3 Жортскість води

Жортскість води обумовлена вмістом у ній розчинних солей кальцію і магнію – гідрокарбонатів, сульфатів і хлоридів. Розрізняють тимчасову і постійну жортскість води.

Тимчасова жортскість визначається вмістом у воді розчинних гідрокарбонатів кальцію і магнію. При кип'ятінні води гідрокарбонати переходять у малорозчинні карбонати:

Са(НС0₃)₂= СаСО₃ + СО₂ + Н₂О .

Постійна жортскість обумовлена наявністю у воді сульфатів і хлоридів. Її можна усунути перегонкою, хімічною обробкою, наприклад, содою:

CaSO₄ + Na₂C0₃ = CaCO₃ + Na₂SO_4.

У промисловості розповсюджений метод усунення жортскосты води шляхом катіонного обміну.

Na₂R + Са(НСО₃)₂ = Ca²⁺ + 2NaHCО_3,

Na₂R + CaSО₄ = Ca²⁺ + Na₂S0_4,

де Na₂R – катіоніт зі складним алюмосилікатним аніоном

чи 2RCOOH + Са²⁺= (RCOO)₂Ca + 2Н⁺ де RCOOH – Н⁺ – катіоніт

Жорсткість води виражають у мілімолях еквівалентів іонів Са²⁺ і Мg²⁺ на літр води (чи міліграм еквівалентів цих іонів).

Один мілімоль еквіваленту (чи міліграм – еквівалент) жортскості відповідає вмісту 20, 04 мг/л іонів кальцію чи 12,16 мг/л іонів магнію. Вода із жорсткістю менше 4 ммоль- екв/л називається м'якою, від 4 до 8 – середньою і від 8 до 12 – жорсткою.

Приклад 1 Обчислити жорсткість води, знаючи, що в 500 л її міститься 202,5г Са(НСО₃)₂.

Розв'язок: у 1л води міститься 202,5/ 500 = 0,405г

Са(НСО₃)₂, що складає 0,405 /81 = 0,005

еквівалентних мас чи 5 мекв/л (81 г/моль – еквівалентна маса Са(НСО₃)₂. Отже, жорсткість води 5 мекв.

Приклад 2 Скільки грамів CaSО₄ міститься в 1м³ води, якщо жорсткість, обумовлена наявністю цієї солі, дорівнює 4 мекв?

Розв'язок: мольна маса CaS0₄ дорівнює 136,14 г/моль, еквівалентна маса дорівнює 136,14 /2 = 68,07 г/моль. У 1 м³ води жорсткість 4 мекв міститься 4 · 1000 = 4000 мекв, чи 4000 · 68,07 = 272280 мг = 272,280 г CaS0₄.

Приклад 3 Яку масу соди треба додати до 500 л води, щоб усунути її жорсткість 5 мекв?

Розв'язок: у 500 л води міститься 500 · 5 = 2500 мекв солей, що обумовлюють жорсткість води. Для усунення жорсткісті варто додати 2500 · 53 = 132500 мг = 132,5г соди (53 г/моль – еквівалентна маса Na₂C0₃).

Приклад 4 Обчислити карбонатну жорсткість води, знаючи, що на титрування 100 см³ цієї води, що містить гідрокарбонат кальцію, треба було 6,25 см³ 0,08 н розчину HCL.

Розв'язок: обчислюємо нормальність розчину гідрокарбонату кальцію. Позначивши число еквівалентів розчиненої речовини в 1л розчину, тобто нормальність, через х, складаємо пропорцію:

н.

Таким чином, у 1л досліджуваної води міститься 0,005 · 1000 = 5 мекв гідрокарбонату кальцію чи 5 мекв Са²⁺ -іонів. Карбонатна жорсткість води 5 мекв.

Наведені приклади розв'язують, застосовуючи формулу:

Ж= ,

де m – маса речовини, що обумовлює жорсткість води чи речовини, яка усунула жорсткість води, мг, m_e– еквівалентна маса цієї речовини, V – об'єм води, л.

Розв'язок: Ж= = = 5 мекв ( 81-еквівалентна маса Са(НСО₃)₂, дорівнює половині його мольної маси).

Рішення прикладу 2: з формули Ж= , m = = 272280 мг = 272,280 г CaSO₄.