Duritatea apei 2 9. Măsurarea durității apei

Duritatea apei este o măsură tradițională a capacității apei de a reacționa cu săpunul: apa tare necesită o cantitate semnificativă de săpun pentru a forma spumă. Depunerile la scară în conductele de apă caldă, cazanele și alte aparate de uz casnic sunt cauzate de apa tare. Duritatea apei este cauzată de ioni metalici polivalenți dizolvați. În apa dulce, ionii principali care provoacă rigiditate sunt calciul și magneziul; ioni de stronțiu, fier, bariu și mangan sunt, de asemenea, importanți. Duritatea apei este de obicei determinată de reacția ionilor metalici polivalenți prezenți în apă cu agenți de chelare, cum ar fi EDTA, și este exprimată ca concentrația echivalentă de carbonat de calciu. Rigiditatea poate fi estimată și prin determinarea concentrațiilor individuale ale componentelor sale componente, a căror sumă este exprimată în termeni echivalenți de carbonat de calciu. Gradul de duritate al apei potabile este clasificat pe baza concentrațiilor echivalente de CaCO 3 în acesta, după cum urmează:

Moale - 0-60 mg / l

Duritate medie - 60-120 mg / l

Greu - 120-180 mg / l

Foarte greu - 180 mg / l și mai mare.

Duritatea este, de asemenea, clasificată pe baza concentrațiilor echivalente de CaO sau Ca (OH) 2. În sistemul SI, se recomandă, de asemenea, exprimarea rigidității la aluniți de Ca 2+ pe m 3.

În ciuda faptului că rigiditatea se datorează cationilor, ea poate fi considerată și rigiditate carbonatică (de unică folosință) și necarbonată (constantă). Duritatea carbonatului indică cantitatea de carbonați și bicarbonati din soluție care pot fi îndepărtați sau precipitați prin fierbere. Acest tip de rigiditate este responsabil pentru depunerile la scară în conductele de apă caldă și cazane. Duritatea non-carbonatată este cauzată de o combinație de ioni de duritate cu sulfați, cloruri și nitrați și este definită drept „duritate permanentă”, deoarece nu poate fi îndepărtată prin fierbere.

Alcalinitatea, ca indicator al tamponării apei, este strâns legată de duritate. Alcalinitatea este cauzată în cea mai mare parte de anioni sau forme moleculare de acizi slabi, în principal hidroxizi, bicarbonati și carbonați; în prezența altor forme în apă, cum ar fi boratii, fosfații, silicații și acizii organici, acestea contribuie de asemenea la o alcalinitate a apei. Indiferent de formele dizolvate care oferă alcalinitatea apei, aceasta este întotdeauna exprimată ca o cantitate echivalentă de carbonat de calciu.

În cazurile în care alcalinitatea apei de suprafață este determinată de prezența carbonatelor și / sau bicarbonatelor, valoarea acesteia este de obicei apropiată de valoarea durității.

Distribuția apei dure

Principalele surse naturale de duritate a apei sunt rocile sedimentare, filtrarea și scurgerea din sol. Apa tare se formează, de obicei, în zonele cu un strat arabil dens și formațiuni calcaroase. Apele subterane sunt de obicei caracterizate de o rigiditate mai mare decât apa de suprafață. Apele subterane bogate în acizi carboxilici au, de obicei, o solubilitate ridicată în soluri și roci care conțin cantități măsurabile de minerale, cum ar fi calcită, gips și dolomit, ceea ce duce la nivele de duritate de până la câteva mii mg / l.

Principalele surse industriale de rigiditate sunt efluenții întreprinderilor producătoare de substanțe chimice anorganice și industria minieră. Oxidul de calciu este utilizat în industria construcțiilor în mortar, ipsos și alte materiale. De asemenea, este utilizat în producția de celuloză și hârtie, rafinarea zahărului, rafinarea uleiului, bronzarea, tratarea apei și a apelor uzate. Magneziul este, de asemenea, utilizat în diferite procese în industria textilă, bronzare și hârtie. Aliajele de magneziu sunt utilizate pe scară largă în turnătorie și ștampilare, mașini portabile, echipamente pentru bagaje și produse de uz casnic cu aplicare largă. Sărurile de magneziu sunt, de asemenea, utilizate în producția de metale de magneziu, îngrășăminte, ceramică, explozibili și medicamente.

Efectele asupra sănătății apei dure

După cum se menționează în articolul despre calciu și magneziu, principalii factori care determină duritatea apei sunt ionii de calciu și magneziu. Nu există dovezi ale efectelor adverse asupra sănătății asociate în mod special cu niveluri ridicate de calciu sau magneziu în apa de băut.

În plus față de inconvenientele casnice datorate utilizării apei cu un grad ridicat de duritate, un alt inconvenient posibil poate apărea atunci când magneziul este legat de un ion sulfat, ca urmare a căruia apa capătă proprietăți laxative.

Pragul gustativ al ionului de calciu din apa potabilă diferă de anionii prezenți; pentru un ion de magneziu, pragul gustului este mai mic. Mai multe detalii privind relația dintre duritatea apei și bolile cardiovasculare pot fi găsite în partea a III-a, care abordează aspecte de sănătate pentru componentele anorganice ale apei. Valorile de apă recomandate pentru calciu și magneziu nu sunt oferite, deoarece o astfel de valoare este oferită pentru duritatea generală bazată pe considerente estetice.

Alte aspecte

Apa moale este mai probabil să provoace coroziunea conductelor și, ca urmare, unele metale grele, cum ar fi cupru, zinc, plumb și cadmiu, pot fi prezente în apa potabilă în sistemul de distribuție. Gradul de coroziune și dizolvare a metalelor este, de asemenea, funcție de pH, alcalinitate și concentrația de oxigen dizolvat. În unele comunități, coroziunea este atât de severă încât trebuie luate precauții speciale în sistemul de alimentare cu apă.

În zonele cu apă foarte dură, conductele de locuință pot fi înfundate cu scara; apa tare se depune și pe ustensilele de bucătărie și crește consumul de săpun. Astfel, apa tare nu poate fi doar neplăcută, ci și povară economică pentru consumator. Percepția durității apei de către populație nu este aceeași în localități diferite, este adesea asociată cu duritatea cu care s-a obișnuit consumatorul de câțiva ani, iar apa cu o duritate mai mare de 500 mg / l nu provoacă obiecții în multe localități. Deși un echilibru acceptabil între coroziune și probleme de scară asigură un nivel de duritate de aproximativ 100 mg CaCO 3 / L.



După cum știți de la cursul de chimie școlar, apa obișnuită conține ioni de calciu și magneziu. Conținutul crescut de ioni de Ca 2+ și Mg 2+ conferă apei o calitate negativă, numită rigiditate.

CaCO3 + CO2 + H2O \u003d Ca (NSO 3) 2

MgCO3 + CO 2 + H2O \u003d Mg (HCO3) 2

Acest proces se desfășoară pe scară largă în condiții naturale, ceea ce duce la eroziunea calcarelor erodate în apele de suprafață, apoi în mări și oceane.

Rigide necarbonate (permanente) datorită prezenței în apă a sulfaților, clorurilor de magneziu și calciu, precum și a altor săruri (MgSO 4, MgCl 2, CaCl 2).

Duritate totală \u003d duritate carbonatică (temporară) + duritate necarbonată (permanentă).

În viața de zi cu zi, oricine se poate confrunta cu sarcina de a măsura duritatea apei acasă. Rigiditatea afectează negativ calitatea diferitelor procese în care este utilizată apa cu rigiditate crescută. Cu cât este mai mic procentul de săruri dizolvate în apă, cu atât apa este mai moale și mai sănătoasă. Munca mașinii de spălat vase, cantitatea de pulbere de spălat, calitatea apei din acvariu, necesitatea instalării unui dedurizant de apă etc. În general, există multe obiective.

În Rusia, rigiditatea este măsurată în "grade de rigiditate" (1 ° W \u003d 1 mEq / L \u003d 1/2 mol / m3). Alte unități de duritate a apei sunt acceptate în străinătate.

Unități de rigiditate

1 ° W \u003d 20,04 mg Ca2+ sau 12,15 Mg 2+ în 1 dm 3 de apă;
1 ° DH \u003d 10 mg CaO în 1 dm 3 apă;
1 ° Clark \u003d 10 mg CaCO3 în 0,7 dm 3 apă;
1 ° F \u003d 10 mg CaCO3 în 1 dm 3 apă;
1 ppm \u003d 1 mg CaCO3 în 1 dm 3 apă.

În funcție de intensitatea formării scării în ceainic, se pot trage anumite concluzii: cu cât este mai plată, cu atât apa este mai grea.

comparativ calitate  Concluzia despre duritatea apei poate fi făcută după cum urmează. Aplicați o picătură de ploaie, apă de la robinet fiartă și neîncălzită pe o lamă de sticlă. După uscare în funcție de intensitatea precipitațiilor formate, puteți trage concluzia că apa dvs. este tare. Apa de ploaie este cea mai moale, deoarece practic nu există săruri de calciu și magneziu. Precipitatul după evaporarea apei nefăcute ne va permite să concluzionăm despre duritatea generală, și fiert - despre duritatea temporară.

Dar acasă, puteți evalua destul de precis și cantitativ duritatea apei. De la cursul chimiei organice, știți că săpunul de rufe, ca oricare altul, este dificil de săpun în apă tare. Această metodă se bazează pe faptul că imediat ce săpunul leagă excesul de săruri de calciu și magneziu, apare o spumă de săpun. Pentru a determina duritatea apei, trebuie să cântăriți un gram de săpun de rufe, să-l macinați și cu atenție, pentru a nu forma o spumă, dizolvați-vă într-o cantitate mică de apă distilată fierbinte. Apa distilată poate fi cumpărată de la farmacii sau dealeri auto. Se utilizează pentru a adăuga la baterie o dată cu creșterea concentrației de electroliți.

Apoi, turnați soluția de săpun într-un pahar cilindric și adăugați apă distilată la nivelul de 6 centimetri dacă săpunul este de 60% sau la nivelul de 7 centimetri dacă săpunul este de 72%. Procentul de săpun este indicat pe bara. Acum, fiecare centimetru al nivelului de soluție de săpun conține o cantitate de săpun care poate lega săruri de duritate, a căror cantitate corespunde la 1 ° dH la 1 litru de apă. Apoi, turnați o jumătate de litru de apă de test într-un borcan de litru. Și amestecând continuu, adăugați treptat soluția de săpun pregătită dintr-un pahar într-un borcan cu apă de testare. La început, vor fi la suprafață doar fulgi gri. Apoi vor exista bule de săpun multicolore. Aspectul unei spume stabile cu săpun alb sugerează că toate sărurile de duritate din apa de testare sunt legate. Acum ne uităm la paharul nostru și determinăm câți centimetri de soluție a trebuit să turnăm din pahar în apa de testare. Fiecare centimetru a legat în jumătate de litru de apă cantitatea de săruri corespunzătoare la 2 ° dH. Astfel, dacă trebuia să turnați 4 centimetri de soluție de săpun în apă înainte de apariția spumei, atunci duritatea apei de testare este de 8 ° dH.

Dacă ați turnat întreaga soluție de săpun în apă, dar spuma nu a apărut, acest lucru înseamnă că duritatea apei de testare este mai mare de 12 ° dH. În acest caz, apa de testare este diluată cu apă distilată de două ori. Și facem din nou analiza. Acum, rezultatul rigidității va trebui înmulțit cu două. Valoarea rezultată va corespunde durității apei cercetate.

Conform tabelului puteți determina calitatea apei studiate:

Nu este posibilă determinarea rigidității cu această metodă la cele mai apropiate miimi de grad, dar este destul de posibil să se evalueze plecarea bruscă a durității totale de la normă cu o precizie de 1-2 ° dH. O răspândire a citirilor de 1-2 grade este destul de acceptabilă. Dat fiind simplitatea și accesibilitatea metodei, aceasta poate fi cu siguranță aplicată cu succes.

Folosind această metodă, este posibil să se evalueze duritatea apei din diverse surse de apă și să se efectueze lucrări interesante de proiectare și cercetare.

surse:

1Rudzită G.E. Chimie. Chimie anorganică. Chimie organică. Gradul 9: manual. pentru învățământul general. organizații cu adj a electroni. media (DVD): nivel de bază / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Educație, 2013 .-- 224 p.: Bolnav.

Oamenii din diferite țări au ajuns de mult timp la nevoia de a-l normaliza, deoarece rigiditatea ridicată este rea: ambele conducte sunt înfundate și este imposibil să se spele corect. Dar au început să facă acest lucru în fiecare țară în felul lor, care, pe baza unităților tradiționale de măsură și a metodelor de determinare a ionilor de calciu și magneziu, deoarece nu existau unități internaționale uniforme standardizate.

Se știe că nu există nimic mai rău decât obiceiurile proaste - este foarte dificil să scapi de ele! În literatura de cafea (deși rigiditatea nu este în mod inerent un termen de cafea!) În diferite țări, rigiditatea este încă măsurată în grade, fiecare țară având propria ei, diferită de toate celelalte. Doar gradele de rigiditate din limba rusă și germană sunt identice, deși au fost anulate cu mult timp în ambele țări, dar există permanent în definirea conceptelor.

În URSS, până în 1952, au fost utilizate grade de rigiditate, care au coincis cu cele germane. În Rusia, concentrația normală a ionilor de calciu și magneziu, exprimată în miligrame echivalent pe litru (mEq / l), este utilizată pentru a măsura rigiditatea. Un mEq / L corespunde unui conținut de 20,04 miligrame de Ca2 + sau 12,16 miligrame de Mg2 + într-un litru de apă (masa atomică împărțită la valență).

În alte țări, se obișnuiește denotarea rigidității în grade CONDIȚIONALE:

Grade germane (dGH)

1 ° \u003d 1 parte oxid de calciu - CaO în 100.000 părți de apă, sau 0,719 părți oxid de magneziu - MgO în 100 000 părți de apă, sau 10 mg CaO în 1 litru de apă, sau 7,194 mg MgO în 1 litru de apă. dGH (dH) și dKH sunt utilizate în prezent cel mai frecvent în acvarii ca unitate de rigiditate, denumirea dGH - se referă la duritatea totală, dKH - la carbonat;

Grade franceze (fh)

1 ° \u003d 1 parte CaCO 3 în 100.000 părți de apă, sau 10 mg CaCO 3 în 1 litru de apă;

Grade americane (usH)

1 ° \u003d 1 gran (0,0648 g) CaCO 3 în 1 galon (american! 3.785 l) de apă. Împărțind gramele în litri obținem: 17,12 mg / l CaCO 3. Cu toate acestea, există o altă definiție a gradului american: 1 parte CaCO 3 în 1.000.000 de părți de apă (în literatura engleză expresia pentru concentrare, întrucât 1 parte la 1.000.000 de părți se numește ppm - parte per milion) și este adesea folosită. este identic cu 1 mg / l). Astfel, acest 1 grad american \u003d 1 mg CaCO 3 în 1 litru de apă. Această valoare a gradului american este acceptată în toate tabelele cu coeficienți de tranziție pentru conversia unor unități de rigiditate în altele.

Grade engleză (Clark)

1 ° \u003d 1 gran (0,0648 g) în 1 galon (engleză! 4,546 l) apă \u003d 14,254 mg / l CaCO 3.

Simți că totul nu este ușor ?! Prin urmare, voi oferi un tabel care vă permite să comparați și să traduceți unele grade de rigiditate în altele:

Tabelul 1

Numele unităților	Mg-ech / L	Grad de rigiditate
		germană	franceză	american	engleză
1 mEq / L	1	2.804	5.005	50.045	3.511
1 grad german dH	0.3566	1	1.785	17.847	1.253
1 grad francez	0.1998	0.560	1	10,000	0.702
1 grad american	0.0200	0.056	0.100	1	0.070
1 grad de engleză	0.2848	0.799	1.426	14.253	1