Кальций и вода: Ca + H2O = ? уравнение реакции

Можно ли пить воду с большим содержанием кальция?

Кальций — это минерал, который встречается во многих продуктах. Организм нуждается в кальции, чтобы поддерживать прочность костей и выполнять много важных функций. Почти весь кальций хранится в костях и зубах, где он поддерживает их структуру и твердость. Наиболее распространенными соединениями являются известняк, мел и мрамор, которые имеют одинаковый химический состав, но различную кристаллическую структуру.

Тело также нуждается в кальции для движения мышц, а нервы для поддержания сигналов между мозгом и каждой частью тела. Кроме того, кальций используется для того, чтобы помочь кровеносным сосудам двигаться крови по всему телу и способствовать выпуску гормонов и ферментов, которые влияют почти на каждую функцию в организме человека.

Интересно, что кальций попадает на пятое место где угодно: он является пятым наиболее распространенным элементом по массе в земной коре (после кислорода, кремния, алюминия и железа) пятый наиболее распространенный растворенный ион в морской воде (после натрия, хлорида, магния и сульфата) и пятый самый богатый элемент в организме человека (после кислорода, углерода, водорода и азота).
 

Исследования по этому направлению:

Санитарно-химический анализ воды из скважины и водопровода

Главными источниками поступления кальция в поверхностные воды являются процессы химического выветривания и растворения минералов, прежде всего известняков, доломитов, гипса, содержащих кальций, силикаты и другие осадочные и метаморфические породы. Растворению способствуют микробиологические процессы разложения органических веществ, сопровождающиеся снижением рН. Большое количество кальция попадает в водоемы и почвы со сточными водами силикатной, металлургической, стекольной, химической промышленности со стоками сельскохозяйственных угодий, особенно при использовании минеральных удобрений, содержащих кальций.

Характерной особенностью кальция является склонность образовывать в поверхностных водах довольно устойчивые вещества. Известны устойчивые комплексные соединения кальция с органическими веществами, содержащимися в воде. Концентрация кальция в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям. В период снижения минерализации (весна) ионам кальция принадлежит преобладающая роль, что связано с легкостью выщелачивания растворимых солей кальция из поверхностного слоя почв и пород.

Избыточные дозы кальция и витамина Д могут вызвать гиперкальцемию, после которой требуется интенсивная кальцификация костей и тканей (в основном затрагивает мочевыделительную систему). Длительный избыток нарушает функционирование мышечных и нервных тканей, увеличивает свертываемость крови, уменьшает усвояемость цинка клетками костной ткани. Так же чрезмерное количество кальция приводит к закупорке кровеносных сосудов. Максимальная дневная безопасная доза составляет для взрослого от 1500 до 1800 мг. Много кальция содержится как раз в жесткой воде.

Другие материалы по этому направлению:

Можно ли пить воду с большим содержанием полифосфатов?

Можно ли пить воду с большим содержанием серебра?

Можно ли пить воду с большим содержанием нитратов?

Можно ли пить воду с большим содержанием железа?

Можно ли пить воду с большим содержанием магния?

Можно ли пить воду с большим содержанием никеля?

Сбалансированная по содержанию ионов кальция вода встречается в природе редко. Поэтому необходимы меры, направленные на очистку воды от примесей, в первую очередь, от избытка кальция. Снижение концентрации солей кальция в воде до верхней допустимой границы (20 г/ л), делает ее наиболее благоприятной для поддержания физической активности, здоровья и долголетия.

Достаточно жесткие требования к содержанию кальция стоят к воде, питающей паровые установки, поскольку из карбонатов, сульфатов и ряда других соединений кальций образует очень прочные накипи. Информация о содержании кальция в водах необходима также при решении вопросов, связанных с формированием химического состава природных вод, их происхождением, а также при исследовании карбонатно-кальциевого равновесия.

Популярные материалы:

• Фестиваль Здоровья «СТОЛИЦА ЖИЗНИ»

• Залитие квартиры, что делать если Вас затопили соседи?

• org/Article»>

  Акт о заливе квартиры

• Права и обязанности судебного эксперта

• Как назначить судебную экспертизу? Информация для назначения судебной экспертизы.

• Как определить размер морального ущерба?

• Оценка автомобиля после ДТП

• Загрязнение воды колиформными бактериями

• Результаты экспертизы и их использование. Заключение эксперта

• Заключение эксперта. Как ознакомится с выводом судебной экспертизы?

Определение кальция в воде по ГОСТу титриметрическим и потенциометрическим методами

Автоматические анализаторы воды, стоков и канализации

• Внесены в гос. реестр средств измерений РФ
• Автоматическая передача данных по GSM

• Автоматическая очистка датчика
• Не нужны реагенты для работы

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ АНАЛИЗАТОРОВ

О кальции

Кальций (Ca) – элемент № 20 второй группы четвертого периода таблицы Д. И. Менделеева.

Щелочноземельный металл Са характеризуется высокой химической активностью. В своей металлической форме кальций на Земле не существует. Пятый по распространенности элемент на планете образует соединения, встречаясь в составе горных пород (гранитов, гнейсов), в морской воде и коралловых рифах, в костях человека и животных (минерал гидроксиапатит). Кальцийсодержащие минералы кальцит и арагонит формируют раковины морских беспозвоночных, скорлупу яиц птиц и рептилий.

История открытия

Открыл кальций в 1808 году британский химик Гемфри Дэви. Ученый подверг электролизу влажную гашеную известь, смешанную с оксидом ртути, и получил амальгаму неизвестного металла. Дэви назвал обнаруженное веществом «кальций» от латинского «calx» – известняк, известь. Выделить чистый металл электролитическим методом из расплава хлорида кальция удалось позднее. Это сделал в 1855 году немецкий химик Роберт Бунзен.

Химические и физические свойства

В природе кальций обнаруживается в составе минералов-карбонатов – солей угольной кислоты. Если прокалить карбонаты и затем растворить получившиеся оксиды («земли» на языке алхимиков) в воде, рН раствора будет щелочным.

Кальций – белый блестящий металл, с температурой плавления 780 ⁰С, легко поддающийся обработке. Замечательное свойство этого щелочноземельного элемента – легкость. Кальций в пять раз легче железа и только в полтора раза тяжелее воды.

Влияние на организм человека

Содержание кальция в питьевой воде важно удерживать в оптимальном диапазоне, потому что этот элемент оказывает двойственное влияние на здоровье. Одинаково неполезно длительное время пить воду как с повышенной концентрацией кальция, так и умягченную, освобожденную от солей.

Постоянное употребление воды с большим содержанием кальция (100-500 мг/дм³) влияет на организм человека в отдаленной перспективе и способствует:

• нарушению обмена веществ;
• накоплению солей в костях скелета;
• развитию атеросклероза;
• формированию камней в почках;
• усугублению хронических заболеваний пищеварительной системы;
• закупорке пор эпидермиса, образованию сыпи на коже.

Концентрация кальция в воде от 350-450 мг/дм³ делает питье горьким на вкус, поэтому риск самостоятельно нанести вред здоровью минимален.

Недостаток ценного макроэлемента в воде приводит к дефициту кальция в организме, который проявляется:

• судорожными фибрилляциями сердца;
• увеличением проницаемости капилляров и нарушением свертываемости крови;
• неконтролируемым сокращением мышц тела;
• стимуляцией симпатоадреналовой системы;
• нарушением процессов образования и формирования костной ткани.

Влияние кальция на заболеваемость человека

Фактор износа водопроводных коммуникаций

Если рассмотреть на просвет старые водопроводные трубы, можно увидеть внутри плотные отложения накипи. В её составе обнаруживается в основном карбонат кальция.

При нагревании водопроводной воды растворенная в ней углекислота распадается на углекислый газ и воду:

2НСО₃ <=> СО₃^2- + СО₂ + H₂O

Кальций, присутствующий в воде, вступает в реакцию с углекислым газом с образованием малорастворимого карбоната кальция:

2Ca + 3CO₂ → 2CaCO₃

К поверхности труб вместе с карбонатом кальция «прикипают» взвешенные частицы, усиливая мощность наслоений, снижая пропускную способность коммуникаций.

Сточные воды – что это?

Четкое определение понятию «сточные воды» дает Водный кодекс Российской Федерации.

Под водосборной площадью здесь подразумевается территория, задействованная человеком в его промышленной и бытовой деятельности. То есть, дождевые потоки, омывшие городские парки, скверы или карьеры и ушедшие в ливневую канализацию, относятся к сточным водам. А воды, выпавшие в виде осадков над природными лесными массивами, не будут считаться таковыми.

Сточные воды подразделяются на три класса по происхождению:

• Поверхностные. Атмосферные осадки выпадают над территориями, занятыми под хозяйственно-бытовую деятельность человека, собирают пыль различного состава, нефтепродукты, тяжелые металлы, и уносят собранное в поверхностные водоемы.
• Хозяйственно-бытовые стоки, образованные человеком. Это биогенные элементы (пищевые отходы, отмершие покровы, экскременты) и сопутствующие быту загрязнения, к примеру, ПАВ моющих средств.
• Промышленные. Состав сточных вод, идущих с производств, разнообразен и зависит от рода деятельности. Сочетания загрязнителей в таких стоках самые причудливые, а взаимодействия между компонентами зачастую непредсказуемые и потенциально опасные.

Откуда берётся в стоках?

В сточных водах кальций появляется в результате деятельности человека и в процессе вымывания из природных объектов. К примеру, накопленные отложения СаСО₃ в виде известняков лежат на большей части России, Европы и Северной Америки.

Природные источники

В природе кальций входит в состав метаморфических и осадочных пород, среди которых силикаты и алюмосиликаты, известняки, минералы (алебастр, апатит, гипс, доломит, кальцит).

Эрозивные процессы, особенно с участием подкисленной двуокисью углерода воды, высвобождают кальций из связанной формы.

Катионы кальция, взаимодействуя с молекулами воды, спускаются с гор и попадают в океаны. В морской воде кальций по распространенности занимает пятую позицию после хлорида, натрия, сульфата и магния.

В реки и озера кальций попадает в результате выщелачивания поверхностного слоя почв и эрозии кальцийсодержащих пород.

CaCO₃ + CO₂ + H₂O ↔ Са (HCO3)₂ <=> Ca²⁺ + 2HCO^3-

Естественное присутствие кальция в поверхностных водоемах зависит от сезона, но обычно не превышает 1 г Са^2+/дм³. Весной в период таяния снегов выщелачивание почв происходит интенсивнее, поэтому в реках фиксируют повышение уровня кальция.

Антропогенные

Основные источники кальция в сточной воде – это горнодобывающая промышленность, предприятия, производящие неорганические химические вещества, силикатные заводы. Вносит свой вклад в загрязнение вод соединениями кальция и пищевая промышленность.

Оксид кальция СаО в качестве разрешенной пищевой добавки Е 529 применяется в производстве муки, изготовлении сахара и при хранении колбас. Оксид кальция попадает в стоки при изготовлении солидола на предприятиях нефтехимии, производстве огнеупорного материала и тормозных колодок.

Гашеная известь Са (ОН)₂ незаменима при производстве:

• бетона, силикатного кирпича в строительстве;
• известковых удобрений;
• кормов для животных.

Методы определения кальция в воде

В воде минеральной питьевой лечебной, лечебно-столовой и природной столовой концентрацию кальция определяют по ГОСТ 3268.5-78. Нормативный документ предлагает определять кальций в пробе титриметрическим и потенциометрическим методами.

Титриметрический метод

Метод основан на способности динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), которую иначе называют комплексоном III или трилоном Б, образовывать при рН 12-13 комплексные соединения с ионами кальция.

Точно отмеренный объем минеральной воды предварительно нейтрализуют соляной кислотой в присутствии индикатора, добиваясь розовой окраски раствора. Затем, добавив еще один миллилитр HCL, пробу кипятят для удаления двуокиси углерода. Далее прибавляют гидроокись натрия для установления необходимого pH – 12-13.

Пробу медленно тируют раствором трилона Б в присутствии индикатора (кальконкарбоновой кислоты) до перехода окраски из вишневого в синий.

Для определения кальция по ГОСТ 23268.5-78 можно также использовать заранее подготовленный индикатор мурексид, небольшое количество которого на кончике шпателя вносят в пробу воды перед титрованием. В этом случае титрование продолжают до перехода цвета анализируемого раствора из малинового в фиолетово-красный.

Титриметрический метод также подходит для определения массовой концентрации кальция в пробах природных и сточных вод по ПНД Ф 14.1:2:3.95-97

Потенциометрический

Потенциометрический метод основан на измерении электродвижущей силы (ЭДС) электрохимической цепи, образованной ионоселективным и вспомогательным электродами, погруженными в анализируемую среду.

Ионоселективные электроды – это электрохимические преобразователи, в которых возникает потенциал, зависящий от активности ионов в данной среде, по отношению к которым селективен (избирателен) данный электрод.

Мембрана, проницаемая только для ионов кальция, разделяет растворы электролитов – внутренний стандартный (с точно известной концентрацией ионов Ca²⁺) и анализируемый внешний. Во внутренний раствор погружен внутренний электрод сравнения. Растворы контактируют через полупроницаемую мембрану, на ее поверхностях возникают граничные потенциалы Е1 и Е2.

Между ними возникает стабильная разность потенциалов, пропорциональная логарифму определяемого иона кальция.

Для измерения ЭДС понадобится иономер – электронный высокоомный вольтметр.

Определив электродвижущую силу гальванического элемента, получится измерить концентрацию ионов Ca²⁺ в исследуемом растворе.

подходит для измерения ионов Ca²⁺ в технологических растворах и сточных водах любой отрасли промышленности.

Можно ли определить в быту?

Из-за повышенного содержания кальция в воде население испытывает ряд досадных трудностей в быту, среди которых:

• накипь в чайнике;
• плотные отложения в водопроводных трубах;
• известковый налет на нагревательных элементах стиральных машин, электрочайников, посудомоечных агрегатов;
• трудноудаляемые разводы на одежде;
• искажение вкуса приготовляемой пищи;
• неидеальный вид сантехники.

Определить точную концентрацию кальция в воде из-под крана можно только в химическом анализе с применением специальных реактивов, но в быту можно обойтись и без них.

О высоком содержании кальция судят по ряду признаков, а именно:

• душевая насадка и краны в белом налете;
• мыло и стиральный порошок почти не образуют пену, их расход возрастает;
• нагревательные элементы бытовых приборов покрыты желтоватой муфтой из накипи;
• чай долго заваривается и неприятен на вкус;
• мясо плохо разваривается.

На стеклянной посуде или зеркальной поверхности хорошо просматриваются белые разводы, если вода недостаточно очищена от примесей кальция.

В продаже встречаются тест-полоски для оперативного контроля показателей качества воды (в отделе товаров для аквариумистов, в фирменных салонах бытовой техники, кофемашин) или специальные наборы для определения кальция в воде, укомплектованные всем необходимым для проведения химического анализа в домашних условиях

Содержание кальция в воде жестко нормируется только для рыбохозяйственных водоемов, в которых предельная его концентрация установлена на уровне 180 мг/мд³.

В питьевой воде контролируется показатель «общей жесткости», определяемой в том числе и ионами кальция. Строгие нормативы в отношении содержания кальция выставлены для питания котлоагрегатов, в частности паросиловых установок. Это сделано с целью защитить оборудование от трудноудаляемой накипи, образованной в ходе химических реакций кальция и карбонатов, сульфатов и других анионов, присутствующих в природной воде.

Анализы воды «на кальций» делают аккредитованные лаборатории, куда при необходимости можно доставить воду из любого источника.

Автоматические анализаторы воды, стоков и канализации

• Внесены в гос.реестр средств измерений РФ
• Автоматическая передача данных по GSM

• Автоматическая очистка датчика
• Не нужны реагенты для работы

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ АНАЛИЗАТОРОВ

Измерение содержания кальция в питьевой воде

Определение содержания кальция в питьевой воде помогает потребителям точно измерить потребление кальция. В отличие от атомно-абсорбционной спектроскопии (ААС) и атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП), ионометр LAQUAtwin предлагает более простой метод измерения ионов кальция — ионизацию связанного кальция в воде с помощью кислоты перед анализом.

Введение

Полезно определить количество кальция, содержащегося в воде, так как это позволит установить, является ли вода жесткой или содержит ли вода (если питьевая) минералы. Это можно определить с помощью атомно-абсорбционной спектроскопии (АА) или атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой (ICP). Однако гораздо более простым способом является ионизация кальция, связанного с кислотой, с использованием предварительной кислотной обработки. LAQUAtwin Ca ²⁺ можно использовать для измерения общего количества кальция.

Счетчик LAQUAtwin Ca ²⁺ используется для проверки содержания кальция в воде перед ее продажей потребителям. Это простой и быстрый метод, используемый для проверки количества кальция, присутствующего в воде.

Метод

Процедура предварительной обработки

1. Поместите 5 мл раствора образца в 100 мл химический стакан.
2. Добавьте от 10 до 40 мкл 5M соляной кислоты в раствор образца и убедитесь, что его pH составляет около 2. Верните раствор образца в химический стакан.
3. Добавьте от 15 до 20 мл трис-гидроксиаминометанового буферного раствора с pH 6,95 в раствор, созданный на шаге 2 (тем самым разбавив его в 4–5 раз), и подтвердите, что его pH изменился примерно до 6 с помощью LAQUAtwin. pH-метр.

Небольшой образец этого раствора помещается на датчик LAQUAtwin Ca ²⁺ и измеряется. Чтобы повторить отбор, промойте водопроводной водой и промокните бумажной салфеткой.

Результаты и преимущества

Использование точного анализа ионов кальция для контроля качества и содержания кальция в воде гарантирует, что потребители смогут точно измерить потребление кальция. Это также позволяет определить, произойдет ли образование накипи при кипячении воды.

Карманный счетчик LAQUAtwin Ca ²⁺ маленький и компактный; удобно носить с собой для тестирования на месте. Его простой в использовании интерфейс прост для любого.

Для каждого типа проб в следующей таблице показаны отмеченные значения вместе со значениями, измеренными различными методами. На рисунке 1 показана корреляция между данными LAQUAtwin Ca ²⁺ и данными ионной хроматографии для предварительно обработанных и необработанных образцов. На рис. 2 показана корреляция между LAQUAtwin Ca ²⁺ и данные других методов для предварительно обработанного образца. Минеральная вода, богатая кальцием, содержит сульфат кальция и карбонат кальция, и они были ионизированы предварительной обработкой. Данные по общему содержанию кальция, полученные с помощью LAQUAtwin Ca ²⁺ , показывают лучшую корреляцию с другими методами, когда образец был предварительно обработан. ¹ 

¹ Внутреннее исследование HORIBA labs, 2013 г.

Это хорошо для вас?

Кальций в воде: полезен ли он для вас?

Вы когда-нибудь замечали белый налет внутри чайника после кипячения воды? Если у вас есть, вам не о чем беспокоиться. Это белое вещество — кальций, который существует в виде растворенного в воде минерала. В последнее время воздействие кальция в воде активно обсуждается. Некоторые утверждают, что это может негативно повлиять на организм, в то время как другие утверждают, что вода может помочь с ежедневными потребностями организма в кальции. Следует ли избегать воды с высоким содержанием кальция? Или безопасно и даже полезно пить воду с кальцием?

Что это?

Для начала давайте разберемся, что такое кальций и как он влияет на организм. Кальций — это минерал, используемый в основном нашим скелетом и мышцами. Его самая большая роль заключается в укреплении и развитии наших костей, но также помогает регулировать гормоны, мышечные сокращения (помогая нашему сердцу биться), нервные импульсы и свертываемость крови. Наши тела не создают кальций, они только перерабатывают и усваивают его. Мы можем получать кальций только из пищи и/или пищевых добавок; поэтому жизненно важно, чтобы потребление кальция было достаточным для удовлетворения суточной потребности нашего организма.

Стоит ли пить?

Не осознавая этого, наше тело ежедневно теряет большое количество кальция через пот, кожу и когда мы идем в ванную. Если организм не получает достаточного количества кальция ежедневно, он начинает полагаться на кальций в костях (и удалять его). Поначалу это не имеет большого значения, но со временем это может ослабить кости, вызывая такие заболевания, как остеопороз у пожилых женщин или склонность к переломам костей даже после незначительного падения. Если дети не получают достаточного количества кальция ежедневно, это может помешать им достичь своего полного роста во взрослом возрасте. Стадия роста, требующая наибольшего суточного количества кальция, — это подростковый возраст, поскольку именно на этой стадии наблюдается самый быстрый рост костей. Подросткам необходимо 1300 мг кальция в день, а взрослым в возрасте 19 лет-50 нужно 1000 мг.

Организм может усваивать кальций из жесткой воды так же, как он усваивает кальций из молока или другой богатой кальцием пищи. Именно по этой причине Национальный исследовательский совет США заявил, что питьевая вода может способствовать восполнению ежедневной потребности нашего организма в кальции. Однако количество кальция в воде намного ниже, чем в питательной пище. При этом жесткая вода абсолютно способна обеспечить нас некоторым количеством кальция, в котором нуждается наш организм.

Кальций накапливается в воде, когда вода проталкивается сквозь камни и почву, извлекая из них минералы. Это делает воду «жесткой». Жесткая вода имеет высокую концентрацию кальция и магния.

В последние годы многие ученые и медицинские работники проверяли жесткую воду на потенциально вредное воздействие кальция на организм, но эти проведенные испытания не дали окончательных результатов.

Итак, если кальций в нашей воде действительно приносит пользу нашему организму, есть ли в нем что-то «плохое»? Проблема с жесткой водой заключается в том, что она оставляет следы кальция на искусственных продуктах. Известковое белое вещество, которое мы видим в наших чайниках, также остается в бытовых трубах или прилипает к поверхностям, которые очищаются водой. Часть этого кальция может быть проблематичной или дорогостоящей для удаления.

Какая вода для вас самая лучшая?

Мы установили, что кальций в воде полезен для вас, но какую воду следует пить? Ответ прост: родниковая вода.