Најважније из лекције
Вода за пиће: Мора бити бистра, без мириса, пријатног укуса, умерене тврдоће и физички, хемијски и микробиолошки исправна.
Тврдоћа воде: Потиче од соли \(\text{Ca}^{2+}\) и \(\text{Mg}^{2+}\). Дели се на пролазну (хидрогенкарбонати – уклања се кувањем) и сталну (хлориди, сулфати – не уклања се кувањем). Изражава се најчешће у немачким степенима (\(1^\circ\text{dH} = 10\text{ mg/L CaO} = 17{,}90\text{ mg/L CaCO}_3\)).
Омекшавање воде: Спроводи се термички (загревање, дестилација), хемијски (таложење тешко растворних соли \(\text{CaCO}_3\) и \(\text{Mg(OH)}_2\)) или изменом јона (замена јона \(\text{Ca}^{2+}\) и \(\text{Mg}^{2+}\) јонима \(\text{Na}^+\) помоћу зеолита).
Тврдоћа воде: Потиче од соли \(\text{Ca}^{2+}\) и \(\text{Mg}^{2+}\). Дели се на пролазну (хидрогенкарбонати – уклања се кувањем) и сталну (хлориди, сулфати – не уклања се кувањем). Изражава се најчешће у немачким степенима (\(1^\circ\text{dH} = 10\text{ mg/L CaO} = 17{,}90\text{ mg/L CaCO}_3\)).
Омекшавање воде: Спроводи се термички (загревање, дестилација), хемијски (таложење тешко растворних соли \(\text{CaCO}_3\) и \(\text{Mg(OH)}_2\)) или изменом јона (замена јона \(\text{Ca}^{2+}\) и \(\text{Mg}^{2+}\) јонима \(\text{Na}^+\) помоћу зеолита).
Вода за градску употребу обухвата воду намењену за пиће и техничку воду која се користи у домаћинствима и индустрији.
Вода за пиће мора бити бистра, без мириса, пријатног и слабо израженог укуса, не превише тврда, као и физички, хемијски и бактериолошки исправна.
Пре употребе воде за пиће лабораторијски и на терену контролише се велики број параметара:
- Физички и физичко-хемијски: температура, боја, мирис, укус, мутноћа, \(\text{pH}\) вредност, електрична проводљивост и остатак након испаравања.
- Хемијски параметри: концентрација раствореног кисеоника (\(\text{O}_2\)), анјона (\(\text{Cl}^-\), \(\text{NO}_3^-\), \(\text{NO}_2^-\), \(\text{SO}_4^{2-}\), \(\text{PO}_4^{3-}\), \(\text{F}^-\), \(\text{I}^-\), \(\text{CN}^-\)), катјона метала (\(\text{Ca}^{2+}\), \(\text{Mg}^{2+}\), \(\text{K}^+\), \(\text{Fe}\), \(\text{Mn}\), као и токсичних метала \(\text{Pb}\), \(\text{Cd}\), \(\text{As}\), \(\text{Hg}\), \(\text{Cr}\)).
- Органске материје и радиоактивност: пестициди, феноли, полициклични ароматични угљоводоници (ПАХ), потрошња кисеоника (HPK и BPK\(_5\)), као и укупна \(\alpha\) и \(\beta\) радиоактивност.
Тврдоћа воде представља својство воде које потиче од концентрације растворених соли калцијума и магнезијума (\(\text{Ca}^{2+}\) и \(\text{Mg}^{2+}\)). Према садржају ових соли, воде се деле на меке и тврде.
| Врста тврдоће | Узрочници (соли) | Карактеристика |
|---|---|---|
| Пролазна (карбонатна) тврдоћа | Калцијум-хидрогенкарбонат \(\text{Ca(HCO}_3)_2\) Магнезијум-хидрогенкарбонат \(\text{Mg(HCO}_3)_2\) |
Може се уклонити загревањем (кувањем) воде. |
| Стална (некарбонатна) тврдоћа | Хлориди, сулфати и друге соли калцијума и магнезијума (\(\text{CaCl}_2\), \(\text{MgSO}_4\), \(\text{CaSO}_4\)...) | Не може се уклонити обичним загревањем воде. |
Јединице за изражавање тврдоће су степени немачке (\(^\circ\text{dH}\)), француске и енглеске скале:
\[ 1^\circ\text{dH} = 10\text{ mg/L CaO} = 17{,}90\text{ mg/L CaCO}_3 \]
Тврде воде узрокују стварање каменца на цевима и грејачима уређаја, чиме се смањује пренос топлоте и знатно повећава потрошња електричне енергије.
Уклањање тврдоће воде може бити делимично или потпуно, а изводи се следећим методама:
Загревање или дестилација: Загревањем се из воде уклања пролазна тврдоћа јер хидрогенкарбонати прелазе у нерастворне карбонате (каменац). Дестилацијом се добија потпуно чиста вода без минералних соли.
Таложење реагенсима: Води се додају хемијске супстанце које везују јоне \(\text{Ca}^{2+}\) и \(\text{Mg}^{2+}\) преводећи их у тешко растворна једињења (као што су \(\text{CaCO}_3\) или \(\text{Mg(OH)}_2\)), након чега се талог уклања цеђењем (филтрацијом).
Јоноизмењивачи: Вода се пропушта кроз филтере са материјалима као што су зеолити. На њиховој површини јони \(\text{Ca}^{2+}\) и \(\text{Mg}^{2+}\) из воде бивају замењени јонима натријума (\(\text{Na}^+\)).
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Које хемијске супстанце узрокују пролазну, а које сталну тврдоћу воде?
Одговор: Пролазну тврдоћу чине хидрогенкарбонати калцијума и магнезијума (\(\text{Ca(HCO}_3)_2\) и \(\text{Mg(HCO}_3)_2\)), док сталну тврдоћу чине хлориди, сулфати и друге соли калцијума и магнезијума (нпр. \(\text{CaCl}_2\), \(\text{MgSO}_4\), \(\text{CaSO}_4\)).
Задатак 2 (средњи): Зашто се приликом кувања воде у електричном бокалу (кувалу) ствара бели талаг (каменац) и која се врста тврдоће воде тиме смањује?
Одговор: Приликом загревања воде, растворени хидрогенкарбонати калцијума и магнезијума термички се разлажу и прелазе у нерастворне карбонате (\(\text{CaCO}_3\)) који се таложе на грејачу као каменац. На тај начин се из воде уклања пролазна (карбонатна) тврдоћа.
Задатак 3 (тежак): Анализом узорка воде утврђено је да садржи \(35{,}80\text{ mg/L}\) калцијум-карбоната (\(\text{CaCO}_3\)), као и значајне количине сулфата и хлорида калцијума и магнезијума.
а) Израчунајте тврдоћу воде у немачким степенима (\(^\circ\text{dH}\)) која потиче од \(\text{CaCO}_3\), ако је \(1^\circ\text{dH} = 17{,}90\text{ mg/L CaCO}_3\).
б) Којим поступком се из ове воде може уклонити тврдоћа узрокована присутним сулфатима и хлоридима?
а) Израчунајте тврдоћу воде у немачким степенима (\(^\circ\text{dH}\)) која потиче од \(\text{CaCO}_3\), ако је \(1^\circ\text{dH} = 17{,}90\text{ mg/L CaCO}_3\).
б) Којим поступком се из ове воде може уклонити тврдоћа узрокована присутним сулфатима и хлоридима?
Одговор:
а) Тврдоћа се израчунава дељењем концентрације са вредношћу једног немачког степена: \[ \text{Тврдоћа} = \frac{35{,}80\text{ mg/L}}{17{,}90\text{ mg/L}/^\circ\text{dH}} = 2^\circ\text{dH} \]
б) Пошто сулфати и хлориди чине сталну тврдоћу, она се не може уклонити кувањем, већ се мора применити хемијски поступак (таложење реагенсима уз филтрирање), измена јона (пропуштање кроз јоноизмењиваче попут зеолита) или дестилација.
а) Тврдоћа се израчунава дељењем концентрације са вредношћу једног немачког степена: \[ \text{Тврдоћа} = \frac{35{,}80\text{ mg/L}}{17{,}90\text{ mg/L}/^\circ\text{dH}} = 2^\circ\text{dH} \]
б) Пошто сулфати и хлориди чине сталну тврдоћу, она се не може уклонити кувањем, већ се мора применити хемијски поступак (таложење реагенсима уз филтрирање), измена јона (пропуштање кроз јоноизмењиваче попут зеолита) или дестилација.
