Химия твердость воды: Жесткость общая | Cоли (ионы) кальция и магния, химия жесткости воды

Содержание

Жесткость воды | PHYWE

Кальций и магний не только входят в состав различных соединений. Ионы кальция и магния также содержатся в обыкновенной воде. Повышенное содержание Са²⁺ и Mg²⁺ придаёт воде отрицательное качество, называемое жёсткостью.

Содержащиеся в природе нерастворимые в воде карбонаты магния и кальция под воздействием воды и присутствующего в воздухе углекислого газа способны превращаться в гидрокарбонаты, которые хорошо растворяются в воде(Ж-карбонатная или временная)

В жесткой воде плохо развариваются продукты питания, так как катионы кальция с белками пищи образуют нерастворимые соединения. Постоянное употребление жесткой воды может привести к отложению солей (мочекаменная болезнь) в организме человека. В такой воде плохо завариваются чай, кофе. В ней труднее развариваются многие продукты, их питательная ценность уменьшается. Жёсткая вода непригодна для многих технических целей. Из-за образования накипи непригодна для использования в паровых котлах, вредна для металлических конструкций, трубопроводов. В жесткой воде плохо мылится мыло и возрастает его расход. Жёсткой водой нельзя пользоваться при проведении некоторых технологических процессов, например при крашении.

Жесткость воды и способы ее устранения
Состав жесткой воды		Вид жёсткости		Способы устранения
катионы	анионы	по составу	по способу её устранения
		Карбонатная	временная	1) 2)
		Некарбонатная	постоянная	1)
		Общая		1) 2)

Жесткость воды и способы ее устранения
Состав жесткой воды		Вид жёсткости		Способы устранения
катионы	анионы	по составу	по способу её устранения
Са ^{2 +} Mg ²⁺	НСО^—₃	Карбонатная	временная	1) нагревание 2) добавление извести
	Сl^— SO₄^2-	Некарбонатная	постоянная	1) добавление соды
	НСО^—₃ Сl^— SO₄²	Общая		1) добавление соды 2) добавление извести

№3 Компетентностно-ориентированное задание

( компетентность разрешения проблем)

Тема: Жесткость воды и способы ее устранения

Аспект: целеполагание и планирование деятельности

Стимул: выполнив задание, ты узнаешь, почему образуется накипь и научишься способам устранения накипи в домашних условиях, что позволит эксплуатировать бытовую технику более длительный срок.

Ситуация: Вы длительное время эксплуатируете чайник, обнаружили, что внутри образовался слой накипи. О чём это свидетельствует? Как химическим путем можно очистить посуду от накипи в домашних условиях?

Задание: В пробирке находится вода с временной жесткостью (содержит гидрокарбонаты кальция и магния). Проведите опыты по устранению временной, карбонатной жесткости воды. Осадок (соли, их формулы?) откладываются на нагревательном элементе в виде накипи. Используя вещества, которые найдутся в домашних условиях, проведите опыт по удалению этого осадка (накипи). Запишите уравнение реакций (в уравнении вместо органических кислот пишите н-р: соляную) Подготовить отчёт о работе

№2 Компетентностно-ориентированное задание

( компетентность разрешения проблем)

Тема: Жесткость воды и способы ее устранения

Аспект: целеполагание и планирование деятельности

Стимул: выполнив задание, ты научишься подбирать оптимальные средства для устранения общей жёсткости, что позволит эксплуатировать бытовую технику более длительный срок. Ситуация: Вы купили дорогую стиральную машину, вода в вашем доме имеет умеренную жёсткость? Как уберечь нагревательный элемент от отложения солей? Влияет ли вода на износ белья?

Задание: дана проба воды (взята в вашем доме) с общей жесткостью (содержит гидрокарбонат магния и хлорид кальция). Предложите способы её устранения в домашних условиях и подтвердите опытным путём.

Способы устранения общей жёскости в быту:

1_________________________________________

2_________________________________________

3_________________________________________

4_________________________________________

Запишите уравнение реакций. Подготовить отчёт о работе

№1 Компетентностно-ориентированное задание

( компетентность разрешения проблем)

Тема: Жесткость воды и способы ее устранения

Аспект: целеполагание и планирование деятельности

Стимул: выполнив задание, ты научишься экспериментально распознавать жёсткую воду, а также бытовым способам её устранения.

Ситуация: Вы сельский житель, в повседневной жизни вам приходится использовать в быту колодезную воду? К чему может привести постоянное употребление жёсткой воды?

Задание: В пробирке №1 и №2 находятся мягкая вода и вода с временной жесткостью (содержит гидрокарбонаты кальция и магния). Распознайте, в какой пробирке находится вода с временной жесткостью. (Н-р используя мыло, нагревание) Проведите опыты по устранению временной, карбонатной жесткости воды. Запишите уравнение реакций.

Подготовить отчёт о работе

При длительном кипячении растворимые Са(НСО₃)₂ и Mg(НСО₃)₂ переходят в нерастворимые соединения и выпадают в осадок. Поэтому карбонатную жёсткость называют также временной жёсткостью. Количественно временную жёсткость характеризуют содержанием гидрокарбонатов, удаляющихся из воды при её кипячении в течение часа. Жёсткость, остающаяся после такого кипячения, называется постоянной.

3. Почему до изобретения антифриза в системы охлаждения двигателей заливали дистиллированную воду, а не воду из-под крана? (В воде из-под крана содержатся гидрокарбонаты кальция и магния, то при повышении температуры будут превращаться в нерастворимые карбонаты и оседать на стенках системы, тем самым, ухудшая теплоотдачу двигателя)

Вода является основным питательным веществом в кормах для животных, она оказывает непосредственное влияние на биологические циклы, усвоение питательных веществ и имеет решающее значение для поддержания адекватных физиологических констант. Вода также является основным компонентом тела животного, составляя от 70% до 80% от общего количества. Физико-химические и микробиологические характеристики нашей воды будут влиять на нормальное развитие наших ферм.

В этой статье мы поговорим о двух физических и химических параметрах, которые существенно влияют на качество воды: ЖЕСТКОСТЬ. Хотя они часто связаны между собой, это две независимые характеристики, которые следует рассматривать по отдельности. Эти два параметра могут вызвать некоторые проблемы со здоровьем и повлиять на биоцидную обработку воды. В некотором роде они могут влиять на хорошую очистку и адекватное распределение воды.

Жесткость – это сумма растворенных в воде минеральных солей: кальция (Ca++) и магния (Mg++), представленных в эквивалентных количествах карбонатом кальция, карбонатами, бикарбонатами и сульфатами. Соли кальция и магния. Вода, кроме дистиллированной, содержит растворенные соли карбоната кальция и магния. Концентрация этих солей определяет жесткость воды, которую можно выразить как карбонат кальция или карбонат магния. Сумма этих двух значений представляет собой уровень ОБЩЕЙ ЖЕСТКОСТИ.

Наличие растворенных солей связано с тем, что вода часто поступает из подземных источников, которые образуются в результате фильтрации дождя в глубоких слоях земли. Наличие жесткой воды на наших фермах — очень распространенная реальность, для этого нам нужно знать, как определить жесткость, знать, как она влияет на нас, и знать, какие процедуры рекомендуются для такого типа воды.

Временная жесткость: Определяется содержанием карбонатов и бикарбонатов кальция и магния. Ее можно устранить кипячением воды и последующим устранением образующихся осадков путем фильтрации, она также известна как «Карбонатная жесткость»

Жесткость воды может быть выражена по-разному. Французский градус, все компоненты выражены как CaCO3, и в данном случае 10 мг/л CaCO3 эквивалентны 1 французскому градусу. Еще один способ выразить жесткость в частях на миллион (ppm = мг / л) карбоната кальция или оксида кальция, который является наиболее распространенной формой, используемой в Испании и странах Латинской Америки.

Хотя жесткость воды не представляет серьезного расстройства для животных, высокие концентрации общей жесткости в питьевой воде могут нарушать всасывание микроэлементов в кишечнике, снижать эффективность некоторых хелатирующих препаратов (окситетрациклин) Кроме того , наши животные У них есть гомеостатические механизмы, которые позволяют регулировать минерализацию в крови, мы должны помнить, что кальций является основным минералом в быстром развитии, которое наши животные имеют в фазах откорма.

Наиболее значительными техническими последствиями наличия жесткой воды на наших фермах будут проблемы, возникающие из-за накипи на трубах и питьевых фонтанчиках, которые уменьшают расход воды. Диаметр труб будет уменьшен, что снизит напор воды и, следовательно, доступность воды для животных, кроме того, он способен блокировать соски и соски, что может вызвать серьезные проблемы с обезвоживанием. Одной из самых распространенных проблем на наших фермах является обызвествление испарительных панелей ферм для охлаждения. Это сокращает продолжительность их жизни и вызывает тепловой стресс у животных.

Минеральные соли кальция и магния не имеют прямого отношения к биопленке, но являются косвенным фактором развития биопленки, так как шероховатость, вызванная осаждением этих солей на водопроводных трубах и поилках, облегчает прилипание биопленка и защита от микроорганизмов. Кальций всегда осаждается больше, когда скорость воды ниже, например, вероятность осаждения кальция выше в первую неделю жизни цыплят из-за низкого потребления воды. Кроме того, в это время температура может достигать 30ºC, и чем выше температура воды, тем обычно больше осадков. Кальций может вызывать проблемы во всех системах водяного тумана, поскольку он блокирует туман, как в системах подачи влаги на ферме, так и в системах подачи влаги в выводных шкафах.

Моющие средства в условиях жесткой воды образуют худшую пену, что вынуждает нас использовать более высокие дозы моющего средства для получения пены того же качества. Если вода очень жесткая, обычно приходится увеличивать дозу моющих средств. При очень жесткой воде некоторые дезинфицирующие средства менее устойчивы в разбавлении, особенно из-за совпадения жесткости воды с высоким рН.

При использовании методов полного умягчения воды необходимо соблюдать особую осторожность. Чрезмерное умягчение воды также может оказывать неблагоприятное воздействие на коррозию труб из оцинкованного железа и стали. Очень мягкая вода также может способствовать износу бетонных резервуаров. Для питьевой воды животных полное устранение жесткости не рекомендуется, это может вызвать кишечные проблемы всасывания питательных веществ, вызывая мягкий кал.

Работая на ферме, мы всегда должны помнить о физико-химических характеристиках нашей воды. Давайте помнить, что это питательное вещество с самым высоким потреблением, и поэтому мы должны иметь его технический паспорт, который дается анализом CF. В этих анализах мы будем смотреть на общую жесткость и жесткость кальция и принимать решения.

Пока общая жесткость не превышает 250 мг/л CO3Ca, мы не рекомендуем никакую очистку питьевой воды. На большинстве ферм у нас есть только один источник воды, и он используется для всего. Системы, которые мы обсудили в этой статье, предполагают высокую стоимость как оборудования, так и химикатов для оптимального обслуживания.

Жесткость, превышающая 300 мг/л CO3Ca и вызывающая у нас постоянные проблемы с отложением кальция в трубах и/или охлаждающих панелях, рекомендуется установить ионообменные смолы, но они действуют только в 50% от общего количества воды, размещая байпас, таким образом, будет обработана только половина воды, в результате чего будет получена вода с половиной исходной жесткости.

При работе с этими уровнями жесткости от 100 до 250 мг/л CO3Ca возможно наличие отложений кальция в некоторых местах (трубы, поилки, панели и т.д.). Гораздо дешевле иметь хорошо зарекомендовавшие себя протоколы очистки и дезинфекции BBZIX.

Вода, описываемая как «жесткая», содержит большое количество растворенных минералов, особенно кальция и магния. Жесткая вода не представляет опасности для здоровья, но доставляет неудобства из-за накопления минералов на арматуре и плохого действия мыла и/или моющего средства.

Объясняя твердость публике, в некотором смысле легче сказать, чем твердость не является, чем чем она является. Наличие жесткости в вашей воде не является плохим, не токсичным, не означает, что у вас повышенный уровень свинца, мышьяка или других опасных минералов. Это не означает, что ваша вода забьет ваши трубы накипью. Общая жесткость воды обычно выражается или сообщается как эквивалент концентрации карбоната кальция в воде в мг CaCO3/л или сообщается как «граны на галлон» (gpg). (Примечание: 1 гран на галлон составляет 17,12 мг CaCO3/л). Единственная проблема заключается в том, что с этим выражением некоторые люди думают, что жесткость — это просто количество карбоната кальция в воде. Карбонат кальция состоит из катиона (Ca++) (положительный 2) и аниона (CO3—) (отрицательный 2). Жесткость воды связана с концентрацией катионов, а не анионов, и это не просто «кальций».

Катионы имеют положительный заряд, и заряд может быть +1 или выше. Общая жесткость воды на самом деле является мерой катионов с зарядом 2 или более, то есть «многовалентных положительно заряженных катионов». д., но не включает катионы с положительным зарядом 1, такие как натрий, калий и литий

Общая жесткость воды может быть описана как комбинация временной (карбонатная жесткость) и постоянной жесткости (некарбонатная жесткость). ) Временная жесткость — это жесткость, связанная с такими анионами, как карбонат, бикарбонат и гидроксид (ОН-), потому что, когда вода нагревается и в конечном итоге кипятится, вода теряет часть карбоната в виде СО2, и раствор становится пересыщенным многовалентными катионы, которые начинают формировать частицы и осаждаться из воды в виде карбонатных отложений.Эти отложения обычно белого или серого цвета, но могут иметь другие цвета в зависимости от катиона и могут быть легко удалены. удаляют растворением их в уксусе (слабая кислота). Постоянная жесткость – это жесткость, связанная с некарбонатными анионами, такими как хлориды, сульфаты и нитраты.

Основным источником жесткости большей части питьевой воды являются природные источники. Вода является хорошим растворителем и легко впитывает примеси. Чистую воду — без вкуса, цвета и запаха — часто называют универсальным растворителем (не совсем верно, но она действительно растворяет многие вещества). Когда вода соединяется с углекислым газом из нашей атмосферы, она образует очень слабую угольную кислоту, которая является еще лучшим растворителем. Когда эта вода движется через почву и горные породы, она растворяет очень небольшое количество минералов и удерживает их в растворе. Как правило, растворенные в воде кальций и магний делают воду «жесткой». Степень жесткости тем выше, чем больше количество двухвалентных или многовалентных катионов, растворенных в воде.

Твердость может представлять потенциальную проблему, если она слишком низкая или слишком высокая. Если жесткость воды слишком низкая, например < 50 мг/л, вода может вызвать коррозию металлических труб, арматуры и приборов. Если жесткость высокая, многовалентные катионы могут реагировать с карбонатами в воде с образованием химических осадков или «мыльной пены».

Количество минералов жесткости в воде влияет на количество мыла и моющих средств, необходимых для очистки. Мыло, используемое в жесткой воде, соединяется с минералами, образуя липкий мыльный творог. Некоторые синтетические моющие средства менее эффективны в жесткой воде, потому что активный ингредиент частично инактивируется жесткостью, хотя и остается растворенным. Купание с мылом в жесткой воде может оставить на коже пленку, которая может препятствовать или препятствовать удалению «грязи», омертвевших клеток кожи, масел и бактерий. Эта пленка может также предотвращать возврат кожи к более типичному слегка кислому состоянию, т.е. pH от 4 до примерно 6,5, и, следовательно, вызывать раздражение или, возможно, экзему. Эта пленка также может сделать волосы тусклыми, безжизненными, трудными в уходе и даже сделать их грязными.

При стирке в жесткой воде мыльный творог оседает на ткани во время стирки, делая ткань жесткой и грубой. Неполное удаление загрязнений с белья приводит к посерению белой ткани и потере яркости цветов. Из-за неполной очистки одежда может приобрести кислый запах, а постоянная стирка в жесткой воде может сократить срок службы одежды. Мыльный творог может осаждаться на посуде, ваннах и душевых, а также на всех водопроводных приборах, создавая неудобства.

Жесткая вода не опасна для здоровья. Национальная академия наук утверждает, что употребление жесткой воды способствует восполнению диетической потребности в кальции и магнии. Исследователи изучили жесткость воды и смертность от сердечно-сосудистых заболеваний. Такие исследования были «эпидемиологическими исследованиями», которые представляют собой исследования статистических взаимосвязей. В то время как некоторые исследования предполагают корреляцию между жесткой водой и более низкой смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний, другие исследования не предполагают такой корреляции. Национальный исследовательский совет заявляет, что результаты на данный момент неубедительны, и рекомендует провести дальнейшие исследования.

«Влияние жесткости воды на образование мочевых камней остается неясным, несмотря на слабую корреляцию между жесткостью воды и кальцием, магнием и цитратом в моче. экскреции. Несколько исследований не показали никакой связи между жесткостью воды и частотой образования мочевых камней».

Атопический дерматит (или экзема) представляет собой воспалительное, хронически рецидивирующее, незаразное и зудящее кожное заболевание. Окружающая среда играет важную роль в этиологии атопической экземы, но конкретные причины неизвестны. Воздействие жесткой воды считается фактором риска развития экземы».

По моему профессиональному опыту, иметь некоторую жесткость воды полезно, если содержание катионов, составляющих жесткость, не превышает стандарта для питьевой воды, вода не создает неприятность, или вода вызывает преждевременный выход из строя системы теплообмена или прибора, или нарушает гарантию производителя.Как правило, люди не сообщают об эстетических проблемах с водой до тех пор, пока концентрация жесткости обычно не превысит 160–180 мг CaCO3/л. Меня больше беспокоит вода с очень низкой жесткостью, которая может быть связана с коррозией арматуры и трубопроводов. Если бы у меня было предпочтение, я бы, наверное, выбрал «умеренно жесткую» воду.

Не существует конкретного стандарта жесткости воды для питьевой воды, но соответствующие вторичные стандарты питьевой воды могут включать общее содержание растворенных твердых веществ в воде, возможность коррозии или образования накипи или повышенное содержание некоторого количества железа, марганца и других подобных металлов. . Класс твердости:
‍

Мягкий	от 0 до 17,1
Слегка твердый	> 17,1 до 60
Умеренно жесткий	> от 60 до 120
Жесткий	>120 до 180
Очень твердый	> 180

Жесткость воды | PHYWE

Урок в 9 классе «Жёсткость воды»

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОДЫ: ЖЕСТКОСТЬ.

Уровни жесткости воды — | Жесткость жесткой воды Кальций Магний Коррозия воды Минеральная шкала

Что такое твердость?

Как жесткость становится проблемой?

Чем опасна для здоровья жесткость?

Каковы стандарты твердости?