Конспект урока: Жёсткость воды и способы её устранения

Человек постоянно использует воду в бытовых или технических целях. Поэтому для потребителя особую важность представляет такая характеристика воды, как жёсткость.

Содержание данных катионов в воде обусловливают растворимые соединения кальция, магния и железа. Например, это могут быть хлориды, нитраты и сульфаты металлов. В жёсткой воде мыло не мылится. Мыла — натриевые или калиевые соли жирных органических кислот с общими формулами $\mathrm{R}-\mathrm{COONa}$ или $\mathrm{R}-\mathrm{COOK}$. Эти соли способны к диссоциации:
 

$\mathrm{R}-\mathrm{COOK} = \mathrm{R}-{\mathrm{COO}}^{-} + {\mathrm{K}}^{+}$.

При этом такие же соли кальция и магния к диссоциации не способны, поэтому, пока все ионы Ca²⁺, Mg²⁺ и Fe³⁺ не будут переведены в осадок, мыло мылиться не будет.

В жёсткой воде плохо развариваются мясо и крупы, на чайнике появляется слой накипи.

Причиной жёсткости воды могут быть не только средние соли кальция и магния, но и их кислые соли. Гидрокарбонаты отлично диссоциируют в воде, делая её более жёсткой:

$\mathrm{Ca}{\left({\mathrm{HCO}}_3\right)}_2 = {\mathrm{Ca}}^{{ }_{2+}}+2{{\mathrm{HCO}}_3}^{-}$.

При нагревании жёсткой воды присутствующие в ней гидрокарбонаты кальция и магния превращаются в нерастворимые карбонаты:

$\mathrm{Ca}{\left({\mathrm{HCO}}_3\right)}_2 = {\mathrm{CaCO}}_3\downarrow + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} + {\mathrm{CO}}_2$.

Именно карбонаты образуют накипь в чайнике, трубах и пр.

Способы устранения жесткости воды

Жёсткость воды, обусловленную содержанием в ней гидрокарбонатов и карбонатов кальция и магния и устраняемую кипячением, называют временной жёсткостью.

Если в воде содержатся другие соединения кальция и магния (хлоридов и сульфатов), говорят о постоянной жёсткости. Кипячением её не устранить.

Временную и постоянную жёсткость можно устранить добавлением карбоната натрия:
 

${\mathrm{CaCl}}_2 + {\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3 = {\mathrm{CaCO}}_3\downarrow + 2\mathrm{NaCl}$,

${\mathrm{Ca}}^{2+} + {{\mathrm{CO}}_3}^{2-} = {\mathrm{CaCO}}_3\downarrow$.

Ещё один способ устранения временной жёсткости — добавление к ней определённого количества суспензии гидроксида кальция — известкового молока. При этом гидрокарбонаты переходят в карбонаты и выпадают в осадок:
 

$\mathrm{Ca}{\left({\mathrm{HCO}}_3\right)}_2+\mathrm{Ca}{\left(\mathrm{OH}\right)}_2 = 2{\mathrm{CaCO}}_3\downarrow +2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$.

Самой жёсткой водой в природе является морская вода, а самой мягкой — дождевая и талая, в которой содержание солей близко к нулю.

Самой мягкой искусственной водой является дистиллированная. Но на организм человека она может оказывать даже вредное воздействие, вымывая из него необходимые минеральные соли.

Вода в некоторых природных источниках содержит ионы калия, натрия, кальция, магния, а также различные анионы, которые необходимы организму человека. Если содержание этих солей превышает 1 г/л, то такие источники называют минеральными.