Какую воду называют жёсткой; мягкой?
Жёсткая вода содержит растворённые соли кальция (Ca²⁺) и магния (Mg²⁺), тогда как мягкая вода имеет низкую концентрацию этих ионов.
По каким свойствам жёсткая вода отличается от мягкой? Приведите примеры.
Жёсткая вода:
Образует осадок (накипь) при кипячении. Мылится хуже из-за взаимодействия солей с мыльными компонентами. Мягкая вода:
Не образует накипи при нагревании. Мылится легче, чем жёсткая. Пример: вода из артезианских скважин чаще жёсткая, а дождевая вода — мягкая.
Какие виды жёсткости вам известны? Какими средствами их можно устранить?
Временная жёсткость обусловлена гидрокарбонатами кальция и магния, устраняется кипячением, при котором образуются осадки карбонатов. Постоянная жёсткость вызвана сульфатами, хлоридами или нитратами кальция и магния, её можно устранить с помощью ионного обмена или добавления химических реагентов (например, соды).
Жёсткость поверхностных пресных вод, как правило, меньше жёсткости подземных. Чем это можно объяснить?
Поверхностные воды имеют меньший контакт с горными породами, которые содержат соли кальция и магния, чем подземные воды. Подземные воды проходят через известняковые слои, растворяя минералы, что увеличивает их жёсткость.
В трёх пробирках без этикеток находятся пробы мягкой воды, воды с временной жёсткостью и воды с постоянной жёсткостью. Предложите способы определения содержимого каждой пробирки.
Мягкая вода: при кипячении осадок отсутствует. Вода с временной жёсткостью: при кипячении образуется белый осадок (карбонаты кальция или магния). Вода с постоянной жёсткостью: осадок не образуется при кипячении, но ухудшается мылкость воды.
При исследовании родниковой воды обнаружили, что её рН равен 8,3, а при кипячении она образует белый осадок. Чем это может быть вызвано? Предположите, как изменится рН такой воды при кипячении.
Высокое рН и осадок при кипячении указывают на наличие гидрокарбонатов кальция или магния, которые разлагаются при нагревании с выделением углекислого газа и карбонатов. При кипячении рН воды снизится из-за утраты гидрокарбонатных ионов.
Определите массу ионов кальция, которые содержатся в одном стакане (200 мл) родниковой воды с жёсткостью 6 ммоль/л, если известно, что вода совсем не содержит солей магния. Плотность жёсткой воды примите равной 1 г/мл.
Жёсткость воды равна 6 ммоль/л, это означает 6 ммоль Ca²⁺ в 1 литре.
Масса ионов кальция в 200 мл воды: Молярная масса кальция = 40 г/моль 6 ммоль/л * 0,2 л = 1,2 ммоль
Масса ионов кальция = 1,2 ммоль * 40 мг/ммоль = 48 мг.
В одном стакане родниковой воды содержится 48 мг ионов кальция.
Вычислите массу хлорида кальция, который необходимо растворить в 1 л дистиллированной воды, чтобы создать раствор с жёсткостью 4 ммоль/л. Плотность раствора примите равной 1 г/мл.
Жёсткость определяется концентрацией ионов кальция (Ca²⁺). Для создания раствора с жёсткостью 4 ммоль/л нужно растворить хлорид кальция (CaCl₂), который в воде диссоциирует на ионы Ca²⁺ и Cl⁻.
Жёсткость 4 ммоль/л означает, что концентрация Ca²⁺ = 4 ммоль/л. 1 моль CaCl₂ содержит 1 моль Ca²⁺, поэтому требуется 4 ммоль CaCl₂ на 1 л. Молярная масса CaCl₂ = 40 (Ca) + 35.5 * 2 (Cl) = 111 г/моль.
Масса CaCl₂ = 4 ммоль * 111 мг/ммоль = 444 мг = 0.444 г.
Чтобы создать раствор с жёсткостью 4 ммоль/л, нужно растворить 0.444 г хлорида кальция в 1 л воды.