Először is nézzük meg, miért baj, ha túl kemény a víz. Rendszeres vízfogyasztása kövek megjelenésével jár a kiválasztó rendszerben. Fürdéshez vagy mosáshoz való használata gyakran bőrirritációt okozhat, különösen gyermekeknél. Emellett a mindennapi életben is okozhat bizonyos kellemetlenségeket: a víz keménységéért felelős fémsók (kalcium és magnézium) speciális (oldhatatlan) vegyületeket képezhetnek a szappanban található zsírsavakkal.
Kísérletezzünk:
- Töltsön vizet a lombikba a "40"-es jelig.
- Adjon hozzá mind a 0,2 m kalcium-klorid oldatot az injekciós üvegből.
- Vegyél egy tűzhelyet, és tegyél rá egy gyertyát. Ezután vegye le a védőkesztyűt, és gyújtsa meg a gyertyát. Szerelje fel a lángszórót a tűzhelyekre.
- Helyezze a lombikot a lángdiffúzorra. Kérjük, várjon 15 percet.
- Töltsön ki az összes 0,3 M nátrium-hidrogén-karbonát oldatot az injekciós üvegből.
- Ezután a lombikban lévő víz zavarossá válik.
Mekkora a víz keménysége?
Ideiglenesés állandó vízkeménység. Mi az a konstans?
Ez egy bizonyos érték, amely tükrözi a vízben oldott különféle fémek sóinak mennyiségét, mint például a kalcium, a mangán, a vas. Ideiglenes keménység (ami kivonható) és állandó keménység. Az ideiglenes a kalcium- és magnézium-hidrogén-karbonátnak, a tartós érszorító pedig ezek szulfátjainak és kloridjainak köszönhető (CaCl2 és MgCl2). Arra a következtetésre juthatunk, hogy a kemény vízben sok fémsó van egyszerre.
Amikor kalcium-kloridot adunk hozzá, mesterségesen növeljük a keménységét. Mint fentebb említettük, a CaCl2 tartós nem-karbonátos keménységet okoz a vízben. Kísérletünk egyik része pedig ezt a tényt igazolta: forraláskor nem esik észrevehető csapadék a falakon.
Nátrium-hidrogén-karbonát NaHCO3 kalcium-hidrogén-karbonát képződéséhez vezet az oldatban:2 NaHCO3 + CaCl 2 =Ca (HCO3)2 + 2NaCl, és a Ca (HCO3)2 képződése miatt a keménység vizünk átmeneti lesz – most már forralással eltávolítható.
Miért halmozódik fel a vízkő, és hogyan lehet eltávolítani?
A vízkő (vagy mészkő) egy oldhatatlan kalcium-karbonát, amely a kalcium-hidrogén-karbonát hőbomlása során válik ki. A vastag szürke pikkelyréteg ugyan nem teszi szebbé az ételt, de nem árt. Ezenkívül eltávolíthatja a csapvíz túlzott keménységét. Ezenkívül a vízkő könnyen eltávolítható a teáskannákról és edényekről, ha megtisztítja őketcitromsav oldat.
A víz lágyítása
A kis mennyiségű fémsót tartalmazó víz lágy. A keménység extrakciós folyamata pedig lágyítja. A lágyítás legegyszerűbb módja, amint azt a kísérletünk is mutatja, a forralással. Hevítéskor a kalcium- és magnézium-hidrogén-karbonát hőbomláson megy keresztül. Ez az eljárás csak az átmeneti (karbonátos) keménységet távolítja el (a víz tartós keménysége más módszerekkel is eltávolítható). Az állandó keménység megmarad: a kalcium-kloriddal telített CaCl2 víz nem hagy maradékot forraláskor. A desztilláció szorosan kapcsolódik ehhez a művelethez. A desztillációs folyamat során az elpárolgott folyadék a lehűtött felületen lecsapódik, és így cseppek formájában összegyűlik. Az így tisztított vizet desztilláltnak nevezzük. Nem alkalmas ivásra, mert kiszivárogtatja a szervezetből az ásványi anyagokat. A tudományban és az iparban azonban széles körben használják.
A lágyítás másik módja a reagensek használata. A magnézium- és kalciumionokat bizonyos vegyszerek, például kalcium-hidroxid hozzáadásával nem oldódó formába adják át (ezt a folyamatot mészlágyításnak nevezik). A forráshoz hasonlóan a mész lágyítása csak a karbonát keménységét távolítja el.
A víz tartós keménységének megszüntetése
A tartós (nem karbonátos) keménység kinyeréséhez mélyebb vízlágyítás szükséges, ezért az oltott mész mellett karbonátot is használnaknátrium.
A fémionok még hatékonyabb eltávolításához „nagyágyúkat” – nátrium-foszfátot használnak:
Na3PO4:CA3 3Ca2+ + 2Na3PO4 → (PO4)2↓ + 6Na+
3Mg2+ + 2Na3PO4=Mg3(PO4)2=+ 6Na+.
Ennek a lágyítási módszernek a hátránya, hogy a nekünk adott reagenseket pontosan kell adagolni. Az iparban a legszélesebb körben az ioncserélő gyantákkal történő vízlágyítás technológiáját alkalmazzák. A szakemberek fémionokat (kalcium, mangán, vas, magnézium) visszatartó szűrőn engedik át a vizet. Ezeket a „csapdába esett” részecskéket az oldatba felszabaduló kálium-, nátrium- vagy hidrogén-H+-ionok helyettesítik. Ez a módszer akkor is hatékony, ha a víz tartós keménysége zavar.
Következtetések: melyik a jobb?
Melyik víz jobb Önnek – kemény vagy lágy? A válasz egyszerű: mértékkel minden jó. A napi otthoni használatra ideális megoldás a közepes keménységű víz, amely kis mennyiségű káros anyagot tartalmaz. A helyes egyensúly mindig a harmóniához vezető út.
