Жесткость воды

Жесткость воды - если вода содержит значительные количества солей кальция и магния , то такую ​​воду называют жесткой , а когда этих солей совсем нет, или они содержатся в незначительных количествах, то - мягкой .

Различают временную, или карбонатную, жесткость воды и постоянную. Временная жесткость обусловливается наличием кислых карбонатов ( гидрокарбонатов ) кальция и магния: Ca (HCO 3 ) 2 и Mg (HCO 3 ) 2 , а стала - наличием сульфатов и хлоридов кальция и магния : CaSO 4 , MgSO 4 , CaCl 2 и MgCl 2 . Общая жесткость воды представляет собой сумму временной и постоянной жесткости.

Жесткая вода непригодна почти для всех отраслей производства. Так, например, жесткую воду нельзя употреблять для стирки белья, мытья шерсти и покраска тканей , так как в ней мыло теряет свою моющую способность. Это объясняется тем, что растворимый в воде стеарат натрия С 17 Н 35 COONa, который составляет главную составную часть мыла, переходит в нерастворимый стеарат кальция (или магния), образуя так называемое кальциевое (или магниевое) мыло:

2С 17 Н 35 COONa + CaSO 4 = Са (С 17 Н 35 СОО) 2 ↓ + Na 2 SO 4

При этом мыльная пена образуется только после полного осаждения ионов кальция и магния, на непроизводительно расходуется много мыла. Кроме того, образуемый осадок кальциевого и магниевого мыла прочно оседает на волокнах тканей и загрязняет их, а при окраске образует пятна.

Жесткая вода непригодна и для целого ряда других производств: бумажного, кожаной, крахмального, спиртового т.д.. Она непригодна и для паросилового хозяйства, так как при кипячении воды образуется накипь, которая плохо проводит тепло, вследствие чего увеличивается расход топлива. Накипь вызывает интенсивное разрушение стенок котлов, что может привести к аварии.

Для  пищи жесткую воду тоже не принимают, потому что в ней плохо развариваются мясо и овощи. Для питья она тоже непригодна.

V Са (ОН) 2 = (ТВ руб * V H 2 O) / (1000 * C Са (ОН) 2 ) 

и 

V Na 2 CO 3 = (ТВ некарб * V H 2 O) / (1000 * C Na 2 CO 3 ) 

где C Са (ОН) 2 и C Na 2 CO 3 - концентрацией Са (ОН) 2 и Na 2 CO 3 соответственно в моль / дм 3 , V - объемы воды и растворов реагентов в см 3 ; ТВ руб и ТВ некарб - карбонатная и некарбонатную твердости помьякшуванои воды в моль / дм 3 . Гидроксид кальция снижает карбонатную (временную) твердость:

Ca (НСО 3 ) 2 + Са (ОН) 2 = 2СаСО 3 ↓ + 2Н 2 О

Mg (НСО 3 ) 2 + Са (ОН) 2 = MgCO 3 ↓ + CaCO 3 ↓ +2 Н 2 О

Сода снижает постоянную жесткость воды:

СаСl 2 + Na 2 СО 3 = СаСО 3 ↓ +2 NaCl

MgSO 4 + Na 2 СО 3 = MgCO 3 ↓ + Na 2 SO 4

Образующиеся осадки карбонатов кальция и магния отфильтровывают. Карбонатную жесткость можно устранить также путем нагрева воды до кипения . При этом кислые карбонаты разлагаются с образованием нормальных карбонатов кальция и магния, которые выделяются в осадок :

Са (НСО 3 ) 2 = СаСО 3 ↓ + Н 2 О + СО 2 ↑

Mg (НСО 3 ) 2 = MgСО 3 ↓ + Н 2 О + СО 2 ↑

Поэтому карбонатную жесткость называют также временной.