Жесткость воды. Временная и постоянная жесткость воды

Прежде всего давайте выясним, почему это проблема, когда вода слишком жесткая. Регулярное ее потребление воды влечет за собой появление камней в выделительной системе. Использование ее для купания или умывания может часто вызывать раздражение кожи, особенно у детей. Кроме того, она может создавать определенные неудобства в быту: соли металлов (кальция и магния), отвечающие за жесткость воды, могут образовывать особые соединения (нерастворимые) с содержащимися в мыле жирными кислотами.

Проведем опыт:

1. Налейте воду в колбу до отметки "40".
2. Добавьте туда все 0,2 м раствора хлорида кальция из флакона.
3. Возьмите топливную плиту и установите на ней свечу. Затем снимите защитные перчатки и зажгите свечу. Установите диффузор пламени на плит.
4. Положите колбу на диффузор пламени. Подождите 15 мин.
5. Залейте все 0,3 м раствора гидрокарбоната натрия из флакона.
6. После этого вода в колбе помутнеет.

Какие бывают жесткости воды?

Временная и постоянная жесткость воды. Что же такое постоянная?

Это такая определенная величина, отражающая количество растворенных в воде солей различных металлов, таких как кальций, марганец, железо. Временная твердость (которую можно извлечь) и постоянная твердость. Временная обусловлена бикарбонатом кальция и магния, а постоянная жгут – их сульфатами и хлоридами (CaCl₂ и MgCl₂). Можем сделать выводы, что жесткая вода - это та, в которой одновременно находится много солей металлов.

Когда мы добавляем в нее хлорид кальция, искусственно повышаем ее жесткость. Как упоминалось выше, CaCl₂ вызывает постоянную некарбонатную жесткость воды. И одна из частей нашего эксперимента продемонстрировала этот факт: при кипении на стенках не происходит заметных осадков.

Добавление бикарбоната натрия NaHCO₃ приводит к образованию бикарбоната кальция в растворе:2 NaHCO₃ + CaCl₂ = Ca (HCO3)₂ + 2NaCl, а из-за образования Са (HCO3)₂ твердость нашей воды становится временной – теперь ее можно удалить кипячением.

Почему образуется накипь и как ее удалить

Накипь (или известковый налет) - нерастворимый карбонат кальция, осаждающийся при термическом разложении бикарбоната кальция. Несмотря на то, что толстый серый слой чешуи не делает блюда красивее, вреда это не приносит. Сверх того, он может извлечь чрезмерную твердость воды из крана. Кроме этого, накипь можно легко удалить из чайников и горшков, очистив их с применением раствора лимонной кислоты.

Как смягчить воду

Вода, которая содержит в себе небольшое количество солей металлов, мягкая. И процесс извлечения твердости ее размягчает. Самый простой способ размягчения, как показано в нашем эксперименте, - это кипячение. При нагревании бикарбонаты кальция и магния подвергаются термическому разложению. Этот процесс удаляет только временную (карбонатную) твердость (постоянную жесткость воды можно устранить другими способами). Постоянная твердость сохраняется: вода, насыщенная хлоридом кальция CaCl2, не оставляет осадка при кипячении. Дистилляция тесно связана с этим действием. В процессе дистилляции выпаренная жидкость конденсируется на охлажденной поверхности и, таким образом, собирается в виде капель. Очищенная таким способом вода называется дистиллированной. Она непригодна для питья, так как вымывает минералы из организма. Однако широко используется в науке и промышленности.

Другой способ размягчения - использование реагентов. Они переносят ионы магния и кальция в форму, которая не растворяется, добавляя определенные химические вещества, например гидроксид кальция (процесс называется размягчением извести). Подобно кипячению размягчение извести удаляет только карбонатную жесткость.

Устранение постоянной жесткости воды

Для того чтобы извлечь постоянную (некарбонатную) твердость, более глубокое размягчение воды необходимо, поэтому в дополнение к гашеной извести они используют карбонат натрия.

Для еще более эффективного удаления ионов металлов используют “большие пушки” – фосфат натрия:

Na3PO4:СА3 3Ca2+ + 2Na3PO4 → (РО4)2↓ + 6Na+

3Mg2+ + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2= + 6Na+.

Недостатком этого метода смягчения является то, что необходимо точно дозировать данные нам реагенты. В промышленности наиболее широко применяется технология умягчения воды ионообменными смолами. Воду специалисты пропускают через фильтр, удерживающий ионы металлов (кальция, марганца, железа, магния). Эти “пойманные” частицы заменяются ионами калия, натрия или водорода H+, выделяющимися в раствор. Этот способ также действенен, когда вам мешает постоянная жесткость воды.

Выводы: что же лучше?

Какая вода для вас лучше - твердая или мягкая? Ответ прост: все хорошо в меру. Идеальным вариантом для ежедневного домашнего использования является вода средней жесткости, которая содержит небольшое количество вредных веществ. Правильный баланс - это всегда путь к гармонии.