Twardość wody

Twardość wody – cecha wody, będąca funkcją stężenia soli wapnia, magnezu i innych metali, które są zdolne do tworzenia soli na wyższym niż pierwszy stopniu utlenienia.

Twardość wody dzieli się na:

• nietrwałą (przemijającą, węglanową) - która jest generowana przez sole kwaśne kwasu węglowego - wodorowęglany

• trwałą - która jest generowana przez sole innych kwasów, głównie chlorki, ale też siarczany, azotany i inne.

Ogólna twardość wody jest sumą twardości węglanowej i trwałej.

Nazwa "twardość nietrwała" wynika z faktu, że wodorowęglany są nietrwałe termicznie i podczas ogrzewania przekształcają się do nierozpuszczalnych w wodzie węglanów, które wytrącają się z roztworu (jest to proces odwrotny do rozpuszczania w wodzie skał węglanowych w obecności CO₂), np.:

Ca²⁺ + 2HCO−3 ⇌ CaCO₃ + H₂O + CO₂↑

Natomiast chlorki, siarczany i azotany są trwałe i pozostają również po przegotowaniu wody.

CEL ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia jest zdefiniowanie twardości wody, jej rodzaje i związki chemiczne, które powodują twardość wody. Przedstawienie reakcji zachodzących podczas ćwiczenia. W ćwiczeniu, także zostanie ukazana twardość poszczególnych próbek i oceniona ich przydatność do celów budowlanych oraz zostanie przedstawiony sposób obniżania twardości wody.

SPRZĘT DO WYKONANIA BADANIA:

kolba stożkowa

biureta laboratoryjna

pipety

cylinder miarowy

ODCZYNNIKI:

roztwór HCl 0,101n

0,1% oranż metylowy

PRZEBIEG ĆWICZENIA:

Do kolby stożkowej odmierzyliśmy pipetą 100cm³ wody wodociągowej, dodaliśmy 2-3 krople oranżu metylowego. Napełniliśmy biuretę 0,1N roztworem HCl do kreski oznaczonej „0” i miareczkowaliśmy przygotowaną wodę ze wskaźnikiem dodając do niej kroplami z biurety roztwór kwasu do momentu zmiany zabarwienia z żółtego na różowy. Odczytaliśmy na biurecie objętość zużytego roztworu HCl. Miareczkowanie powtórzyliśmy. W obliczeniach twardości przemijającej uwzględniliśmy że 1cm³ 0,1N HCl odpowiada 2,8mg CaO

Próbka 1 (Woda destylowana)

Przepłukanie kolby wodą destylowaną. Wymierzenie 100 ml wody destylowanej. Dodajemy 2-3 krople 0,1% oranżu metylowego. Po zmieszaniu, dolewamy ostrożnie kwas solny aby zmieniła się nam barwa na róż. Dolaliśmy 0,10 ml kwasu solnego (HCl).

Próbka 2 (Woda wodociągowa)

Przepłukanie kolby wodą destylowaną. Wymierzenie 100 ml wody wodociągowej. Dodajemy 2-3 krople 0,1% oranżu metylowego. Po zmieszaniu, dolewamy ostrożnie kwas solny aby zmieniła się nam barwa na róż. Dolaliśmy 0,60 ml kwasu solnego (HCl).

Próbka 3 (Woda twarda)

Przepłukanie kolby wodą destylowaną. Wymierzenie 100 ml wody twardej. Dodajemy 2-3 krople 0,1% oranżu metylowego. Po zmieszaniu, dolewamy ostrożnie kwas solny, aby zmieniła się nam barwa na róż. Dolaliśmy 4,00 ml kwasu solnego (HCl).

Wyniki twardości wody
Nr próbki
1
2
3

L.p.	Stopień twardości wody	Jednostka twardości wody
		[1mval Ca/dm³]
1.	Woda bardzo miekka	<1,5
2.	Woda miekka	1,5-3,0
3.	Woda srednio- twarda	3,0-6,0
4.	Woda twarda	6,0-10
5.	Woda bardzo twarda	>10

Woda poniżej 3°njest uważana za miękką, zaś woda powyżej 30°n jest uważana za twardą:

• bardzo miękka: <75mg CaCO₃/dm³ (<4,2 n°)

• miękka: 75-150mg CaCO₃/dm³(4,2- 8,4 n°)

• średnio twarda: 150- 300mg CaCO₃/dm³ (8,4- 16,8 n°)

• twarda: 300- 500mg CaCO₃/dm³ (16,8- 28 n°)

• bardzo twarda: >500mg CaCO₃/dm³(>28 n°)

WNIOSKI:

- wszystkie próbki posiadają twardość bardzo miękką, dzięki czemu nadają się w wielu branżach np. woda do chłodzenia urządzeń, czy w sieciach ciepłowniczych

wg. polskich norm wody te nie nadają się do picia(woda pitna powinna wynosić 60-500 mg CaCO₃/dm³ (3,4- 28 n°)- picie takiej wody może spowodować negatywny wpływ na życie człowieka

- z gospodarczego punktu widzenia woda miękka zwiększa efektywność prania. Kąpiel w takiej wodzie powoduje, że skóra jest gładka. Ochrania ona również urządzenia np. czajniki, ekspresy do kawy przed osadzaniem się kamienia.