Lý thuyết về nước cứng cơ bản và mở rộng

1/ Khái niệm:

Nước có chứa nhiều Ca²+ và Mg²+ được gọi là nước cứng. Nước chứa hàm lượng Mg²+ đáng kể có vị đắng. Tính cứng hay mềm phụ thuộc vào hàm lượng Ca²+ và Mg²+ có trong nước.

* Phân loại:

- Tính cứng tạm thời: Gây nên bởi các muối
Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2.

-Tính cứng vĩnh cửu: Gây nên bởi các muối CaSO4, MgSO4, CaCl2, MgCl2.

- Tính cứng toàn phần: Gồm cả tính cứng tạm thời và vĩnh cửu.

2/ Cách làm mềm nước cứng:

* Tuân theo nguyên tắc: Làm giảm nồng độ Ca²+ và Mg²+ trong nước cứng.

- Phương pháp kết tủa:
+ Đối với nước cứng tạm thời:
  • Đun sôi, lọc kết tủa: Ca(HCO3)2 ---t°--> CaCO3+CO2+H2O
  • Dùng NaOH, Ca(OH)2, lọc kết tủa:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 -----> 2CaCO3+2H2O
  • Dùng Na2CO3 (hoặc Na3PO4) :
Ca(HCO3)2 + Na2CO3 ------> CaCO3 + 2NaHCO3
+ Đối với nước có tính cứng vĩnh cửu và toàn phần: Dùng Na2CO3 hoặc Na3PO4.
Ngoài ra, làm mềm nước cứng vĩnh cửu bằng các ion: Cl-, SO4²-.
Thí dụ:
      CaSO4 + Na2CO3 ------> CaCO3 + Na2SO4

- Phương pháp trao đổi ion:
+ Người ta dùng Zeolit là một loại natrisilicat thiên nhiên hay nhân tạo để trao đổi ion Na+ với các ion Ca²+ & Mg²+ của nước cứng:

Nước cứng ( Ca²+ & Mg²+ ) + Zeolit (Na+) ---->
Nước mềm ( Na+) + Zeolit ( Ca²+,Mg²+).

Minh họa bằng phương trình:

Na2Al2Si2O8.xH2O + Ca(HCO3)2 ----> CaAl2Si2O8.xH2O + 2NaHCO3.

Sau đó tái sinh Zeolit bằng NaCl:

CaAl2Si2O8.xH2O + 2NaCl ----> Na2Al2Si2O8.xH2O + CaCl2.

+ Ngày nay, phương pháp trao đổi ion được sử dụng phổ biến và rất hiệu quả trong xử lí nước cứng. Bằng cách sử dụng các vật liệu Polyme chứa các ion trao đổi. Các ion này ( Chủ yếu là cation Na+) có khả năng trao đổi và thay thế các ion Ca²+ & Mg²+ trong nước cứng . Từ đó làm giảm nồng độ của các ion này.

- Nhận biết ion Ca²+ và Mg²+ trong dung dịch:
   ~ Thuốc thử: DUNG DỊCH chứa CO3²- và khí CO2.

* Ca²+ + CO3²-  -----> CaCO3
* CaCO3 + CO2 + H2O -------> Ca(HCO3)2
--> Ban đầu xuất hiện kết tủa trắng sau đó kết tủa tan dần trong nước có chứa CO2.
Cần nắm tính chất sau để làm bài tập:

+ Đối với nước cứng tạm thời thì sau khi đun sẽ mất đi tính cứng.

+ Nếu là nước cứng toàn phần thì sau khi đun sẽ giảm bớt tính cứng hoặc mất đi tính cứng tạm thời, trở thành tính cứng vĩnh cửu.

Chúc bạn thành công !