Dureté de l'eau 2 9. Mesure de la dureté de l'eau

La dureté de l'eau est une mesure traditionnelle de la capacité de l'eau à réagir avec le savon: l'eau dure nécessite une quantité importante de savon pour former de la mousse. Les dépôts de tartre dans les conduites d'eau chaude, les chaudières et autres appareils ménagers sont causés par l'eau calcaire. La dureté de l'eau est causée par les ions métalliques polyvalents dissous. En eau douce, les principaux ions responsables de la rigidité sont le calcium et le magnésium; les ions de strontium, de fer, de baryum et de manganèse sont également importants. La dureté de l'eau est généralement déterminée par la réaction des ions de métaux polyvalents présents dans l'eau avec des agents chélateurs, tels que l'EDTA, et est exprimée en concentration équivalente de carbonate de calcium. La rigidité peut également être estimée en déterminant les concentrations individuelles de ses composants, dont la somme est exprimée en termes de quantité équivalente de carbonate de calcium. Le degré de dureté de l'eau de boisson est classé en fonction des concentrations équivalentes de CaCO 3 dans celle-ci, comme suit:

Doux - 0-60 mg / l

Dureté moyenne - 60-120 mg / l

Dur - 120-180 mg / l

Très difficile - 180 mg / l et plus.

La dureté est également classée sur la base de concentrations équivalentes en CaO ou Ca (OH) 2. Dans le système SI, il est également recommandé d'exprimer la rigidité en moles de Ca 2+ par m 3.

Bien que la rigidité soit due aux cations, elle peut également être considérée comme une rigidité carbonate (à usage unique) et non carbonate (constante). La dureté carbonatée indique la quantité de carbonates et de bicarbonates en solution pouvant être éliminée ou précipitée par ébullition. Ce type de rigidité est responsable des dépôts de tartre dans les canalisations d'eau chaude et les chaudières. La dureté non carbonate est causée par une combinaison d'ions de dureté avec des sulfates, des chlorures et des nitrates et est définie comme une «dureté permanente» car elle ne peut pas être éliminée par ébullition.

L'alcalinité, en tant qu'indicateur de la rétention d'eau, est étroitement liée à la dureté. L'alcalinité est principalement causée par des anions ou des formes moléculaires d'acides faibles, principalement des hydroxydes, des bicarbonates et des carbonates; en présence d'autres formes dans l'eau, telles que les borates, les phosphates, les silicates et les acides organiques, ils contribuent également peu à l'alcalinité de l'eau. Quelles que soient les formes dissoutes qui fournissent l’alcalinité de l’eau, celle-ci est toujours exprimée en quantité équivalente de carbonate de calcium.

Dans les cas où l'alcalinité des eaux de surface est déterminée par la présence de carbonates et / ou de bicarbonates, sa valeur est généralement proche de la valeur de la dureté.

Distribution d'eau dure

Les principales sources naturelles de dureté de l'eau sont les roches sédimentaires, la filtration et le ruissellement du sol. Une eau dure se forme généralement dans les zones de couche arable dense et de formations calcaires. Les eaux souterraines sont généralement caractérisées par une plus grande rigidité que les eaux de surface. Les eaux souterraines riches en acides carboxyliques ont généralement une solubilité élevée dans les sols et les roches contenant des quantités mesurables de minéraux tels que la calcite, le gypse et la dolomite, entraînant des niveaux de dureté pouvant atteindre plusieurs milliers de mg / l.

Les principales sources de rigidité industrielle sont les effluents des entreprises de fabrication de produits chimiques inorganiques et de l'industrie minière. L'oxyde de calcium est utilisé dans l'industrie de la construction dans les mortiers, les plâtres et autres matériaux. Il est également utilisé dans la production de pâtes et papiers, le raffinage du sucre, le raffinage du pétrole, le tannage, le traitement de l'eau et des eaux usées. Le magnésium est également utilisé dans divers procédés dans les industries du textile, du tannage et du papier. Les alliages de magnésium sont largement utilisés dans la fonderie et l'estampage, les machines portables, les équipements pour bagages et les produits ménagers de grande application. Les sels de magnésium sont également utilisés dans la production de magnésium métallique, d'engrais, de céramiques, d'explosifs et de médicaments.

Effets sur la santé de l'eau dure

Comme indiqué dans l'article sur le calcium et le magnésium, les principaux facteurs déterminant la dureté de l'eau sont les ions calcium et magnésium. Il n'y a aucune preuve d'effets néfastes sur la santé spécifiquement associés à des niveaux élevés de calcium ou de magnésium dans l'eau potable.

Outre les inconvénients ménagers dus à l’utilisation d’eau de dureté élevée, un autre inconvénient possible peut survenir lorsque le magnésium est lié à un ion sulfate, grâce à quoi l’eau acquiert des propriétés laxatives.

Le seuil de goût pour les ions calcium dans l'eau de boisson varie en fonction des anions présents; pour un ion magnésium, le seuil de goût est inférieur. On trouvera plus de détails sur la relation entre la dureté de l'eau et les maladies cardiovasculaires dans la Partie III, qui traite des aspects sanitaires des composants inorganiques de l'eau. Les valeurs d'eau recommandées pour le calcium et le magnésium ne sont pas proposées, car une telle valeur est proposée pour la dureté générale en fonction de considérations esthétiques.

Autres aspects

L'eau douce est plus susceptible de provoquer la corrosion des tuyaux et, par conséquent, certains métaux lourds, tels que le cuivre, le zinc, le plomb et le cadmium, peuvent être présents dans l'eau potable du réseau de distribution. Le degré de corrosion et de dissolution des métaux dépend également du pH, de l’alcalinité et de la concentration en oxygène dissous. Dans certaines communautés, la corrosion est si grave que des précautions spéciales doivent être prises dans le système d'approvisionnement en eau.

Dans les zones où l'eau est très dure, les tuyaux des maisons peuvent être bouchés par du tartre; l'eau dure s'accumule également sur les ustensiles de cuisine et augmente la consommation de savon. Ainsi, une eau dure peut être non seulement désagréable, mais également économiquement onéreuse pour le consommateur. La perception de la dureté de l’eau par la population n’est pas la même dans différentes localités; elle est souvent associée à la dureté à laquelle le consommateur est habitué depuis plusieurs années et une eau d’une dureté supérieure à 500 mg / l ne fait pas d’objection dans de nombreuses agglomérations. Bien qu'un équilibre acceptable entre la corrosion et les problèmes de tartre fournisse un niveau de dureté d'environ 100 mg CaCO 3 / L.



Comme vous le savez dans le cours de chimie scolaire, l'eau ordinaire contient des ions calcium et magnésium. La teneur accrue en ions Ca 2+ et Mg 2+ donne à l’eau une qualité négative, appelée rigidité.

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (NSO 3) 2

MgCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Mg (HCO 3) 2

Ce processus est largement mis en œuvre dans des conditions naturelles, entraînant l’érosion des calcaires érodés dans les eaux de surface, puis dans les mers et les océans.

Rigidité non-carbonate (permanente) en raison de la présence dans l’eau de sulfates, de chlorures de magnésium et de calcium, ainsi que d’autres sels (MgSO 4, MgCl 2, CaCl 2).

Dureté totale \u003d dureté carbonate (temporaire) + dureté non carbonate (permanente).

Au quotidien, n'importe qui peut faire face à la tâche de mesurer la dureté de l'eau à la maison. La rigidité affecte négativement la qualité des divers processus dans lesquels on utilise de l'eau avec une rigidité accrue. Plus le pourcentage de sels dissous dans l'eau est faible, plus l'eau est douce et saine. Le travail du lave-vaisselle, la quantité de poudre à laver, la qualité de l'eau dans l'aquarium, la nécessité d'installer un adoucisseur d'eau, etc. En général, les objectifs sont nombreux.

En Russie, la rigidité est mesurée en "degrés de rigidité" (1 ° W \u003d 1 mEq / L \u003d 1/2 mol / m3). D'autres unités de dureté de l'eau sont acceptées à l'étranger.

Unités de rigidité

1 ° W \u003d 20,04 mg de Ca 2+ ou 12,15 Mg 2+ dans 1 dm 3 d'eau;
1 ° DH \u003d 10 mg de CaO dans 1 dm 3 d’eau;
1 ° Clark \u003d 10 mg de CaCO 3 dans 0,7 dm 3 d'eau;
1 ° F \u003d 10 mg de CaCO 3 dans 1 dm 3 d'eau;
1 ppm \u003d 1 mg de CaCO 3 dans 1 dm 3 d’eau.

Selon l'intensité de la formation de tartre dans la théière, certaines conclusions peuvent être tirées: plus il y a de plaque, plus l'eau est dure.

Comparatif la qualité   La conclusion à propos de la dureté de l'eau peut être faite comme suit. Appliquez une goutte de pluie, de l’eau du robinet bouillie et non bouillie sur une lame de verre. Après séchage en fonction de l'intensité des précipitations formées, vous pouvez conclure que votre eau est dure. L’eau de pluie est la plus douce, il n'y a pratiquement pas de sels de calcium et de magnésium. Le précipité après évaporation de l'eau non bouillie nous permettra de conclure à propos de la dureté générale et de l'ébullition - de la dureté temporaire.

Mais à la maison, vous pouvez évaluer assez précisément et quantitativement la dureté de l'eau. En chimie organique, vous savez que le savon à lessive, comme tout autre, est difficile à savonner dans de l’eau calcaire. Cette méthode repose sur le fait que dès que le savon lie l'excès de sels de calcium et de magnésium, une mousse de savon apparaît. Pour déterminer la dureté de l'eau, vous devez peser un gramme de savon à lessive, la broyer soigneusement et avec soin, de manière à ne pas former de mousse, à dissoudre dans une petite quantité d'eau distillée chaude. L'eau distillée peut être achetée dans les pharmacies ou chez les concessionnaires automobiles. Il est utilisé pour ajouter à la batterie lorsque la concentration en électrolyte augmente.

Ensuite, versez la solution de savon dans un verre cylindrique et ajoutez de l’eau distillée jusqu’à 6 centimètres si le savon contient 60% ou jusqu’à 7 centimètres si le savon est à 72%. Le pourcentage de savon est indiqué sur la barre. Maintenant, chaque centimètre du niveau de solution savonneuse contient une quantité de savon capable de lier les sels de dureté, dont la quantité correspond à 1 ° dH dans 1 litre d'eau. Ensuite, versez un demi-litre d’eau d’essai dans un bocal. Et en remuant continuellement, ajoutez progressivement la solution de savon préparée dans un verre à un bocal d’eau d’essai. Au début, seuls des flocons gris seront à la surface. Ensuite, il y aura des bulles de savon multicolores. L’apparence d’une mousse de savon blanche stable suggère que tous les sels de dureté de l’eau d’essai sont liés. Maintenant, nous regardons notre verre et déterminons combien de centimètres de la solution nous avons dû verser du verre dans l’eau d’essai. Chaque centimètre lié dans un demi-litre d'eau, la quantité de sels correspondant à 2 ° dH. Ainsi, si vous deviez verser 4 centimètres de solution de savon dans l’eau avant l’apparition de la mousse, la dureté de l’eau d’essai est de 8 ° dH.

Si vous versez toute la solution de savon dans l’eau mais que la mousse n’apparaît pas, cela signifie que la dureté de l’eau d’essai est supérieure à 12 ° dH. Dans ce cas, l'eau d'essai est diluée deux fois avec de l'eau distillée. Et nous refaisons l'analyse. Maintenant, le résultat de la rigidité devra être multiplié par deux. La valeur obtenue correspondra à la dureté de l’eau étudiée.

Selon le tableau, vous pouvez déterminer la qualité de l'eau étudiée:

Avec cette méthode, il n’est pas possible de déterminer la rigidité au millième près, mais il est tout à fait possible d’évaluer le net écart entre la dureté totale et la norme avec une précision de 1-2 ° dH. Une étendue de lectures de 1-2 degrés est tout à fait acceptable. Étant donné la simplicité et l’accessibilité de la méthode, elle peut certainement être appliquée avec succès.

En utilisant cette méthode, il est possible sur le terrain d’évaluer la dureté de l’eau provenant de diverses sources d’eau et de réaliser des travaux de conception et de recherche intéressants.

Sources:

1Rudzitis G.E. Chimie. Chimie Inorganique. Chimie Organique. 9e année: manuel. pour l'enseignement général. de sociétés avec adj électron. support (DVD): niveau de base / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Education, 2013 .-- 224 p .: Ill.

Les gens de différents pays ont depuis longtemps compris le besoin de le normaliser, car une rigidité élevée est mauvais: les deux tuyaux sont bouchés et il est impossible de se laver correctement. Mais ils ont commencé à le faire dans chaque pays à leur manière, qui, sur la base des unités de mesure et des méthodes traditionnelles de détermination des ions calcium et magnésium, n’avait alors pas d’unités uniformes et normalisées.

On sait qu'il n'y a rien de pire que de mauvaises habitudes - il est très difficile de s'en débarrasser! Dans la littérature sur le café (bien que la rigidité ne soit pas en soi un terme de café!), La rigidité est toujours mesurée en degrés dans différents pays, chaque pays ayant le sien, différent de tous les autres. Seuls les degrés de rigidité russe et allemand sont identiques, mais ils ont été annulés il y a longtemps dans ces deux pays, mais persistent dans la définition des concepts.

En URSS, jusqu'en 1952, on utilisait des degrés de rigidité qui coïncidaient avec ceux en Allemagne. En Russie, la concentration normale en ions calcium et magnésium, exprimée en milligrammes d'équivalent par litre (mEq / l), est utilisée pour mesurer la rigidité. Un mEq / L correspond à une teneur de 20,04 mg de Ca 2+ ou de 12,16 mg de Mg 2+ dans un litre d'eau (masse atomique divisée par la valence).

Dans d’autres pays, on a coutume de désigner la rigidité en degrés CONDITIONNELS:

Diplômes allemands (dGH)

1 ° \u003d 1 partie d'oxyde de calcium - CaO dans 100 000 parties d'eau, ou 0,719 partie d'oxyde de magnésium - MgO dans 100 000 parties d'eau, ou 10 mg de CaO dans 1 litre d'eau, ou 7 194 mg de MgO dans 1 litre d'eau. La dGH (dH) et la dKH sont couramment utilisées dans les aquariums comme unité de rigidité. La désignation dGH - désigne la dureté totale, dKH - en carbonate;

Diplômes français (fh)

1 ° \u003d 1 partie de CaCO 3 dans 100 000 parties d'eau ou 10 mg de CaCO 3 dans 1 litre d'eau;

Degrés américains (usH)

1 ° \u003d 1 granule (0,0648 g) de CaCO3 dans 1 gallon (3,785 litres) d’eau. En divisant les grammes en litres, nous obtenons: 17,12 mg / l de CaCO 3. Cependant, il existe une autre définition du degré américain: 1 partie de CaCO 3 dans 1 000 000 parties d'eau (dans la littérature anglaise, l'expression pour la concentration, 1 partie pour 1 000 000 parties est appelée ppm - partie par million) et est souvent utilisée. il est identique à 1 mg / l). Ainsi, ce 1 degré américain \u003d 1 mg de CaCO 3 dans 1 litre d’eau. C’est cette valeur du degré américain qui est acceptée dans toutes les tables à coefficients de transition pour la conversion de certaines unités de rigidité en d’autres.

Diplômes d'anglais (Clark)

1 ° \u003d 1 granule (0,0648 g) dans 1 gallon (anglais! 4,546 l) d'eau \u003d 14,254 mg / l de CaCO 3.

Vous sentez que tout n'est pas facile?! Je vais donc vous donner un tableau qui vous permet de comparer et de traduire certains degrés de rigidité en d'autres:

Tableau 1

Nom des unités	Mg-éq / L	Degré de rigidité
		Allemand	francais	américain	Anglais
1 mEq / L	1	2.804	5.005	50.045	3.511
1 degré allemand dH	0.3566	1	1.785	17.847	1.253
1 degré français	0.1998	0.560	1	10,000	0.702
1 degré américain	0.0200	0.056	0.100	1	0.070
1 degré d'anglais	0.2848	0.799	1.426	14.253	1