Определение органолептических свойств и жесткости воды.
Понятие о жесткости воды.
Жесткость воды зависит от присутствия в ней растворимых солей кальция, в некоторых случаях – солей магния и железа. Жесткая вода при кипячении образует накипь вследствие оседания карбонатов и оксикарбонатов кальция, магния и железа . Мыло в жесткой воде не мылится (не вспенивается), так как образуются нерастворимые в воде кальциевые и магниевые соли жирных кислот.
Жесткая вода не пригодна для питания паровых котлов и для применения в химической технологии. Очень жесткая вода вредна для здоровья, так как может вызывать увеличение содержания кальция в крови, усиление кальцификации организма и ослабление процессов регенерации. Человек потребляет в сутки 0,7-2 г кальция с пищей и питьевой водой. По данным токсикологов, кальций в дозе 3,5-5,2 мг/кг массы или концентрации в питьевой воде 100-150 мг/л увеличивает заболеваемость населения болезнями почек, артритами и полиартритами. Кальций – биогенный элемент. Он необходим для нормального течения многих жизненных процессов. Он участвует в образовании костей и зубов, в процессе свертывания крови, регулирует возбудимость нервно-мышечного аппарата, повышает тонус сердечной мышцы. Поэтому неблагоприятен как дефицит, так и его избыток в организме.
Различают жесткость воды временную (или устранимую) и постоянную. Временная жесткость воды обусловлена присутствием в воде бикарбонатов, дигидрокарбонатов Ca(HCO 3) 2 , реже Mg(HCO 3) 2 и Fe(HCO 3) 2 . Временную жесткость можно устранить кипячением воды.
При кипячении воды бикарбонаты разлагаются с образованием карбонатов, оксикарбонатов и гидроксидов:
Ca(HCO 3) 2 =CaCO 3 + H 2 O + CO 2
Mg(HCO 3) 2 = MgCO 3 + H 2 O + CO 2
2Mg(HCO 3) 2 = Mg(OH) 2 CO 3 + H 2 O + 3CO 2
Fe(HCO 3) 2 =Fe(OH) 2 + 2CO 2
Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в ней преимущественно сульфатов и хлоридов кальция и магния и не устраняется кипячением. Сумма временной (устранимой) и постоянной жесткости составляет общую жесткость воды.
Проявление жесткости воды.
На внутренних стенках паровых котлов и трубопроводов из жесткой
воды осаждаются нерастворимые соли в основном СаСО 3 по реакции:
Са(НС0 3) 2 =↓ СаСО 3 + Н 2 0 + С0 2 .
Они снижают теплопроводность стенок, вызывая затем местный перегрев их и коррозию металла. Случайное отделение накипи от раскаленной стенки может вызвать быстрое испарение воды и взрыв котла. Жесткой водой нельзя пользоваться при проведении некоторых технологических процессов, например, крашение тканей.
При стирке в жесткой воде повышается расход моющих средств. Это обусловлено образованием солей органических кислот Са 2+ и Mg 2+ .
2Na(C l7 H 35 COO) + Са(НС0 3) 2 =↓ Ca(С 17 H 35 COO) 2 +2NaHC0 3
Кроме того, при стирке в жесткой воде те же соли осаждаются на ткани, ухудшая ее свойства (белые ткани приобретают стойкий желтоватый цвет).
Синтетические моющие средства обеспечивают эффективный и экономичный процесс стирки в мягкой и жесткой воде, так как они не образуют нерастворимых солей.
В жесткой воде плохо развариваются овощи, особенно стручковые, так как содержащиеся в них пектины образуют на стенках клеток нерастворимые соединения с ионами кальция и магния.
Общее содержание кальция в организме человека в среднем составляет 1,9% от общей массы тела, при этом 99% всего количества приходится на долю скелета и лишь 1% содержится в остальных тканях и жидкостях организма. Суточная потребность в кальции для взрослого человека 0,45-1,2 г. Кальций участвует во всех жизненных процессах организма. Нормальная свертываемость крови происходит только в присутствии солей кальция. Кальций играет важную роль и в нервно-мышечной возбудимости организма.
При избытке кальция наблюдаются: болезни костной системы, мышечная слабость, затруднение координации движений, деформация костей позвоночника и ног, самопроизвольные переломы, болезни внутренних органов.
Недостаток кальция вызывает тахикардию, аритмию, побеление пальцев рук и ног, боли в мышцах, повышенную раздражительность, галлюцинации, потерю памяти, умственную отсталость. Волосы становятся грубыми и выпадают, ногти - ломкими, кожа утолщается и грубеет, на эмали зубов появляются ямки, хрусталик глаза теряет прозрачность.
Характеристика видов жесткости воды
Каждый из нас хотя бы раз в жизни слышал термин «жесткость воды». Под ним подразумевается присутствие в воде, которая у людей в квартирах поступает из крана, солей магния и кальция, но в растворенном виде. Жесткость воды будет напрямую зависеть от региона проживания.
Отличие временной и постоянной жесткости
Временная жесткость – это примесь в водопроводной воде соединений магния и кальция, которые носят название гидрокарбонатов и карбонатов. При проведении процедуры кипячения этой воды соединения распадаются, тем самым оседая на стенках чайника в виде накипи. Получается, что при кипячении жесткость самоустраняется, поэтому и носит название временной.
Постоянная жесткость – когда в воде наличие солей магния и кальция образуют соединения с сильными кислотами, такими как азотная, серная или соляная. Как бы сильно хозяйки не кипятили чайник, эти примеси в воде после кипячения никуда не исчезнут.
Временная и постоянная жесткость в других источниках могут именоваться карбонатная и не карбонатная жесткость воды соответственно. Одна и та же вода может обладать сразу двумя этими характеристиками, а их сумма носит название «суммарной жесткости».
Причины повышенной жесткости воды
Дело в том, что вода перед попаданием в квартиры проделывает огромный путь. В природе вода считается идеальным растворителем, она насыщается магнием и кальцием, когда проникает через известковые и другие горные породы. В итоге вода приобретает разную жесткость, для выражения которой была придумана система единиц измерения жесткости воды.
Система единиц измерения жесткости воды
Данная система измерения, как и другие, в разных странах различные единицы измерения жесткости, но для большинства общепринятыми считаются российские стандарты, где за единицу измерения взят один моль на кубический метр воды.
Стандарты жесткости воды
Существует огромное количество мнений по поводу того, какая вода является жесткой, а какая мягкой. В среднем показатели разделяются следующим образом:
- Очень мягкая вода: 0 – 1,5
- Мягкая вода: 1,5 – 3
- Умеренная: 3 – 6
- Жесткая вода: 6 – 9
- Очень жесткая вода: более 12.
Характеристики жесткой воды
Для организма человека жесткая вода с большим содержанием кальция становится даже полезной, так как она наполняет его жизненно важным для костей элементом. Но помимо этого жесткая вода может спровоцировать формирование камней в мочевыводящих каналах и в почках, а мягкая – повышает риск возникновения сердечнососудистой патологии
При умывании кожи жесткой водой она начинает сушиться, а при использовании мыла оно плохо пенится. На трубах и чайниках быстро образуется накипь. Но и мягкая вода не так полезна, как кажется – её использование может спровоцировать коррозию труб и других устройств.
Для бытовых приборов большая жесткость воды часто оказывается губительной, особенно для стиральных машин. Для предупреждения поломки машинки или электрического чайника необходимо использовать в быту фильтры для воды. При поломке ремонт будет стоить недешево, поэтому лучше заранее уберечься от ненужных растрат.
В высокоминерализованной воде концентрация ионов магния может равняться нескольким граммам, а в соленой воде – даже десяткам грамм на литр воды.
Что касается сравнения подземных и поверхностных вод, то у последних жесткость намного меньше, зато она подвергается изменениям погоды, максимально увеличиваясь в конце зимы, а уменьшаясь – во время половодья, когда разбавляется дождевыми и талыми водами. Максимальная жесткость отмечена в воде морей и океанов.
Жесткость аквариумной воды
во многом определяет самочувствие обитателей аквариума и его нормальное функционирование.
Для каждого живого существа, обитающего в воде, есть определенный диапазон жесткости воды, в котором оно (существо) хорошо себя чувствует и способно нормально нормально жить и размножаться.
Жесткость воды
определяется содержанием в ней растворенных солей кальция, магния и некоторых других элементов периодической таблицы (например - железа и алюминия, но их влияние пренебрежимо мало). Это в общем. А вот дальше - несколько сложнее…
Дело в том, что жесткость бывает постоянная
(некарбонатная) и временная
(карбонатная). А еще - общая, равная их сумме.
Постоянная жесткость (обозначается - GH) обусловлена содержанием в воде сульфатов, хлоридов, сульфатов и некоторых других солей кальция и магния. При нагревании они в осадок не выпадают. Именно некарбонатная жесткость является определяющей и влияет на пригодность воды для жизни в ней животных и растений.
Карбонатная жесткость
(обозначается - KH) зависит от содержания в воде карбонатов и гидрокарбонатов тех же кальция и магния. Именно этим веществам мы обязаны появлению накипи в чайнике и белого налета на стенках аквариума при испарении воды.
Кипячение воды и удаление осадка устраняет эти соли, именно поэтому карбонатная жесткость называется временной.
Именно временная жесткость определяет буферные свойства воды и препятствует резким колебаниям уровня pH (об этом мы говорили в ).
Для численного выражения жесткости используют концентрацию ионов кальция и магния. Химики пользуются для этого единицы моль/м 3 или моль/литр. В аквариумистике же принято использовать градусы жесткости . 1 градус равен 0.3566 ммлоь/литр. Обозначаются градусы жесткости - dGH, dKH, dH для постоянной, временной и общей жесткости соответственно.
Принято следующее деление воды на степени жесткости:
- 0-4 dGH очень мягкая вода
- 4-8 dGH мягкая вода
- 8-12 dGH вода средней жесткости
- 12-18 dGH вода умеренной жесткости
- 18-30 dGH жесткая вода
Аквариумисты определяют жесткость воды
с помощью специальных тестов - жидких или индикаторных полосок. Здесь следует обратить внимание на две вещи.
Во-первых, узнать значение KH
как таковое с помощью этих тестов невозможно, т.к. им (тестам) все равно, с какими именно ионами реагировать - карбонатами, гидрокарбонатами и т.д. Поэтому тест на KH скорее показывает некую численную характеристику . Собственно, именно это и нужно знать аквариумисту.
А во-вторых, если на тестах указано, что измеряют они GH
, то речь идет именно о постоянной жесткости
, а не об общей. Иногда эти понятия путают. Но не производители тестов.
Уф, с теорией, вроде, все…
Перейдем теперь к практике. Прежде чем говорить о том, как изменить жесткость воды
, еще раз позволю себе напомнить, что изменения любых параметров воды в аквариуме должны происходить плавно, без резких скачков. Отностится это и к жесткости.
Увеличить жесткость
легче, чем уменьшить.
Для увеличения KH на 4 градуса dKH требуется одна чайная ложка пищевой соды на 50 литров воды.
Для увеличения GH требуется две чайные ложки карбоната кальция на 50 литров воды. Помните, что при этом на 4 градуса увеличивается и KH.
Ну и конечно, увеличивают жесткость воды положенные в аквариум ракушки. В этом случае чтобы при подмене воды не пропал эффект стоит добавить ракушек и в банку с отстаиваемой водой.
Для уменьшения жесткости
можно использовать кипяченую воду (уменьшает KH), дистиллированную воду (уменьшает как KH, так и GH).
Также для уменьшения жесткости используют специальные осмотические фильтры и торфование воды. Для креветок, как я где-то читал (хотя сам не экспериментировал), торфование использовать не рекомендуется.
Но самым, наверное, доступным способом снижения жесткости воды является вымораживание. Для этого воду наливают в посуду с большой площадью и замораживают. Но не всю, а половину (т.е. процесс заморозки нужно вовремя остановить). Оставшуюся воду сливают, а лед растапливают. Жесткость воды, полученной из льда будет 2-3 градуса.
Статья понравилась? Оказалась полезной? Поставь гугло-плюсик!
