2С17Н35СОО− +Са2+ = (С17Н35СОО)2 Са ↓,
2С17Н35СОО− +Mg2+ = (С17Н35СОО)2 Mg ↓.
и пена образуется лишь после полного осаждения этих ионов.
Правда, некоторые синтетические моющие средства хорошо моют в жесткой воде, так как кальциевые и магниевые соли этих веществ легко растворяются в воде.
В жесткой воде с трудом развариваются пищевые продукты, а сваренные в ней овощи невкусны.
Очень плохо заваривается чай и вкус его теряется.
В то же время в санитарно-гигиеническом отношении эти ионы не представляют опасности.
Правда, при большом содержании ионов (как в море и океане)
вода горьковата на вкус и вызывает послабляющее действие на кишечник человека.
Жесткость воды
Жесткая вода непригодна для использования в паровых котлах: растворенные в ней соли при кипячении образуют на стенках котлов слой накипи, который плохо проводит теплоту.
Это приводит к перерасходу топлива, к преждевременному износу котлов, а иногда, в результате перегрева котлов, и к аварии.
Образуется и накипь в чайниках.
Наконец, жесткая вода вредна для металлических конструкций, трубопроводов, кожухов охлаждаемых машин.
Ионы Са2+ обусловливают кальциевую жесткость, а ионы Mg2+
– магниевую жесткость.
Общая жесткость складывается из кальциевой и магниевой, т. е. из суммарной концентрации в воде ионов Са2+ иMg2+.
Жесткость воды
По отношению к процессам умягчения воды различают жесткость карбонатную и некарбонатную.
Карбонатной называется жесткость, вызванная присутствием той части ионов Са2+ и Mg2+, которая эквивалентна содержащимся в воде гидрокарбонат-ионам НСО3¯.
Иными словами, карбонатная жесткость вызвана присутствием гидрокарбонатов кальция и магния.
При кипячении гидрокарбонаты разрушаются, образующиеся при этом малорастворимые карбонаты выпадают в осадок и
общая жесткость воды уменьшается на величину карбонатной жесткости.
Поэтому карбонатную жесткость называют также временной жесткостью.
При кипячении ионы Са2+ осаждаются в виде карбоната:
Са2+ +2НСО3− = СаСО3 ↓ +Н2О+СО2 ↑.
Жесткость воды
а ионы Mg2+ – в виде основного карбоната или в виде гидроксида магния (при рН>10,3):
2Mg2+ +2HCO3− +2OH− =
= (MgOH)2 CO3 ↓ +CO2 ↑ +H2O.
(гидроксид-ионы образуются за счет взаимодействия гидрокарбонат-ионов с водой:
HCO3− +H2О = H2CO3 +OH−
и равновесие при нагревании смещается вправо).
Остальная часть жесткости, сохраняющаяся после кипячения воды,
называется некарбонатной.
Она определяется содержанием в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот, главным образом сульфатов и хлоридов.
При кипячении эти соли не удаляются, а поэтому некарбонатную жесткость называют также постоянной жесткостью.
Жесткость воды
Рассмотрим количественную характеристику
жесткости воды.
Степень жесткости воды выражается суммой
миллиэквивалентов (мэкв) ионов Са2+ и Mg2+,
содержащихся в 1 л воды.
Так как 1 мэкв жесткости отвечает содержанию
20.04 мг/л ионов Са2+ или 12,16 мг/л ионов Mg2+, то согласно определению общую жесткость воды Ж (в
мэкв/л) можно вычислить по формуле:
Ж = [Ca2+ ] + Mg2+ , 20,4 12,16
где [Са2+ ] и [Mg2+] – концентрации ионов, мг/л.