Твердість води та способи її усунення

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

наявність цих йонів зумовлює твердість води.

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)

твердість води зумовлена наявністю гідрогенкарбонатів Кальцію і Магнію.

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.

 Твердість води та способи її усунення

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:

 Твердість води та способи її усунення

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:

 Твердість води та способи її усунення

Сучасний спосіб пом’якшення води заснований на використанні катіонітів.

 Твердість води та способи її усунення

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.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 3,50 out of 5)


Твердість води та способи її усунення - Хімія


Твердість води та способи її усунення