§ 47. Металы IIA-групы перыядычнай сістэмы

Жорсткасць вады і спосабы яе змяншэння

img
Мал. 112. Накіп на абагравальным элеменце пральнай машыны

Злучэнні магнію і кальцыю з’яўляюцца асноўным кампанентам горных парод, якія складаюць верхнюю частку зямной кары. Вада, праходзячы праз такія пароды, насычаецца гэтымі злучэннямі і становіцца «жорсткай». Пры награванні жорсткай вады на награвальніках пральных машын, трубах цеплацэнтралей, на ўнутраных сценках катлоў ЦЭЦ і чайнікаў утвараецца накіп, які складаецца з карбанатаў кальцыю і магнію (мал. 112). Накіп валодае нізкай цеплаправоднасцю, таму выклікае пераграванне сценак катлоў. Выпадковае аддзяленне часткі накіпу ад распаленай сценкі катла можа прывесці да хуткага выпарэння вады, павышэння ціску ўнутры катла і яго выбуху. Жорсткая вада пакідае разводы на посудзе, паверхні сантэхнікі. У жорсткай вадзе павышаны выдатак мыйных сродкаў.

Працэс ліквідацыі жорсткасці вады перад яе выкарыстаннем называецца памякчэннем вады. Любы з яго варыянтаў прадугледжвае выдаленне з вады іонаў кальцыю і магнію. У адносінах да працэсаў памякчэння вады адрозніваюць жорсткасць часовую і пастаянную.

Часовая (карбанатная, ліквідуецца кіпячэннем) жорсткасць абумоўлена прысутнасцю ў вадзе гідракарбанатаў кальцыю і магнію. Яна ліквідуецца кіпячэннем, пры якім адбываецца поўнае раскладанне гідракарбанатаў. Яны пераходзяць у выглядзе карбанатаў у нерастваральны стан:

Са left parenthesis НСО subscript 3 right parenthesis subscript 2 equals with t on top СаСО subscript 3 downwards arrow plus СО subscript 2 upwards arrow plus straight Н subscript 2 straight О semicolon Mg left parenthesis НСО subscript 3 right parenthesis subscript 2 stack equals with t on top MgСО subscript 3 end subscript downwards arrow plus СО subscript 2 upwards arrow plus straight Н subscript 2 straight О.

Менавіта такія рэакцыі выклікаюць утварэнне накіпу ў чайніку.

Пастаянная (некарбанатная) жорсткасць абумоўлена ўтрыманнем раствораных солей кальцыю і магнію (сульфатаў, хларыдаў і інш.), якія пры кіпячэнні застаюцца ў растворы. У гэтым выпадку жорсткасць вады можа быць ліквідавана ўвядзеннем у раствор рэагентаў (Nа2CO3, Na3РO4, Са(ОН)2), якія ўтвараюць з растворанымі солямі кальцыю і магнію асадкі:

Ca to the power of 2 plus end exponent plus CO subscript 3 superscript 2 minus end superscript equals CaCO subscript 3 downwards arrow semicolon Mg to the power of 2 plus end exponent plus 2 OH to the power of – equals Mg left parenthesis OH right parenthesis subscript 2 downwards arrow semicolon 3 Ca to the power of 2 plus end exponent plus 2 РO subscript 4 superscript 3 minus end superscript equals Ca subscript 3 left parenthesis РO subscript 4 right parenthesis subscript 2 downwards arrow.
img

Паменшыць колькасць раствораных солей у вадзе можна яе вымарожваннем. Паступова замарожваючы ваду, пакідаюць прыкладна 10 % вадкасці ад першапачатковай колькасці. Пры ўтварэнні лёду солі, якія растварыліся, назапашваюцца ў вадкай фазе, дзе іх растваральнасць вышэйшая. Астатнюю ваду зліваюць, а лёд затым растопліваюць.

У лабараторыі для ачысткі вады выкарыстоўваюць метад перагонкі, гэта значаць выпарэнне вады з наступнай яе кандэнсацыяй. Пры гэтым асноўная частка солей застаецца ў вадзе, якая не выпарылася. Кандэнсаваная вада называецца дыстыляванай.

Сучасны, больш эканамічны спосаб заснаваны на ўжыванні іонаабменнай смалы. Пры прапусканні вады праз слой іонаабменнай смалы (іаніту) іоны кальцыю, магнію і жалеза пераходзяць у састаў смалы, а са смалы ў раствор пераходзяць іоны Н+ або Na+:

Ca2+ + Na2R = 2Na+ + CaR,

дзе Na2R — умоўнае абазначэнне іаніту, сінтэтычнай арганічнай смалы, на паверхні якой знаходзяцца іоны Na+.