Durezza dell'acqua 2 9. Misura della durezza dell'acqua

La durezza dell'acqua è una misura tradizionale della capacità dell'acqua di reagire con il sapone: l'acqua dura richiede una quantità significativa di sapone per formare la schiuma. I depositi di calcare nei tubi dell'acqua calda, nelle caldaie e in altri elettrodomestici sono causati da acqua dura. La durezza dell'acqua è causata da ioni metallici polivalenti disciolti. In acqua dolce, i principali ioni che causano rigidità sono calcio e magnesio; anche gli ioni di stronzio, ferro, bario e manganese sono importanti. La durezza dell'acqua è generalmente determinata dalla reazione di ioni metallici polivalenti presenti nell'acqua con agenti chelanti, come l'EDTA, ed è espressa come concentrazione equivalente di carbonato di calcio. La rigidità può anche essere stimata determinando le singole concentrazioni dei suoi componenti costituenti, la cui somma è espressa in termini di una quantità equivalente di carbonato di calcio. Il grado di durezza dell'acqua potabile è classificato sulla base di concentrazioni equivalenti di CaCO 3, come segue:

Morbido - 0-60 mg / l

Durezza media - 60-120 mg / l

Duro - 120-180 mg / l

Molto duro - 180 mg / le superiore.

La durezza è inoltre classificata in base a concentrazioni equivalenti di CaO o Ca (OH) 2. Nel sistema SI, si raccomanda anche di esprimere rigidità in moli di Ca 2+ per m 3.

Nonostante il fatto che la rigidità sia dovuta ai cationi, può anche essere considerata come rigidità carbonatica (usa e getta) e non carbonata (costante). La durezza carbonatica indica la quantità di carbonati e bicarbonati in soluzione che possono essere rimossi o fatti precipitare mediante ebollizione. Questo tipo di rigidità è responsabile dei depositi di calcare in condutture di acqua calda e caldaie. La durezza non carbonatica è causata da una combinazione di ioni di durezza con solfati, cloruri e nitrati ed è definita "durezza permanente" perché non può essere rimossa mediante ebollizione.

L'alcalinità, come indicatore del buffering dell'acqua, è strettamente correlata alla durezza. L'alcalinità è principalmente causata da anioni o forme molecolari di acidi deboli, principalmente idrossidi, bicarbonati e carbonati; in presenza di altre forme nell'acqua, come borati, fosfati, silicati e acidi organici, danno anche un piccolo contributo all'alcalinità dell'acqua. Indipendentemente da quali forme disciolte forniscono l'alcalinità dell'acqua, viene sempre espressa come quantità equivalente di carbonato di calcio.

Nei casi in cui l'alcalinità delle acque superficiali è determinata dalla presenza di carbonati e / o bicarbonati, il suo valore è generalmente vicino al valore di durezza.

Distribuzione di acqua dura

Le principali fonti naturali di durezza dell'acqua sono rocce sedimentarie, filtrazione e deflusso dal suolo. L'acqua dura di solito si forma in aree con un denso strato seminativo e formazioni calcaree. Le acque sotterranee sono generalmente caratterizzate da una maggiore rigidità rispetto alle acque superficiali. Le acque sotterranee ricche di acidi carbossilici di solito hanno un'alta solubilità in terreni e rocce contenenti quantità misurabili di minerali come calcite, gesso e dolomite, con conseguenti livelli di durezza di diverse migliaia di mg / l.

Le principali fonti industriali di rigidità sono gli effluenti delle imprese che producono prodotti chimici inorganici e l'industria mineraria. L'ossido di calcio viene utilizzato nell'industria delle costruzioni in malta, gesso e altri materiali. Inoltre è utilizzato nella produzione di pasta di legno e carta, raffinazione dello zucchero, raffinazione del petrolio, abbronzatura, trattamento delle acque e delle acque reflue. Il magnesio è anche usato in vari processi nelle industrie tessili, conciarie e cartarie. Le leghe di magnesio sono ampiamente utilizzate in fonderia e stampaggio, macchine portatili, attrezzature per bagagli e prodotti per la casa di ampia applicazione. I sali di magnesio sono anche utilizzati nella produzione di magnesio metallico, fertilizzanti, ceramiche, esplosivi e medicinali.

Effetti sulla salute sull'acqua dura

Come notato nell'articolo su calcio e magnesio, i principali fattori che determinano la durezza dell'acqua sono gli ioni calcio e magnesio. Non ci sono prove di effetti avversi sulla salute specificamente associati ad alti livelli di calcio o magnesio nell'acqua potabile.

Oltre agli inconvenienti domestici dovuti all'uso di acqua con un elevato grado di durezza, un altro possibile inconveniente può verificarsi quando il magnesio è legato a uno ione solfato, a seguito del quale l'acqua acquisisce proprietà lassative.

La soglia di gusto per lo ione calcio nell'acqua potabile varia dagli anioni presenti; per uno ione magnesio, la soglia del gusto è inferiore. Ulteriori dettagli riguardanti la relazione tra durezza dell'acqua e malattie cardiovascolari sono disponibili nella Parte III, che affronta gli aspetti sanitari dei componenti inorganici dell'acqua. I valori di acqua raccomandati per calcio e magnesio non sono offerti, poiché tale valore è offerto per la durezza generale basata su considerazioni estetiche.

Altri aspetti

L'acqua dolce ha maggiori probabilità di causare corrosione dei tubi e di conseguenza alcuni metalli pesanti, come rame, zinco, piombo e cadmio, possono essere presenti nell'acqua potabile nel sistema di distribuzione. Il grado di corrosione e dissoluzione dei metalli dipende anche dal pH, dall'alcalinità e dalla concentrazione di ossigeno disciolto. In alcune comunità, la corrosione è così grave che devono essere prese precauzioni speciali nel sistema di approvvigionamento idrico.

Nelle aree con acqua molto dura, i tubi domestici possono ostruirsi con la scala; l'acqua dura si deposita anche sugli utensili da cucina e aumenta il consumo di sapone. Pertanto, l'acqua dura può essere non solo spiacevole, ma anche economicamente onerosa per il consumatore. La percezione della durezza dell'acqua da parte della popolazione non è la stessa in diverse località, è spesso associata alla durezza a cui il consumatore è abituato da diversi anni e l'acqua con una durezza superiore a 500 mg / l non provoca obiezioni in molti insediamenti. Sebbene un equilibrio accettabile tra corrosione e problemi di incrostazione fornisca un livello di durezza di circa 100 mg di CaCO 3 / L.



Come sapete dal corso di chimica della scuola, l'acqua normale contiene ioni calcio e magnesio. L'aumento del contenuto di ioni Ca 2+ e Mg 2+ conferisce all'acqua una qualità negativa, chiamata rigidità.

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

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

Questo processo viene ampiamente condotto in condizioni naturali, portando all'erosione dei calcari erosi nelle acque superficiali e quindi nei mari e negli oceani.

Rigidità non carbonatica (permanente) a causa della presenza nell'acqua di solfati, magnesio e cloruri di calcio, nonché di altri sali (MgSO 4, MgCl 2, CaCl 2).

Durezza totale \u003d durezza carbonatica (temporanea) + durezza non carbonatica (permanente).

Nella vita di tutti i giorni, chiunque può affrontare il compito di misurare la durezza dell'acqua a casa. La rigidità influisce negativamente sulla qualità dei vari processi in cui viene utilizzata acqua con maggiore rigidità. Più bassa è la percentuale di sali disciolti nell'acqua, più morbida e più sana è l'acqua. Il lavoro della lavastoviglie, la quantità di detersivo, la qualità dell'acqua nell'acquario, la necessità di installare un addolcitore, ecc. In generale, ci sono molti obiettivi.

In Russia, la rigidità viene misurata in "gradi di rigidità" (1 ° O \u003d 1 mEq / L \u003d 1/2 mol / m3). Altre unità di durezza dell'acqua sono accettate all'estero.

Unità di rigidità

1 ° O \u003d 20,04 mg Ca 2+ o 12,15 Mg 2+ in 1 dm 3 di acqua;
1 ° DH \u003d 10 mg di CaO in 1 dm 3 di acqua;
1 ° Clark \u003d 10 mg di CaCO 3 in 0,7 dm 3 di acqua;
1 ° F \u003d 10 mg di CaCO 3 in 1 dm 3 di acqua;
1 ppm \u003d 1 mg di CaCO 3 in 1 dm 3 di acqua.

In base all'intensità della formazione della scala nella teiera, si possono trarre alcune conclusioni: più placca, più dura è l'acqua.

comparativo qualità   La conclusione sulla durezza dell'acqua può essere fatta come segue. Applicare una goccia di pioggia, acqua di rubinetto bollita e non bollita su un vetrino. Dopo l'essiccazione in base all'intensità delle precipitazioni formate, puoi concludere che l'acqua è dura. L'acqua piovana è la più morbida, perché non ci sono praticamente sali di calcio e magnesio. Il precipitato dopo l'evaporazione dell'acqua non bollita ci consentirà di concludere sulla durezza generale e bollito - sulla durezza temporanea.

Ma a casa, puoi valutare abbastanza accuratamente e quantitativamente la durezza dell'acqua. Dal corso della chimica organica, sai che il sapone da bucato, come qualsiasi altro, è difficile da insaponare in acqua dura. Questo metodo si basa sul fatto che non appena il sapone lega l'eccesso di sali di calcio e magnesio, appare una schiuma di sapone. Per determinare la durezza dell'acqua, è necessario pesare un grammo di sapone da bucato, macinarlo e accuratamente in modo da non formare una schiuma, scioglierlo in una piccola quantità di acqua distillata calda. L'acqua distillata può essere acquistata presso le farmacie o i concessionari di automobili. Viene utilizzato per aggiungere alla batteria con crescente concentrazione di elettroliti.

Quindi, versare la soluzione di sapone in un bicchiere cilindrico e aggiungere acqua distillata al livello di 6 centimetri se il sapone è del 60% o al livello di 7 centimetri se il sapone è del 72%. La percentuale di sapone è indicata sulla barra. Ora, ogni centimetro del livello di soluzione saponosa contiene una quantità di sapone che può legare i sali di durezza, la cui quantità corrisponde a 1 ° dH in 1 litro di acqua. Quindi, versare mezzo litro di acqua di prova in un barattolo da un litro. E mescolando continuamente, aggiungi gradualmente la soluzione di sapone preparata da un bicchiere a un barattolo di acqua di prova. All'inizio, solo i fiocchi grigi saranno in superficie. Quindi ci saranno bolle di sapone multicolori. L'aspetto di una schiuma saponata bianca stabile suggerisce che tutti i sali di durezza nell'acqua di prova sono legati. Ora guardiamo il nostro bicchiere e determiniamo quanti centimetri della soluzione abbiamo dovuto versare dal bicchiere nell'acqua di prova. Ogni centimetro rilegava in mezzo litro d'acqua la quantità di sali corrispondente a 2 ° dH. Pertanto, se è stato necessario versare 4 centimetri di soluzione di sapone nell'acqua prima della comparsa della schiuma, la durezza dell'acqua di prova è di 8 ° dH.

Se hai versato l'intera soluzione di sapone nell'acqua, ma la schiuma non è apparsa, ciò significa che la durezza dell'acqua di prova è superiore a 12 ° dH. In questo caso, l'acqua di prova viene diluita due volte con acqua distillata. E stiamo facendo di nuovo l'analisi. Ora il risultato della rigidità dovrà essere moltiplicato per due. Il valore risultante corrisponderà alla durezza dell'acqua studiata.

Dalla tabella è possibile determinare la qualità dell'acqua studiata:

Non è possibile determinare la rigidità con questo metodo al millesimo di grado più vicino, ma è del tutto possibile valutare la brusca partenza della durezza totale dalla norma con una precisione di 1-2 ° dH. Una diffusione di letture di 1-2 gradi è abbastanza accettabile. Data la semplicità e l'accessibilità del metodo, può certamente essere applicato con successo.

Utilizzando questo metodo, è possibile sul campo valutare la durezza dell'acqua da varie fonti d'acqua ed eseguire interessanti lavori di progettazione e ricerca.

fonti:

1 Rudzitis G.E. Chimica. Chimica inorganica. Chimica organica. Grado 9: libro di testo. per l'istruzione generale. organizzazioni con agg all'elettrone. media (DVD): livello base / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Education, 2013 .-- 224 p .: Ill.

Le persone in diversi paesi hanno da tempo avuto la necessità di normalizzarlo, perché l'elevata rigidità è negativa: entrambi i tubi sono intasati ed è impossibile lavarli correttamente. Ma hanno iniziato a farlo a modo loro in ciascun paese, che, in base alle unità di misura tradizionali e ai metodi per determinare gli ioni calcio e magnesio, perché allora non c'erano unità internazionali standardizzate uniformi.

È noto che non c'è niente di peggio delle cattive abitudini: è molto difficile liberarsene! Nella letteratura sul caffè (sebbene la rigidità non sia intrinsecamente un termine del caffè!) In diversi paesi, la rigidità è ancora misurata in gradi, con ogni paese che ha il suo, diverso da tutti gli altri. Solo i gradi di rigidità russi e tedeschi sono identici, però, cancellati da tempo in entrambi questi paesi, ma persistentemente esistenti nella definizione dei concetti.

In URSS, fino al 1952, venivano usati gradi di rigidità, che coincidevano con quelli tedeschi. In Russia, la normale concentrazione di ioni calcio e magnesio, espressa in milligrammi di equivalente per litro (mEq / l), viene utilizzata per misurare la rigidità. Un mEq / L corrisponde a un contenuto di 20,04 milligrammi di Ca2 + o 12,16 milligrammi di Mg2 + in un litro di acqua (massa atomica divisa per valenza).

In altri paesi è consuetudine indicare la rigidità in gradi CONDIZIONATI:

Gradi tedeschi (dGH)

1 ° \u003d 1 parte di ossido di calcio - CaO in 100.000 parti di acqua, o 0,719 parti di ossido di magnesio - MgO in 100.000 parti di acqua, o 10 mg di CaO in 1 litro di acqua, o 7.194 mg di MgO in 1 litro di acqua. dGH (dH) e dKH sono attualmente più comunemente usati negli acquari come unità di rigidità, la designazione dGH - si riferisce alla durezza totale, dKH - al carbonato;

Gradi di francese (fh)

1 ° \u003d 1 parte di CaCO 3 in 100.000 parti di acqua o 10 mg di CaCO 3 in 1 litro di acqua;

Gradi americani (usH)

1 ° \u003d 1 gran (0,0648 g) CaCO 3 in 1 gallone (americano! 3.785 l) di acqua. Dividendo i grammi in litri otteniamo: 17,12 mg / l CaCO 3. Tuttavia, esiste un'altra definizione del grado americano: 1 parte di CaCO 3 in 1.000.000 di parti di acqua (nella letteratura inglese l'espressione per concentrazione, poiché 1 parte per 1.000.000 di parti è chiamata ppm - parte per milione), ed è spesso usata. è identico a 1 mg / l). Pertanto, questo 1 grado americano \u003d 1 mg di CaCO 3 in 1 litro di acqua. È questo valore del grado americano che è accettato in tutte le tabelle con coefficienti di transizione per la conversione di alcune unità di rigidità in altre.

Gradi di inglese (Clark)

1 ° \u003d 1 gran (0,0648 g) in 1 gallone (inglese! 4.546 l) di acqua \u003d 14.254 mg / l CaCO 3.

Ti senti come se tutto non fosse facile ?! Pertanto, fornirò una tabella che ti consente di confrontare e tradurre alcuni gradi di rigidità in altri:

Tabella 1

Nome delle unità	Mg-eq / L	Grado di rigidità
		tedesco	francese	americana	inglese
1 mEq / L	1	2.804	5.005	50.045	3.511
1 grado di tedesco dH	0.3566	1	1.785	17.847	1.253
1 grado di francese	0.1998	0.560	1	10,000	0.702
1 grado americano	0.0200	0.056	0.100	1	0.070
1 laurea in inglese	0.2848	0.799	1.426	14.253	1