuar në heqjen e gëlqeres të gërryjtur në ujërat sipërfaqësore, dhe pastaj në detet dhe oqeanet.

Ngurtësi jo-karbonatike (konstante)  për shkak të pranisë së sulfateve, klorideve të magnezit dhe kalciumit në ujë, si dhe kripërat e tjera (MgSO4, MgCl2, CaCl2).

Fortësia totale = fortësia karbonatike (e përkohshme) + fortësia jo-karbonatike (konstante).

Në jetën e përditshme, çdokush mund të përballet me detyrën e matjes së fortësisë së ujit në shtëpi. Ngurtësia ndikon negativisht në cilësinë e proceseve të ndryshme që përdorin ujë me ngurtësi të rritur. Sa më i ulët është përqindja e kripës së tretur në ujë, aq më e butë dhe më e shëndetshme është uji. Operimi me pjatalarëse, sasia e pluhurit të larjes, cilësia e ujit në akuarium, nevoja për të instaluar një zbutës uji etj. Në përgjithësi, ka shumë qëllime.

Në Rusi, ngurtësia matet në "shkallë të fortësisë" (1 ° W = 1 mEq / l = 1/2 mol / m3). Jashtë vendit adoptoi njësi të tjera të matjes së fortësisë së ujit.

Njësitë e ngurtësisë

1 ° W = 20,04 mg Ca 2+ ose 12,15 Mg 2+ në 1 dm 3 ujë;
1 ° DH = 10 mg CaO në 1 dm 3 ujë;
1 ° Clark = 10 mg CaCO3 0,7 dm 3 ujë;
1 ° F = 10 mg CaCO3 në 1 dm 3 ujë;
1 ppm = 1 mg CaCO3 për 1 dm 3 ujë.

Sipas intensitetit të formimit të shkallës në kazan, mund të nxirren përfundime të caktuara: pllaka më shumë, aq më e vështirë është uji.

krahasues cilësi përfundimi në lidhje me ngurtësinë e ujit mund të kryhet si vijon. Në një rrëshqitje qelqi, aplikoni një pikë shiu, ujë të zier dhe të zier. Pas tharjes në intensitetin e reshjeve, ju mund të bëni një përfundim për ngurtësinë e ujit tuaj. Shiu është më i butë, sepse nuk ka praktikisht kripëra të kalciumit dhe magnezit. Precipitimi pas avullimit të ujit të papërpunuar lejon të arrijë një konkluzion rreth fortësisë totale dhe të zihet - në lidhje me ngurtësinë e përkohshme.

Por në shtëpi ju mund të vlerësoni me saktësi dhe sasiore ngurtësinë e ujit. Nga rrjedha e kimisë organike ju e dini që sapuni i rrobave, si çdo tjetër, është e vështirë të sapunit në ujë të fortë. Kjo metodë bazohet në faktin se sa më shpejt që sapuni lidhet me një kalcium dhe kripëra të magnezit të tepërt, sapunët e sapunit shfaqen. Për të përcaktuar fortësinë e ujit, ju duhet të peshoni një gram sapun, bluaj atë dhe butësisht, në mënyrë që të mos formohet shkumë, të shpërndajë në një sasi të vogël të ujit të nxehtë të distiluar. Ujë të distiluar mund të blihet në barnatore ose në dyqane auto. Përdoret për të shtuar në baterinë kur rritet përqendrimi i elektroliteve.

Pastaj, derdhni sapunin në një qelq cilindrik dhe shtoni ujë të distiluar në nivelin 6 centimetra, nëse sapuni është 60% ose në nivelin 7 centimetra, nëse sapuni është 72%. Përqindja e sapunit tregohet në shirit. Tani çdo centimetër i nivelit të zgjidhjes së sapunit përmban sasinë e sapunit të aftë për kripërat lidhëse të ngurtësimit, shuma e të cilave korrespondon me 1 ° dH në 1 litër ujë. Tjetra, në një litër litër derdh gjysmë litër ujë të hetuar. Dhe vazhdimisht nxitje, gradualisht shtoni zgjidhje sapun të përgatitur nga qelqi në kavanoz me ujë provë. Në fillim, do të jenë në sipërfaqe vetëm thekon gri. Pastaj shfaqen flluska me shumë ngjyra. Shfaqja e një sasi të qëndrueshme sapun të bardhë sugjeron që të gjitha kripërat e ngurtësisë në ujin nën studim janë të lidhura. Tani ne shikojmë qelqin tonë dhe përcaktojmë sa centimetra të zgjidhjes kemi pasur për të derdhur nga xhami në ujë test. Çdo centimetër i detyruar në gjysmë litër ujë një numër të kripërave, që korrespondon me 2 ° dH. Kështu, nëse duhet të derdhni 4 centimetra solucion sapuni në ujë para se të shfaqet shkuma, atëherë ngurtësia e ujit është e barabartë me 8 ° dH.

Nëse keni derdhur të gjithë zgjidhjen sapun në ujë, dhe shkuma kurrë nuk u shfaq, kjo do të thotë se ngurtësia e ujit nën studim është më e madhe se 12 ° dH. Në këtë rast, uji i testuar hollohet dy herë me ujë të distiluar. Dhe ne po analizojmë përsëri. Tani rezultati i ngurtësisë do të duhet të shumëzohet me dy. Vlera që rezulton do të korrespondojë me ngurtësinë e ujit të hetuar.

Sipas tabelës mund të përcaktoni cilësinë e ujit të hetuar:

Nuk është e mundur të përcaktohet ngurtësia me një saktësi deri në njëmijë e një shkallë, por është mjaft e mundshme të vlerësohet largimi i mprehtë i ngurtësisë së përgjithshme nga norma me një saktësi prej 1-2 ° dH. Leximet e shpërndara prej 1-2 gradësh janë mjaft të pranueshme. Duke pasur parasysh thjeshtësinë dhe qasjen e metodës, ai me siguri mund të zbatohet me sukses.

Duke përdorur këtë metodë, është e mundur në terren për të vlerësuar fortësinë e ujit nga burime të ndryshme të ujit dhe për të kryer një dizajn interesant dhe punë kërkimore.

burimet:

1Rudzitis G.E. Kimi. Kimi inorganike. Kimi organike Klasa 9: studime. për arsimin e përgjithshëm. organizatat me në elektron. bartës (DVD): niveli bazë / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Iluminizmi, 2013. - 224 f., Ill.