Лабораторна робота № 5 визначення твердості води

Твердість води зумовлена наявністю солей кальцію і магнію. Розрізняють карбонатну й некарбонатну твердість, перша зумовлена гідрокарбонатами, друга — переважно хлоридами й сульфатами кальцію і магнію. Карбонатну твердість ще називають тимчасовою, або усувною, оскільки під час кип'ятіння гідрокарбонати руйнуються з випаданням в осад карбонатів і гідроксокарбонатів:

Сa(HCO₃)₂ → CaCO₃↓+ H₂O + CO₂↑;

Mg(HCO₃)₂ → MgCO₃ + H₂O + CO₂;

2Mg(HCO₃)₂ → (MgOH)₂CO₃ + H₂O + 3CO₂,

хоча цілком позбутися карбонатної твердості неможливо через значну розчинність гідроксокарбонату магнію (МgОН)₂СО₃. Саме утворення малорозчинних карбонатів (значно меншою мірою сульфатів та інших солей кальцію і магнію) призводить до утворений накипу в чайниках, бойлерах, трубах і котлах парового опалення, теплообмінному обладнанні, що завдає значних економічних збитків внаслідок забивання труб і необхідності їх заміни або промивання розчинами кислот, зниження їх ефективності.

У твердій воді ускладнюються процеси миття й прання, збільшується витрата мила через утворення пластівців нерозчинних солей кальцію і магнію.

У водоймах із м'якою водою (до 20 мг/л СаСО₃) дія отруйних неорганічних сполук виявляється при нижчих концентраціях, ніж у водой­мах із твердою водою (хлориду кадмію — при 0,6 і 73,5 мг/л; сульфату купруму — при 0,02 і 1,8 мг/л; сульфату берилію — при 0,14 і 20,3 мг/л відповідно).

Некарбонатну (сталу) твердість усувають додаванням карбонату або фосфату натрію, які осаджують катіони кальцію і магнію у вигляді нерозчинних солей, наприклад:

МgSО₄ + Na₂ CO₃ = МgСО₃ + Na₂SO₄ ;

3CaCl₂ + 2Na₃PO₄ = Са₃(РО₄)₂ + 6NaСl.

У природні води сульфати й хлориди потрапляють під час дренування площ із гірськими породами, що містять гіпс, зі скидами неочищених стічних вод, змивами хлоридів кальцію і натрію, якими взимку посипають тротуари для запобігання утворенню крижаних корок.

Кількісно твердість води виражають у ммоль екв йонів Са²⁺ і Мg²⁺ в 1 л води. 1 ммоль eкв твердості відповідає 20,04 мг Са²⁺, 12,16 мг Мg²⁺ або 50 мг СаСО₃ (табл. 5.1).

Чинними санітарними нормами передбачено, що твердість питної води не має перевищувати 250 мг/л СаСО₃, а твердість понад 500 мг/л СаСО₃ вважається небезпечною для здоров'я.

Твердість води визначають такими хімічними методами:

• спиртово-мильним;

Таблиця 5.1. Типи природних вод за твердістю

Тип води	Ммоль екв/л	Твердість
		Са2+, мг/л	Мg2+, мг/л	СаСО3, мг/л
Дуже м'яка	0…1,5	0…30,06	0…18,24	0…75
М'яка	1,5…3,0	30,06…60,12	18,24…36,48	75…150
Середньо-тверда	3,0…4,5	60,12…90,18	36,48…52,72	150…225
Досить тверда	4,5…6,5	90,18…130,26	52,72…79,04	225…325
Тверда	6,5…11,0	130,26…220,44	79,04…131,76	325…550
Дуже тверда	>11,0	>220,44	>131,76	>550,00

• гліцерино-пальмітатним (якщо твердість перевищує 0,7 ммоль екв/л);

• олеатним (Т < 0,7 ммоль екв/л);

• фізико-хімічним — йонообмінним методом.

Пробу води не консервують, твердість визначають упродовж двох діб з часу відбору проби на аналіз.