Хімія 10 клас

РОЗДІЛ 3 МЕТАЛІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХ СПОЛУКИ

 

ХІМІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ІА — ІІІА ГРУП

 

§ 64. Твердість води та способи її усунення

 

Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу:

пояснювати сутність твердості води, способи її усунення; оцінювати наслідки твердості води у промисловості та побуті.

Твердість води та її типи. Як відомо, у природній воді міститься багато йонів Магнію Mg2+ і Кальцію Са2+. У морській воді їх більше, в поверхневих водах — менше. Так, у 1 л дніпровської води в середньому міститься 64 мг йонів Са2+ і 12 мг йонів Mg2+. Саме наявність цих йонів зумовлює твердість води.

Твердість води — це сукупність властивостей, зумовлених вмістом у воді катіонів Кальцію Са2+ і Магнію Mg2+.

Вода, що містить йони Магнію Mg2+ і Кальцію Са2+, називається твердою. Однією з таких є джерельна вода. Вода, в якій цих йонів немає або їх вміст незначний, — м’яка. Це дощова вода.

У воді катіони Кальцію Са2+ і Магнію Mg2+ можуть міститися разом з аніонами гідрогенкарбонатів НСО3, сульфатів SO2-, хлоридів СІ-. Залежно від аніонів, які переважають у воді, розрізняють тимчасову (карбонатну) і постійну (некарбонатну) твердість води.

Тимчасова (карбонатна) твердість води зумовлена наявністю гідрогенкарбонатів Кальцію і Магнію.

Постійна (некарбонатна) твердість води зумовлена наявністю сульфатів та хлоридів Кальцію і Магнію.

Сумарну тимчасову і постійну твердість води називають загальною. Тверда вода непридатна для застосування в техніці та побуті. Внаслідок використання такої води в двигунах внутрішнього згоряння, парових котлах, трубах, пральних машинах внутрішні стінки і механізми покриваються шаром накипу (мал. 117), який майже не проводить теплоту. Тому можливе перегрівання цих апаратів, прискорюється їх спрацювання, трапляються аварії, збільшуються затрати енергії.

 

 

Мал. 117. Накип: а — у трубі; б — у нагрівному приладі пральної машини

 

Під час прання в твердій воді збільшується витрата мила, на тканині осаджуються нерозчинні солі Кальцію і Магнію, які погіршують зовнішній вигляд речей (жовтіння), з’являється неприємний запах. У твердій воді погано розварюються овочі, оскільки пектин утворює на стінках клітин нерозчинні солі Кальцію і Магнію.

Способи усунення твердості води. Для усунення твердості води, тобто її пом’якшення, з води потрібно видалити йони Са2+ і Mg2+ у вигляді нерозчинних солей.

Тимчасову твердість води усувають кип’ятінням:

Під час нагрівання йони Са2+ і Мg2+ виводяться з розчину у вигляді нерозчинних карбонатів. Саме легкість усунення тимчасової твердості води під час нагрівання зумовлює назву — «тимчасова».

Постійну твердість води, зумовлену сульфатами та хлоридами Кальцію і Магнію, неможливо усунути кип’ятінням, оскільки ці солі не розкладаються. Назва «постійна твердість» походить саме від того, що її не можна усунути простим нагріванням води. Її усувають введенням у воду деяких реагентів — натрій карбонату (кальцинована сода), кальцій гідроксиду (вапняна вода), натрій ортофосфату. Одночасно усувається як тимчасова, так і постійна, тобто загальна твердість води. Наприклад:

Сучасний спосіб пом’якшення води заснований на використанні катіонітів.

 

Мал. 118. Катіоніт

 

Катіоніти — це тверді речовини (мал. 118), нерозчинні у воді, до складу яких входять рухливі катіони Na+. Спрощено їх зображують так: Na2R. Катіони Na+ можуть обмінюватися на катіони навколишнього середовища, наприклад Са2+ і Mg2+. Під час пропускання води крізь колонку з катіонітом йони Са2+ і Mg2+ затримуються в ньому, а катіони Na+ з катіоніту переходять у воду:

Na2R + Са2+ = СаR + 2Na+

Катіоніт періодично регенерують, промиваючи його концентрованим розчином натрій хлориду.

 Коротко про головне

Природна вода буває м’якою і твердою. Вода, що містить йони Mg2+ і Ca2+, називається твердою. Вода, у якій йонів Mg2+ і Ca2+ немає або їх вміст незначний, називається м’якою.

Твердість води — це сукупність властивостей, зумовлених вмістом у воді катіонів Кальцію Са2+ і Магнію Mg2+.

Твердість води, зумовлену наявністю гідрогенкарбонатів Кальцію і Магнію, називають тимчасовою, або карбонатною. Твердість води, зумовлену наявністю сульфатів та хлоридів Кальцію і Магнію, називають постійною, або некарбонатною. Загальну твердість води визначають як сумарну — тимчасову і постійну.

Тверда вода створює несприятливі умови для роботи приладів, які працюють з гарячою водою, погіршує процес прання, приготування їжі.

Тимчасову твердість води усувають нагріванням. Для усунення як тимчасової, так і постійної твердості води застосовують кальциновану соду, вапняну воду, натрій ортофосфат. Сучасні методи пом’якшення води засновані на використанні катіонітів.



Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити