Вивчаємо тему самостійно, творчо - для 11-класників, щоб було доступно і весело

Жорсткість (твердість) води

-         Про твердість води хочу вам розказати.

Що це таке – всі ви маєте знати.

-         Знаєм! Бо взимку вода замерзає:

Снігом стає або льодом буває.

Взимку, коли є мороз надворі,

Стане  твердою вода– знають всі!

-         Лід або сніг – агрегатний це стан;

Твердість чи жорсткість води – інший план.

Добрий розчинник вода – всім відомо,

Солі є в ній у річках, в морі, й вдома.

Йони  Са²⁺ та  Мg²⁺ вкрай підступні, коварні,

Приносять  проблеми вони непоправні.

Жорсткість бува тимчасова й постійна,

Людям й машинам це шкода рушійна.

Солі невидимі ці, не знайдеш;

В чайник заглянеш – все вмить осягнеш.

-         Як же позбутись халепи цієї?

-         Способи є! Вивчи, знай, вмій ладити з нею.

Воду доцільно нам всім кип’ятити,

Воду «зм’якшити» і потім лиш пити.

Мило чи сода, вапно теж поможуть,

Йони шкідливі так в осад положать.

Ти напиши ці реакції, знай,

Воду (рідку) зм’якшуй і споживай.

Н.І.Сопилюк, 17.03.2020

При нагріванні води, що має карбонатну твердість, утворюється осад карбонатів кальцію і магнію і виділяється СО₂:

Са(НСО₃)₂.= СаСО₃↓ + СО₂­ + Н₂О.

Через це карбонатну твердість називають тимчасовою. Твердість води, яка залишається після кип’ятіння, називають постійною.

За твердістю воду умовно поділяють на м’яку, середню, тверду і дуже тверду. Морська вода завжди значно твердіша, ніж прісна.

Тверда вода непридатна для багатьох технічних завдань. При її використанні у парових котлах стінки вкриваються накипом, що погіршує теплопередачу, веде до утворення тріщин. Тверда вода не придатна для прання тканин, варіння мила. Вона не дає піни з милом, оскільки розчинні натрієві і калієві солі вищих жирних кислот з мила переходять у нерозчинні солі кальцію та магнію:

2С₁₇Н₃₅СООNa + CaSO₄ = Ca(С₁₇Н₃₅СОО)₂↓ + Na₂SO₄.

 натрій стеарат                            кальцій стеарат

У зв’язку з цим проводять пом’якшення води – видалення солей магнію і кальцію. Пом’якшення буває фізичне і хімічне.

При хімічному пом’якшенні у воду додають осаджувачі – найчастіше соду NaНCO₃ і вапно Ca(ОН)₂. При цьому відбуваються реакції:

Ca²⁺ + HCO₃^– = CaCO₃↓ + H⁺,                   Mg²⁺ + Ca(OH)₂ = Mg(OH)₂↓ + Ca²⁺.

Іноді для видалення іонів Mg²⁺ і Са²⁺ воду пропускають через шар іоніту (катіоніту) – проводять іонообмінну очистку. Катіоніт – сполука типу Na₂R, де R – органічний залишок, у якому натрій може замінятись на іони магнію або кальцію:

Na₂R + Са²⁺ = СаR + 2Na⁺.

До фізичних методів пом’якшення води належать електродіаліз, магнітна та ультразвукова обробка.

Найчастіше пом’якшення води проводять у кілька етапів:

1.    кип’ятінням усувають тимчасову твердість;

2.    додаванням кальцій гідроксиду та соди – постійну твердість;

3.    для додаткового пом’якшення воду пропускають через катіоніт.