Fortësia e ujit 2 9. Matja e ngurtësisë së ujit

Fortësia e ujit është një masë tradicionale e aftësisë së ujit për të reaguar me sapun: uji i fortë kërkon një sasi të konsiderueshme të sapunit për të formuar shkumë. Depozitat e shkallës në tubat me ujë të nxehtë, kaldaja dhe pajisjet e tjera shtëpiake janë shkaktuar nga uji i fortë. Ngurtësia e ujit shkaktohet nga jonet metalike të tretur. Në ujin e freskët, jonet kryesore që shkaktojnë ngurtësi janë kalciumi dhe magnezi; Jonet e strontiumit, hekurit, bariumit dhe manganit janë gjithashtu të rëndësishme. Fortësia e ujit zakonisht përcaktohet nga reagimi i joneve metalikë polivalentë të pranishëm në ujë me agjentë chelating, siç është EDTA, dhe shprehet si përqendrim ekuivalent i karbonatit të kalciumit. Ngurtësia gjithashtu mund të vlerësohet duke përcaktuar përqendrimet individuale të përbërësve përbërës të saj, shuma e së cilës shprehet në kushtet e një sasie ekuivalente të karbonatit të kalciumit. Shkalla e ngurtësisë së ujit të pijshëm klasifikohet bazuar në përqendrimet ekuivalente të CaCO 3 në të, si më poshtë:

E butë - 0-60 mg / l

Fortësia e mesme - 60-120 mg / l

Vështirë - 120-180 mg / l

Shumë e vështirë - 180 mg / l dhe më e lartë.

Ngurtësia gjithashtu klasifikohet bazuar në përqendrimet ekuivalente të CaO ose Ca (OH) 2. Në sistemin SI, rekomandohet gjithashtu të shprehni ngurtësi në molet e Ca 2+ për m 3.

Përkundër faktit se ngurtësia është për shkak të kationeve, mund të konsiderohet edhe si ngurtësi karbonatike (e disponueshme) dhe jo-karbonatike (konstante). Fortësia e karbonatit tregon sasinë e karbonateve dhe bikarbonateve në tretësirë \u200b\u200bqë mund të hiqet ose të precipitohet duke zier. Ky lloj i ngurtësisë është përgjegjës për depozitat në shkallë në tubacionet me ujë të nxehtë dhe kaldaja. Ngurtësia jo karbonatike shkaktohet nga një kombinim i joneve të fortësisë me sulfate, klorur dhe nitrate dhe përcaktohet si "ngurtësi e përhershme" sepse nuk mund të hiqet nga zierja.

Alkaliniteti, si një tregues i zhurmës së ujit, është i lidhur ngushtë me ngurtësinë. Alkaliniteti kryesisht shkaktohet nga anionet ose format molekulare të acideve të dobëta, kryesisht hidroksidet, bikarbonatet dhe karbonatet; në prani të formave të tjera në ujë, siç janë borat, fosfatet, silikatet dhe acidet organike, ato gjithashtu japin një kontribut të vogël në alkalinitetin e ujit. Pavarësisht nga cilat forma të tretura sigurojnë alkalinitetin e ujit, ai gjithmonë shprehet si një sasi ekuivalente e karbonatit të kalciumit.

Në rastet kur alkaliniteti i ujit sipërfaqësor përcaktohet nga prania e karbonateve dhe / ose bikarbonateve, vlera e tij është zakonisht afër vlerës së ngurtësisë.

Shpërndarja e ujit të vështirë

Burimet kryesore natyrore të ngurtësisë së ujit janë shkëmbinjtë sedimentarë, filtrimi dhe rrjedhja nga toka. Uji i fortë zakonisht formohet në zonat me një shtresë të dendur të punueshme dhe formacione gëlqerore. Uji nëntokësor zakonisht karakterizohet nga ngurtësi më e madhe se uji sipërfaqësor. Ujërat nëntokësorë të pasur me acide karboksilike zakonisht kanë një fuqi shpërndarëse të lartë në raport me tokat dhe shkëmbinjtë që përmbajnë sasi të matshme të mineraleve të kalcit, gipsit dhe dolomitit, si rezultat i të cilave nivelet e ngurtësisë mund të arrijnë disa mijëra mg / l.

Burimet kryesore industriale të ngurtësisë janë rrjedhjet e ndërmarrjeve që prodhojnë kimikate inorganike dhe miniera. Oksidi i kalciumit përdoret në industrinë e ndërtimit në llaç gëlqereje, suva dhe materiale të tjera. Përdoret gjithashtu në prodhimin e pulpës dhe letrës, rafinimit të sheqerit, rafinimit të vajit, rrezitje, ujë dhe trajtimit të ujërave të zeza. Magnezi përdoret gjithashtu në procese të ndryshme në industrinë e tekstilit, rrezitje dhe letre. Lidhjet e magnezit përdoren gjerësisht në shkritore dhe vulosje, makina portative, pajisje bagazhesh dhe produkte shtëpiake me përdorim të gjerë. Kripërat e magnezit përdoren gjithashtu në prodhimin e metalit të magnezit, plehrave, qeramikës, eksplozivëve dhe ilaçeve.

Efektet shëndetësore në ujin e fortë

Siç është cekur në artikullin për kalciumin dhe magnezin, faktorët kryesorë që përcaktojnë ngurtësinë e ujit janë jonet e kalciumit dhe magnezit. Nuk ka asnjë dëshmi të efekteve anësore të shëndetit të lidhura posaçërisht me nivele të larta të kalciumit ose magnezit në ujin e pijshëm.

Përveç shqetësimeve shtëpiake për shkak të përdorimit të ujit me një shkallë të lartë të ngurtësisë, një shqetësim tjetër i mundshëm mund të ndodhë kur magnezi është i lidhur me një jon sulfat, si rezultat i të cilit uji fiton veti laksative.

Pragu i shijes për jonin e kalciumit në ujin e pijshëm ndryshon nga anionet e pranishme; për një jon magnez, pragu i shijes është më pak. Detaje të mëtejshme në lidhje me marrëdhëniet midis ngurtësisë së ujit dhe sëmundjeve kardiovaskulare mund të gjenden në Pjesën III, e cila adreson aspektet shëndetësore për përbërësit inorganikë të ujit. Vlerat e rekomanduara të ujit për kalciumin dhe magnezin nuk ofrohen, pasi një vlerë e tillë ofrohet për ngurtësinë e përgjithshme bazuar në konsideratat estetike.

Aspekte të tjera

Uji i butë ka më shumë të ngjarë të shkaktojë gërryerje të tubave, dhe si rezultat disa metale të rënda, siç janë bakri, zinku, plumbi dhe kadmiumi, mund të jenë të pranishëm në ujin e pijshëm në sistemin e shpërndarjes. Shkalla e një korrozioni të tillë dhe shpërbërjes së metaleve është gjithashtu një funksion i pH, alkaliniteti dhe përqendrimi i oksigjenit të tretur. Në disa lokalitete, korrozioni është aq i fortë sa duhet të merren masa të posaçme në sistemin e furnizimit me ujë.

Në zonat me ujë shumë të vështirë, tubat e shtëpive mund të bllokohen me shkallë; uji i fortë depozitohet në pajisjet e kuzhinës dhe rrit konsumin e sapunit. Kështu, uji i fortë mund të jetë jo vetëm i pakëndshëm, por edhe ekonomikisht i rëndë për konsumatorin. Perceptimi i ngurtësisë së ujit nga popullsia nuk është i njëjtë në vendbanime të ndryshme, shpesh shoqërohet me ngurtësinë që konsumatori është përdorur për disa vite, dhe uji me një ngurtësi prej më shumë se 500 mg / l nuk shkakton kundërshtim në shumë vendbanime. Megjithëse një ekuilibër i pranueshëm midis problemeve të korrozionit dhe shkallës siguron një ngurtësi prej afro 100 mg CaCO 3 / L.



Siç e dini nga kursi i kimisë shkollore, uji i zakonshëm përmban jone kalciumi dhe magnezi. Përmbajtja e rritur e joneve Ca 2+ dhe Mg 2+ i jep ujit një cilësi negative, të quajtur ngurtësi.

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

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

Ky proces kryhet gjerësisht në kushte natyrore, duke çuar në gërryerjen e gëlqerorëve të gërryer në ujërat sipërfaqësore, dhe më pas në dete dhe oqeane.

Ngurtësi jo karbonatike (e përhershme) për shkak të pranisë në ujin e sulfateve, klorurit të magnezit dhe kalciumit, si dhe kripëra të tjera (MgSO 4, MgCl 2, CaCl 2).

Fortësia totale \u003d ngurtësia e karbonatizuar (e përkohshme) + fortësia jo karbonatike (e përhershme).

Në jetën e përditshme, çdokush mund të përballet me detyrën e matjes së ngurtësisë së ujit në shtëpi. Ngurtësia ndikon negativisht në cilësinë e proceseve të ndryshme që përdorin ujë me ngurtësi të rritur. Sa më e ulët të jetë përqindja e kripërave të tretur në ujë, aq më i butë dhe më i shëndetshëm është uji. Puna e larësit të enës, sasia e pluhurit për larje, cilësia e ujit në akuariumi, nevoja për të instaluar një zbutës uji, etj. Në përgjithësi, ka shumë qëllime.

Në Rusi, ngurtësia matet në "shkallë të ngurtësisë" (1 ° W \u003d 1 mEq / L \u003d 1/2 mol / m3). Njësi të tjera të ngurtësisë së ujit pranohen jashtë vendit.

Njësitë e ngurtësisë

1 ° W \u003d 20.04 mg Ca 2+ ose 12.15 Mg 2+ në 1 dm 3 ujë;
1 ° DH \u003d 10 mg CaO në 1 dm 3 ujë;
1 ° Clark \u003d 10 mg CaCO 3 në 0,7 dm 3 ujë;
1 ° F \u003d 10 mg CaCO 3 në 1 dm 3 ujë;
1 ppm \u003d 1 mg CaCO 3 në 1 dm 3 ujë.

Sipas intensitetit të formimit të shkallës në kazan, mund të nxirren përfundime të caktuara: sa më shumë pllakë, aq më e vështirë është uji.

krahasues cilësi  Përfundimi në lidhje me ngurtësinë e ujit mund të merret si më poshtë. Aplikoni një pikë shiu, ujë të çezmës së zier dhe të pakontrolluar në një rrëshqitje qelqi. Pas tharjes sipas intensitetit të formimit të reshjeve, mund të konkludoni se uji juaj është i vështirë. Uji i shiut është më i buti, si praktikisht nuk ka kripëra të kalciumit dhe magnezit. Ngjitja pas avullimit të ujit të pakontrolluar do të na lejojë të konkludojmë për ngurtësinë e përgjithshme, dhe të ziera - rreth ngurtësisë së përkohshme.

Por në shtëpi, ju mund të vlerësoni në mënyrë të saktë dhe të saktë fortësinë e ujit. Nga kursi i kimisë organike, ju e dini që sapuni i lavanderi, si çdo tjetër, është i vështirë të sapunohet në ujë të fortë. Kjo metodë bazohet në faktin se sa më shpejt që sapuni të lidhë tepricën e kripërave të kalciumit dhe magnezit, shfaqet një shkumë sapuni. Për të përcaktuar ngurtësinë e ujit, duhet të peshoni një gram sapun lavanderi, bluajeni atë me kujdes dhe me kujdes, në mënyrë që të mos formoni një shkumë, shpërndajë në një sasi të vogël ujë të nxehtë të distiluar. Uji i distiluar mund të blihet në barnatore ose shitje automobilistike. Përdoret për të shtuar baterinë me rritjen e përqendrimit të elektrolitit.

Tjetra, derdhni zgjidhjen e sapunit në një gotë cilindrike dhe shtoni ujë të distiluar në nivelin prej 6 centimetra nëse sapuni është 60% ose në nivelin prej 7 centimetra nëse sapuni është 72%. Përqindja e sapunit tregohet në shirit. Tani, çdo centimetër i nivelit të zgjidhjes së sapunit përmban një sasi sapuni të aftë për të lidhur kripëra të fortësisë, sasia e së cilës korrespondon me 1 ° dH në 1 litër ujë. Tjetra, derdhni gjysmë litër ujë provë në një kavanoz litri. Dhe duke e trazuar vazhdimisht, shtoni gradualisht zgjidhjen e përgatitur të sapunit nga një gotë në një kavanoz me ujë provë. Në fillim, vetëm thekonet gri do të jenë në sipërfaqe. Atëherë do të ketë flluska sapuni me shumë ngjyra. Shfaqja e një shkumë të qëndrueshme të sapunit të bardhë sugjeron që të gjitha kripërat e fortësisë në ujin e provës janë të lidhura. Tani shikojmë gotën tonë dhe përcaktojmë se sa centimetra të zgjidhjes që duhej të derdhnim nga gota në ujin e provës. Eachdo centimetër lidhi në gjysmë litër ujë sasinë e kripërave që korrespondojnë me 2 ° dH. Kështu, nëse duhet të derdhni 4 centimetra zgjidhje sapuni në ujë para shfaqjes së shkumës, atëherë ngurtësia e ujit të provës është 8 ° dH.

Nëse derdhni të gjithë zgjidhjen e sapunit në ujë, por shkuma nuk u shfaq, kjo do të thotë se ngurtësia e ujit të provës është më e madhe se 12 ° dH. Në këtë rast, uji i provës është holluar me ujë të distiluar dy herë. Dhe ne po bëjmë përsëri analizat. Tani rezultati i ngurtësisë do të duhet të shumëzohet me dy. Vlera që rezulton do të korrespondojë me ngurtësinë e ujit të provës.

Sipas tabelës mund të përcaktoni cilësinë e ujit të studiuar:

Nuk është e mundur të përcaktohet ngurtësia me këtë metodë në mijëshet e afërt të një shkalle, por është mjaft e mundur të vlerësohet largimi i mprehtë i ngurtësisë së përgjithshme nga norma me një saktësi 1-2 ° dH. Një përhapje e leximeve nga 1-2 gradë është mjaft e pranueshme. Nisur nga thjeshtësia dhe mundësia e përdorimit të metodës, sigurisht që mund të zbatohet me sukses.

Duke përdorur këtë metodë, është e mundur që në terren të vlerësohet ngurtësia e ujit nga burime të ndryshme ujore dhe të kryhet një punë interesante e projektimit dhe kërkimit.

burimet:

1Rudzitis G.E. Kimi. Kimi inorganike. Kimi Organike. Klasa 9: libri shkollor. për arsimin e përgjithshëm. organizata me adj te elektroni. media (DVD): niveli bazë / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Edukimi, 2013 .-- 224 f .: Ill.

Njerëzit në vende të ndryshme kanë kohë që kanë nevojë ta normalizojnë atë, sepse ngurtësia e lartë është e keqe: të dy tubat janë të bllokuar dhe është e pamundur të lahen siç duhet. Por ata filluan ta bëjnë këtë në secilin vend në mënyrën e tyre, të cilët, bazuar në njësitë tradicionale të matjes dhe metodat për përcaktimin e joneve të kalciumit dhe magnezit, sepse atëherë nuk kishte njësi ndërkombëtare të standardizuara uniforme.

Dihet se nuk ka asgjë më të keqe se zakonet e këqija - është shumë e vështirë të heqësh qafe prej tyre! Në literaturën e kafesë (megjithëse ngurtësia është në thelb një koncept jo nga fusha e kafesë!) E vendeve të ndryshme, ngurtësia akoma matet në shkallë, me secilin vend në vetvete, të ndryshëm nga të gjithë të tjerët. Vetëm shkallët e ngurtësisë ruse dhe gjermane janë identike, megjithëse, kohë më parë anullohen në të dyja këto vende, por ekzistojnë vazhdimisht në përkufizimin e koncepteve.

Në BRSS, deri në vitin 1952, përdoren shkallë të ngurtësisë, që përkonin me ato gjermane. Në Rusi, përqendrimi normal i joneve të kalciumit dhe magnezit, i shprehur në miligram ekuivalent për litër (mEq / l), përdoret për të matur ngurtësinë. Një mEq / L korrespondon me një përmbajtje prej 20,04 miligramë Ca2 + ose 12,16 miligramë Mg2 + në një litër ujë (masa atomike e ndarë me valencë).

Në vendet e tjera, është e zakonshme të tregoni ngurtësi në shkallë KUSHTETUES:

Gradë gjermane (dGH)

1 ° \u003d 1 pjesë oksid kalciumi - CaO në 100,000 pjesë uji, ose 0.719 pjesë të oksidit të magnezit - MgO në 100,000 pjesë ujë, ose 10 mg CaO në 1 litër ujë, ose 7,194 mg MgO në 1 litër ujë. dGH (dH) dhe dKH aktualisht përdoren më shpesh në akuariume si njësi e ngurtësisë, përcaktimi dGH - i referohet ngurtësisë totale, dKH - në karbonat;

Shkallë franceze (fh)

1 ° \u003d 1 pjesë CaCO 3 në 100,000 pjesë ujë, ose 10 mg CaCO 3 në 1 litër ujë;

Shkalla Amerikane (usH)

1 ° \u003d 1 gran (0,0648 g) CaCO 3 në 1 gallon (Amerikan! 3.785 l) ujë. Ndarjen e gramave në litra marrim: 17.12 mg / l CaCO 3. Sidoqoftë, ekziston një përkufizim tjetër i shkallës Amerikane: 1 pjesë CaCO 3 në 1.000.000 pjesë uji (në literaturën angleze shprehja e përqendrimit, pasi 1 pjesë për 1,000,000 pjesë quhet ppm - pjesë për milion), dhe shpesh përdoret. është identik me 1 mg / l). Kështu, kjo 1 shkallë Amerikane \u003d 1 mg CaCO 3 në 1 litër ujë. Shtë kjo vlerë e shkallës Amerikane që pranohet në të gjitha tabelat me koeficientët e tranzicionit për shndërrimin e disa njësive të ngurtësisë në të tjerët.

Shkallë Angleze (Clark)

1 ° \u003d 1 gran (0,0648 g) në 1 gallon (anglisht! 4.546 l) ujë \u003d 14.254 mg / l CaCO 3.

Ndiheni sikur gjithçka nuk është e lehtë ?! Prandaj, unë do të jap një tabelë që ju lejon të krahasoni dhe përktheni disa shkallë të ngurtësisë në të tjerët:

Tabela 1

Emri i njësive	Mg-eq / L	Shkalla e ngurtësisë
		gjermanisht	frëngjisht	amerikan	anglisht
1 mEq / L	1	2.804	5.005	50.045	3.511
1 shkallë gjermane dH	0.3566	1	1.785	17.847	1.253
1 shkallë frënge	0.1998	0.560	1	10,000	0.702
1 diplomë amerikane	0.0200	0.056	0.100	1	0.070
1 shkallë angleze	0.2848	0.799	1.426	14.253	1