РОЗДІЛ 3 МЕТАЛІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХ СПОЛУКИ
ХІМІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ІА – ІІІА ГРУП
§ 64. Твердість води та способи її усунення
Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу:
Пояснювати сутність твердості води, способи її усунення; оцінювати наслідки твердості води у промисловості та побуті.
Твердість води та її типи. Як відомо, у природній воді міститься багато йонів Магнію Mg2+ і Кальцію Са2+. У морській воді їх більше, в поверхневих водах – менше. Так, у 1 л дніпровської води в середньому міститься 64 мг йонів Са2+ і 12 мг йонів Mg2+. Саме
Твердість води – це сукупність властивостей, зумовлених вмістом у воді катіонів Кальцію Са2+ і Магнію Mg2+.
Вода, що містить йони Магнію Mg2+ і Кальцію Са2+, називається твердою. Однією з таких є джерельна вода. Вода, в якій цих йонів немає або їх вміст незначний, – м’яка. Це дощова вода.
У воді катіони Кальцію Са2+ і Магнію Mg2+ можуть міститися разом з аніонами гідрогенкарбонатів НСО3, сульфатів SO2-, хлоридів СІ-. Залежно від аніонів, які переважають у воді, розрізняють тимчасову (карбонатну) і постійну (некарбонатну) твердість води.
Тимчасова (карбонатна)
Постійна (некарбонатна) твердість води зумовлена наявністю сульфатів та хлоридів Кальцію і Магнію.
Сумарну тимчасову і постійну твердість води називають загальною. Тверда вода непридатна для застосування в техніці та побуті. Внаслідок використання такої води в двигунах внутрішнього згоряння, парових котлах, трубах, пральних машинах внутрішні стінки і механізми покриваються шаром накипу (мал. 117), який майже не проводить теплоту. Тому можливе перегрівання цих апаратів, прискорюється їх спрацювання, трапляються аварії, збільшуються затрати енергії.
Мал. 117. Накип: а – у трубі; б – у нагрівному приладі пральної машини
Під час прання в твердій воді збільшується витрата мила, на тканині осаджуються нерозчинні солі Кальцію і Магнію, які погіршують зовнішній вигляд речей (жовтіння), з’являється неприємний запах. У твердій воді погано розварюються овочі, оскільки пектин утворює на стінках клітин нерозчинні солі Кальцію і Магнію.
Способи усунення твердості води. Для усунення твердості води, тобто її пом’якшення, з води потрібно видалити йони Са2+ і Mg2+ у вигляді нерозчинних солей.
Тимчасову твердість води усувають кип’ятінням:
Під час нагрівання йони Са2+ і Мg2+ виводяться з розчину у вигляді нерозчинних карбонатів. Саме легкість усунення тимчасової твердості води під час нагрівання зумовлює назву – “тимчасова”.
Постійну твердість води, зумовлену сульфатами та хлоридами Кальцію і Магнію, неможливо усунути кип’ятінням, оскільки ці солі не розкладаються. Назва “постійна твердість” походить саме від того, що її не можна усунути простим нагріванням води. Її усувають введенням у воду деяких реагентів – натрій карбонату (кальцинована сода), кальцій гідроксиду (вапняна вода), натрій ортофосфату. Одночасно усувається як тимчасова, так і постійна, тобто загальна твердість води. Наприклад:
Сучасний спосіб пом’якшення води заснований на використанні катіонітів.
Мал. 118. Катіоніт
Катіоніти – це тверді речовини (мал. 118), нерозчинні у воді, до складу яких входять рухливі катіони Na+. Спрощено їх зображують так: Na2R. Катіони Na+ можуть обмінюватися на катіони навколишнього середовища, наприклад Са2+ і Mg2+. Під час пропускання води крізь колонку з катіонітом йони Са2+ і Mg2+ затримуються в ньому, а катіони Na+ з катіоніту переходять у воду:
Na2R + Са2+ = СаR + 2Na+
Катіоніт періодично регенерують, промиваючи його концентрованим розчином натрій хлориду.
Коротко про головне
Природна вода буває м’якою і твердою. Вода, що містить йони Mg2+ і Ca2+, називається твердою. Вода, у якій йонів Mg2+ і Ca2+ немає або їх вміст незначний, називається м’якою.
Твердість води – це сукупність властивостей, зумовлених вмістом у воді катіонів Кальцію Са2+ і Магнію Mg2+.
Твердість води, зумовлену наявністю гідрогенкарбонатів Кальцію і Магнію, називають тимчасовою, або карбонатною. Твердість води, зумовлену наявністю сульфатів та хлоридів Кальцію і Магнію, називають постійною, або некарбонатною. Загальну твердість води визначають як сумарну – тимчасову і постійну.
Тверда вода створює несприятливі умови для роботи приладів, які працюють з гарячою водою, погіршує процес прання, приготування їжі.
Тимчасову твердість води усувають нагріванням. Для усунення як тимчасової, так і постійної твердості води застосовують кальциновану соду, вапняну воду, натрій ортофосфат. Сучасні методи пом’якшення води засновані на використанні катіонітів.
(2 votes, average: 3,50 out of 5)