Su sertliği 2 9. Su sertliği ölçümü

Su sertliği, suyun sabunla reaksiyona girme yeteneğinin geleneksel bir ölçüsüdür: Sert su köpük oluşturmak için önemli miktarda sabun gerektirir. Sıcak su boruları, kazanlar ve diğer ev aletlerinde tortu birikintileri, sert sudan kaynaklanır. Su sertliğine çözünmüş çok değerli metal iyonları neden olur. Tatlı suda sertliğe neden olan ana iyonlar kalsiyum ve magnezyumdur; Stronsiyum, demir, baryum ve manganez iyonları da önemlidir. Su sertliği, genellikle suda bulunan çok değerlikli metal iyonlarının EDTA gibi kenetleme ajanları ile reaksiyonu ile belirlenir ve eşdeğer kalsiyum karbonat konsantrasyonu olarak ifade edilir. Sertliği, toplamı eşdeğer miktarda kalsiyum karbonat cinsinden ifade edilen bileşen bileşenlerinin bireysel konsantrasyonlarının belirlenmesiyle de tahmin edilebilir. İçme suyunun sertlik derecesi, içindeki CaCO3'ün eşdeğer konsantrasyonlarına dayanarak aşağıdaki şekilde sınıflandırılır:

Yumuşak - 0-60 mg / l

Orta sertlik - 60-120 mg / l

Sert - 120-180 mg / l

Çok sert - 180 mg / l ve daha yüksek.

Sertlik aynı zamanda CaO veya Ca (OH) 2 eşdeğeri konsantrasyonlarına göre de sınıflandırılır. SI sisteminde ayrıca sertliğin m3 başına Ca2 + mol cinsinden ifade edilmesi de önerilir.

Sertliğin katyonlardan kaynaklanmasına rağmen karbonat (tek kullanımlık) ve karbonat olmayan (sabit) sertlik olarak da kabul edilebilir. Karbonat sertliği, çözelti içerisinde kaynatılarak çıkarılabilecek veya çökeltilebilecek karbonat ve bikarbonatların miktarını gösterir. Bu tip sertlik, sıcak su boru hatları ve kazanlardaki kireç birikintilerinden sorumludur. Karbonat olmayan sertlik, sertlik iyonlarının sülfatlar, klorürler ve nitratlar ile kombinasyonundan kaynaklanır ve “kalıcı sertlik” olarak tanımlanır, çünkü kaynatılarak giderilemez.

Su tamponlama göstergesi olarak alkalilik, sertlikle yakından ilgilidir. Alkalite, çoğunlukla hidroksitler, bikarbonatlar ve karbonatlar gibi anyonlardan veya zayıf asitlerin moleküler formlarından; suda boratlar, fosfatlar, silikatlar ve organik asitler gibi diğer formların varlığında, suyun alkalinitesine küçük bir katkı yaparlar. Hangi çözünmüş formların suyun alkalinitesini sağladığından bağımsız olarak, her zaman eşdeğer miktarda kalsiyum karbonat olarak ifade edilir.

Yüzey suyunun alkalinitesinin, karbonatların ve / veya bikarbonatların varlığı ile belirlendiği durumlarda, değeri genellikle sertlik değerine yakındır.

Sert su dağıtımı

Başlıca su sertliği kaynakları tortul kayaçlar, filtrasyon ve topraktan akmadır. Sert su genellikle yoğun bir ekilebilir katman ve kalkerli oluşumlara sahip bölgelerde oluşur. Yeraltı suyu genellikle yüzey suyundan daha fazla sertlik ile karakterize edilir. Karboksilik asitler bakımından zengin yeraltı suyu genellikle kalsit, alçı ve dolomit gibi ölçülebilir miktarda mineral içeren topraklarda ve kayalarda yüksek çözünürlüğe sahiptir, bu da birkaç bin mg / l sertliğe kadar çıkar.

Başlıca endüstriyel sağlamlık kaynakları, inorganik kimyasallar üreten işletmelerin ve madencilik endüstrisinin atıklarıdır. İnşaat sektöründe harç, sıva ve diğer malzemelerde kalsiyum oksit kullanılmaktadır. Kağıt hamuru ve kâğıt, şeker rafinaj, yağ rafinajı, tabaklama, su ve atık su arıtımında da kullanılır. Magnezyum ayrıca tekstil, tabaklama ve kağıt endüstrisinde çeşitli işlemlerde kullanılır. Magnezyum alaşımları dökümhanede ve damgalamada, taşınabilir makinelerde, bagaj ekipmanında ve geniş uygulamadaki ev ürünlerinde yaygın olarak kullanılır. Magnezyum tuzları ayrıca magnezyum metal, gübre, seramik, patlayıcı madde ve ilaç üretiminde de kullanılır.

Sert Suyun Sağlık Etkileri

Kalsiyum ve magnezyum hakkındaki makalede belirtildiği gibi, suyun sertliğini belirleyen ana faktörler kalsiyum ve magnezyum iyonlarıdır. İçme suyunda yüksek seviyede kalsiyum veya magnezyum ile ilgili olumsuz sağlık etkileri olduğuna dair bir kanıt yoktur.

Suyun yüksek derecede sertlikten kaynaklanmasından kaynaklanan hanehalkı rahatsızlıklarına ek olarak, magnezyum bir sülfat iyonuna bağlandığında, suyun müshil özellikleri kazanması durumunda başka bir olası rahatsızlık ortaya çıkabilir.

İçme suyundaki kalsiyum iyonu için tat eşiği, mevcut anyonlardan farklıdır; bir magnezyum iyonu için, tat eşiği daha azdır. Su sertliği ve kardiyovasküler hastalık arasındaki ilişki ile ilgili daha fazla ayrıntı, suyun inorganik bileşenleri için sağlık yönlerini ele alan III. Bölümde bulunabilir. Kalsiyum ve magnezyum için önerilen su değerleri sunulmaz, çünkü böyle bir değer, estetik kaygılara dayanarak genel sertlik için sunulur.

Diğer yönleri

Yumuşak suyun boru korozyonuna neden olma olasılığı daha yüksektir ve sonuç olarak dağıtım sistemindeki içme suyunda bakır, çinko, kurşun ve kadmiyum gibi bazı ağır metaller bulunabilir. Bu tür korozyon ve metallerin çözünme derecesi ayrıca pH, alkalinite ve çözünmüş oksijen konsantrasyonunun bir fonksiyonudur. Bazı topluluklarda korozyon o kadar şiddetlidir ki, su sağlama sisteminde özel önlemler alınması gerekir.

Çok sert su bulunan bölgelerde ev boruları skala ile tıkanabilir; Sert su aynı zamanda mutfak eşyaları üzerine çökelir ve sabun tüketimini arttırır. Bu nedenle, sert su sadece tatsız değil, aynı zamanda tüketici için ekonomik olarak ağır olabilir. Nüfusun su sertliği algısı farklı yerlerde aynı değildir, genellikle tüketicinin birkaç yıldır alıştığı sertlik ile ilişkilidir ve 500 mg / l'den daha fazla sertliğe sahip su birçok yerleşimde itirazda bulunmaz. Korozyon ve kireç problemleri arasında kabul edilebilir bir denge olmasına rağmen, yaklaşık 100 mg CaCO3 / L sertlik seviyesi sağlar.



Okul kimya dersinden bildiğiniz gibi, normal su kalsiyum ve magnezyum iyonları içerir. Ca2 + ve Mg2 + iyonlarının artan içeriği suya negatif bir kalite verir. katılık.

CaCO3 + C02 + H20 \u003d Ca (NSO3) 2

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

Bu işlem yaygın olarak doğal koşullar altında gerçekleştirilir ve aşınmış kireçtaşlarının yüzey sularına ve daha sonra denizlere ve okyanuslara aşınmasına neden olur.

Karbonat olmayan (kalıcı) sertlik Sülfatlar, magnezyum ve kalsiyum klorürlerin ve ayrıca diğer tuzların sudaki varlığından dolayı (MgS04, MgCl2, CaCl2).

Toplam sertlik \u003d karbonat (geçici) sertlik + karbonat olmayan (kalıcı) sertlik.

Günlük yaşamda, herkes evde suyun sertliğini ölçme görevi ile yüzleşebilir. Sertlik, sertliği yüksek olan suyun kullanıldığı çeşitli işlemlerin kalitesini olumsuz yönde etkiler. Sudaki çözünmüş tuzların yüzdesi azaldıkça, su daha yumuşak ve daha sağlıklı olur. Bulaşık makinesinin çalışması, deterjan miktarı, akvaryumdaki suyun kalitesi, su yumuşatıcı, vb. Genel olarak, birçok hedef var.

Rusya'da sertlik, "sertlik dereceleri" ile ölçülür (1 ° W \u003d 1 mEq / L \u003d 1/2 mol / m3). Diğer su sertliği birimleri yurtdışında kabul edilmektedir.

Sertlik Birimleri

1 dm3 suda 1 ° W \u003d 20.04 mg Ca2 + veya 12.15 Mg2 +;
1 dm \u003d 1 mg 3 içinde 1 mg CaO;
1 ° Clark \u003d 10 mg CaC03, 0.7 dm3 suda;
1 ° F \u003d 1 dm3 suda 10 mg CaC03;
1 ppm \u003d 1 mg CaC03, 1 dm3 suda.

Çaydanlıktaki ölçek oluşumunun yoğunluğuna göre, bazı sonuçlar çıkarılabilir: plak ne kadar fazla olursa su o kadar zorlaşır.

kıyaslamalı kalite  Su sertliği ile ilgili sonuç şu şekilde yapılabilir. Bir cam slaydın üzerine bir damla yağmur, kaynamış ve kaynatılmamış musluk suyu uygulayın. Oluşan yağış yoğunluğuna göre kuruduktan sonra suyunuzun sert olduğu sonucuna varabilirsiniz. Yağmur suyu en yumuşaktır, çünkü pratikte kalsiyum ve magnezyum tuzları yoktur. Kaynamış suyun buharlaşmasından sonraki çökelti, genel sertlik ve sonuçta geçici sertlik hakkında karar vermemize izin verecektir.

Ancak evde, suyun sertliğini oldukça doğru ve nicel olarak değerlendirebilirsiniz. Organik kimyadan, çamaşır sabununun, diğerleri gibi, sert suda sabunlamanın zor olduğunu biliyorsunuz. Bu yöntem, sabunun fazla kalsiyum ve magnezyum tuzlarını bağlamasından hemen sonra bir sabun köpüğünün ortaya çıkması gerçeğine dayanmaktadır. Suyun sertliğini belirlemek için, bir gram çamaşır sabunu tartıp, köpük oluşturmamak için az miktarda sıcak damıtılmış su içinde eritmek için dikkatlice ezin ve dikkatlice öğütmeniz gerekir. Damıtılmış su eczanelerde veya otomobil satıcılarında satın alınabilir. Aküye elektrolit konsantrasyonunu artırarak eklemek için kullanılır.

Daha sonra, sabun çözeltisini silindirik bir bardağa dökün ve sabun% 60 ise 6 santimetre seviyesine veya sabun% 72 ise 7 santimetre seviyesine damıtılmış su ekleyin. Sabun yüzdesi çubukta belirtilmiştir. Şimdi, sabunlu çözelti seviyesinin her santimetresi, 1 litre suda 1 ° dH'ye tekabül eden sertlik tuzlarını bağlayabilen bir miktar sabun içerir. Daha sonra, bir litre kavanozun içine yarım litre test suyu dökün. Ve sürekli karıştırarak, hazırlanan sabun çözeltisini bir bardaktan bir test suyu kavanozuna kademeli olarak ekleyin. İlk başta, yüzeyde sadece gri pullar olacaktır. Sonra çok renkli sabun köpüğü olacak. Sabit bir beyaz sabunlu köpüğün ortaya çıkması, test suyundaki tüm sertlik tuzlarının bağlandığını gösterir. Şimdi camımıza bakıyoruz ve çözeltiden kaç santimetre camdan test suyuna dökmemiz gerektiğine karar veriyoruz. Her santimetre yarım litre suya, 2 ° dH'ye karşılık gelen tuzların miktarına bağlanmıştır. Bu nedenle, köpüğün ortaya çıkmasından önce suya 4 santimetre sabun çözeltisi dökmeniz gerekiyorsa, test suyunun sertliği 8 ° dH'dir.

Tüm sabun çözeltisini suya döktüyseniz, ancak köpük görünmediyse, bu, test suyunun sertliğinin 12 ° dH'den yüksek olduğu anlamına gelir. Bu durumda, test suyu iki kez damıtılmış suyla seyreltilir. Ve yine analizi yapıyoruz. Şimdi sertliğin sonucunun iki ile çarpılması gerekecek. Elde edilen değer, araştırılan suyun sertliğine karşılık gelecektir.

Tabloya göre çalışılan suyun kalitesini belirleyebilirsiniz:

Bu yöntemle sertliği bir derecenin en yakın binde birine kadar belirlemek mümkün değildir, ancak toplam sertliğin normdan keskin bir şekilde ayrılmasının 1-2 ° dH hassasiyetle değerlendirilmesi oldukça mümkündür. 1-2 derecelik bir okuma yayılması oldukça kabul edilebilir. Yöntemin basitliği ve erişilebilirliği göz önüne alındığında, kesinlikle başarılı bir şekilde uygulanabilir.

Bu metodu kullanarak, sahada çeşitli su kaynaklarından gelen suyun sertliğini değerlendirmek ve ilginç tasarım ve araştırma çalışmaları yapmak mümkündür.

kaynaklar:

1Rudzitis G.E. Kimya. İnorganik kimya Organik Kimya 9. sınıf: ders kitabı. genel eğitim için. adju olan kuruluşlar elektron için. medya (DVD): temel seviye / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Eğitim, 2013 .-- 224 s: Hasta.

Farklı ülkelerdeki insanlar uzun zamandır normalleştirme ihtiyacı duyuyorlar, çünkü yüksek sertlik kötü: her iki boru da tıkalı ve düzgün bir şekilde yıkanması imkansız. Ancak bunu, her ülkede, geleneksel ölçüm birimlerine ve kalsiyum ve magnezyum iyonlarını belirleme yöntemlerine dayanarak kendi yollarında yapmaya başladılar, çünkü o zamanlar tek tip standartlaştırılmış uluslararası birimler yoktu.

Kötü alışkanlıklardan daha kötü bir şey olmadığı bilinmektedir - onlardan kurtulmak çok zordur! Kahve literatüründe (sertlik doğası gereği bir kahve terimi olmasa da!) Farklı ülkelerde, sertlik halen her biri diğerlerinden farklı olarak her ülkenin kendine has bir derecesi ile ölçülmektedir. Sadece Rus ve Alman rijitlik dereceleri aynıdır, ancak bu ülkelerin ikisinde de uzun zaman önce iptal edilmiş ancak kavramların tanımında ısrarla varlığını sürdürmüştür.

SSCB'de, 1952 yılına kadar, Almanlara denk düşen sertlik dereceleri kullanıldı. Rusya'da, sertliği ölçmek için litre başına eşdeğer miligram (mEq / l) cinsinden ifade edilen normal kalsiyum ve magnezyum iyonları konsantrasyonu kullanılır. Bir mEq / L, bir litre sudaki 20.04 miligram Ca2 + veya 12.16 miligram Mg2 + içeriğine tekabül eder (atomik kütle değerine bölünür).

Diğer ülkelerde, KOŞULLAR derecelerde sertliği belirtmek gelenekseldir:

Almanca derece (dGH)

1 ° \u003d 1 kısım kalsiyum oksit - 100.000 kısım su içinde CaO veya 100.000 kısım su içinde 0.719 kısım magnezyum oksit - MgO veya 1 litre su içinde 10 mg CaO veya 1 litre su içinde 7.194 mg MgO. dGH (dH) ve dKH şu anda akvaryumlarda en sık kullanılan bir sertlik birimi olarak kullanılmaktadır, atama dGH - toplam sertlik, dKH - karbonat anlamına gelir;

Fransızca derece (fh)

1 ° \u003d 100,000 kısım su içinde 1 kısım CaC03 veya 1 litre su içinde 10 mg CaC03;

Amerikan dereceleri (usH)

1 ° \u003d 1 gran (0,0648 g) CaC03 in 1 galon (Amerikan! 3,785 l) su içinde. Gramı litreye bölerek: 17.12 mg / l CaCO3. Bununla birlikte, Amerikan derecesinin başka bir tanımı vardır: 1.000.000 kısım sudaki 1 kısım CaCO3 (İngilizce literatürde konsantrasyon ifadesi, 1.000.000 kısım için 1 kısım olarak ppm - milyon başına kısım olarak adlandırılır) ve sıklıkla kullanılır. 1 mg / 1) ile aynıdır. Böylece, bu 1 Amerikan derecesi \u003d 1 litre suda 1 mg CaC03. Bazı sertlik birimlerinin diğerlerine dönüştürülmesi için geçiş katsayılı tüm tablolarda kabul edilen Amerikan derecesinin bu değeridir.

İngilizce derece (Clark)

1 galon (İngilizce! 4.546 l) su içinde 1 ° \u003d 1 gran (0.0648 g) \u003d 14.254 mg / l CaC03.

Her şey kolay değil gibi hissediyorum?! Bu nedenle, sertlik derecelerini karşılaştırmanızı ve başkalarına çevirmenizi sağlayan bir tablo vereceğim:

Tablo 1

Birimlerin adı	Mg-eq / L	Sertlik derecesi
		Alman	Fransız	Amerikan	İngilizce
1 mEq / L	1	2.804	5.005	50.045	3.511
1 Alman derece dH	0.3566	1	1.785	17.847	1.253
1 fransız derece	0.1998	0.560	1	10,000	0.702
1 amerikan derecesi	0.0200	0.056	0.100	1	0.070
1 İngilizce derecesi	0.2848	0.799	1.426	14.253	1