Veden kovuus 2 9. Veden kovuuden mittaus

Veden kovuus on perinteinen mittari veden kyvylle reagoida saippuan kanssa: kova vesi vaatii huomattavan määrän saippuaa vaahdon muodostamiseksi. Kuuman veden putkissa, kattiloissa ja muissa kodinkoneissa olevat vaa'an saostumat ovat kovan veden aiheuttamia. Veden kovuus johtuu liuenneista moniarvoisista metalli-ioneista. Makeassa vedessä tärkeimmät jäykkyyttä aiheuttavat ionit ovat kalsium ja magnesium; strontium-, rauta-, barium- ja mangaani-ionit ovat myös tärkeitä. Veden kovuus määritetään yleensä vedessä läsnä olevien moniarvoisten metalli-ionien reaktiolla kelatoivien aineiden, kuten EDTA: n, kanssa ja se ilmaistaan \u200b\u200bkalsiumkarbonaatin ekvivalenttina pitoisuutena. Jäykkyys voidaan arvioida myös määrittämällä sen sisältämien komponenttien yksittäiset pitoisuudet, joiden summa ilmaistaan \u200b\u200bekvivalenttimääränä kalsiumkarbonaattia. Juomaveden kovuusaste luokitellaan sen CaCO 3 -pitoisuuksien perusteella seuraavasti:

Pehmeä - 0-60 mg / l

Keskikovuus - 60 - 120 mg / l

Kova - 120 - 180 mg / l

Erittäin kova - 180 mg / l ja korkeampi.

Kovuus luokitellaan myös CaO: n tai Ca (OH) 2: n vastaavien pitoisuuksien perusteella. SI-järjestelmässä on myös suositeltavaa ilmaista jäykkyys moolina Ca 2+ / m 3.

Huolimatta siitä, että jäykkyys johtuu kationeista, sitä voidaan pitää myös karbonaattina (kertakäyttöinen) ja ei-karbonaattina (vakiona) jäykkyydenä. Karbonaatin kovuus osoittaa karbonaattien ja bikarbonaattien määrän liuoksessa, joka voidaan poistaa tai saostaa keittämällä. Tämäntyyppinen jäykkyys vastaa kuuman veden putkistojen ja kattiloiden saostumista. Ei-karbonaattikovuus johtuu kovuusionien yhdistelmästä sulfaattien, kloridien ja nitraattien kanssa, ja se on määritelty ”pysyväksi kovuudeksi”, koska sitä ei voida poistaa keittämällä.

Emäksisyys, veden puskuroinnin indikaattorina, liittyy läheisesti kovuuteen. Alkalisuus johtuu pääosin heikkojen happojen anioneista tai molekyylimuodoista, pääasiassa hydroksideista, bikarbonaateista ja karbonaateista; vedessä olevien muiden muotojen, kuten boraattien, fosfaattien, silikaattien ja orgaanisten happojen, läsnä ollessa ne myös vaikuttavat pienesti veden alkalisuuteen. Riippumatta siitä, mitkä liuenneet muodot tarjoavat veden alkalisuuden, se ilmaistaan \u200b\u200baina ekvivalenttina määränä kalsiumkarbonaattia.

Tapauksissa, joissa pintaveden alkalisuus määritetään karbonaattien ja / tai bikarbonaattien läsnäolon avulla, sen arvo on yleensä lähellä kovuuden arvoa.

Kovan veden jakautuminen

Tärkeimmät luonnolliset veden kovuuden lähteet ovat sedimenttikivet, suodatus ja valuminen maaperästä. Kovaa vettä muodostuu yleensä alueilla, joilla on tiheä peltokerros ja kalkkipitoiset muodostumat. Pohjavesille on yleensä ominaista suurempi jäykkyys kuin pintaveteen. Pohjavedessä, jossa on runsaasti karboksyylihappoja, on yleensä korkea liukoisuus maaperään ja kiviin, jotka sisältävät mitattavissa olevia määriä mineraaleja, kuten kalsiittia, kipsiä ja dolomiittia, mikä johtaa usean tuhannen mg / l kovuusasteeseen.

Tärkeimmät teollisuuden jäykkyyslähteet ovat epäorgaanisia kemikaaleja tuottavien yritysten ja kaivosteollisuuden jätevesit. Kalsiumoksidia käytetään rakennusteollisuudessa laastissa, laastissa ja muissa materiaaleissa. Sitä käytetään myös sellun ja paperin tuotannossa, sokerin jalostamisessa, öljynjalostuksessa, parkitsemisessa, veden ja jätevesien käsittelyssä. Magnesiumia käytetään myös erilaisissa prosesseissa tekstiili-, parkitus- ja paperiteollisuudessa. Magnesioseoksia käytetään laajalti valimoissa ja meistoissa, kannettavissa koneissa, matkalaukkulaitteissa ja kotitaloustuotteissa, joita käytetään laajasti. Magnesiumsuoloja käytetään myös magnesiummetallin, lannoitteiden, keramiikan, räjähteiden ja lääkkeiden tuotannossa.

Terveysvaikutukset kovaan veteen

Kuten kalsiumia ja magnesiumia koskevassa artikkelissa todetaan, veden kovuutta mittaavat päätekijät ovat kalsium- ja magnesiumionit. Ei ole näyttöä haitallisista terveysvaikutuksista, jotka liittyvät erityisesti juomaveden korkeisiin kalsium- tai magnesiumpitoisuuksiin.

Kotitalouskohteisiin liittyvien haittojen lisäksi, jotka johtuvat korkean kovuusasteisen veden käytöstä, voi tapahtua toinen mahdollinen haitta, kun magnesium sitoutuu sulfaatti-ioniin, minkä seurauksena vesi saa laksatiivisia ominaisuuksia.

Juomaveden kalsiumionien makuraja vaihtelee läsnä olevista anioneista; magnesiumionille makukynnys on pienempi. Lisätietoja veden kovuuden ja sydän- ja verisuonisairauksien välisestä suhteesta löytyy osasta III, joka käsittelee veden epäorgaanisten komponenttien terveysnäkökohtia. Kalsiumille ja magnesiumille ei suositella suositeltuja vesiarvoja, koska tällainen arvo tarjotaan yleiselle kovuudelle esteettisten näkökohtien perusteella.

Muut näkökohdat

Pehmeä vesi aiheuttaa todennäköisemmin putkien korroosiota, ja sen seurauksena jakelujärjestelmän juomavedessä voi olla joitain raskasmetalleja, kuten kuparia, sinkkiä, lyijyä ja kadmiumia. Tällaisen metallien korroosion ja liukenemisaste on myös pH: n, emäksisyyden ja liuenneen hapen pitoisuuden funktio. Joissakin yhteisöissä korroosio on niin vakava, että vedenjakelujärjestelmässä on noudatettava erityisiä varotoimenpiteitä.

Alueilla, joilla on erittäin kovaa vettä, taloputket voivat tukkeutua skaalaan; kova vesi kerääntyy myös keittiövälineisiin ja lisää saippuan kulutusta. Siksi kova vesi voi olla paitsi epämiellyttävää myös kuluttajalle taloudellisesti rasittavaa. Väestön käsitys veden kovuudesta ei ole sama eri paikkakunnilla, se liittyy usein siihen kovuuteen, johon kuluttaja on tottunut usean vuoden ajan, ja vesi, jonka kovuus on yli 500 mg / l, ei aiheuta vastalauseita monissa asutuksissa. Vaikka hyväksyttävä tasapaino korroosion ja vaahto-ongelmien välillä tarjoaa kovuusasteen noin 100 mg CaCO 3 / L.



Kuten koulukemian kurssista tiedät, tavallinen vesi sisältää kalsium- ja magnesiumioneja. Lisääntynyt Ca 2+- ja Mg 2+ -ionien pitoisuus antaa vedelle negatiivisen laadun, nimeltään jäykkyys.

CaCO 3 + CO 2 + H20 \u003d Ca (NSO 3) 2

MgC03 + CO 2 + H20 \u003d Mg (HCO3) 2

Tämä prosessi suoritetaan laajalti luonnollisissa olosuhteissa, mikä johtaa erodoituneiden kalkkikivien eroosioon pintavesiin ja sitten meriin ja valtameriin.

Ei-karbonaattinen (pysyvä) jäykkyys johtuen siitä, että vedessä on sulfaatteja, magnesium- ja kalsiumklorideja, samoin kuin muita suoloja (MgSO 4, MgCl2, CaCl2).

Kokonaiskovuus \u003d karbonaatti (väliaikainen) kovuus + ei-karbonaatti (pysyvä) kovuus.

Arkielämässä kuka tahansa voi kohdata tehtävän mitata veden kovuus kotona. Jäykkyys vaikuttaa negatiivisesti niiden eri prosessien laatuun, joissa käytetään lisääntyneen jäykkyyden omaavaa vettä. Mitä pienempi veteen liuenneiden suolojen prosenttiosuus, sitä pehmeämpi ja terveellisempi vesi on. Astianpesukoneen työ, pesujauheen määrä, veden laatu akvaariossa, vedenpehmennysohjelman asentamisen tarve jne. Yleensä tavoitteita on monia.

Venäjällä jäykkyys mitataan "jäykkyysasteina" (1 ° W \u003d 1 mekv / L \u003d 1/2 moolia / m3). Muut veden kovuuden yksiköt hyväksytään ulkomaille.

Jäykkyysyksiköt

1 ° W \u003d 20,04 mg Ca 2+ tai 12,15 Mg 2+ 1 dm3 vedessä;
1 ° DH \u003d 10 mg CaO 1 dm3 vedessä;
1 ° Clark \u003d 10 mg CaC03: a 0,7 dm3: ssa vettä;
1 ° F \u003d 10 mg CaC03: aa 1 dm 3 vettä;
1 ppm \u003d 1 mg CaC03: a 1 dm3: ssa vettä.

Vedenkeittimessä tapahtuvan mittakaavan muodostumisen voimakkuuden perusteella voidaan tehdä tiettyjä johtopäätöksiä: mitä plakkia, sitä kovempi vesi.

vertaileva laatu   Johtopäätös veden kovuudesta voidaan tehdä seuraavasti. Levitä tippa sadetta, keitettyä ja keittämätöntä vesijohtovettä lasilasille. Kuivaamisen jälkeen muodostuneen sademäärän mukaan voit päätellä, että vesi on kovaa. Sadevesi on pehmein kalsiumin ja magnesiumin suoloja ei käytännössä ole. Keittämättömän veden haihduttamisen jälkeen sakka antaa meille mahdollisuuden päätellä yleisestä kovuudesta ja keitetystä - väliaikaisesta kovuudesta.

Mutta kotona, voit melko tarkasti ja kvantitatiivisesti arvioida veden kovuuden. Orgaanisen kemian kurssista tiedät, että pyykkisaippuaa, kuten mitä tahansa, on vaikea saippuaa kovassa vedessä. Tämä menetelmä perustuu siihen tosiseikkaan, että heti kun saippua sitoo ylimäärän kalsium- ja magnesiumsuoloja, esiintyy saippuavaahtoa. Veden kovuuden määrittämiseksi punnitaan yksi gramma pyykkisaippuaa, jauhetaan sitä huolellisesti ja liuotetaan pieneen määrään kuumaa tislattua vettä, jotta ei muodostu vaahtoa. Tislattua vettä voi ostaa apteekeista tai autokaupoista. Sitä käytetään lisäämään akkuun lisääntyvällä elektrolyyttipitoisuudella.

Seuraavaksi kaada saippualiuos lieriömäiseen lasiin ja lisää tislattua vettä 6 senttimetrin tasolle, jos saippua on 60%, tai 7 senttimetrin tasolle, jos saippua on 72%. Saippuan prosenttimäärä ilmoitetaan palkissa. Nyt jokainen senttimetri saippualiuoksen tasoa sisältää määrän saippuaa, joka voi sitoa kovuussuoloja, jonka määrä vastaa 1 ° dH 1 litrassa vettä. Seuraavaksi kaada puoli litraa testivettä litraiseen purkkiin. Lisää jatkuvasti sekoittaen valmistettu saippualiuos liuosta vähitellen lasista testivesi-astiaan. Aluksi pinnalla on vain harmaita hiutaleita. Sitten tulee monivärisiä saippuakuplia. Stabiilin valkoisen saippuavaahdon ulkonäkö viittaa siihen, että kaikki kovuusvedessä olevat kovuus suolat ovat sitoutuneet. Nyt katsomme lasiamme ja määritämme kuinka monta senttimetriä liuosta meidän oli kaadettava lasista testiveteen. Jokainen senttimetri sitoi puoli litraan vettä suolamäärää, joka vastasi 2 ° dH. Jos siis joudut kaataa 4 senttimetriä saippualiuosta veteen ennen vaahdon muodostumista, testiveden kovuus on 8 ° dH.

Jos kaatoi koko saippualiuosta veteen, mutta vaahtoa ei ilmestynyt, tämä tarkoittaa, että testiveden kovuus on yli 12 ° dH. Tässä tapauksessa testivesi laimennetaan tislatulla vedellä kahdesti. Ja teemme analyysin uudelleen. Nyt jäykkyyden tulos on kerrottava kahdella. Tuloksena oleva arvo vastaa tutkitun veden kovuutta.

Taulukosta voit määrittää tutkitun veden laadun:

Jäykkyyttä ei ole mahdollista määrittää tällä menetelmällä lähimpään tuhannesosaan astetta, mutta on täysin mahdollista arvioida kovuuden kokonaispoikkeaman jyrkkä poikkeaminen normista tarkkuudella 1-2 ° dH. 1-2 asteen lukemat ovat melko hyväksyttäviä. Menetelmän yksinkertaisuuden ja saatavuuden vuoksi sitä voidaan varmasti soveltaa onnistuneesti.

Tätä menetelmää käyttämällä on kentällä mahdollista arvioida eri vesilähteiden veden kovuus ja suorittaa mielenkiintoisia suunnittelu- ja tutkimustöitä.

lähteet:

1Rudzitis G.E. Kemia. Epäorgaaninen kemia. Orgaaninen kemia. Luokka 9: oppikirja. yleiseen koulutukseen. organisaatiot adj elektroniin. media (DVD): perustaso / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Koulutus, 2013. - 224 s .: Ill.

Eri maiden ihmisillä on jo kauan sitten ollut tarve normalisoida se, koska suuri jäykkyys on huono: molemmat putket ovat tukossa ja niitä ei voida pestä kunnolla. Mutta he alkoivat tehdä tämän jokaisessa maassa omalla tavallaan, jotka perustuivat perinteisiin mittayksiköihin ja kalsium- ja magnesiumionien määritysmenetelmiin, koska silloin ei ollut yhtenäisiä standardoituja kansainvälisiä yksiköitä.

Tiedetään, että huonoista tavoista ei ole mitään pahempaa - niistä on erittäin vaikea päästä eroon! Kahvikirjallisuudessa (vaikka jäykkyys ei ole luonnostaan \u200b\u200bkahvin termi!) Eri maissa jäykkyys mitataan edelleen asteina, jokaisella maalla on oma, erilainen kuin muissa. Ainoastaan \u200b\u200bvenäjän ja saksan jäykkyysaste on identtinen, vaikka se on jo kauan sitten peruutettu molemmissa näissä maissa, mutta joka on jatkuvasti olemassa käsitteiden määritelmässä.

Neuvostoliitossa vuoteen 1952 saakka käytettiin jäykkyysasteita, jotka osuivat saksalaisten kanssa. Venäjällä jäykkyyden mittaamiseen käytetään normaalia kalsium- ja magnesium-ionipitoisuutta, joka ilmaistaan \u200b\u200bmilligrammoina ekvivalenttia litrassa (mEq / l). Yksi mEq / L vastaa 20,04 milligramman Ca2 +: n tai 12,16 milligramman Mg2 +: n määrää litrassa vettä (atomimassa jaettuna valenssilla).

Muissa maissa on tapana merkitä jäykkyys ehdoin:

Saksan astetta (dGH)

1 ° \u003d 1 osa kalsiumoksidia - CaO 100 000 osassa vettä tai 0,719 osaa magnesiumoksidia - MgO 100 000 osassa vettä, tai 10 mg CaO: ta 1 litrassa vettä tai 7 194 mg MgO: ta 1 litrassa vettä. dGH (dH) ja dKH käytetään tällä hetkellä yleisimmin akvaarioissa jäykkyysyksikköinä, merkintä dGH - tarkoittaa kokonaiskovuutta, dKH - karbonaattia;

Ranskan astetta (fh)

1 ° \u003d 1 osa CaC03: a 100 000 osassa vettä tai 10 mg CaC03: aa 1 litrassa vettä;

Amerikan astetta (usH)

1 ° \u003d 1 gran (0,0648 g) CaC03: a 1 gallonassa (amerikkalainen! 3,785 l) vettä. Jakamalla grammat litroiksi saadaan: 17,12 mg / l CaCO 3. Amerikkalaiselle tutkinnolle on kuitenkin toinen määritelmä: 1 osa CaCO 3: aa 1 000 000 osassa vettä (englanninkielisessä kirjallisuudessa konsentraation ilmaisua, koska 1 osa / 1 000 000 osaa kutsutaan ppm - osa miljoonaksi), ja sitä käytetään usein. se on sama kuin 1 mg / l). Siksi tämä 1 amerikkalainen aste \u003d 1 mg CaC03: aa litrassa vettä. Juuri tämä amerikkalaisen asteen arvo hyväksytään kaikissa taulukoissa, joissa on siirtymäkertoimet joidenkin jäykkyysyksiköiden muuntamiseksi toisiksi.

Englanti astetta (Clark)

1 ° \u003d 1 gran (0,0648 g) 1 gallona (englanti! 4,546 l) vettä \u003d 14,254 mg / l CaC03.

Tuntuu siltä, \u200b\u200bettä kaikki ei ole helppoa ?! Siksi annan taulukon, jonka avulla voit verrata ja kääntää joitain jäykkyysasteita toisiksi:

Taulukko 1

Yksiköiden nimi	Mg-ekv / l	Jäykkyysaste
		saksa	ranskalainen	amerikkalainen	englanti
1 mEq / L	1	2.804	5.005	50.045	3.511
1 saksa astetta dH	0.3566	1	1.785	17.847	1.253
1 ranskalainen tutkinto	0.1998	0.560	1	10,000	0.702
1 amerikkalainen tutkinto	0.0200	0.056	0.100	1	0.070
1 englantilainen tutkinto	0.2848	0.799	1.426	14.253	1