Tvrdosť vody 2 9. Meranie tvrdosti vody

Tvrdosť vody je tradičným meradlom schopnosti vody reagovať s mydlom: tvrdá voda vyžaduje značné množstvo mydla na vytvorenie peny. Usadzovanie vodného kameňa v teplovodných potrubiach, kotloch a iných domácich spotrebičoch je spôsobené tvrdou vodou. Tvrdosť vody je spôsobená rozpustenými viacmocnými kovovými iónmi. V sladkej vode sú hlavnými iónmi, ktoré spôsobujú tuhosť, vápnik a horčík; Dôležité sú ióny stroncia, železa, bária a mangánu. Tvrdosť vody sa zvyčajne určuje reakciou viacmocných kovových iónov prítomných vo vode s chelatačnými činidlami, ako je EDTA, a vyjadruje sa ako ekvivalentná koncentrácia uhličitanu vápenatého. Tuhosť sa dá tiež odhadnúť stanovením jednotlivých koncentrácií jej zložiek, ktorých súčet je vyjadrený v ekvivalentnom množstve uhličitanu vápenatého. Stupeň tvrdosti pitnej vody sa klasifikuje na základe ekvivalentných koncentrácií CaCO 3 v nej takto:

Mäkký - 0-60 mg / l

Stredná tvrdosť - 60 - 120 mg / l

Tvrdá - 120 - 180 mg / l

Veľmi tvrdé - 180 mg / l a vyššie.

Tvrdosť sa klasifikuje aj na základe ekvivalentných koncentrácií CaO alebo Ca (OH) 2. V systéme SI sa tiež odporúča vyjadriť tuhosť v móloch Ca 2+ na m3.

Napriek skutočnosti, že tuhosť je spôsobená katiónmi, možno ju tiež považovať za uhličitanovú (jednorazovú) a nemykarbonátovú (konštantnú) tuhosť. Tvrdosť uhličitanu označuje množstvo uhličitanov a hydrogenuhličitanov v roztoku, ktoré sa môže odstrániť alebo vyzrážať varom. Tento typ tuhosti je zodpovedný za usadzovanie vodného kameňa v potrubiach a bojleroch na teplú vodu. Nekarbonátová tvrdosť je spôsobená kombináciou iónov tvrdosti so síranmi, chloridmi a dusičnanmi a je definovaná ako „trvalá tvrdosť“, pretože ju nemožno odstrániť varom.

Alkalita, ako indikátor tlmenia vody, úzko súvisí s tvrdosťou. Alkalita je väčšinou spôsobená aniónmi alebo molekulárnymi formami slabých kyselín, najmä hydroxidov, hydrogenuhličitanov a uhličitanov; v prítomnosti iných foriem vo vode, ako sú boritany, fosforečnany, kremičitany a organické kyseliny, tiež malé prispievajú k alkalite vody. Bez ohľadu na to, ktoré rozpustené formy poskytujú zásaditosť vody, vždy sa vyjadruje ako ekvivalentné množstvo uhličitanu vápenatého.

V prípadoch, keď je zásaditosť povrchovej vody určená prítomnosťou uhličitanov a / alebo hydrogenuhličitanov, je jej hodnota zvyčajne blízka hodnote tvrdosti.

Rozvod tvrdej vody

Hlavnými prírodnými zdrojmi tvrdosti vody sú sedimentárne horniny, filtrácia a odtok z pôdy. Tvrdá voda sa zvyčajne tvorí v oblastiach s hustou ornou vrstvou a vápenatými útvarmi. Podzemná voda sa zvyčajne vyznačuje väčšou tuhosťou ako povrchová voda. Podzemná voda bohatá na karboxylové kyseliny má obvykle vysokú rozpustnosť v pôdach a horninách obsahujúcich merateľné množstvo minerálov, ako je kalcit, sadra a dolomit, čo vedie k hladinám tvrdosti niekoľko tisíc mg / l.

Hlavnými priemyselnými zdrojmi tuhosti sú odpadové vody z podnikov vyrábajúcich anorganické chemikálie a ťažobný priemysel. Oxid vápenatý sa používa v stavebníctve v malty, sadry a iných materiálov. Používa sa tiež pri výrobe celulózy a papiera, rafinácii cukru, rafinácii ropy, činení, čistení vody a čistenia odpadových vôd. Horčík sa tiež používa v rôznych procesoch v textilnom, kožiarskom a papierenskom priemysle. Zliatiny horčíka sa široko používajú v zlievárňach a lisovniach, prenosných strojoch, batožinovom vybavení a domácich výrobkoch širokého uplatnenia. Soli horčíka sa používajú aj na výrobu horčíkových kovov, hnojív, keramiky, výbušnín a liekov.

Účinky na zdravie tvrdej vody

Ako je uvedené v článku o vápniku a horčíku, hlavnými faktormi určujúcimi tvrdosť vody sú ióny vápnika a horčíka. Neexistujú dôkazy o nepriaznivých účinkoch na zdravie, ktoré sú špecificky spojené s vysokými hladinami vápnika alebo horčíka v pitnej vode.

Okrem nepríjemností v domácnosti spôsobených použitím vody s vysokým stupňom tvrdosti môžu nastať ďalšie možné nepríjemnosti, keď je horčík viazaný na síranový ión, v dôsledku čoho voda získava preháňacie vlastnosti.

Prah chuti pre vápnikové ióny v pitnej vode sa líši od prítomných aniónov; pre ión horčíka je prah chuti nižší. Ďalšie podrobnosti týkajúce sa vzťahu medzi tvrdosťou vody a kardiovaskulárnymi chorobami možno nájsť v časti III, ktorá sa zaoberá zdravotnými aspektmi anorganických zložiek vody. Odporúčané hodnoty vody pre vápnik a horčík nie sú ponúkané, pretože takáto hodnota je ponúkaná pre celkovú tvrdosť na základe estetických hľadísk.

Iné aspekty

Mäkká voda pravdepodobne spôsobí koróziu potrubia, a preto sa v pitnej vode v distribučnom systéme môžu vyskytnúť niektoré ťažké kovy, ako napríklad meď, zinok, olovo a kadmium. Stupeň takejto korózie a rozpúšťania kovov je tiež funkciou pH, zásaditosti a koncentrácie rozpusteného kyslíka. V niektorých komunitách je korózia taká veľká, že v systéme zásobovania vodou je potrebné prijať osobitné opatrenia.

V oblastiach s veľmi tvrdou vodou môžu byť potrubia domu zanesené vodnou parou; tvrdá voda sa tiež usadzuje na kuchynskom riade a zvyšuje spotrebu mydla. Tvrdá voda tak môže byť pre spotrebiteľa nielen nepríjemná, ale aj ekonomicky náročná. Vnímanie tvrdosti vody obyvateľstvom nie je v rôznych lokalitách rovnaké, často sa spája s tvrdosťou, na ktorú je spotrebiteľ zvyknutý už niekoľko rokov, a voda s tvrdosťou vyššou ako 500 mg / l nespôsobuje námietky v mnohých osadách. Aj keď prijateľná rovnováha medzi problémami s koróziou a povlakom poskytuje hladinu tvrdosti približne 100 mg CaCO 3 / L.



Ako viete zo školského chémie, obyčajná voda obsahuje ióny vápnika a horčíka. Zvýšený obsah iónov Ca 2+ a Mg 2+ dáva vode negatívnu kvalitu tuhosť.

CaC03 + C02 + H20 \u003d Ca (NSO3) 2

MgC03 + C02 + H20 \u003d Mg (HC03) 2

Tento proces sa vo veľkej miere uskutočňuje v prírodných podmienkach, čo vedie k erózii erodovaných vápencov do povrchových vôd a potom do morí a oceánov.

Nekarbonátová (trvalá) tuhosť v dôsledku prítomnosti síranov, chloridov horečnatých a vápenatých vo vode, ako aj ďalších solí (MgS04, MgCl2, CaCl2) vo vode.

Celková tvrdosť \u003d uhličitanová (dočasná) tvrdosť + nemykarbonátová (trvalá) tvrdosť.

V každodennom živote môže ktokoľvek čeliť úlohe merania tvrdosti vody doma. Tuhosť má negatívny vplyv na kvalitu rôznych procesov, pri ktorých sa používa voda so zvýšenou tuhosťou. Čím nižšie je percento rozpustených solí vo vode, tým je voda mäkšia a zdravšia. Práca umývačky riadu, množstvo pracieho prášku, kvalita vody v akváriu, potreba nainštalovať zmäkčovač vody atď. Vo všeobecnosti existuje veľa cieľov.

V Rusku sa tuhosť meria v „stupňoch tuhosti“ (1 ° W \u003d 1 mEq / L \u003d 1/2 mol / m3). Ostatné jednotky tvrdosti vody sú akceptované v zahraničí.

Jednotky tuhosti

1 ° W \u003d 20,04 mg Ca2+ alebo 12,15 Mg2+ v 1 dm3 vody;
1 ° DH \u003d 10 mg CaO v 1 dm3 vode;
1 ° Clark \u003d 10 mg CaC03 v 0,7 dm3 vode;
1 ° F \u003d 10 mg CaC03 v 1 dm3 vode;
1 ppm \u003d 1 mg CaC03 v 1 dm3 vody.

Podľa intenzity tvorby vodného kameňa v čajovej kanvici je možné vyvodiť určité závery: čím viac plaku, tým je voda tvrdšia.

porovnávacie kvalita  Záver o tvrdosti vody možno urobiť nasledovne. Naneste kvapku dažďa, prevarenú a nevarenú vodu z vodovodu na sklenenú podložku. Po vysušení podľa intenzity vytvoreného zrážania môžete dospieť k záveru, že vaša voda je tvrdá. Dažďová voda je najjemnejšia, pretože prakticky neobsahuje žiadne soli vápnika a horčíka. Zrazenina po odparení neupravenej vody nám umožní dospieť k záveru o všeobecnej tvrdosti a uvarenej - o dočasnej tvrdosti.

Ale doma môžete pomerne presne a kvantitatívne vyhodnotiť tvrdosť vody. Z priebehu organickej chémie viete, že mydlo na pranie, ako každé iné, je ťažké mydlo v tvrdej vode. Táto metóda je založená na skutočnosti, že hneď ako mydlo viaže prebytok solí vápnika a horčíka, objaví sa mydlová pena. Na stanovenie tvrdosti vody je potrebné navážiť jeden gram mydla na pranie, nameliť ho a opatrne, aby sa nevytvorila pena, rozpustiť v malom množstve horúcej destilovanej vody. Destilovanú vodu si môžete kúpiť v lekárňach alebo v predajniach automobilov. Používa sa na pridávanie do batérie so zvyšujúcou sa koncentráciou elektrolytu.

Potom vylejte mydlový roztok na valcové sklo a pridajte destilovanú vodu na úroveň 6 centimetrov, ak je mydlo 60% alebo na úroveň 7 centimetrov, ak je mydlo 72%. Percentuálny podiel mydla je uvedený na stĺpci. Teraz každý centimeter hladiny mydlového roztoku obsahuje také množstvo mydla, ktoré môže viazať soli tvrdosti, ktorých množstvo zodpovedá 1 ° dH v 1 litri vody. Potom nalejte pol litra testovanej vody do litrovej nádoby. A za stáleho miešania postupne pridajte pripravený mydlový roztok zo pohára do pohára testovanej vody. Najprv budú na povrchu iba sivé vločky. Potom tu budú viacfarebné mydlové bubliny. Vzhľad stabilnej bielej mydlovej peny naznačuje, že všetky tvrdé soli v testovanej vode sú viazané. Teraz sa pozrieme na naše sklo a určíme, koľko centimetrov roztoku sme museli naliať zo skla do testovacej vody. Každý centimeter viazal v pol litri vody množstvo solí, ktoré zodpovedá 2 ° dH. Ak ste teda museli do vody pred objavením peny naliať 4 cm mydlového roztoku, potom je tvrdosť testovanej vody 8 ° dH.

Ak ste nalial celý mydlový roztok do vody, ale pena sa neobjavila, znamená to, že tvrdosť testovanej vody je vyššia ako 12 ° dH. V tomto prípade sa skúšobná voda zriedi dvakrát destilovanou vodou. A robíme analýzu znova. Teraz bude potrebné vynásobiť výsledok tuhosti dvoma. Výsledná hodnota bude zodpovedať tvrdosti skúmanej vody.

Podľa tabuľky môžete určiť kvalitu skúmanej vody:

Tuhosť pri tejto metóde nie je možné určiť s presnosťou na tisíciny stupňa, ale je celkom možné posúdiť prudký odklon celkovej tvrdosti od normy s presnosťou 1 - 2 ° dH. Rozdiel od 1 do 2 stupňov je celkom prijateľný. Vzhľadom na jednoduchosť a prístupnosť metódy sa určite dá úspešne uplatniť.

Pomocou tejto metódy je možné v teréne vyhodnotiť tvrdosť vody z rôznych vodných zdrojov a vykonať zaujímavé projekčné a výskumné práce.

zdroj:

1Rudzitis G.E. Chémia. Anorganická chémia. Organická chémia. Stupeň 9: učebnica. pre všeobecné vzdelávanie. organizácie s adj na elektrón. médiá (DVD): základná úroveň / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Education, 2013. - 224 s .: Ill.

Ľudia v rôznych krajinách už dlho potrebujú normalizáciu, pretože vysoká tuhosť je zlá: obe potrubia sú upchané a nie je možné ich poriadne umyť. Začali to však robiť v každej krajine vlastným spôsobom, ktorí na základe tradičných meracích jednotiek a metód na stanovenie iónov vápnika a horčíka neexistovali jednotné štandardizované medzinárodné jednotky.

Je známe, že nie je nič horšie ako zlé návyky - je veľmi ťažké sa ich zbaviť! V literatúre o káve (hoci tuhosť nie je v podstate pojem kávy!) V rôznych krajinách sa tuhosť stále meria v stupňoch, pričom každá krajina má svoju vlastnú, odlišnú od všetkých ostatných. Iba ruské a nemecké stupne rigidity sú však v obidvoch týchto krajinách už dávno zrušené, ale stále existujú v definícii pojmov.

V ZSSR sa až do roku 1952 používali stupne rigidity, ktoré sa zhodovali s nemeckými. V Rusku sa na meranie tuhosti používa normálna koncentrácia iónov vápnika a horčíka vyjadrená v miligramoch ekvivalentu na liter (mEq / l). Jeden mEq / l zodpovedá obsahu 20,04 miligramov Ca2 + alebo 12,16 miligramov Mg2 + v litri vody (atómová hmotnosť delená valenciou).

V iných krajinách je obvyklé označovať tuhosť v PODMIENKÝCH stupňoch:

Nemecký titul (dGH)

1 ° \u003d 1 diel oxidu vápenatého - CaO v 100 000 dieloch vody alebo 0,719 dielov oxidu horečnatého - MgO v 100 000 dieloch vody alebo 10 mg CaO v 1 litri vody alebo 7 194 mg MgO v 1 litri vody. dGH (dH) a dKH sa v súčasnosti najčastejšie používajú v akváriách ako jednotka tuhosti, označenie dGH - označuje celkovú tvrdosť, dKH - uhličitan;

Francúzske tituly (fh)

1 ° \u003d 1 diel CaC03 v 100 000 dieloch vody alebo 10 mg CaC03 v 1 litri vody;

Americké tituly (usH)

1 ° \u003d 1 gran (0,0648 g) CaC03 v 1 galóne (americký! 3,785 1) vody. Rozdelením gramov na litre získame: 17,12 mg / l CaCO3. Existuje však iná definícia amerického stupňa: 1 diel CaCO 3 v 1 000 000 dieloch vody (v anglickej literatúre sa výraz koncentrácie, keďže 1 diel na 1 000 000 dielov sa nazýva ppm - diel na milión), a často sa používa. je identická s 1 mg / l). Tento 1 americký stupeň \u003d 1 mg CaC03 v 1 litri vody. Práve táto hodnota amerického stupňa je akceptovaná vo všetkých tabuľkách s koeficientmi prechodu na prevod niektorých jednotiek tuhosti na iné.

Anglické tituly (Clark)

1 ° \u003d 1 gran (0,0648 g) v 1 galóne (anglicky! 4,546 1) vody \u003d 14,254 mg / l CaC03.

Máte pocit, že všetko nie je ľahké? Preto dám tabuľku, ktorá vám umožní porovnať a preložiť niektoré stupne rigidity do iných:

Tabuľka 1

Názov jednotiek	Ekv. Mg / ekv	Stupeň tuhosti
		Nemec	francúzsky	americký	angličtina
1 mekv / l	1	2.804	5.005	50.045	3.511
1 nemecký titul dH	0.3566	1	1.785	17.847	1.253
1 francúzsky titul	0.1998	0.560	1	10,000	0.702
1 americký titul	0.0200	0.056	0.100	1	0.070
1 anglický titul	0.2848	0.799	1.426	14.253	1