8.1. Рекомендації до вивчення теоретичного матеріалу

При виконанні завдань по цій темі необхідно звернути увагу на наступне:

Розрізняють твердість(жорсткість)некарбонатну (постійну) і карбонатну (тимчасову).Наявністю в природній воді Са(НСО₃)₂іMg(HCO₃)₂обумовлюється карбонатнатвердість води, некарбонатна – наявністю хлоридів і сульфатів магнію і кальцію. Карбонатна і некарбонатнатвердістьскладають загальнутвердість води в м екв/л (миліеквивалент/л).

У лабораторії карбонатну твердість(жорсткість)води (Ж_тимч.) звичайно визначають методом титрування визначеного обєму води розчином соляної кислоти відомої концентрації в присутності індикатора метилоранжу. При титруванні протікають реакції:

Са(НСО₃)₂+2НСl  CaCl₂+2H₂O+2CO₂

Mg(HCO₃)₂+2HCl  MgCl₂+2H₂O+2CO₂.

Розрахунок роблять за формулою: V₁C_H1=V₂C_H2,деV₁– обєм води в мл;V₂- обєм кислоти, витраченої на титрування;C_H1– нормальність розчину солей у воді;C_H2– нормальність кислоти. Звідси: С_Н1=; Ж = С_н110³(м екв/л).

При розвязуванні задач можна також користуватися формулою: Ж = , де m – маса речовини в мг, що обумовлює жорсткість води або солі, яку застосовували для її усунення; m_е – еквівалентна маса цієї речовини; V – обєм розчину в л.

Щоб усунути жорсткість води, потрібно зв'язати іони Са²⁺і Мg²⁺у нерозчинні сполуки, використовуючи таблицю розчинності. Для осадження іонів кальцію і магнію використовують переважно содуNa₂CO₃, вапно Са(ОН)₂чи фосфат натріюNa₃PO₄. Тимчасова жорсткість води може бути усунута тривалим кип'ятінням. При цьому протікають такі реакції:

Са(НСО₃)₂CaCО₃+Н₂О+СО₂

Mg(HCO₃)₂  Mg(OH)₂+2CO₂.

2. Приклади розвязування типових задач

Задача 1. Запропонуйте способи усунення тимчасової і постійноїтвердості (жорсткості) води.

Рішення.Для усунення тимчасової жорсткості, крім методу кип'ятіння, використовують методи осадження:

- вапняний метод: Са(НСО₃)₂+Са(ОН)₂2СаСО₃+2Н₂О

Mg(HCO₃)₂+2Са(ОН)₂2СаСО₃+Mg(OH)₂+2H₂O

- натронний метод: Са(НСО₃)₂+2NaOHСаСО₃+Na₂CO₃+2H₂O

Mg(HCO₃)₂+4NaOH  Mg(OH)₂+2Na₂CO₃+2H₂O

- содовий метод: Са(НСО₃)₂+Na₂CO₃ СаСО₃+2NaHCO₃

Mg(HCO₃)₂+ Na₂CO₃ MgCO₃ +2NaHCO₃

Для видалення постійної жорсткості можна використовувати:

- содовий метод: CaSO₄+ Na₂CO₃ CaCO₃+Na₂SO₄

MgSO₄+Na₂CO₃ MgCO₃+Na₂SO₄

- фосфатний метод: 3 CaSO₄+2Na₃PO₄ Ca₃(PO₄)₂+3Na₂SO₄

3MgSO₄+2Na₃PO₄Mg₃(PO₄)₂+3Na₂SO₄

Задача 2. Обчислити жорсткість води, знаючи, що в 500 л її міститься 202,6 г Са(НСО₃)₂.

Рішення.Визначаємо еквівалентну масу Са(НСО₃)₂:m_е== 162:2=81(г/моль). Знаходимо жорсткість води за формулою:

Ж = ==5 м екв/л.

Задача 3.Обчислити карбонатну жорсткість води, знаючи, що на титрування 100 мл цієї води витрачено 6,25 мл 0,008 н. розчину НСl.

Рішення.Підставляємо дані у формулу: V₁C_H1=V₂C_H2

100С_н1= 6,250,008 ; С_н1= 0,005 екв/л.

Оскільки жорсткість води виражається в мекв/л, то: Ж = С_н110³= 5 м екв/л.