Pirmiausia išsiaiškinkime, kodėl kyla problemų, kai vanduo per kietas. Reguliarus vandens vartojimas sukelia akmenų atsiradimą šalinimo sistemoje. Naudojant jį maudymuisi ar prausimuisi, dažnai gali sudirginti oda, ypač vaikams. Be to, jis gali sukelti tam tikrų nepatogumų kasdieniame gyvenime: metalų druskos (kalcis ir magnis), atsakingos už vandens kietumą, gali sudaryti specialius junginius (netirpius) su muile esančiomis riebalų rūgštimis.
Eksperimentuokime:
- Į kolbą įpilkite vandens iki „40“žymos.
- Įpilkite visą 0,2 m kalcio chlorido tirpalo iš buteliuko.
- Paimkite kuro viryklę ir uždėkite ant jos žvakę. Tada nusimaukite apsaugines pirštines ir uždekite žvakę. Ant viryklių sumontuokite liepsnos difuzorių.
- Uždėkite kolbą ant liepsnos difuzoriaus. Palaukite 15 minučių.
- Iš buteliuko išpilkite visą 0,3 M natrio bikarbonato tirpalą.
- Po to vanduo kolboje taps drumstas.
Koks yra vandens kietumas?
Laikinaiir pastovus vandens kietumas. Kas yra konstanta?
Tai tokia tam tikra vertė, atspindinti vandenyje ištirpusių įvairių metalų druskų, tokių kaip kalcis, manganas, geležis, kiekį. Laikinas kietumas (kuris gali būti išgaunamas) ir nuolatinis kietumas. Laikinasis – dėl kalcio ir magnio bikarbonato, o nuolatinis – dėl jų sulfatų ir chloridų (CaCl2 ir MgCl2). Galime daryti išvadą, kad kietas vanduo yra toks, kuriame vienu metu yra daug metalų druskų.
Kai į jį pridedame kalcio chlorido, dirbtinai padidiname jo kietumą. Kaip minėta aukščiau, CaCl2 sukelia nuolatinį nekarbonatinį vandens kietumą. Ir viena mūsų eksperimento dalis parodė šį faktą: verdant ant sienų neatsiranda jokių pastebimų kritulių.
Pridėjus natrio bikarbonato NaHCO3 tirpale susidaro kalcio bikarbonatas:2 NaHCO3 + CaCl 2 =Ca (HCO3)2 + 2NaCl, o dėl Ca (HCO3) susidarymo 2, kietumas mūsų vandens tampa laikina – dabar jį galima pašalinti užvirinant.
Kodėl kaupiasi apnašos ir kaip jas pašalinti
Nuosėdos (arba kalkių nuosėdos) yra netirpus kalcio karbonatas, kuris nusėda terminio kalcio bikarbonato skaidymo metu. Nors storas pilkų apnašų sluoksnis maisto nepagražina, bet žalos nedaro. Be to, jis gali pašalinti per didelį vandentiekio vandens kietumą. Be to, nuo arbatinukų ir puodų apnašas galima lengvai pašalinti valantcitrinos rūgšties tirpalas.
Kaip suminkštinti vandenį
Vanduo, kuriame yra nedidelis kiekis metalų druskų, yra minkštas. O kietumo ištraukimo procesas jį suminkština. Lengviausias būdas suminkštinti, kaip parodyta mūsų eksperimente, yra virinimas. Kaitinant, kalcio ir magnio bikarbonatai termiškai skaidosi. Šis procesas pašalina tik laikiną (karbonatinį) kietumą (nuolatinį vandens kietumą galima pašalinti kitais būdais). Išlaikomas pastovus kietumas: vanduo, prisotintas kalcio chlorido CaCl2, verdant nepalieka likučių. Distiliavimas yra glaudžiai susijęs su šiuo veiksmu. Distiliavimo proceso metu išgaravęs skystis kondensuojasi ant atvėsusio paviršiaus ir taip surenkamas lašelių pavidalu. Tokiu būdu išgrynintas vanduo vadinamas distiliuotu. Jis netinka gerti, nes išplauna iš organizmo mineralus. Tačiau jis plačiai naudojamas moksle ir pramonėje.
Kitas būdas suminkštinti – naudoti reagentus. Jie perneša magnio ir kalcio jonus į formą, kuri netirpsta pridedant tam tikrų cheminių medžiagų, tokių kaip kalcio hidroksidas (procesas vadinamas kalkių minkštėjimu). Kaip ir verdant, kalkių minkštinimas pašalina tik karbonatinį kietumą.
Pašalina nuolatinį vandens kietumą
Norint išgauti nuolatinį (ne karbonatinį) kietumą, reikia gilesnio vandens minkštinimo, todėl be gesintų kalkių jie naudoja karbonatąnatrio.
Dar efektyvesniam metalo jonų pašalinimui naudojami „didieji ginklai“– natrio fosfatas:
Na3PO4:CA3 3Ca2+ + 2Na3PO4 → (PO4)2↓ + 6Na+
3Mg2+ + 2Na3PO4=Mg3(PO4)2=+ 6Na+.
Šio minkštinimo metodo trūkumas yra tas, kad būtina tiksliai dozuoti mums duodamus reagentus. Pramonėje plačiausiai naudojama vandens minkštinimo jonų mainų dervomis technologija. Specialistai vandenį praleidžia per filtrą, kuris sulaiko metalų jonus (kalcio, mangano, geležies, magnio). Šios „įstrigusios“dalelės pakeičiamos kalio, natrio arba vandenilio H+ jonais, išleistais į tirpalą. Šis metodas taip pat veiksmingas, kai vargina nuolatinis vandens kietumas.
Išvados: kuris geresnis?
Kuris vanduo jums geresnis – kietas ar minkštas? Atsakymas paprastas: saikingai viskas gerai. Idealus variantas kasdieniam naudojimui namuose – vidutinio kietumo vanduo, kuriame yra nedidelis kiekis kenksmingų medžiagų. Tinkama pusiausvyra visada yra kelias į harmoniją.
