Как узнать жесткость воды — методы определения.

1. В чем измеряется жесткость воды?
2. Как определить с помощью мыла?
3. Как узнать с помощью реагентов?
4. Другие методы определения

Вопрос об определении жесткости воды стал особенно актуальным из-за широкого распространения современной бытовой техники, работоспособность которой часто зависит от характеристик используемой воды.

Первыми, еще в XIX веке, подошли к решению вопроса определения жесткости среды аквариумисты, так как часто именно несоответствие этого показателя становилось препятствием к разведению некоторых экзотических рыб или растений. В XX веке развитие коммунального хозяйства стало толчком ко всестороннему изучению свойств воды, поступающей в водопроводные системы.

В чем измеряется жесткость воды?

Для количественного измерения любых наблюдаемых природных процессов придуманы особые единицы, не исключение и жесткость воды. Так как способов ее лабораторного определения несколько, соответственно, в науке закрепились различные единицы измерения.

В России с 2014 года для измерения жесткости воды принята особая единица – градус жесткости (°Ж), именно она внесена в ГОСТ. Градус жесткости связан с единицей измерения, принятой для измерения количества вещества в химии, – моль. В 1°Ж содержится 0,5 миллимоль ионов металла на литр. А также для измерения жесткости воды применяют особую единицу миллиграмм-эквивалент на литр (мг-экв/л). Российский градус жесткости равняется 1 мг-экв/л. Градусы жесткости в разных странах чаще всего не совпадают, по этой причине, чтобы перевести градус жесткости, принятый в какой-либо стране, в российские градусы жесткости приходится использовать специальные рассчитанные профессионалами таблицы.

Например, американский градус жесткости примерно равняется 0,02°Ж, немецкий – 0,35°Ж, английский – 0,28°Ж, французский – 0,19°Ж. Учет разницы единиц измерения может быть актуален в случае приобретения импортной бытовой техники или моющих средств непосредственно в стране-изготовителе.

Химически жесткость обусловлена присутствием в воде ионов металлов и некоторых анионов, возникающих при диссоциации растворимых солей. Поступают такие вещества в воду из горных пород. Именно минеральный состав грунта определяет наличие солей в растворах. Концентрация солей может изменяться сезонно. Наибольшая концентрация отмечается для начала весны, так как в это время на фоне полного отсутствия притока чистой воды из атмосферных осадков: талой от снега и дождевой, практически лишенных растворенных солей, уровень воды в грунте существенно уменьшается.

Надо учитывать, что определение жесткости природной воды в различные сезоны года, может дать неодинаковые результаты.

При этом некоторые ионы из раствора удаляются кипячением, в результате жесткость может быть снижена. Это так называемая временная или карбонатная жесткость. Повышение температуры вызывает ускоренную реакцию гидрокарбонатного аниона (HCO 3-) с находящимися в воде катионами Ca 2+, в результате которой образуется малорастворимый осадок карбоната кальция СаСО3, покрывающий поверхность посуды или нагревательный элемент тем, что принято называть «накипь». Вместе с паром в воздух уходит некоторое количество образовавшегося в ходе реакции углекислого газа СО2, также в результате реакции образуются молекулы воды (Н2О).

Таким образом, часть ионов влияющих на жесткость воды, связываются, и общее их количество уменьшается, что делает воду мягче, но, как уже отмечалось, побочным эффектом процесса становится растущий налет накипи.

Постоянная жесткость воды обусловлена прежде всего наличием в растворе ионов Са2+ и Mg2+, а также некоторых других катионов. Главными их источниками являются растворимые осадочные горные породы, через слои которых проходит вода: известняки, доломиты, гипс и некоторые другие. Ионы железа могут поступать и при взаимодействии воды со стенками трубопроводов – особенно это заметно, если сроки эксплуатации систем накопления и распределения воды значительно превышены. Связать в нерастворимые соли эти ионы кипячением не получится, а если в воде мало или отсутствуют гидрокарбонатные анионы, не свяжется и кальций.

Общая жесткость складывается из показателей постоянной и временной жесткости, так как для некипяченой «сырой» воды, характерной для природного источника (например, скважины), или поступающей из водопровода определяться лабораторно будет именно она. Эта жесткость и измеряется по ГОСТу в°Ж.

В России мягкой считается вода, имеющая не более 2°Ж, высокую жесткость имеет раствор с 10°Ж и более. От 2°Ж, до 10°Ж имеет жидкость со средним показателем этого параметра.

Как определить с помощью мыла?

В домашних условиях точно определить градус жесткости питьевой воды, в том числе и той, что течет из крана, практически невозможно, однако можно попробовать определить относительную жесткость. Для этого исстари использовалось мыло. Известно, что в мягкой воде его эффективность несколько выше, а вот жесткая снижает пенообразование и моющий эффект мыла. Пену, образованную в очень мягкой воде будет трудно смыть после намыливания. Народные эксперименты с этим моющим средством выработали недорогую, но действенную методику определения интересующего нас показателя.

Косвенно о жесткости воды может сказать слой пены, образующейся при вспенивании мыла. Так, в воде, имеющей 1°Ж, этот слой может достигать 10 см, в воде, у которой жесткость близка к 15°Ж, не получится взбить пену более 1 см. Можно примерно вычислить среднюю жесткость: при слое пены в 5 см это будет 7-8°Ж.

Для более точных замеров при помощи мыла понадобится самый простой набор лабораторного оборудования: цилиндрический прозрачный стакан, линейка, весы. Так же, как и для настоящего лабораторного опыта, потребуются некоторые вещества: дистиллированная вода и хозяйственное мыло.

Надо подготовить и измельчить 1 г мыла (для этого и потребуются точные весы). Растертое в порошок мыло поместить в стакан, добавить теплую, но не кипящую дистиллированную воду, и тщательно перемешать до полного растворения мыла. Если мыло 60%, надо долить дистиллированной воды до высоты 6 см, если 72%, то, соответственно, до 7,2 см (можно около 7 см).

Считается, что каждый сантиметр этого раствора связывает столько ионов, сколько дают жесткость, равную 1°Ж.

К приготовленному раствору необходимо долить 0,5 литра воды, жесткость которой требуется определить. Затем полученный раствор перелить в более удобный прозрачный сосуд и, перемешивая, добиться образования пены. При этом часть ионов металлов будет связана в пене, и общий уровень раствора станет меньше, для замера его вновь надо перелить в мерный стакан. Уменьшение уровня на 1 см покажет жесткость в 2°Ж, соответственно, если после образования пены уровень раствора понизился на 4 см, это означает, что жесткость воды близка к 8°Ж.

Как узнать с помощью реагентов?

Описанные выше методики определения жесткости воды при помощи мыла все же дают приблизительные результаты, и для более точных замеров не подойдут. В некоторых случаях потребуются более надежные методики.

Реагенты для такого анализа можно приобрести в зоомагазинах в отделах аквариумистики. Часто аквариумистам требуется проверить жесткость воды, на предмет ее пригодности для содержания водных обитателей.

Если добавлять к дистиллированной воде соляную кислоту с известной концентрацией, в химии этот способ называется титрованием, можно получить несколько образцов раствора с установленной жесткостью. Обмакнув в раствор, мягкость которого известна, индикаторную бумажку (их также можно купить в отделе аквариумистики), сравнивают ее цвет с тем, что получился при анализе воды.

Можно использовать готовые реагенты, купленные там же, в зоомагазине, взяв 5 мл воды, к ней добавляют по каплям раствор из флакона, пока его цвет из розового не станет зеленым. За тем необходимо свериться с таблицей, которая продается в комплекте с реагентом.

Другие методы определения

Понять, к какой категории жесткости относится вода (жесткая она или мягкая), можно и по другим признакам. Дома, с большой долей вероятности, можно использовать старинный метод – проверка жесткости на вкус. Вода с большим содержанием ионов жесткости может иметь металлический привкус. Мягкая вода, наоборот, может показаться безвкусной, излишне пресной.

Способы, применяемые в лаборатории, например, комплексонометрический, основанный на использовании специальных растворов для выявления количества ионов кальция и магния, весьма точны, но в быту обычно недоступны.

По внешним признакам

Отличить жесткую воду от мягкой по внешним признакам также довольно просто. Чай или кофе в жесткой воде плохо завариваются, да и не в полной мере раскрывают свой вкус.

А также можно использовать стекло или зеркало. На его поверхность помещается капля жидкости, жесткость которой необходимо определить. Дождавшись ее испарения, можно увидеть оставшийся осадок. Количество осадка подскажет, много ли солей в образце.

Этим методом можно сравнить сырую и кипяченую воду, тогда будет видна разница между временной и постоянной жесткостью.

Использование приспособлений

Научно-техническая революция позволила распространить некоторые лабораторные методы и в быту.

Так, разработанные для удобства проведения опытов в лаборатории индикаторы, в том числе и известная со школьной скамьи лакмусовая бумага, стали доступны не только научным работникам, но и простому обывателю. Одним из наиболее надежных способов определения жесткости в домашних условиях остается использование тест-полоски, это то же самое, что и индикаторные полоски. Измерить жесткость полоской очень просто, опустив такую полоску в воду, ее нужно сразу же вынуть. Ионы солей, растворенные в воде, вступают в реакцию с нанесенным на полоску индикатором, и цвет будет изменяться. Вместе с такими полосками обязательно необходимо использовать цветовую шкалу, которая, как правило, продается в наборе полосок. Приложив смоченную в воде полоску к шкале, надо подобрать соответствующий цвет. Он и покажет жесткость. Чем выше этот показатель, тем ярче будет цвет полоски.

Иногда для определения общей жесткости используют особый прибор – измеритель электропроводности (TDS-метр), этот показатель напрямую зависит от содержания ионов в растворе. У метода есть существенный недостаток, этот прибор – определитель электропроводности, а это совершенно иная характеристика раствора. Вместе с ионами жесткости (кальцием и магнием) он реагирует на содержание, вообще, всех ионов, даже и тех, которые никоим образом не влияют на уровень жесткости воды. Таким образом, можно получить искаженные сведения.

Использование специальных приборов и реактивов сопряжено с рядом опасных факторов. Приборы, подключаемые к электрической сети, ввиду применения электродов, опускаемых в жидкость, требуют особого внимания к соблюдению норм техники безопасности. Важно помнить, что руки желательно держать сухими, не лишними будут и резиновые перчатки. Место, где проводятся замеры, должно быть удобным, лучше это делать на столе, и ни в коем случае не в ванной комнате, где влажность всегда повышенная.

Некоторые методики требуют специальных реактивов, особую опасность представляют кислоты. Для проведения таких замеров лучше иметь специальную посуду, использовать спецодежду (например, белый лабораторный халат) и резиновые перчатки.

Для проведения опытов с жидкостями также могут быть не лишними специальные защитные очки для глаз.

Присутствие маленьких детей в помещении, где проводится анализ образцов жидкости с помощью реактивов или электрических приборов, недопустимо.

Ну и, конечно, надо вспомнить элементарные правила проведения опытов из школьного курса химии.

Как узнать какая вода жесткая или мягкая?

Вода может быть жесткой или мягкой в зависимости от содержания в ее составе минеральных солей, таких как кальций и магний.

Существует несколько способов определения жесткости воды:

1. Использование тест-наборов для определения жесткости воды. Тест-наборы можно приобрести в магазинах, они содержат реагенты, которые при добавлении в воду меняют ее цвет. По результатам окрашивания можно определить жесткость воды.

2. Обращение в водопроводную компанию или в организации, занимающиеся водоснабжением, чтобы узнать характеристики воды в вашем регионе.

3. Изучение отложений и следов на технике и посуде, которые используются для приготовления пищи. Если на посуде и технике есть белый налет, это может указывать на жесткую воду. Если же налета нет, то вода, скорее всего, мягкая.

4. Использование тест-полосок для определения жесткости воды. Эти полоски можно также приобрести в магазинах. Они содержат химические реагенты, которые меняют цвет при контакте с жесткой водой.

5. Визуальное определение жесткости воды по количеству пены, которая образуется при мытье. Жесткая вода создает меньше пены, чем мягкая вода.

Видео. ��Как найти воду на участке�� и определить жесткость воды без лаборатории.��