Перш за все, давайте з’ясуємо, чому це проблема, коли вода дуже жорстка. Регулярне її споживання води тягне за собою появу каменів у видільної системи. Використання її для купання чи вмивання може часто викликати подразнення шкіри, особливо у дітей. Крім того, вона може створювати певні незручності в побуті: солі металів (кальцію і магнію), що відповідають за жорсткість води, можуть утворювати особливі з’єднання (нерозчинні) з містяться в милі жирними кислотами.
Проведемо досвід:
Які бувають жорсткості води?
Тимчасова і постійна твердість води. Що ж таке постійна?
Це така певна величина, що відображає кількість розчинених у воді солей різних металів, таких як кальцій, марганець, залізо. Тимчасова твердість (яку можна витягти) і постійна твердість. Тимчасова обумовлена бікарбонатом кальцію і магнію, а постійна джгут – їх сульфатами і хлоридами (CaCl2 і MgCl2). Можемо зробити висновки, що жорстка вода – це та, в якій одночасно знаходиться багато солей металів.
Коли ми додаємо в неї хлорид кальцію, штучно підвищуємо її жорсткість. Як згадувалося вище, CaCl2 викликає постійну некарбонатну твердість води. І одна з частин нашого експерименту продемонструвала цей факт: при кипінні на стінках не відбувається помітних опадів.
Додавання бікарбонату натрію NaHCO3 призводить до утворення бікарбонату кальцію в розчині:2 NaHCO3 + CaCl2 = Ca (HCO3)2 + 2NaCl, а через утворення Са (HCO3)2 твердість нашої води стає тимчасовою – тепер її можна видалити кип’ятінням.
Чому утворюється накип і як її видалити
Накип (або вапняний наліт) – нерозчинний карбонат кальцію, осаждающийся при термічному розкладанні бікарбонату кальцію. Незважаючи на те, що товстий сірий шар луски не робить страви красивіше, шкоди це не приносить. Крім того, він може отримати надмірну твердість води з крана. Крім цього, накип можна легко видалити чайників і горщиків, очистивши їх із застосуванням розчину лимонної кислоти.
Як пом’якшити воду
Вода, яка містить в собі невелику кількість солей металів, м’яка. І процес вилучення твердості її розм’якшує. Найпростіший спосіб розм’якшення, як показано в нашому експерименті, – це кип’ятіння. При нагріванні бікарбонати кальцію і магнію піддаються термічному розкладанню. Цей процес видаляє тільки тимчасову (карбонатну) твердість (постійну жорсткість води можна усунути іншими способами). Постійна твердість зберігається: вода, насичена хлоридом кальцію CaCl2, не залишає осаду при кип’ятінні. Дистиляція тісно пов’язана з цією дією. У процесі дистиляції випарена рідина конденсується на охолодженій поверхні і, таким чином, збирається у вигляді крапель. Очищена таким способом вода називається дистильованої. Вона непридатна для пиття, так як вимиває з організму мінерали. Проте широко використовується в науці і промисловості.
Інший спосіб розм’якшення – використання реагентів. Вони переносять іони магнію і кальцію в форму, яка не розчиняється, додаючи певні хімічні речовини, наприклад гідроксид кальцію (процес називається розм’якшенням вапна). Подібно кип’ятіння розм’якшення вапна видаляє тільки карбонатну жорсткість.
Усунення постійної жорсткості води
Для того щоб отримати постійну (некарбонатну) твердість, більш глибоке розм’якшення води необхідно, тому в додаток до гашеного вапна вони використовують карбонат натрію.
Для ще більш ефективного видалення іонів металів використовують “великі гармати” – фосфат натрію:
Na 3 po 4:СА3 3Ca2+ + 2Na3PO4 → (РО4)2↓ + 6Na+
3Mg2+ + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2= + 6Na+.
Недоліком цього методу пом’якшення є те, що необхідно точно дозувати дані нам реагенти. У промисловості найбільш широко застосовується технологія пом’якшення води іонообмінними смолами. Воду фахівці пропускають через фільтр, що утримує іони металів (кальцію, марганцю, заліза, магнію). Ці “спіймані” частинки замінюються іонами калію, натрію або водню H+, що виділяються в розчин. Цей спосіб також дієвий, коли вам заважає постійна твердість води.
Висновки: що ж краще?
Яка вода для вас краще – тверда або м’яка? Відповідь проста: все добре в міру. Ідеальним варіантом для щоденного домашнього використання є вода середньої жорсткості, яка містить невелику кількість шкідливих речовин. Правильний баланс – це завжди шлях до гармонії.
