Как отличить мягкую воду от жесткой

Как отличить мягкую воду от жесткой воды

1. Оценка мягкой и жесткой воды

(1) Термины «мягкий» и «твердый» не относятся к физической текстуре. Они характеризуют количество растворенных минеральных веществ в воде. Жесткая вода подразделяется на временную жесткую воду и постоянную жесткую воду в зависимости от того, образуются ли минеральные осадки после нагревания.

(2) Временно жесткая вода содержит бикарбонаты, такие как бикарбонат кальция, бикарбонат магния и бикарбонат марганца. Его ионы металлов могут выпадать в осадок при нагревании, отсюда и название.

(3) Постоянная жесткая вода содержит сульфаты, хлориды и нитраты, такие как сульфат марганца, нитрат магния и хлорид кальция. Ионы металлов не выпадают в осадок при нагревании.

(4) Жесткая вода доставляет множество неудобств в повседневном использовании. Например, при кипячении легко образуется известковый налет, а на стирку расходуется больше мыла.

(5) Мягкую воду и жесткую воду невозможно отличить невооруженным глазом. Обычно требуются химические испытания.

2. Определение жесткости воды и ионов, образующих жесткость.

(1) Жесткость измеряет способность воды осаждать мыло. Мыло состоит из стеарата натрия или калия. Когда он встречается с ионами кальция и магния, образуются нерастворимые стеарат кальция и стеарат магния, что делает мыло неэффективным.

(2) Помимо ионов кальция и магния, ионы железа, марганца, цинка, меди и других металлов также могут осаждать мыло. Химически,ионы жесткостиопределяются как минеральные катионы, вызывающие осаждение мыла, включая кальций, магний, железо, марганец, цинк и медь. Таким образом, жесткость указывает на общую концентрацию этих ионов.

(3) В природной и водопроводной воде ионы кальция и магния составляют более 97 % всех ионов жесткости. Общая жесткость представляет собой сумму кальциевой жесткости (около 85 %) и магниевой жесткости (около 15 %).

(4) Жесткость обычно выражается в миллионных долях карбоната кальция (CaCO₃), а не в сульфатах, нитратах или хлоридах. Традиционный количественный химический анализ использует осаждение карбонатов для улавливания всех ионов жесткости, а кальций составляет подавляющую часть общей жесткости.

(5) Тестирование на основе CaCO₃ может привести к незначительным экспериментальным ошибкам. Более точные результаты можно получить, прокалив карбонат кальция в оксид кальция. Немецкая шкала твердости (градус dH) использует для измерения эквиваленты оксида кальция.

3. Шкала классификации твердости.

Приведенная ниже классификация взята изЭнциклопедия выращивания водных растений (Том 1), стр. 183, написано г-ном Ке:

Очень мягкая вода: 0–4 градуса dH (0–89 частей на миллион CaCO₃).

Мягкая вода: 5–8 градусов dH (90–159 частей на миллион CaCO₃).

Умеренно жесткая вода: 9–12 градусов dH (160–229 частей на миллион CaCO₃).

Довольно жесткая вода: 13–18 градусов dH (230–339 частей на миллион CaCO₃).

Жесткая вода: 19–30 градусов dH (340–534 частей на миллион CaCO₃).

Very‑hard water: Above 30 °dH (>535 частей на миллион CaCO₃)

4. Влияние жесткости воды на водные растения.

(1) Нормальный уровень жесткости водопроводной воды не представляет риска для здоровья человека. Тайваньский стандарт водопроводной воды устанавливает верхний предел жесткости в 500 частей на миллион, и в большинстве местных источников водопроводной воды уровень жесткости значительно ниже этого порога.

(2) Хотя не существует специальной исследовательской литературы, посвященной влиянию жесткости на аквариумы с растениями, кальций и магний являются важными макроэлементами, а железо, марганец, цинк и медь служат жизненно важными микроэлементами. Подходящая жесткость воды обеспечивает ценное питание для роста водных растений.

(3) Проблемы возникают, когда соотношение ионов металлов становится несбалансированным, особенно при чрезмерно высоких концентрациях кальция, что может отрицательно повлиять на развитие растений.

(4) Антагонизм питательных веществ возникает, когда пропорции минералов нарушены. Кальций препятствует поглощению воды растениями, но повышает усвоение питательных веществ, оказывая эффект, противоположный калию. Неправильное соотношение кальция и калия создает конкурентный антагонизм, при котором растения могут поглощать только одно из этих двух питательных веществ, что приводит к серьезным дефектам роста.

(5) Можно сделать вывод, что воздействие жесткости на водные растения в основном обусловлено антагонизмом питательных веществ, особенно между кальцием и калием. Производители должны выбирать аквариумную воду со сбалансированной жесткостью; как крайне высокая, так и крайне низкая твердость непригодны.

5. Влияние KH и GH на водные растения.

(1) Практический пример, показывающий разницу между KH и GH: - Диссоциация бикарбоната кальция:

\\(\\ce{Ca(HCO3)2 → Ca^{2+} + 2HCO3-}\\) \\(\\ce{Ca^{2+}}\\) способствует GH; \\(\\ce{HCO3-}\\) вносит вклад в KH.

- Диссоциация бикарбоната натрия:

\\(\\ce{NaHCO3 → Na+ + HCO3-}\\) \\(\\ce{Na+}\\) не влияет на GH, тогда как \\(\\ce{HCO3-}\\) по-прежнему учитывается в счет KH.

(2) KH measures bicarbonate‑ion (\(\ce{HCO3-}\)) concentration. It stabilises aquarium pH and provides a backup inorganic‑carbon source for photosynthesis when CO₂ runs low. Aquatic‑plants can survive at KH = 0 (CO₂ injection is required to prevent dangerous pH‑drops) and also at KH >25 градусов KH (необходим мониторинг повышения pH). Рекомендуемый диапазон KH для большинства аквариумов с растениями составляет4‑10 градусов КХ, для стабильного pH и достаточного запаса углерода.

(3) GH измеряет общую концентрацию катионов, образующих жесткость (\\(\\ce{Ca^{2+}}\\), \\(\\ce{Mg^{2+}}\\), \\(\\ce{Mn^{2+}}\\) и так далее). Водные растения не могут выжить при GH = 0 или в условиях чрезвычайно жесткой воды, поэтому GH является фундаментальным условием роста. Оптимальный диапазон GH находится между мягкой водой (5–8 градусов dH) и умеренно жесткой водой (9–12 градусов dH).