Вода. Твердість води

Відрізняють тимчасову, або карбонатну, твердість води і сталу. Тимчасова твердість обумовлюється наявністю кислих карбонатів (гідрокарбонатів) кальцію і магнію: Ca(HCO3)2 і Mg(HCO3)2, а стала — наявністю сульфатів і хлоридів кальцію і магнію: CaSO4, MgSO4, CaCl2 і MgCl2. Загальна твердість води являє собою суму тимчасової і сталої твердості.

Тверда вода непридатна майже для всіх галузей виробництва. Так, наприклад, тверду воду не можна вживати для прання білизни, миття шерсті і фарбування тканин, бо в ній мило втрачає свою мийну здатність. Це пояснюється тим, що розчинний у воді стеарат натрію С17Н35СООNa, який становить головну складову частину мила, переходить у нерозчинний стеарат кальцію (або магнію), утворюючи так зване кальцієве (або магнієве) мило:

•2С17Н35СООNa + CaSO4 = Са(С17Н35СОО)2 ↓ + Na2SO4

При цьому мильна піна утворюється тільки після повного осадження іонів кальцію і магнію, на що непродуктивно витрачається багато мила. Крім того, утворюваний осад кальцієвого і магнієвого мила міцно осідає на волокнах тканин і забруднює їх, а при фарбуванні утворює плями.

Тверда вода непридатна і для цілого ряду інших виробництв: паперового, шкіряного, крохмального, спиртового тощо. Вона непридатна і для паросилового господарства, бо при кип'ятінні води утворюється накип, який погано проводить тепло, внаслідок чого збільшується витрата палива. Накип викликає інтенсивне руйнування стінок котлів, що може призвести до аварії.

Для приготовлення їжі тверду воду теж не вживають, бо в ній погано розварюються м'ясо і овочі. Для пиття вона теж непридатна.

4. Способи усунення твердості води

Для зниження твердості води застосовують різні способи. Серед них найбільш поширеним є так званий содово-вапняний спосіб. Суть його полягає в тому, що до води додають розраховану кількість розчину гідроксиду кальцію Са(ОН)2 (вапняна вода) і соди Na2CO3.

Гідроксид кальцію знижує карбонатну (тимчасову) твердість:

•Ca(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3 ↓ + 2Н2О

•Mg(НСО3)2 + Са(ОН)2 = MgCO2 ↓ +CaCO3 ↓ +2Н2О

Сода знижує сталу твердість води:

•СаС12 + Na2СО3 = СаСO3 ↓ +2NaCl

•MgSO4 + Na2СО3 = MgCO3 ↓ + Na2SO4

Утворені осади карбонатів кальцію і магнію відфільтровують. Карбонатну твердість можна усунути також шляхом нагрівання води до кипіння. При цьому кислі карбонати розкладаються з утворенням нормальних карбонатів кальцію і магнію, які виділяються в осад:

•Са(НСО3)2 = СаСО3 ↓ + Н2О + СО2 ↑

•Mg(НСО3)2 = MgСО3 ↓ + Н2О + СО2 ↑

Тому карбонатну жорсткість називають також тимчасовою.

5. Визначення твердості води

Твердість води визначається кількістю розчинених у ній солей вугільної, сірчаної, хлор-водневої, фосфорної, азотної кислот, переважно кальцію і магнію. В деяких випадках твердість води зумовлена присутністю солей калію, нагрію, заліза (II), марганцю (II), алюмінію. Ці елементи в природних умовах потрапляють у воду внаслідок впливу вуглекислого газу на карбонатні мінерали або в результаті біохімічних процесів, що проходять у зволожених шарах ґрунту.