Файл: Определение жесткости воды.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Реферат

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.11.2023

Просмотров: 226

Скачиваний: 11

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.


Реферат

на тему: «Определение жесткости воды»

Выполнил студент гр. ГТУ-1-22 Зиганшин Г.Н.

Проверил: асс. Гильфанов Б.А.

Казань 2023

СОДЕРЖАНИЕ


Введение..................................................................................................................3

Раздел I. Жесткость воды и методы ее устранения (обзор литературных данных)

1.1. Вода. Особенные свойства воды

1.1.1. Химические свойства воды…………………………………………5

1.2. Жесткость и методы устранения жесткости воды

1.2.1. Устранение жесткости воды.12

1.2.2. Значение жесткости воды………………………………………….15

Раздел II. Экспериментальная часть 18

2.1. Методы проведения эксперимента 18

2.1.1. Определение карбонатной жесткости…………………………….18

2.1.2. Определение общей жесткости…………………………………....19

2.2. Обсуждение результатов………………………………………………….. 20

Заключение……………..21

Список использованных источников..……………....23

Введение

Без воды не было бы жизни на Земле. Все живое нуждается в воде, которая является одновременно и важнейшей составной частью растений и животных. Вода - одно из немногих веществ, способных в земных условиях находиться в трех физических состояниях: твердом, жидком и газообразном и быстро переходить из одного состояния в другое. Изменение состояния воды сопровождается поглощение (испарение, таяние) или выделение (конденсация, замерзания).

Вода способна обладать универсальными свойствами, благодаря чему применяется в качестве сырья, химического реагента, растворителя, в некоторых случаях как катализатор. Природная вода может содержать различные органические и неорганические соединения в коллоидном и растворном состоянии. Условно можно выделить пять групп, такие как: главнейшие ионы, микроэлементы, биоорганические вещества, органические вещества, растворенные газы.

Водная среда – это самая уникальная среда, которая существует на земле. Давно известно, что любое природное явление подчиненно строгому закону, также не является исключение круговорот воды. Это доказано великим могуществом. Живые существ не могут существовать без воды, так как вода — это источник жизни. Это доказано, научным путем еще в XVIII веке.


Также вода остается пока наиболее важным и распространенным растворителем, хотя в последние годы все большее значение приобретают неводные растворители.

Вода – химическое соединение кислорода с водородом, отвечающие в парообразном состоянии формуле Н2О.Природная вода, как правило, содержит те или иные примеси. Наиболее чистой природной водой считается дождевая. Вода, очищенная от нелетучих растворенных веществ перегонкой, называется дистиллированной.

Дистиллированная вода – это жидкость, которая образуется из водяного пара. В процессе изготовления она практически полностью избавляется от минеральных веществ и посторонних примесей. Причём жидкость теряет вкус, так как из неё были выпарены металлы, соли и различные микроэлементы. Основным свойством дистиллированной воды считается её высокая степень чистоты.

С каждым днем все большую актуальность приобретает, проблема очисти, а если быть точнее подготовки воды. И следует отметить, что не только воды для питья, но и для использования в быту. Существует общая проблема как для загородных домов, также и для городских квартир. Это проблема - жесткости воды, и если на качество питьевой воды жёсткость хоть и влияет, но не столь сильно, то для современной бытовой техники, автономных систем горячего водоснабжения и отопления, новейших образцов сантехники необходимость борьбы с жесткостью крайне актуальна. Степень жесткость зависит от присутствия в воде катионов Ca+2 и Mg+2 и много других щелочноземельных металлов.

Их источником являются природные залежи известняков, гипса и доломитов. Ионы Ca2+и Mg 2+ поступают в воду в результате взаимодействия растворённого диоксида углерода с минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов могут служить также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий. В маломинерализованных водах больше всего ионов кальция. С увеличением степени минерализации содержание ионов кальция быстро падает и редко превышает 1 г/л. Содержание же ионов Mg2+в минерализованных водах может достигать нескольких граммов, а в солёных водах нескольких десятков граммов.
Раздел I. Жесткость воды и методы ее устранения

(обзор литературных данных)



    1. Вода. Особенные свойства вода


1.1.1. Химические свойства воды.

Вода – оксид водорода – бинарное соединение неорганической природы. Формула – H2O. Молярная масса – 18 г/моль. Может существовать в трех агрегатных состояниях – жидком (вода), твердом (лед) и газообразном (водяной пар). Вода – наиболее распространенный растворитель. В растворе воды существует равновесие, поэтому воду называют омфалитом:

H2O ↔ H+ + OH— ↔ H3O+ + OH—.

Химически чистая вода представляет собой простейшее устойчивое соединение водорода с кислородом, имеет химическую формулу Н2О и является одним из самых важных соединений на Земле. Молекула массой составляет 11,1% водорода и 88,89% кислорода. При образовании воды с одним атомом кислорода соединяются два атома водорода.

Характерной особенностью молекул воды, есть особенность объединения, в агрегаты-соединения нескольких молекул. Это явление обусловлено, значительной полярностью молекулы, которая есть наследственным неравномерным разделением электрического заряда в самой молекуле воды. Молекула в точке нахождения атома кислорода имеет некоторый избыток отрицательного заряда, а на противоположной стороне, где расположены атоме водорода, - избыток положительного заряда. При достаточном сближении между собой под воздействием сил электростатического притяжения молекулы могут соединяться в агрегаты. В парообразном состоянии (при t >100°C) вода состоит главным образом из однородных простых молекул, которые называются гидролами и отвечают формуле Н2О. Агрегат из двух простых молекул (Н2О) имеет название дигидроль, а соединение из трех молекул (Н2О) называется тригидролем. Агрегат может объяснить некоторые аномалии физических способностей воды.

Химически чистая вода в природе почти не встречается, ее можно получить лабораторным путем. Например, сжигание водорода в воздухе, получаем в воздухе пары воды. Такая вода не имеет цвета и запаха, но имеет неприятный вкус, но природная вода является хорошим растворителем.

Химический состав воды постоянно изменяется в меру прохождения через атмосферу и литосферу. Из атмосферы в воду попадают азот и кислород, частицы солей, окиси азота и другие вещества. Вода, что выпала на поверхность Земли в виде атмосферных осадков, растворяет вещества, которые тут находятся, и обеспечивают солями, органическими веществами газами. Еще больше изменяется химический состав воды, при проникновении ее в землю и кору породы. Большую роль при изменении химического состава играет сельская деятельность человека.


Химический состав природных вод разделяют на шесть основных групп: главные ионы, растворенные газы, биогенные вещества, микроэлементы, органические вещества и загрязненные вещества. Газы и органические вещества бывают в воде в виде молекул, соли –в виде ионов и частично комплексов, а некоторые биогенные и органические соединения – в виде коллоидов.

Для главных ионов солей относятся негативно заряженные ионы (анионы): хлоридные Cl-, сульфатные SO42- , гидрокарбонатные HCO32- , карбонатные CO32-; позитивно заряженные ионы (катионы): магния Mg2+, кальция Ca2+, натрия Na+ и калия K+.

За составом солей ( минерализация и соленость) природные воды разделяются на четыре группы: пресные –менее 1%, солоноватые – 1-25%, соленые ( морские солености)- 25-50%, высокосоленые – более 50%.

За предпочтением аниона все природные воды разделяются на три класса: гидрокарбонаты, сульфаты и хлориды; за предпочтение катиона – тоже на три группы: кальция, магний и натрия.

Речные воды преимущественные относятся к гидрокарбонатному классу и кальциевой группы; подземные воды нередко относятся к сульфатному классу и магниевой группы; воды морей и океанов принадлежат к хлорному классу и натриевой группы.

Концентрации распространенных двухвалентных катионов Ca2+ и Mg2+ обуславливает общую твердость воды. Огромное значение биохимических процессов. Которые происходят в материковых и океанических водах, имеют растворенные в воде газы. Это – кислород O2, азот N2, водород Н и другие.

Из растворенных газов наибольшее значение имеет кислород и диоксид углерода (углекислый газ). Природные воды обогащаются кислородом за счет нахождения его в атмосфере, вследствие выделения водорода растительностью в процессе фотосинтеза. Потеря кислорода в воде связана с процессом окисления органических веществ (дыхание водных организмов, брожение, гниение органических остатков), а также выделение его в атмосферу.

Также особое место занимает ион водорода, который имеет большое значение в химических и биохимических процессах, что происходят в воде.

Ион водорода в водной среде в малых количествах. Он появляется в результате диссоциации угольной кислоты Н2СО3 (НСО3-+Н-) и самой воды Н2О (Н++ОН-). Ион Н+ есть носителем кислотных свойств в растворе, а гидроксильных ионов ОН
- - щелочных. В химически чистой воде оба иона находятся в одинаковом количестве, из-за этого вода есть такой нейтральной, концентрация ионов в ней равняется 10 -7.

Следовательно, вода имеет нейтральную среду рН=7. При рН <7 кислая среда, при рН> 7 щелочная среда. Большинство природных вод имеют рН от 6,5 до 8,5.

  1. Реагирует со многими металлами с выделение водорода

  • 2K + 2H2O = 2KOH + H2

  • 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

  • Ca + 2 H2O → Ca(OH)2 + H2

  • 2Li + 2 H2O → 2 Li(OH) + H2

Но не все металлы берут участвовать в окислительно- восстановительных реакция. Наиболее легко реагируют активные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Ca, Sr, Ba, Ra, Al). Остальным нужны специальные условия нагревание, это металлы от (Al…H2)

  • 3Fe + 4H2O = Fe3O4+ 4H2

  • Ni + H2O = NiO + H2

  • Mg + H2O= MgO+ H2

  1. Также с водой реагируют неметаллы, например,

  • C + H2O = CO+ H2

  • CH4 + 2H2O =CO2 +4H2

Несмотря на то, что углерод и метан менее активные вещества чем металлы, но реакции происходят при высоком нагревании.

  1. Вода способна реагировать с оксидами неметаллов и металлов,

  • эти реакции называются присоединительными:

  • CO2 + H2O = H2CO3

  • SO2 + H2O = H2SO3

  • получение гидроксидов из металлических оксидов:

  • Al2O3 + 3H2O = 2Al(OH)3

  • Na2O + H2O = 2NaOH

Не все оксиды металлов реагируют с водой. Некоторые из них не растворимы, следовательно, с водой не реагирует, например, ZnO, TiO2, Cr2O3, из которых приготовляют, например, стойкие к воде краски. Оксиды железа также не растворимы в воде и не реагируют с ней.

  1. 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.

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

6nCO2 + 5nH2O = (C6H10O5

Смотрите также файлы