Benzi test

Benzi test

La calificarea apelor, unul dintre primii parametri care se va determina, este duritatea. Duritatea totală a apei este cauzată de ionii de calciu şi de magneziu (ionii metalelor alcalino-pământoase), care ajung în apă în urma diferitelor reacţii cu acid carbonic şi cu diferiţi agenţi biochimici, ce au loc în sol.
Sărurile de Ca şi Mg se comportă diferit de celelalte săruri în apă. Săpunul nu formează spumă în apă dură, deoarece formează cu ionii de calciu şi magneziu substanţe greu solubile în apă, care se depun în ţesătură sub formă de precipitat foarte puţin solubil în apă. Astfel, se consumă o oarecare cantitate de săpun pentru eliminarea ionilor de calciu şi magneziu din apă, pe de o parte, pe de alta ţesăturile vor fi impurificate de precipitatul depus pe fibre.
Detergenţii, substanţelor tensioactive conţin diferiţi componenţi, care vor îndepărta sărurile de calciu şi de magneziu, deci, se va folosi un exces de detergent.
În diferite scopuri industriale pot fi folosite numai ape de anumită calitate. Exemplu : la fabricarea berei duritatea apei influenţează calitatea produsului. La prepararea betonului se evită folosirea apei cu conţinut ridicat de săruri sau acizi; apa folosită în industria textilă, a hârtiei, a celulozei trebuie să fie lipsită de săruri de fier şi de mangan.
O importanţă deosebită de duritatea apei, la apa folosită pentru alimentarea cazanelor.
Carbonatul acid de calciu şi carbonatul acid de magneziu, se găsesc dizolvaţi în apă. La temperaturi mai ridicate, aceste săruri se descompun, transformându-se în carbonaţi insolubili şi dioxid de carbon. Dioxidul de carbon măreşte aciditatea apei, ceea ce va avea efect corosiv, iar carbonaţii insolubili se depun atât în conducte, cât şi pe pereţii cazanului, formând o crustă (piatra de cazan).
Conductibilitatea termică a crustei este mai mică, decât al materialului metalic din care este confecţionat cazanul, astfel, se va consuma o mai mare cantitate de combustibil (uneori chiar cu 30%), iar dacă în piatra de cazan apare o fisură, apa vine în contact cu pereţii fierbinţi ai cazanului, se evaporă, creşte presiunea şi poate exploda cazanul.
Depunerea carbonaţilor insolubili se poate observa şi pe pereţii unor vase de bucătărie (cratiţă, ceainic, aparat presso, etc.) şi în unele aparate de gospodărie (maşină de spălat).
Transformarea carbonaţilor acizi de calciu şi de magneziu solubili în carbonaţi insolubili, are loc şi în natură. Aceste transformări se numesc fenomene carstice, în urma lor se formează stalactitele şi stalagmitele.
Noţiunea de duritatea apei
Rolul carbonaţilor acizi de calciu şi magneziu este diferit de rolul celorlalte săruri ale acestor metale, deoarece carbonaţii acizi la cald se descompun, rezultând carbonaţi puţini solubili, care se depun.
Ca (HCO3)2 Ca CO3 + CO2 + H2O
Mg (HCO3)2 MgCO3 + CO2 + H2O
Deoarece aceşti carbonaţi se precipită la cald, duritatea cauzată de ei este o duritate temporară. Celelalte săruri de calciu şi magneziu rămân dizolvate şi în apa caldă, astfel ele dau duritatea permanentă a apei. Suma celor două tipuri de durităţi se numeşte duritatea totală.
Pentru caracterizarea cantitativă a durităţii apei se folosesc gradele germane (mai demult au fost folosite şi gradele franceze şi engleze).
1 grad german de duritate are aceea apă, din care 1 l conţine dizolvată o cantitate de săruri şi calciu echivalentă cu 10 mg CaO (adică 0,179 mmol ion/l ). Uneori cantitatea sărurilor dizolvate este exprimată în mg/l .
În general duritatea totală este cauzată în 70-85% de săruri de calciu, şi în 30-15% de săruri de magneziu.
În tabelul de mai jos sunt trecute diferite tipuri de ape:
Calificarea apei
Duritatea în grade germane
Ape foarte moi
0-4
Ape moi
4-8
Ape mijlocii
8-12
Ape relativ dure
12-18
Ape dure
18-30
Ape foarte dure
Peste 30
Apa foarte moale este apa de ploaie, sau apele izvoarelor în locuri cu precipitaţii abundente şi cu roci puţin solubile. Apele naturale în locuri mai secetoase şi unde apele se infiltrează prin straturi calcaroase, au duritate mai mare, conţinând multe săruri dizolvate.
Dedurizarea (epurarea) apei
1. Dedurizare prin precipitare
a. Dedurizare termică, dacă duritatea este cauzată de carbonaţi
b. Dedurizare cu var şi sodă: prin adăugarea hidroxidului de calciu şi a carbonatului de sodiu, se formează combinaţii de calciu şi magneziu, insolubile.
c. Dedurizare cu fosfat trisodic, sub acţiunea căruia se formează fosfaţi de calciu şi magneziu, care fiind insolubili, se precipită.
2. Dedurizare cu schimbători de ioni.
Schimbătorii de ioni naturali ( hidrosilicaţi de sodiu şi aluminiu) şi cei sintetici (răşini sintetice) schimbă ionii de calciu şi magneziu cu ionii de sodiu.
3. Desalinizarea totală a apei.
Schimbătorii de ioni cationici pe baza de răşini sintetice, schimbă toţi cationii din apă cu o cantitate echivalentă de ioni de hidrogen. În etapa a doua schimbătorii anionici înlocuiesc anioni apei cu o cantitate echivalentă de ioni de hidroxil. Astfel sărurile dizolvate iniţiali, sunt schimbate într-o cantitate echivalentă de apă.
Experienţele de determinarea durităţii apei
TESTE-DEMO conţine 3 buc. de hârtie specială de test, cu ajutorul cărora poate fi determinată duritatea apei cu o aproximare destul de bună. Hârtia test funcţionează în domeniul 0-25 grade germane
Folosirea hârtiei de test:
Fiecare fâşie de hârtie test este ambalată separat. Ambalajul se va îndepărta şi cu ajutorul unei pensete fâşia de hârtie se introduce în apa de analizat, în aşa fel, ca toate zonele colorate în verde să se îmbibe de apă (circa 1 sec.), apoi prin scuturare sau trăgând pe marginea vasului se vor îndepărta picăturile de apă de pe suprafaţa hârtiei. Evaluarea se va face peste un minut, numărând zonele care şi-au schimbat culorile în bordo (în cazul apei foarte dure, toate zonele se vor colora).
Duritatea apei se determină în felul următor: numărul zonelor colorate se înmulţeşte cu 5 şi rezultatul este numărul gradelor germane, ce corespunde durităţii apei respective.
Atenţie  Hârtia de test nu se va ţine în jetul de apă de la robinet întrucât în acest caz s-ar dizolva substanţele active din hârtie şi rezultatul ar fi fals.
Ca experienţe demonstrative se recomandă următoarele determinări:
 Duritatea apei potabile
 Duritatea apei de fântână
 Duritatea apei minerale
 Duritatea apei distilate (folosită la acumulatoare)
 Duritatea apei dure după fierbere
 Duritatea unui amestec de apă dură şi apă distilată
Hârtiile –test din TESTE-DEMO determină duritatea totală a apei