3 Раздел I. Жесткость воды и методы ее устранения

Вода образует многочисленные соединения, в которых ее молекула полностью сохраняется. Это так называемые гидраты.

• 
  H₂SO₄ + H₂O = H₂SO₄*H₂O
  
• 
  CaCl₂ + 6H₂O = CaCl₂ *6H₂O
  

Соединения, связывающие воду в гидраты и кристаллогидраты, используют в качестве осушителей. С их помощью, например, удаляют водяные пары из влажного атмосферного воздуха.

5. 
   Особая реакция воды – синтез растениями крахмала (C₆H₁₀O₅) n, происходящая с выделением кислорода:
   

6_nCO₂ + 5_nH2O = (C₆H₁₀O₅)_n + 6_nO₂ (при действии света)
Получение воды:
Воду получают по реакции нейтрализации, т.е. реакции взаимодействия между кислотами и щелочами:

• 
  H₂SO₄ + 2KOH = K₂SO₄ + H₂O;
  
• 
  HNO₃ + NH₄OH = NH₄NO₃ + H₂O;
  
• 
  2CH₃COOH + Ba(OH)₂ = (CH₃COO)₂Ba + H₂O.
  

Также воду можно получить – восстановление металлов водородом из их оксидов:

• 
  CuO + H₂ = Cu + H₂O.
  

1.2. Жесткость и методы устранения жесткости воды
Жесткость - один из технологических показателей, принятых для характеристики состава и качества природных вод. Жесткой называют воду с повышенным содержанием ионов Сa²⁺ и Mg²⁺ Сумма концентраций ионов Сa²⁺ и Mg²⁺ является количественной мерой жесткости воды.
Ж=С(Сa⁺²)+С(Mg⁺²)

Общая жесткоть воды
Карбонатная(временная)	Некарбонатная( постоянная)
Ca(HCO3)2,Mg(HCO3)2	MgSO4,CaSO4 ,MgCl2,CaCl2

Измеряют жесткость числом мили молей эквивалентов ионов жесткости (Сa²⁺ и Mg²⁺в 1кг воды (ммоль/кг). В связи с тем, что плотность воды близка к единице, жесткость можно измерять в ммоль/дм или ммоль/л.

В связи с тем, что в воздухе достаточно велико содержание СО₂ , в природной воде есть растворимый диоксид углерода. Протекает взаимодействие СО₂ с Н₂O:
CO₂ + H₂O= H₂CO₃
Результатом, которого является образование гидрокарбонат-иона. Концентрация ионов Сa⁺²и Mg⁺²в воде, эквивалентная содержанию иона НСО3^-, определяет карбонатную жесткость воды, а концентрация ионов Сa⁺²и и Mg⁺², эквивалентная всем прочим анионам (SO4^2-, Cl^- и т.д.), - некарбонатную. Сумма карбонатной и некарбонатной жесткости составляет общую жесткость воды.
Следовательно, временная жесткость воды вызывается присутствием гидрокарбонатов таких как, Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)_2, постоянная жесткость вызвана присутствием в воде сульфатов и хлоридов Сa²⁺ и Mg²⁺.
При контроле качества воды определяют ее жесткость. Для определения общей жесткости используют метод комплексонометрии. В основе этого метода лежит титрование воды в присутствии аммиачного буферного раствора (рН=9,0) и индикатора раствором комплексона III до перехода розовой окраски в голубую. При анализе применяют один из индикаторов: кислотный хром синий К или Эрихом черный Т. В присутствии ионов жесткости Сa²⁺ и Mg²⁺ эти индикаторы окрашиваются в розовый цвет, в отсутствии - в голубой. Комплексен III - двузамещенная натриевая соль этелендиаминтетра - уксусной кислоты:
При титровании жесткой воды раствором комплексона III образуется внутрикомплексное соединение: т.е. связываются ионы Сa⁺² и Mg^{+2 .}Поэтому в конце титрования индикатор изменяет окраску, раствор становится голубым. Определение картой жесткости воды - Жк сводится к определению концентрами гидрокарбоната-иона НСО^3- и, тем самым, эквивалентной этим ионам концентрации ионов жесткости Сa²⁺ и Mg²⁺ Анализ проводят методом нейтрализации.
В основе этого метода лежит титрование воды в присутствии индикатора метилового оранжевого раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски индикатора в оранжевую.
Метиловый оранжевый - кислотно-основной индикатор, изменяющий свою окраску от красной при рН < 3,1 до желтой при рН > 4,4.
В точке перехода 3,1 метиловый оранжевый имеет оранжевую окраску.
Анион - в воде гидролизуется: HCO^3-
HCO^3- + H₂O=H₂CO₃+ ОН^-
Поэтому при условии Жк > 0 вода имеет щелочную реакцию среды и метиловый оранжевый в ней окрашен в желтый цвет. При титровании раствором НСl такой воды протекает реакция нейтрализации:
OH^- + Н⁺ = Н₂О
Ион H⁺ нейтрализует количество ионов OH^- а, эквивалентное концентрации иона HCO^3-