ก่อนอื่น มาดูกันว่าทำไมน้ำถึงกระด้างถึงมีปัญหา การบริโภคน้ำเป็นประจำทำให้เกิดหินในระบบขับถ่าย การใช้สำหรับอาบน้ำหรือซักผ้ามักจะทำให้เกิดการระคายเคืองผิวหนัง โดยเฉพาะในเด็ก นอกจากนี้ ยังสามารถสร้างความไม่สะดวกบางประการในชีวิตประจำวัน เช่น เกลือของโลหะ (แคลเซียมและแมกนีเซียม) ซึ่งรับผิดชอบต่อความกระด้างของน้ำ สามารถสร้างสารประกอบพิเศษ (ไม่ละลายน้ำ) ด้วยกรดไขมันที่มีอยู่ในสบู่
มาทดลองกัน:
- เทน้ำลงในขวดจนถึงเครื่องหมาย "40"
- เติมสารละลายแคลเซียมคลอไรด์ 0.2 ม.ทั้งหมดจากขวด
- ตั้งเตาถ่านแล้วจุดเทียน จากนั้นถอดถุงมือป้องกันออกและจุดเทียน ติดตั้งเครื่องกระจายไฟบนเตา
- วางขวดลงบนตัวกระจายแสง กรุณารอ 15 นาที
- เทสารละลายโซเดียมไบคาร์บอเนต 0.3M ทั้งหมดออกจากขวด
- หลังจากนั้นน้ำในขวดจะกลายเป็นขุ่น
ความกระด้างของน้ำคืออะไร
ชั่วคราวและความกระด้างของน้ำคงที่ ค่าคงที่คืออะไร
เป็นค่าหนึ่งที่สะท้อนถึงปริมาณเกลือของโลหะต่างๆ ที่ละลายในน้ำ เช่น แคลเซียม แมงกานีส เหล็ก ความแข็งชั่วคราว (ซึ่งสามารถสกัดได้) และความแข็งถาวร ชั่วคราวเกิดจากแคลเซียมและแมกนีเซียมไบคาร์บอเนต และสายรัดถาวรเกิดจากซัลเฟตและคลอไรด์ (CaCl2 และ MgCl2) เราสามารถสรุปได้ว่าน้ำกระด้างเป็นน้ำที่มีเกลือโลหะจำนวนมากพร้อมๆ กัน
เมื่อเราเติมแคลเซียมคลอไรด์ลงไป เราจะเพิ่มความกระด้างของแคลเซียมคลอไรด์ ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น CaCl2 ทำให้เกิดความกระด้างที่ไม่เป็นคาร์บอเนตในน้ำอย่างถาวร และส่วนหนึ่งของการทดลองของเราแสดงให้เห็นข้อเท็จจริงนี้: เมื่อเดือด จะไม่มีการตกตะกอนที่ผนังชัดเจน
การเติมโซเดียมไบคาร์บอเนต NaHCO3 นำไปสู่การก่อตัวของแคลเซียมไบคาร์บอเนตในสารละลาย:2 NaHCO3 + CaCl 2 =Ca (HCO3)2 + 2NaCl และเนื่องจากการก่อตัวของ Ca (HCO3)2 ความแข็ง ของน้ำของเรากลายเป็นชั่วคราว - ตอนนี้สามารถเอาออกได้ด้วยการต้ม
เหตุใดจึงต้องสร้างขนาดและวิธีลบออก
มาตราส่วน (หรือเกล็ดมะนาว) เป็นแคลเซียมคาร์บอเนตที่ไม่ละลายน้ำซึ่งตกตะกอนระหว่างการสลายตัวด้วยความร้อนของแคลเซียมไบคาร์บอเนต แม้ว่าชั้นสเกลสีเทาหนาไม่ได้ทำให้อาหารสวยขึ้น แต่ก็ไม่เป็นอันตราย นอกจากนี้ยังสามารถขจัดความกระด้างของน้ำประปาที่มากเกินไป นอกจากนี้ ยังสามารถเอาตะกรันออกจากกาน้ำชาและหม้อได้อย่างง่ายดายด้วยการทำความสะอาดด้วยสารละลายกรดซิตริก
วิธีทำน้ำอ่อน
น้ำซึ่งมีเกลือของโลหะอยู่เล็กน้อยมีความนุ่ม และกระบวนการสกัดความแข็งจะทำให้นิ่มลง วิธีที่ง่ายที่สุดในการทำให้นิ่มลงดังที่แสดงในการทดลองของเราคือ การต้ม เมื่อถูกความร้อน แคลเซียมและแมกนีเซียมไบคาร์บอเนตจะสลายตัวด้วยความร้อน กระบวนการนี้จะขจัดความกระด้างชั่วคราว (คาร์บอเนต) เท่านั้น (ความกระด้างของน้ำถาวรสามารถขจัดออกได้ด้วยวิธีการอื่น) ยังคงความกระด้างคงที่: น้ำที่อิ่มตัวด้วยแคลเซียมคลอไรด์ CaCl2 ไม่ทิ้งสารตกค้างเมื่อต้ม การกลั่นมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการกระทำนี้ ในระหว่างกระบวนการกลั่น ของเหลวที่ระเหยจะควบแน่นบนพื้นผิวที่เย็นลงและถูกเก็บรวบรวมในรูปของหยด น้ำบริสุทธิ์ด้วยวิธีนี้เรียกว่ากลั่น ไม่เหมาะกับการดื่มเพราะจะขับแร่ธาตุออกจากร่างกาย อย่างไรก็ตาม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม
วิธีทำให้อ่อนตัวอีกวิธีหนึ่งคือการใช้รีเอเจนต์ พวกมันถ่ายเทแมกนีเซียมและแคลเซียมไอออนไปอยู่ในรูปแบบที่ไม่ละลายโดยการเพิ่มสารเคมีบางชนิด เช่น แคลเซียมไฮดรอกไซด์ (กระบวนการที่เรียกว่าการทำให้มะนาวอ่อนลง) เช่นเดียวกับการต้ม มะนาวที่อ่อนตัวจะขจัดความแข็งของคาร์บอเนตเท่านั้น
ขจัดความกระด้างของน้ำถาวร
ในการสกัดความกระด้างถาวร (ไม่ใช่คาร์บอเนต) จำเป็นต้องมีการทำให้น้ำอ่อนลง จึงใช้คาร์บอเนตร่วมกับปูนขาวโซเดียม
เพื่อการกำจัดไอออนโลหะอย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น “ปืนใหญ่” – ใช้โซเดียมฟอสเฟต:
Na3PO4:CA3 3Ca2+ + 2Na3PO4 → (PO4)2↓ + 6Na+
3Mg2+ + 2Na3PO4=Mg3(PO4)2=+ 6Na+.
ข้อเสียของวิธีการทำให้อ่อนตัวนี้คือจำเป็นต้องกำหนดปริมาณรีเอเจนต์ที่ให้เราอย่างถูกต้อง ในอุตสาหกรรม เทคโนโลยีการทำให้น้ำอ่อนด้วยเรซินแลกเปลี่ยนไอออนถูกใช้อย่างแพร่หลายที่สุด ผู้เชี่ยวชาญจะส่งน้ำผ่านตัวกรองที่กักเก็บไอออนของโลหะ (แคลเซียม แมงกานีส เหล็ก แมกนีเซียม) อนุภาคที่ "ติดอยู่" เหล่านี้จะถูกแทนที่ด้วยโพแทสเซียม โซเดียม หรือไฮโดรเจน H+ ไอออนที่ปล่อยลงในสารละลาย วิธีนี้ได้ผลเช่นกันเมื่อความกระด้างของน้ำคงที่รบกวนจิตใจคุณ
สรุป: ไหนดีกว่ากัน
น้ำไหนดีกว่าสำหรับคุณ - แข็งหรืออ่อน? คำตอบนั้นง่าย: ทุกอย่างดีพอประมาณ ตัวเลือกที่เหมาะสำหรับใช้ในบ้านทุกวันคือน้ำที่มีความกระด้างปานกลางซึ่งมีสารอันตรายอยู่เล็กน้อย ความสมดุลที่ดีคือหนทางสู่ความสามัคคี