Химия - это просто

Популярно о химии

· Что такое химия
· Периодическая таблица

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

· Водород
· Бор
· Углерод
· Азот
· Кислород
· Алюминий
· Кремний
· Фосфор
· Сера
· Хлор
· Хром
· Марганец
· Железо
· Медь
· Цинк
· Серебро
· Золото
· Ртуть

ОБЩАЯ ХИМИЯ

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Жесткость воды

Многие рядовые обыватели знают о жесткой и мягкой воде. Жесткая вода очень быстро смывает мыло с рук, после ее кипячения на стенках остается известковый налет, такая вода обладает вкусом, но при ее постоянном употреблении увеличивается вероятность развития мочекаменной болезни.

Что же делает такой разной воду?

Все дело в концентрации ионов кальция и магния в воде - если она высока, вода является жесткой, если нет - мягкой.

Вода может насыщаться ионами кальция и магния из горных пород (известняков, доломитов), которые растворяются в воде, отдавая ей магний и кальций.

Жесткость воды подразделяется на временную или карбонатную и постоянную. Сумма временной и постоянной жесткости и формируют результирующую жесткость воды.

Временная жесткость воды зависит от концентрации в ней гидрокарбонатов кальция и магния: Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂.

Постоянная жесткость воды обусловлена концентрацией в ней солей: сульфидов, хлоридов кальция и магния (CaSO₄, MgSO₄, CaCl₂, MgCl₂) и проч.

Общая жесткость воды рассчитывается по формуле:

Ж = [Ca2+]/20,04 + [Mg2+]/12,16 (ммоль экв)

• [Ca²⁺] - концентрация ионов кальция (мг/л);
• [Mg²⁺] - концентрация ионов магния (мг/л).

Жесткость воды численно выражена кол-вом ммоль эквивалентов ионов кальция и магния, присутствующих в 1 л воды.

1 ммоль экв = концентрации 20,04 мг/л ионов кальция и 12,16 мг/л ионов магния.

Классификация воды по степени жесткости - Ж (ммоль экв/л):

1. до 1,5 - очень мягкая вода;
2. 1,5..4,0 - мягкая вода;
3. 4,0..8,0 - вода средней жесткости;
4. 8,0..12,0 - жесткая вода;
5. более 12,0 - очень жесткая вода.

Способы умягчения воды

Чтобы жесткую воду сделать более мягкой, необходимо ионы кальция и магния перевести в осадок.

От временной жесткости воды избавляются путем кипячения, которое разлагает гидрокарбонаты магния и кальция, образуя гидроксид магния и карбонат кальция (постоянную жесткость кипячение не снижает):

Mg(HCO3)2 = Mg(OH)2↓+2CO2↓
Ca(HCO3)2 = CaCO3↓+H2O+CO2↓

Общую жесткость воды снижают несколькими способами.

Известково-содовый способ умягчения воды заключается в добавлении гашеной извести (снижает временную жесткость воды) и соды (снижает постоянную жесткость):

Ca2++2HCO3-+Ca2++2OH- = 2CaCO3↓+2H2O
Mg2++2HCO3-+2Ca2++2OH- = Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O

Ca2+Cl2+Na2CO32- = CaCO3↓+2NaCl
Mg2+SO4+Na2CO32- = MgCO3↓+Na2SO4

Катионитный способ умягчения воды заключается в пропускании воды через специальную колонку, заполненную катионитом (твердое вещество, содержащее подвижные катионы, способные обмениваться с ионами внешней среды), роль которого играют алюмосиликаты Na₂[Al₂Si₂O₈·nH₂O] (анион, заключенный в квадратные скобки, обозначим R).

Вода, контактируя с катионитом, отдает ему катионы магния и кальция, получая "взамен" ионы натрия:

Na2R+Ca2+ = 2Na++CaR
Na2R+Mg2+ = 2Na++MgR

Через определенное время, когда катионит насытится катионами магния и кальция, его необходимо будет подвергнуть регенерации, т.е., восстановить первоначальные свойства. Для этой цели через колонку с катионитом вместо воды пропускают насыщенный раствор хлорида натрия, и процесс обмена катионами протекает в обратном направлении:

2Na++CaR = Na2R+Ca2+
2Na++MgR = Na2R+Mg2+

После регенерации катионит можно снова использовать для умягчения воды.