Жесткость природных вод

ВВЕДЕНИЕ

        Согласно Всеобщей декларации прав человека - право на чистую воды, её охрану и информацию о качестве воды – основные права человека, защищающие не только его здоровье, но и жизнь. 22 марта 1993 года Генеральная Ассамблея ООН объявила 22 марта Всемирным днем воды (водных ресурсов). Это несомненно доказывает, что проблема пресной воды является одной из самых актуальных.

Вода играет в жизни человека не менее важную роль, чем в жизни природы. Необходимость воды для обеспечения нужд человека связана с ролью, которую играет вода в круговороте природы, а также в удовлетворении физиологических, гигиенических, рекреационных, эстетических и других потребностей         человека. Кроме того, вода человеку необходима для различных технических целей.

Но, к сожалению, природная вода обладает свойствами, которые делают её непригодной для использования в технических целях и для питья. Одним из таких свойств является жесткость природных вод, обусловленная наличием солей магния и кальция, которая приводит к появлению накипи, оказывает влияние на здоровье человека, и т.д.

Цель данной работы – изучение жесткости природных вод. В связи с этой целью были поставлены следующие задачи:

1. Собрать материал по жесткости воды, способам её определения и умягчения;

2. Определить жесткость некоторых природных вод до и после умягчения.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.   ВОДА И ЕЁ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1. СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ ВОДЫ

Колыбелью жизни на Земле был океан. Весь ход биологической эволюции и процессы жизнедеятельности тесно связаны с превращениями, идущими в водной среде. Вода это не только среда, в которой протекают жизненно важные процессы, но и вещество, активно участвующее в них. Жизнь на планете Земля оказалась возможна только благодаря замечательным свойствам воды.

Вода обладает удивительным сочетанием свойств. Несмотря на то, что это, несомненно, наиболее знакомое человеку вещество, вода до сих пор ещё является источником неожиданных открытий.

Молекула воды имеет симметричную нелинейную структуру. Два ядра водорода и одно ядро кислорода образуют равнобедренный треугольник, стороны которого равны 96 пм, основание – 126 пм, а угол между равными сторонами – 104,50 [1]. Электронная плотность валентных электронов в молекуле  распределена неравномерно: связывающие электронные пары смещены к атому кислорода вследствие того, что он более электроотрицателен, чем водород, молекула воды представляет собой диполь. Эти особенности строения молекулы воды имеют важные следствия:

1. большой электрический дипольный момент воды является причиной возникновения диполь-дипольных и ион-дипольных взаимодействий в водных растворах;
2. молекулы  воды образуют водородные связи с электроотрицательными атомами других молекул, в том числе других молекул воды;
3. неподеленные электронные пары позволяют молекуле воды образовывать комплексные соединения по донорно-акцепторному механизму с катионами металлов. [1]

1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ

Чистая вода – бесцветная жидкость, без вкуса и запаха, кипит при температуре 1000С (при атмосферном давлении равном 101,3 кПа), замерзает при 00С, её максимальная  плотность (при  4 0С) равна 1 г/см3 [2]. Лед имеет меньшую плотность, чем жидкая вода, и всплывает на её поверхность, что очень важно для обитателей водоемов зимой. Вода обладает исключительно большой теплоемкостью, поэтому она медленно нагревается и медленно остывает. Благодаря этому водные бассейны регулируют температуру на нашей планете.

Опыт показывает, что вода ведет себя необычно во многих отношениях. Водяной пар при быстром расширении конденсируется вместо того, чтобы переходить в состояние насыщенного пара; затвердевая, вода расширяется, тогда как другие вещества сжимаются, плотность воды уменьшается в интервале от 0 до + 4 0С, а затем снова растет и т.д. [3]

Два первых следствия, вытекающие из особенностей строения молекулы воды,  являются причиной того, что вода имеет высокие температуры плавления и кипения, отсюда же широкий температурный интервал существования жидкого состояния воды (0 … 100 0С) и большое числовое значение ΔН испарения (40,7 кДж) и ΔН плавления (6,0 кДж) [1]. В результате вода является растворителем, способным растворять огромное число неорганических и биоактивных веществ.