Жёсткость воды и способы её устранения

Научиться понимать причины жёсткости воды и выбирать способы её устранения в зависимости от типа жёсткости.

Жёсткая вода — причина накипи в чайниках и стиральных машинах, плохого пенообразования мыла и даже проблем с трубами. Умягчение воды экономит деньги и продлевает жизнь бытовой техники, а в промышленности — необходимое условие для многих производств.

• Жёсткость воды обусловлена присутствием растворимых солей кальция и магния.
• Различают временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) жёсткость.
• Временную жёсткость можно устранить кипячением, так как гидрокарбонаты разлагаются.
• Постоянную жёсткость кипячением не устранить, нужны химические реагенты или ионный обмен.
• Синтетические моющие средства менее чувствительны к жёсткой воде, чем мыло.
• Умягчение воды — важный процесс в промышленности и быту.

Жёсткость воды

Свойство воды, вызванное наличием в ней растворимых солей кальция и магния.

Временная (карбонатная) жёсткость

Жёсткость, обусловленная гидрокарбонатами кальция и магния (Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2). Устраняется кипячением.

Постоянная (некарбонатная) жёсткость

Жёсткость, вызванная другими растворимыми солями кальция и магния (например, хлоридами и сульфатами). Кипячением не устраняется.

Накипь

Твёрдый осадок, образующийся при нагревании жёсткой воды, состоящий в основном из карбоната кальция.

Умягчение воды

Процесс удаления из воды ионов кальция и магния для снижения её жёсткости.

Ионный обмен

Процесс, при котором ионы кальция и магния в воде заменяются на ионы натрия или водорода с помощью специальных ионообменных смол.

• Временная жёсткость устраняется кипячением: Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + H2O + CO2↑.
• Постоянную жёсткость устраняют добавлением реагентов, например, соды Na2CO3: CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2NaCl.
• Ионообменные фильтры заменяют ионы Ca2+ и Mg2+ на ионы Na+, что делает воду мягкой.
• Синтетические моющие средства (стиральные порошки) не образуют осадков с ионами жёсткости, в отличие от мыла.
• Жёсткость воды измеряется в градусах жёсткости (например, °Ж), 1 °Ж соответствует определённой концентрации ионов Ca2+ и Mg2+.

1. Пример 1реакция

   Накипь в чайнике

   Уравнения

   • результат разложения гидрокарбонатов при кипячении: Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + H2O + CO2↑
2. Пример 2случай
   • Если мыло плохо пенится в воде, это признак жёсткой воды: ионы Ca2+ и Mg2+ реагируют с мылом, образуя нерастворимые соли
3. Пример 3случай
   • В стиральных машинах используют ионообменные фильтры или специальные порошки с добавками, которые связывают ионы жёсткости
4. Пример 4случай
   • В промышленности для умягчения воды часто используют ионообменные установки, которые заменяют Ca2+ и Mg2+ на Na+

• В природе дождевая вода мягкая, но, просачиваясь через известняки и доломиты, она обогащается ионами кальция и магния, становясь жёсткой.
• В старину жёсткость воды определяли по тому, насколько хорошо в ней мылится мыло: в жёсткой воде мыло почти не пенится.
• Некоторые аквариумисты специально смягчают воду для рыб, которым нужна мягкая вода, например, для неонов или дискусов.

• При кипячении воды для устранения временной жёсткости выделяется углекислый газ — не вдыхать его в больших количествах, проветривать помещение.
• При работе с реагентами (например, содой) избегать попадания в глаза и на кожу.

• Соединения кальция и магния (урок 50)
• Соли, их свойства (урок 45)
• Растворы и растворимость (урок 20)