Почему временную жесткость воды часто называют карбонатной?

13 ответов на вопрос “Почему временную жесткость воды часто называют карбонатной?”

  1. Bagore Ответить

    Жесткость воды — это ее свойство, зависящее от наличия в ней, главным образом, растворенных солей кальция и магния. Суммарное содержание этих солей называют общей жесткостью. Это один из важнейших параметров пресной воды, напрямую влияющий на  жизнедеятельность и разведение рыб и растений. Пресные воды сильно отличаются по жесткости.
    Общая жесткость воды образуется из двух составляющих: карбонатной (временной), обусловленной концентрацией гидрокарбонатов (и карбонатов при рН 8,3) кальция и магния, и некарбонатной (постоянной), обусловленной концентрацией в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот.
    Соли жесткости имеют разные свойства. Так, при нагреве воды, некоторые из них выпадают в осадок в виде накипи, а некоторые — не выпадают. По этому признаку их начали разделять. Соли, выпадающие в осадок, стали называть солями временной (или устранимой) жесткости, а соли, которые не выпадают в осадок при нагреве воды, солями постоянной жесткости.
    Временная жесткость характеризуется присутствием в воде наряду с катионами Ca2+, Mg2+ и Fe2+ гидрокарбонатных, или бикарбонатных анионов (HCO3-). При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются, образуя очень плохо растворимый карбонат кальция, углекислый газ и воду:
    Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3v + H2O + CO2^
    Таким образом, временную жесткость можно уменьшить или полностью устранить путем длительного кипячения, поэтому она и «временная». Соли жесткости, выпадающие в осадок, это  соединения щелочноземельных металлов и слабых кислот.
    Жесткость, сохраняющаяся в воде после кипячения, называется постоянной. Ее образуют  сульфаты, хлориды, нитраты, силикаты и фосфаты, и ее значение нельзя уменьшить, прокипятив воду. Соли, которые не создают накипи, но влияют на общую  жесткость воды, являются соединениями щелочноземельных металлов с сильными кислотами,  такими как серная, соляная, азотная, плавиковая и другие.
    С изменением или устранением временной жесткости снижается и общая жесткость воды. Поэтому  показатель жесткости столь же непостоянен, как и другие показатели воды.
    Таким образом, общая жесткость воды складывается из постоянной и временной. Для аквариумиста имеет значение временная (карбонатная) жесткость кН и общая gH жесткость, являющаяся суммой временной и постоянной жесткости.
    Жесткость — это свойство воды, обусловленное количеством растворенных в ней катионов металлов. Она напрямую влияет на все процессы, происходящие в биотопе. Общая жесткость состоит из временной и постоянной. Временная жесткость обусловлена  концентрацией гидрокарбонатов  кальция и магния. Постоянная — концентрацией в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот.

  2. AtomZ Ответить

    Общей жесткостью воды Жо называется суммарная концентрация катионов-накипеобразователей – кальция и магния и выражается в мг-экв/дм3:
    Жо= ЖСа+ ЖМg=Жк+Жнк.
    По преобладающему катиону общая жесткость подразделяется на кальциевую ЖСа и магниевую ЖМg. По содержанию растворенных в воде солей жесткости, общая жесткость подразделяется на карбонатную (временную) и некарбонатную (постоянную).
    Карбонатной (временной) жесткостью называется часть общей жесткости, связанная карбонатами CaCO3; MgCO3; Ca(HCO3)2; Mg(HCO3)2.
    Некарбонатная (постоянная) жесткость – часть общей жесткости, создающаяся нитритами, хлоридами, сульфатами магния и кальция, не выпадающими в осадок при кипячении.
    Природная вода классифицируется по величине общей жесткости Жо, мг-экв/дм3:
    1. Малая (очень мягкая вода), Жо < 1,5; 2. Средняя: Жо = (1,5-3,0); 3. Повышенная: Жо = (3,0-6,0); 4. Высокая: Жо = (6,0-12,0); 5. Очень высокая: Жо > 12,0.
    Общая щелочность определяется гидроксильным катионом ОН- и плюс анионами слабых кислот за вычетом иона водорода.
    Соотношения между общей жесткостью и общей щелочностью (+лекция: пример):
    1. Жо>Що:
    В данном случае карбонатная жесткость равна общей щелочности Жк=Що, а некарбонатная жесткость равна общей жесткости за вычетом карбонатной жесткости: Жнк=Жо-Жк.
    2. Жо< Що: В данном случае общая щелочность принимается равной бикарбонатной щелочности: Що=Щб=HCO3-. Карбонатная жесткость равняется общей щелочности: Жк=Що. Некарбонатная жесткость в данном случае отсутствует: Жнк=0. Общая жесткость складывается из карбонатной и некарбонатной жесткости: Жо=Жк+Жнк=Жк=Що. Как меняется жесткость и щелочность воды в процессе ее частичного обессоливания с предварительной очисткой “коагуляция-известкование”?
    Коагуляция – химический, осадительный, реагентный метод, суть которого заключается в осаждении примесей твердой фазы. Суть процесса сводится к укрупнению коллоидных частиц в крупные агрегаты- флоккулы, которые осаждаются.
    Коагуляция воды сернокислым железом FeSO4 и извести:
    4FeSO4+4Ca(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3v+4CaSO4.
    Факторы, влияющие на процесс коагуляции:
    1. Значение рН среды;
    2. Доза коагулянта;
    3. Температура (оптимальная 300С);
    4. Перемешивание;
    5. Добавление флокулянт (в реакции не участвуют, но утяжеляют хлопья).
    При коагуляции- известковании жесткость воды не будет меняться, окисляемость снизится до 50%, кремнекислые соединения снизятся на 60-90 %. За счет совмещения коагуляции с известкованием также будет происходит снижение щелочности, а именно, остаточная щелочность снизится на значение, равное дозировке гашеной извести.

  3. Fenrilar Ответить

    Карбонатную жесткость, кН еще называют временной жесткостью или щелочностью воды. Это одна из составных частей общей жесткости (общая жесткость, помимо временной, включает в себя еще и постоянную жесткость).
    Временная жесткость, кН связана с присутствием в воде гидрокарбонатных, или бикарбонатных анионов (HCO3-). При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются, образуя очень плохо растворимый карбонат кальция, углекислый газ и воду:
    Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3v + H2O + CO2^
    Карбонаты же, как видно из реакции, выпадают в осадок солей: карбонатная жесткость уменьшается. Таким образом, временную жесткость можно устранить путем длительного кипячения, поэтому она и «временная» (или устранимая).
    При значении рН 8,3 и более карбонаты также становятся солями временной жесткости.
    Карбонатная жесткость, как правило, меньше чем общая. С изменением или устранением временной жесткости снижается и общая жесткость воды. Следовательно, показатель жесткости столь же непостоянен, как и другие показатели воды.
    Показатель кН крайне важен для характеристики воды. Пожалуй, не будет ошибкой сказать, что знать значение кН в биотопе даже более важно, чем значение gH. Это связано с тем, что именно кН является «показателем буферности (или сопротивляемости)» изменениям рН воды.
    Попадающие разными способами в воду кислоты или щелочи вступают в реакции ионообмена с солями, составляющими временную жесткость,  растворенными в этой воде. Когда концентрация ионов водорода или гидроксильных групп станет больше концентрации реагирующих солей, рН изменится или в кислую, или в щелочную сторону соответственно.
    Если добавить в воду с высоким уровнем карбонатной жесткости немного кислоты, то ничего не произойдет. кН нейтрализует кислоту, однако значение самой кН при этом уменьшается. Если же добавить то же количество кислоты в воду с низким содержанием карбонатов, то рН сильно упадет, и рыбы могут погибнуть.

  4. KreZZi Ответить

    Как можно устранить карбонатную (временную) и некарбонатную (постоянную) жесткость воды?
    Решение.
    Различают карбонатную жесткость воды, обусловленную присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, и некарбонатную, вызванную присутствием в воде сульфатов и хлоридов кальция и магния. Карбонатную жесткость можно устранить кипячением воды, при этом ионы кальция и магния образуют нерастворимые осадки карбоната кальция и гидроксида магния:
    Ca(HCO3)2 CaCO3¯ + CO2 + H2O,
    Mg(HCO3)2 Mg(OH)2 + 2CO2.
    Временную жесткость можно устранить добавлением к воде гашеной извести и других реагентов, при этом протекает реакция:
    Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3¯ + 2H2O.
    Для устранения карбонатной жесткости вводят вещества (соду Na2CO3, фосфат натрия), способные связывать ионы кальция и магния в нерастворимые соли:
    CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3¯ + 2NaCl,
    3MgSO4 + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2 + 3Na2SO4.
    Ионы кальция и магния можно удалить из жесткой воды посредством катионирования. Катиониты – это высокомолекулярные соединения кремния, алюминия и других веществ, нерастворимые в воде и способные обменивать свои катионы на Ca2+ и Mg2+. При пропускании жесткой воды через катионит происходит реакция
    Ca2+ + Na2R = 2Na+ + CaR,
    где R – сложный кислотный остаток. Ионы Ca2+ и Mg2+ осаждаются на катионите, что приводит к умягчению воды.

  5. nuclear_world Ответить

    Что, трудно отказаться от догм, особенно, когда они написаны уважаемыми людьми, вошли в школьные учебники, да ещё и традиционно используются аквариумистами. Сочувствую.
    Yan писал(а):Оз , я просил ссылки не с аквариумных сайтов , а с химических , либо выписку из химических книг.
    Химиков совершенно не волнует непрофессиональное мнение аквариумистов.
    Ссылок из химических книг нет и не будет. Химики уже давно не пользуются таким понятием, как карбонатная жёсткость, да ещё и в немецких градусах. Это понятие осталось только в старых школьных учебниках в России, в санэпидемстанциях опять таки только в России и конечно же у аквариумистов всего мира. Это понятие когда-то возникло чисто для практических целей – мыло в жёсткой воде не мылилось. Сегодняшние моющие средства мылятся в любой воде. А химики давно пользуются во всём мире мг/л, и не делят вещества потому, как они выпадают в осадок при кипячении.
    Но вернёмся к аквариуму. Думаю, что рыбам совершенно не важно, что выпадет в осадок при кипячении. Их больше волнует, что растворено в воде, т.е. им важно количество ионов кальция, магния и бикарбонатов с карбонатами. Вот как раз эти два последних я и предлагаю считать карбонатной жёсткостью.
    А насчёт несостоятельности термина “Хомченко” пожалуйста, доказать это очень просто. Берём из крана нашу израильскую воду. Ну чтобы самим всё не мерить, возьмём воду с известными параметрами. Например, пусть этот кран будет в Кацрине. Берём бутылку “мей эден” и смотрим на этикетку. То, что нас сейчас интересует:
    НСО3 = 198 мг/л
    Са = 26 мг/л
    Мg = 18 мг/л
    Попутно замечу, что не о каких градусах жёсткости речь не идёт и именно поэтому всё так ясно и понятно. Но только не нам, не аквариумистам с тяжёлым наследием немецкого градуса. Поэтому пересчитаем всё в этих самых градусах:
    кальциевая жёсткость = 3.6 dН
    магниевая жёсткость = 4.1 dН
    значит общая жёсткость = 7.8 dН
    Теперь бикарбонаты. Пока пересчитаем общее их количество в немецких градусах, т.е. то, что нам покажет тест на кН. Да, тест на кН действительно меряет щёлочность воды. И если для аквариума она таки может отличаться от количества бикарбонатов в воде, то для нашей минералки она не отличается совершенно:
    198 мг/л НСО3 = 9 кН
    Теперь вернёмся к “определению Хомченко”. Согласно ему временная жёсткость (карбонатная) нашей воды будет соответствовать общей жёсткости, поскольку при кипячении весь калий и магний выпадут в осадок, т.е. 7.8 кН. А постоянной жёсткости в этой воде нет совсем, поскольку после кипячения в воде не осталось ни кальция, ни магния. Правда в воде ещё осталась сода на 1.2 немецких градуса, и тест на кН продолжает её фиксировать.
    До сих пор вроде всё понятно и вопросов нет.
    Теперь добавим в воду хлорид кальция в размере 1 dН. При этом возросла кальциевая, и соответственно общая жёсткость до 8.8 dН Тоже всё логично. Но почему-то на тот же градус у нас возросла и карбонатная жёсткость, хотя никаких карбонатов мы не добавляли.
    Эти карбонаты в воде уже были, и рыба их уже чувствовала на своей шкуре. Только мы из-за несовершенства нашего определения думали, что карбонатная жёсткость воды меньше, измеряя количество осадка при кипячении, вместо общего количества карбонатов.
    Подумайте об этом. Что нам важнее, старые определения или то, что действительно влияет на рыбу, растения и пр. живность. Что будем мерить?

  6. PRоFeSSoR Ответить

    Различают жесткость временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную).
    Временная (карбонатная) жесткость (Жв) обусловлена присутствием в природной воде ионов Ca2+, Mg2+, d- и f-элементов (Fe3+, Zn2+, Mn2+ и др.), которым в воде соответствуют анионы гидрокарбоната (HCO3–) (в молекулярной форме Са(HCO3)2, Mg(HCO3)2 и др.). Термин временная жесткость указывает на возможность устранения ее при кипячении.
    Постоянная (некарбонатная) жесткость (Жп) обусловлена присутствием в природной воде ионов Ca2+, Mg2+, d– и f-элементов, которым в воде соответствуют анионы, не разлагающихся при кипячении (Cl–, SO42–, NO3–, Br– и др.), прежде всего хлоридов и сульфатов (в молекулярной форме CaCl2, MgCl2, CaSO4, MgSO4 и др.). Термин постоянная жесткость указывает на невозможность устранения ее кипячением.
    Общей жесткостью воды (Жо) называется суммарная карбонатная и некарбонатная жёсткость: Жо = Жв + Жп.
    Величина жесткости в настоящее время в России характеризуется суммарным числом миллимоль-эквивалентов (ммоль-экв) определяющих ионов Ca2+, Mg2+, d- и f-элементов в 1 л воды и имеет размерность [ммоль-экв/л]. Один ммоль-экв жесткости отвечает содержанию 20,04 мг/л Ca2+, или 12,16 мг/л Mg2+.
    Жесткость воды (ммоль-экв/л) можно рассчитать по формуле:

    где m – масса растворенной соли, г; Э – молярная масса эквивалента этой соли, г/моль; V – объем пробы воды, л.
    Задача 1. Определите временную, постоянную и общую жесткость природной воды, в 1 м3 которой содержится данная масса следующих солей.
    100 г MgSO4, 150 г FeCl2, 150 г NaNO3, 50г Ca(HCO3)2
    Для решения задачи нужно определить, какие из приведенных солей, являются солями жесткости.
    Жесткость воды обусловлена присутствием катионов Ca2+, Mg2+, а также катионов d и f-элементов (Fe2+, Fe3+, Zn2+, Mn2+, Cu2+ и другими). Таким образом, соль NaNO3 не будет солью жесткости и для расчетов будут использоваться только массы солей MgSO4 , FeCl2, Ca(HCO3)2
    Найдем эквивалентные массы этих солей:
    Э(MgSO4) = = = 60 г/моль-экв
    Э(FeCl2) = = = 63,5 г/моль-экв
    Э(Ca(HCO3)2) = = = 81 г/моль-экв
    Соли MgSO4 и FeCl2 определяют постоянную жесткость воды, поэтому:
    Жпост= + = + =
    2,36 ммоль-экв/л
    Соль (Ca(HCO3)2) определяет временную жесткость воды, поэтому:
    Жврем = = = 0,61 ммоль-экв/л
    Общая жесткость воды:
    Жобщ = Жпост + Жврем = 2,36 ммоль-экв/л +0,61 ммоль-экв/л = 2,97 ммоль-экв/л

  7. Tyler Ответить

    К оглавлению
    К предыдущему разделу
    Виды жесткости. Способы умягчения воды
    Катионы Ca2+
    обусловливают кальциевую жесткость, а катионы Mg2+ – магниевую жесткость. Общая жесткость
    складывается из кальциевой и магниевой, т.е. из суммарной концентрации в воде
    катионов Ca2+ и Mg2+.
    Под умягчением воды понимают либо устранение, либо
    уменьшение ее жесткости. Главным образом оно заключается в полном или частичном
    удалении из нее катионов Ca2+, Mg2+
    и Fe2+. Существует три основных способа умягчения воды:
    термическая обработка, химическая обработка, ионный обмен.
    1. Термическая обработка
    Суть способа заключается в предварительном нагревании
    воды до 70-80 °С или ее кипячении. При этом катионы Ca2+, Mg2+ осаждаются
    в виде малорастворимых соединений.
    По отношению к процессам умягчения воды различают жесткость
    карбонатную и некарбонатную
    .
    Карбонатной
    называют жесткость, вызванную присутствием в воде гидрокарбонатов кальция Ca(HCO3)2 и магния Mg(HCO3)2. При кипячении гидрокарбонаты
    разрушаются, а образующиеся малорастворимые карбонаты выпадают в осадок, и
    общая жесткость воды уменьшается на величину карбонатной жесткости. Поэтому
    карбонатную жесткость также называют временной.
    При кипячении катионы кальция осаждаются
    в виде карбоната кальция:
    Ca2+ + 2HCO32- = CaCO3↓
    + H2O + CO2,
    а катионы магния – в виде основного
    карбоната
    или в виде гидроксида магния (при рН>10.3):
    2Mg2+ + 2HCO3- + 2OH-
    = (MgOH)2CO3↓ + H2O + CO2
    гидроксид-ионы OH- образуются за счет взаимодействия ионов HCO3- с водой:
    HCO3- + H2O
    ↔ H2CO3 + OH-
    Остальная часть жесткости, сохраняющаяся после
    кипячения воды, называется некарбонатной. Она определяется
    содержанием в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот: сульфатов,
    хлоридов, нитратов
    . При кипячении эти соли не удаляются, поэтому
    некарбонатную жесткость также называют постоянной.
    2. Химическая обработка.
    Умягчение воды также может быть достигнуто обработкой
    различными химическими веществами. Так, карбонатную жесткость можно устранить
    добавлением гашеной извести
    Ca2+ + 2HCO3- + Ca2+ + 2OH- = 2CaCO3↓ +
    2H2O
    Mg2+ + 2HCO32- + 2Ca2+
    + 4OH- = Mg(OH)2↓ + 2CaCO3↓ + 2 H2O
    При одновременном добавлении извести и соды
    можно избавиться от карбонатной и некарбонатной жесткости (известково-содовый
    способ
    ). Карбонатная жесткость при этом устраняется известью, а
    некарбонатная – содой:
    Ca2+ + CO32-+ = CaCO3↓;
    Mg2+ + CO32-+ = MgCO3
    и далее
    MgCO3 + Ca2+ + 2OH- = Mg(OH)2↓ + CaCO3↓
    Эффективным средством для умягчения воды служит
    полифосфат натрия Na5P3O10. В этом
    случае связывание ионов Ca2+ и Mg2+ осуществляется за счет образования хорошо растворимых
    в воде хелатных комплексных соединений:
    P3O105- + Ca2+
    = [Ca(P3O10)]3-
    P3O105- + Mg2+
    = [Mg(P3O10)]3-
    3. Ионный обмен
    Применяются и другие способы устранения жесткости
    воды, среди которых один из наиболее современных основан на применении катионитов
    катионитный способ. Имеются твердые вещества, которые содержат
    в своем составе подвижные ионы, способные обмениваться на ионы внешней среды.
    Они получили название ионитов.
    Иониты делятся на две группы. Одни из них обменивают
    свои катионы на катионы среды и называются катионитами, другие
    обменивают свои анионы и называются анионитами. Иониты не
    растворяются в растворах солей, кислот и щелочей.
    Из неорганических ионитов наибольшее значение имеют цеолиты
    – алюмосиликаты сложного состава, имеющие кристаллическое строение. Например,
    алюмосиликат состава Na2O•Al2O3•4SiO2•mH2O имеет пространственную решетку, образованную атомами Al, Si и O.
    Решетка пронизана полостями, в которых размещаются молекулы воды и ионы Na+. Последние, обладая определенной свободой
    перемещения, замещаются на ионы Ca2+ и Mg2+ при пропускании воды через слой зерен (гранул)
    цеолита.
    Более совершенны ионообменные смолы,
    получаемые на основе синтетических полимеров. Они обладают одновременно
    высокими эксплуатационно-техническими характеристиками и разнообразными
    физико-химическими свойствами.
    Для устранения жесткости воды применяют катиониты.
    Их состав условно можно выразить общей формулой Na2R,
    где Na+ – весьма
    подвижный катион, а R2- –
    частица катионита, несущая отрицательный заряд.
    Если пропускать воду через слои катионита, то ионы
    натрия будут обмениваться на ионы кальция и магния:
    Ca2+ + Na2R = 2Na+ +
    CaR;
    Mg2+ + Na2R = 2Na+ + MgR
    Таким
    образом, ионы кальция и магния переходят из раствора в катионит, жесткость при
    этом устраняется.
    Когда процесс ионного обмена доходит до равновесия,
    ионит перестает работать – утрачивает способность умягчать воду. Однако любой
    ионит легко подвергается регенерации. Для этого через катионит пропускают
    концентрированный раствор NaCl (Na2SO4) или HCl (H2SO4). При этом ионы Ca2+ и Mg2+ выходят
    в раствор, а катионит вновь насыщается ионами Na+ или H+.
    4. Физические методы устранения жесткости
    Для умягчения воды применяются также методы,
    основанные на физических явлениях.
    Метод электродиализа основан на явлении направленного движения ионов
    электролита к электродам, подключенным к сети постоянного тока. Таким образом,
    ионы металлов, обуславливающие жесткость воды, задерживаются у электродов и
    отделяются от воды, выходящей из аппарата водоочистки.
    Магнитно-ионизационный метод также использует явление направленного движения
    ионов, но уже под действием магнитного поля. Для увеличения в воде количества
    ионов ее предварительно облучают ионизирующим излучением.
    Магнитная обработка воды заключается в пропускании воды через систему
    магнитных полей противоположной направленности. В результате этого происходит
    уменьшение степени гидратации растворенных веществ и их объединение в более
    крупные частицы, которые выпадают в осадок.
    Ультразвуковая обработка воды также приводит к образованию более крупных частиц
    растворенных веществ с образованием осадка.

  8. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *