Жорсткість води і методи її усунення

Вступ

Тема моєї курсової роботи зачіпає жорсткість води, значення і методи її усунення. Я розглянув особливості води, її хімічні і фізичні властивості, дав визначення жорсткості води, описав всі знайдені способи усунення жорсткості, значення і наслідки після її використання.

Таким чином, провівши маленьке дослідження в рамках написання курсової роботи, можна зрозуміти, що жорстка вода несприятливо впливає не тільки на технічне і промислове обладнання, але і на такі речі як тканина, посуд, а також і на шкіру людини та продукти харчування.

Жорсткість води - це найбільш поширена проблема якості води. В даний час для боротьби з жорсткою водою існують і більш сучасні способи, ніж кип'ятіння води або виморожування, наприклад, установка фільтрів - пом'якшувачів. Вони пом'якшують воду і в результаті, вона володіє кращими смаковими якостями і більш сприятливо впливає на шкіру людини.

 

Вода. Особливості теплових властивостей води

Вода - одне з найбільш унікальних і загадкових речовин на Землі. Природа цієї речовини до кінця ще не зрозуміла. Зовні вода здається досить простий, у зв'язку з чим тривалий час вважалася неподільним елементом. Лише в 1766 році Г. Кавендіш (Англія) і потім в 1783 році А. Лавуазьє (Франція) показали, що вода не простий хімічний елемент, а сполука водню і кисню в певній пропорції. Після цього відкриття хімічний елемент, що позначається як Н, отримав назву «водень» (Hydrogen - від грец. Hydro genes), яке можна витлумачити як «породжує воду».

Подальше дослідження показали, що за невигадливій хімічною формулою Н ₂ О ховається речовина, яка має унікальну структурою і не менш унікальними властивостями. Практично всі властивості води аномальні, а багато з них не підпорядковуються логіці тих законів фізики, які керують іншими речовинами.

Перша особливість води: вода - єдина речовина на Землі (крім ртуті), для якого залежність питомої теплоємності від температури має мінімум.

Через те, що питома теплоємність води має мінімум близько 37 º С, нормальна температура людського тіла, що складається на дві третини з води, знаходиться в діапазоні температур 36-38 º С.

Друга особливість води: теплоємність води аномально висока. Щоб нагріти певне її кількість на один градус, необхідно затратити більше енергії, ніж при нагріванні інших рідин, - принаймні, вдвічі по відношенню до простих речовин. З цього випливає унікальна здатність води зберігати тепло.

Третя особливість: вода володіє високою питомою теплотою плавлення, тобто воду дуже важко заморозити, а лід - розтопити. Завдяки цьому клімат на Землі в цілому досить стабільний і м'який.

Є особливості і в поведінці об'єму води. Щільність більшості речовин - рідин, кристалів і газів - при нагріванні зменшується і при охолодженні збільшується, аж до процесу кристалізації або конденсації. Щільність води при охолодженні від 100 до 4 º С (точніше, до 3,98 º С) зростає, як і у переважної більшості рідин. Проте, досягши максимального значення при температурі 4 º С, щільність при подальшому охолодженні води починає зменшуватися. Іншими словами, максимальна щільність води спостерігається при температурі 4 º С (одна з унікальних аномалій води), а не при температурі замерзання 0 º С.

Замерзання води супроводжується стрибкоподібним зменшенням щільності більш ніж на 8% тоді як у більшості інших речовин процескристалізації супроводжується збільшенням щільності. У зв'язку з цим лід (тверда вода) займає більший обсяг, ніж рідка вода, і тримається на її поверхні.

Фізичні властивості води

Незважаючи на свій, здавалося б, гранично простий хімічний склад, вода - одне з найбільш загадкових речовин на Землі. Досить згадати, що це єдине хімічна речовина, яка існує в умовах нашої планети одночасно в трьох агрегатних станах - газоподібному, рідкому і твердому.

Фізичні властивості води своєрідні. Не зовсім звичайна залежність в'язкості рідкої води від тиску: в області порівняно низьких тисків при температурах до 30 º С в'язкість з ростом тиску зменшується. Вода - полярна, і рідка вода, і лід є діелектриками. Вода діамагнітних.Властивості води залежать від її ізотопного складу. Так, тиск пари D ₂ O при 20 º С на 13% нижче, ніж пара Н ₂ O.

Висока діелектрична проникність, великий дипольний момент молекули, що забезпечують хорошу розчинність у воді багатьох речовин, широкий температурний інтервал існування рідкого стану поряд з поширеністю води зумовлюють її широке застосування для багатьох технологічних процесів.

Хімічні властивості води

Вода - найпростіше стійке хімічна сполука водню і кисню (окис водню - Н ₂ O), одне з найпоширеніших сполук у природі, що грає виключно важливу роль у процесах, що відбуваються на Землі.

Відомо 3 ізотопу водню ⁽¹ Н - протий; ² Н, або Д, - дейтерій; ³ Н, або Т, - тритій) і 6 ізотопів кисню ⁽¹⁴ О, ¹⁵ О, ¹⁶ О, ^{17 і що 18} О, ¹⁹ Про), так що існує велика кількість ізотопних різновидів молекул води. Молекула води являє собою рівнобедрений трикутник з ядрами О і Н у вершинах.

Хімічно чиста вода складається майже виключно з молекул Н ₂ O. Незначна частка молекул (при 25 º С - приблизно одна на 5.10 ⁹⁾дисоціює за схемою Н ₂ O ↔ Н ^{+ +} ОН ^-. Протон Н ⁺ у водному середовищі існувати у вільному стані не може і, взаємодіючи з молекулами води, утворює комплекси Н ₅ О ₂ ^+. Хоча ступінь дисоціації у воді незначна, вона грає велику роль у хімічних процесах, що відбуваються в різних системах, в тому числі і біологічних. Зокрема, вона є причиною гідролізу солей слабких кислот і основ і деяких інших реакцій, що протікають у воді.

Вода взаємодіє з багатьма елементами і речовинами. Так, при реакції води з найбільш активними металами виділяється водень і утворюється відповідна гідроокис. При реакції з багатьма оксидами утворюються кислоти або основи. Вода гідролізує гідриди карбіди лужних і лужноземельних металів та інші речовини.

Жорсткість води і методи її усунення