Соли кальция и магния
Хлориды, бромиды, нитраты, сульфиды кальция и магния и сульфат
магния хорошо растворимы в воде. Сульфат кальция, карбонаты,
фосфаты, гидрофосфаты кальция и магния плохо растворимы в воде,
тогда как гидрокарбонаты и дигидрофосфаты растворимы хорошо.
Сульфид кальция гидролизуется по аниону, а сульфид магния - по
аниону и катиону. Хлорид и карбонат магния гидролизуются - по катиону,
хлорид кальция не гидролизуется, карбонат кальция малорастворим.
2СаS + 2H2O = Ca(HS)2 + Ca(OH)2 MgS + 2H2O = Mg(OH)2 + H2S
MgCl2 + H2O = Mg(OH)Cl + HCl 2MgCO3+ H2O =
(MgOH)2CO3 + СО2
2MgCl2 + 2K2CO3 + H2O = (MgOH)2CO3 + 4KCl + CO2
Гидрокарбонат магния получают из карбоната магния или
гидроксикарбоната магния (основного карбоната), пропуская CO2.
2MgCO3+ CO2 + H2O = Mg(HCO3)2; (MgOH)2CO3 + 3CO2+ Н2О =
2Mg(HCO3)2
Аналитические реакции: CaCl2 + (NH4)2CO3 = CaCO3 + 2NH4Cl
CaCl2 + 2Na2HPO4 = Ca3(PO4)2 + 4NaCl + 2HCl
MgCl2 + Na2HPO4 + NH4OH = MgNH4PO4 + 2NaCl + Н2O
Жесткость воды.
Жесткость воды - это комплекс свойств воды обусловленный
содержанием в ней ионов кальция и магния. Жесткая вода имеет
недостатки - 1) в котлах и трубах образует накипь; 2) ухудшает моющие
свойства мыла из-за образования нерастворимых кальциевых и магниевых
солей жирных кислот; 3) резко усиливает коррозию металлов и бетонных
конструкций; 4) в жесткой воде плохо разваривается мясо.
Жесткость выражается количеством (ммоль/л) ионов Са2+ и Mg2+ в 1 л
воды. Содержание этих ионов в мягкой воде - до 2 ммоль/л, в воде
средней жесткости - от 2 до 4 ммоль/л, в жесткой воде выше 4 ммоль/л.
ВРЕМЕННАЯ ЖЕСТКОСТЬ воды обусловлена наличием в воде
гидрокарбонатов магния и кальция. Ее устраняют путем кипячения.
Гидрокарбонат магния лучше устраняется при подщелачивании:
to to
Са(HCO3)2 = СаCO3 + CO2 + Н2О Mg(HCO3)2 = MgCO3+ CO2 + H2O
to
2Mg(HCO3)2 + 2NaOH = (MgOH)2CO3 + Na2CO3 + 2CO2 + 2H2O
Временную жесткость воды обычно устраняют следующими
методами:
1. Известковой способ: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + Mg(OH)2 + 2H2O
2. Содовый способ: Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaHCO3
Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3 + 2NaHCO3
3. Натронный способ: Ca(HCO3)2 + 2NaОН = CaCO3 + 2Na2CO3 + 2Н2О
Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3 + Na2CO3 + 2Н2О
ПОСТОЯННАЯ (НЕКАРБОНАТНАЯ) ЖЕСТКОСТЬ воды обусловлена
наличием сульфатов, хлоридов и других солей магния и кальция. При
кипячении не устраняется.
Постоянную жесткость воды устраняют следующими способами:
1. Содовый способ: СaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4
MgSO4 + Na2CO3 = MgCO3 + Na2SO4
2. Фосфатный способ: 3СaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2 + 3Na2SO4
3MgSO4 + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2 + 3Na2SO4
3. Ионный обмен - используются ионообменные смолы, или минералы.
Катиониты обменивают ион водорода (HKt) либо ион натрия (Na2Kt) на
ионы кальция и магния.
CaSO4 + 2HKt = Ca(Kt)2 + H2SO4 Na2Kt + CaCl2 = CaKt + 2NaCl
Ионообменники - это полимерные или минеральные материалы с
закрепленными анионными (катиониты) или катионными (аниониты)
группами и которые способны обменивать свои ионы на ионы среды.
Катиониты чаще всего содержат остатки серной, фосфорной или
органических кислот пришитые к органическому полимеру. Часто в
качестве катионитов используют природные минералы - алюмосиликаты
общего состава Na2[Al2O3
. 2SiO2
.nH2O], которые обменивают иона натрия
на ионы кальция или магния.
СH2 - CH - CH2 -CH-CH2
. .СH2 - CH - CH2 -CH-CH2
.
I I I I
O=S=O O=S=O + Ca2+ = O=S=O O=S=O + 2H+
I I I I
O-H H-O O- Ca - O
катионит, Н+-форма катионит, Са2+-форма
ОБЩАЯ ЖЕСТКОСТЬ воды - это сумма временной и постоянной
жесткости.__