Przede wszystkim dowiedzmy się, dlaczego jest to problem, gdy woda jest zbyt twarda. Jego regularne spożywanie wody pociąga za sobą pojawienie się kamieni w układzie wydalniczym. Używanie go do kąpieli lub mycia często może powodować podrażnienia skóry, zwłaszcza u dzieci. Ponadto może powodować pewne niedogodności w życiu codziennym: sole metali (wapnia i magnezu), które odpowiadają za twardość wody, mogą tworzyć specjalne związki (nierozpuszczalne) z kwasami tłuszczowymi zawartymi w mydle.
Poeksperymentujmy:
- Wlej wodę do kolby do znaku „40”.
- Dodaj całe 0,2 m roztworu chlorku wapnia z fiolki.
- Weź piec na paliwo i umieść na nim świecę. Następnie zdejmij rękawiczki ochronne i zapal świecę. Zainstaluj dyfuzor płomienia na piecach.
- Umieść kolbę na dyfuzorze płomienia. Poczekaj 15 minut.
- Wylej cały 0,3M roztwór wodorowęglanu sodu z fiolki.
- Potem woda w kolbie stanie się mętna.
Jaka jest twardość wody?
Tymczasowei stała twardość wody. Co to jest stała?
To taka pewna wartość, odzwierciedlająca ilość soli różnych metali rozpuszczonych w wodzie, takich jak wapń, mangan, żelazo. Twardość tymczasowa (którą można wydobyć) i twardość stałą. Tymczasowa jest spowodowana wodorowęglanem wapnia i magnezu, a stała jest dzięki ich siarczanom i chlorkom (CaCl2 i MgCl2). Możemy stwierdzić, że twarda woda to taka, w której jednocześnie występuje wiele soli metali.
Gdy dodajemy do niego chlorek wapnia, sztucznie zwiększamy jego twardość. Jak wspomniano powyżej, CaCl2 powoduje trwałą twardość niewęglanową w wodzie. I jedna część naszego eksperymentu wykazała ten fakt: podczas gotowania na ścianach nie występują zauważalne opady.
Dodanie wodorowęglanu sodu NaHCO3 prowadzi do powstania wodorowęglanu wapnia w roztworze:2 NaHCO3 + CaCl 2 =Ca (HCO3)2 + 2NaCl, a ze względu na tworzenie się Ca (HCO3)2 twardość naszej wody staje się tymczasowa - teraz można ją usunąć przez gotowanie.
Dlaczego kamień narasta i jak go usunąć
Kamień (lub kamień wapienny) to nierozpuszczalny węglan wapnia, który wytrąca się podczas termicznego rozkładu wodorowęglanu wapnia. Chociaż gruba warstwa łusek szarości nie upiększa jedzenia, nie szkodzi. Ponadto może usuwać nadmierną twardość wody wodociągowej. Ponadto kamień można łatwo usunąć z czajników i garnków, czyszcząc je za pomocąroztwór kwasu cytrynowego.
Jak zmiękczyć wodę
Woda zawierająca niewielką ilość soli metali jest miękka. A proces ekstrakcji twardości zmiękcza go. Najłatwiejszym sposobem zmiękczenia, jak pokazano w naszym eksperymencie, jest gotowanie. Po podgrzaniu wodorowęglany wapnia i magnezu ulegają rozkładowi termicznemu. Ten proces usuwa tylko tymczasową (węglanową) twardość (stałą twardość wody można usunąć innymi metodami). Utrzymywana jest stała twardość: woda nasycona chlorkiem wapnia CaCl2 nie pozostawia pozostałości po zagotowaniu. Destylacja jest ściśle związana z tym działaniem. Podczas procesu destylacji odparowana ciecz skrapla się na schłodzonej powierzchni i jest w ten sposób zbierana w postaci kropel. Oczyszczona w ten sposób woda nazywana jest destylowaną. Nie nadaje się do picia, ponieważ wypłukuje minerały z organizmu. Jest jednak szeroko stosowany w nauce i przemyśle.
Innym sposobem zmiękczenia jest użycie odczynników. Przenoszą jony magnezu i wapnia do postaci, która nie rozpuszcza się przez dodanie pewnych chemikaliów, takich jak wodorotlenek wapnia (proces zwany zmiękczaniem wapna). Podobnie jak gotowanie, zmiękczające wapno usuwa tylko twardość węglanową.
Eliminacja stałej twardości wody
Aby uzyskać stałą (niewęglanową) twardość, potrzebne jest głębsze zmiękczanie wody, dlatego oprócz wapna gaszonego stosuje się węglansód.
Do jeszcze wydajniejszego usuwania jonów metali stosuje się „wielkie działa” – fosforan sodu:
Na3PO4:CA3 3Ca2+ + 2Na3PO4 → (PO4)2↓ + 6Na+
3Mg2+ + 2Na3PO4=Mg3(PO4)2=+ 6Na+.
Wadą tej metody zmiękczania jest konieczność dokładnego dozowania podanych nam odczynników. W przemyśle najszerzej stosowana jest technologia zmiękczania wody żywicami jonowymiennymi. Specjaliści przepuszczają wodę przez filtr, który zatrzymuje jony metali (wapnia, manganu, żelaza, magnezu). Te „uwięzione” cząstki są zastępowane przez jony potasu, sodu lub wodoru H+ uwalniane do roztworu. Ta metoda jest również skuteczna, gdy dokucza Ci uporczywa twardość wody.
Wnioski: co jest lepsze?
Która woda jest dla Ciebie lepsza - twarda czy miękka? Odpowiedź jest prosta: wszystko jest dobrze z umiarem. Idealną opcją do codziennego użytku domowego jest woda o średniej twardości, która zawiera niewielką ilość szkodliwych substancji. Właściwa równowaga jest zawsze drogą do harmonii.
