CHEMIE A TECHNOLOGIE VODY Laboratorní cvičení

11. cvičeníZMĚKČOVÁNÍ VODY CHEMICKÝM ZPŮSOBEM11.1. Princip chemického způsobu změkčováníPrincipem chemického způsobu změkčování vody je převedení rozpustných sloučeninvápníku a hořčíku na nerozpustné sloučeniny CaCO 3 a Mg(OH) 2 . Pro hodnocení podmínektvorby nerozpustných sloučenin srážením iontů sloučenin rozpustných se vychází ze součinurozpustnosti - konstanty, rovnající se násobku koncentrace iontů tvořících nerozpustnousloučeninu. Příkladem je srážení:pro které platí:Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 , [11.1]c(Ca 2+ ).c(CO 3 2- ) = P CaCO3 P CaCO3 = 10 -8,35 [11.2]Při překročení hodnoty P CaCO3 dochází ke srážení CaCO 3 dle rovnice [11.1]. Provysrážení vápníku je nutná přítomnost iontů CO 2- 3 , tedy dostatečně vysokého pH. Obdobnývztah platí pro MgCO 3 , který je však podstatně rozpustnější než CaCO 3 . P MgCO3 = 10 -7,63 .2-Závislost koncentrace CO 3 na pH vychází z disociační rovnováhy kyseliny uhličité dodruhého stupně.c(CO2−3c(HCO). c(H−3)+)= K2[11.3]2−c(CO3) K2log = log = pH − pK−+2c(HCO ) c(H )3=pH −10,33[11.4]c(HCOc(CO−32−3)) + c(CO2−32−c(CO3=) 1+c(CO) / c(HCO2−3−3)−3) / c(HCO)= A[11.5]Koncentrace rozpustných forem vápníku a hořčíku, tedy iontů Ca 2+ a Mg 2+ , závisí nakoncentraci sumy všech forem CO 2 a hodnotě pH, která určuje, jaký podíl z celkové sumytvoří CO 3 2- . Přibližně lze vyvodit, že srážení vápníku (pokud jeho koncentrace nejsou přílišvysoké) nastává při pH nad cca 9,0. Srážení hořčíku vyžaduje pH kolem 11,0. Při taktozvýšeném pH jsou však již vytvořeny podmínky pro srážení Mg(OH) 2 neboť je překročensoučin rozpustnosti této sloučeniny, jehož hodnota je P Mg(OH)2 = 10 -10,95 .Z výše uvedených rovnic [11.3] až [11.5] a z hodnot součinu rozpustnosti lze vypočítatpro danou koncentraci sumy všech forem CO 2 v roztoku (c T ) a pro dané pH zbytkovoukoncentraci vápníku a hořčíku v roztoku, tedy iontů Ca 2+ resp. Mg 2+ . Smysl má zkoumání- 2-oblasti pH nad 8,0, kdy jsou koncentrace jiných forem CO 2 s výjimkou HCO 3 a CO 3zanedbatelné.Pro podmínky srážení Mg(OH) 2 se vychází z rovnice:c(Mg 2+ ).c(OH - ) 2 = P Mg(OH)2 = 10 -10,95 neboli [11.6]42