Контрольные вопросы

1. Приведите примеры катионов и анионов, которые могут быть обнаружены с помощью окислительно-восстановительных реакций.

2. Какие ионы образуют окрашенные комплексные соединения: Cu²⁺; Cu⁺; Fe²⁺; Fe³⁺; Co³⁺; Zn²⁺; Ag⁺?

3. Присутствие каких ионов может быть обнаружено по образованию летучих веществ: SO ; SO ; CO ; PO ; Na⁺ ; NH ?

4. Как доказать наличие ионов Сu²⁺ и Ag⁺ в одном растворе?

Лабораторная работа № 3 (4 ч.)

Тема: Карбонаты. Жесткость воды (постоянная и временная).

Цель: ознакомиться со способами устранения временной и постоянной жесткости воды.

Теоретическая часть

Присутствие в воде ионов Са²⁺ и Мg²⁺ обуславливает так называемую жёсткость воды. Жёсткая вода вызывает повышенный расход мыла, по­скольку при взаимодействии солей кальция и магния с мылом образуются нерастворимые осадки:

2С₁₇Нз₅СООNа+ Са(НСО₃)₂ = 2NаНСОз + (С₁₇Н₃₅СОО)₂Са

На стенках паровых котлов жёсткая вода образует накипь, обладаю­щую плохой теплопроводностью. Кроме того, накипь способствует корро­зии стенок котлов. В жёсткой воде плохо разваривается мясо, овощи, пло­хо заваривается чай. Очень жёсткая вода не пригодна для питья. Условная классификация воды по уровню жёсткости приведена в табл. 3.

Таблица 3

Классификация воды по уровню жёсткости

Класс воды	Общая жесткость, мг-экв/л
Очень мягкая	до 1,5
Мягкая	1,5-3,0
Умеренно жёсткая	3-6
Жёсткая	6-9
Очень жёсткая	более 9

Помимо общей жёсткости различают временную и постоянную жёст­кость.

Временная (карбонатная) жёсткость (ВЖ) обусловлена присутствием в воде только гидрокарбонатов кальция Са(HСО₃)₂ и магния Мg(НСОз)₂, а постоянная (некарбонатная) жёсткость (ПЖ) - сульфатами и хлоридами каль­ция и магния: СаSО₄, МgSО₄, СаСl₂, МgСl₂.

Временная и постоянная жёсткость вместе составляют общую жёст­кость воды. Общая же­сткость (ОЖ) складывается из постоянной и временной жесткости:

ОЖ = ВЖ + ПЖ

Процесс, снижающий или полностью устраняющий жёст­кость, называется умягчением воды. Временную жесткость можно устра­нить, если воду подвергнуть кипячению. При повышении температуры из воды, содержащей растворенный гидрокарбонат кальция, выпадает в оса­док труднорастворимый карбонат кальция и выделяется диоксид углерода:

Са(НСО₃)₂  СаСО₃ + Н₂О + СО₂

Мg(НСО₃)₂  МgСО₃ + Н₂О + СО₂

Наиболее распространены химические методы умягчения воды, осно­ванные на связывании ионов кальция и магния в труднорастворимые со­единения. Для этой цели применяют гидроксид кальция Са(ОН)₂, карбонат натрия Nа₂СО₃, гидроксид натрия NаОН, ортофосфат натрия Nа₃РО₄ и др. Широко используется метод устранения жёсткости при помощи так назы­ваемых ионитов, ионообменников. Жёсткая вода, пропущенная через слой измельченного катионита, освобождается от ионов кальция и магния. В последнее время находят всё большее применение методы снижения или устранения жёсткости воды с использованием мембран. Это метод обрат­ного осмоса и метод электродиализа.

Количественно жесткость воды выражают градусами жесткости, то есть числом мг-экв. растворимых солей кальция и магния в 1 л. воды. Во многих технологических процессах содержание растворимых со­лей многовалентных катионов лимитируется ГОСТом, т.к. жесткость воды влияет на качество продукции.