Градуси жорсткості води. Переклад градусів жорсткості.

1. Відразу перейти до таблиці переведення одних градусів інші в інші і в мекв >>>
2. Жорсткість води - це сукупність її властивостей, обумовлених присутністю в ній катіонів кальцію (Ca2...
3. Миклуха (якого я спеціально про це питав, а він люб'язно мені відповів, за що ВЕЛИКЕ СПАСИБІ) стверджують,...

"Градуси бувають різні ..." Народна мудрість

Відразу перейти до таблиці переведення одних градусів інші в інші і в мекв >>>

Жорсткість - одна з найважливіших характеристик акваріумний води. Але жорсткість буває загальна, тимчасова, постійна, карбонатна і вимірюється вона в градусах, які бувають різними ... Хочете займатися акваріумістикою серйозно? Тоді вам просто необхідно розібратися у всьому цьому.

Жорсткість води - це сукупність її властивостей, обумовлених присутністю в ній катіонів кальцію (Ca2 +), магнію (Mg2 +), і частково двовалентного заліза (Fe2 +) * . Розрізняють постійну, тимчасову і загальну жорсткість.

Загальна жорсткість визначається сумарним вмістом у воді всіх зазначених вище катіонів. Ці іони виявляються у воді в результаті розчинення в ній відповідних солей. Про те, як це відбувається, і, крім того, про прийнятих в науці способи вираження концентрацій іонів розказано в. Про зміст в прісній воді розчинених солей (не тільки кальцію і магнію, а й інших) розказано в статті "".
Постійна жорсткість не забруднених промисловими стоками слабомінералізованних поверхневих природних вод характеризує кількість розчинених сульфатів, хлоридів і деяких інших солей кальцію і магнію. Тобто в цих водах поряд з катіонами Ca 2+ і Mg 2+ є аніони SO 42-, Cl - і ін. При кип'ятінні такої води концентрації цих катіонів та аніонів практично не змінюються - звідси і назва "постійна жорсткість".
Тимчасова жорсткість (вона ж карбонатні жорсткість) пов'язана з присутністю у воді поряд з катіонами Ca2 +, Mg2 + і Fe2 + гідрокарбонатних, або бікарбонатних аніонів (HCO3-). При кип'ятінні води гідрокарбонати розкладаються, утворюючи дуже погано розчинний карбонат кальцію, вуглекислий газ і воду:

Ca2 + + 2HCO3- = CaCO3 ↓ + H2O + CO2 ↑

Таким чином, тимчасову жорсткість можна усунути шляхом тривалого кип'ятіння, тому вона і "тимчасова".
З іонами заліза реакція протікає складніше через те, що FeCO3 нестійке в воді хімічна сполука. У присутності кисню кінцевим продуктом ланцюжка реакцій виявляється Fe (OH) 3, що представляє собою темно-рудий осад. Тому, чим більше у воді заліза, тим сильніше забарвлення у накипу, яка осідає на стінках і дні судини при кип'ятінні.
Для виміру загальної і тимчасової жорсткості в магазинах продаються окремі тести. Крім того, на Акваріумке описані методики визначення тимчасової і загальної жорсткості за допомогою цілком доступних реактивів, так що визначити жорсткість в домашніх умовах, навіть не маючи фірмових тестів, цілком реально. Про те, як це зробити читайте статті " Методи визначення загальної жорсткості "І" Визначення тимчасової, або карбонатної жорсткості ".

Навіщо ж використовується окреме поняття "ЖОРСТКІСТЬ ВОДИ", адже поняття "мінералізація" охоплює присутність у воді всіх солей і вищезазначених теж? Різниця між цими двома поняттями є, причому істотна. Наприклад, мінералізацію можна підняти, розчинивши у воді будь-яку сіль (інша справа сподобається ця сіль вашим рибкам, чи ні, докладніше про це в статті ""). Акваріумісти з цією метою найчастіше використовують хлорид натрію - NaCl). А ось жорсткість, в першу чергу, пов'язана саме з розчиненими солями кальцію і магнію. Всупереч існуючій в середовищі акваріумістів упередженню, розчинення у воді кухонної солі (особливо добре очищеної) жорсткості не піднімає! Отже, ЖОРСТКІСТЬ і мінералізації води - це взаємопов'язані, але РІЗНІ поняття !!!
Жорсткість - це особливі властивості води, багато в чому визначають її споживчі якості і тому мають важливе господарське значення. Жорстка вода утворює накип на стінках нагрівальних котлів, батареях і ін., Чим суттєво погіршує їх теплотехнічні характеристики. Жорстка вода мало придатна для прання. Мало того, що накип на нагрівачах пральних машин виводить їх з ладу ... втім, переказувати телевізійну рекламу не буду - і так вже всіх дістала, вона ще й миючі властивості мила погіршує. Катіони Ca2 + і Mg2 + реагують з жирними кислотами мила, утворюючи малорозчинні солі, які створюють плівки і опади, в результаті знижуючи якість прання і підвищуючи витрата миючого засобу. Говорячи простіше, жорстка вода погано милиться. Це тільки тепер, завдяки величезним успіхам людства в області хімії, створені хороші шампуні, які можуть милитися в будь-якій воді. А в старогліняние часи в місцевостях з жорсткою водою красуні, які бажають мати м'які і шовковисте волосся, для того, щоб помити голову, змушені були збирати дощову воду - вона м'яка. Неспроста Петро I, який вимагав, щоб на асамблеї люди приходили в пристойному вигляді, і не терпів брудних борід, змушений був побудувати нову столицю на річці Неві. Тут вода дуже м'яка, прекрасно милиться і можна митися і голитися всмак! Загалом, жорсткість поняття швидше технічне і гігієнічний. Люди в різних країнах дуже давно прийшли до необхідності її нормувати, бо висока жорсткість - це погано: і труби забиваються, і випрати толком неможливо. Але стали це робити в кожній країні по-своєму, хто як, виходячи з традиційних одиниць вимірювання та способів визначення іонів кальцію і магнію, адже єдиних стандартизованих міжнародних одиниць тоді не було.
Відомо, що немає нічого гіршого шкідливих звичок - позбутися від них дуже важко! У акваріумний літературі (хоча жорсткість по суті своїй поняття не з області акваріумістики!) Різних країн жорсткість досі вимірюють в градусах, причому в кожній країні в своїх власних, відмінних від всіх інших. Ідентичні тільки російські і німецькі градуси жорсткості, правда, давним-давно відмінні в обох цих країнах, але наполегливо існуючі в акваріумних книжках.
У Росії, починаючи з 1952 року, жорсткість води для технічних і гігієнічних потреб виражається в мілліеквівалентах, що містяться в 1 л води (мекв, або мг-екв / л). До цього часу жорсткість визначали в німецьких градусах, в інших країнах прийнято позначати жорсткість в умовних градусах:

Миклуха (якого я спеціально про це питав, а він люб'язно мені відповів, за що ВЕЛИКЕ СПАСИБІ) стверджують, що в США використовується саме перший зі згаданих американських градусів).

АНГЛИЙСКИЕ ГРАДУСИ (Clark):

Чи відчуваєте як все не просто ?! Тому наведу таблицю, що дозволяє порівнювати і переводити одні градуси жорсткості в інші:

Як користуватися цією таблицею? Припустимо, що з лабораторії ви отримали результати аналізу акваріумний води: "Загальна жорсткість" = 3.25 мг-екв / л. Вам треба перевести цю величину в німецькі градуси. В осередку, що відповідає перетинанню рядки мг-екв / л і шпальти німецьких градусів знаходимо коефіцієнт, він же множник, рівний 2.804. Тепер треба помножити 3.25 на 2.804. Твір цих чисел і буде жорсткістю в німецьких градусах (dHG). Жорсткість вашої води в dGH = 9.110. Тобто, порівняно з мг-екв / л, німецькі градуси - більш дрібні одиниці виміру. Якщо ж ви щасливий володар американського тесту, і він видав результат, наприклад, 14 американських градусів (usH), а вам потрібні всі ті ж німецькі, то відповідь в dGH буде: 14 × 0.056 = 0.780. Але це тільки в тому випадку, якщо ми вважаємо що американський градус дорівнює 1 мг CaCO3 в 1 л води (так пишуть у всій російськомовній літературі), самі ж американці вважають, що їх градус жорсткості о 17.12 разів більше (див. Вище), відповідно , і результат вимірювання в dGH буде дорівнює 13.35. Тобто ці американські градуси досить близькі до німецьких.

Користування різними одиницями вимірювання жорсткості без їх перерахунку (адже все ж вони градуси, годі й "загостритися" на те які вони) може привести до істотного спотворення даних. Так 14 американських градусів - це всього лише 0.78 німецьких. Тому читаючи повідомлення американського колеги-рибовод, про те, що його рибки отнерестілісь при 14 ° град. жорсткості, не думайте, що їм підходить для нересту жорстка вода, ця вода насправді дуже м'яка. Забавно, що якщо йшлося про інші американські градуси, то помилка буде невеликий, так що і справді, годі й загострюватися ... Загалом, перше що треба зробити - це з'ясувати в яких одиницях представлені результати.
Як приклад плутанини іншого роду, пов'язаної з перерахунком вмісту кальцію в молекулах CaO і CaCO3, наведу фрагмент з дуже популярної нині книги: **

Що тут не так? З Кларком все в порядку - величина 14.3 ppm по суті та ж, що приводилася нами раніше на цій сторінці, тільки округлена. А ось 1 німецький градус якийсь дивний: ми знаємо, що він дорівнює 10 мг СаО в 1 літрі. Автори книги теж стверджують, що німецькі градуси показують зміст СаО, але звідки тоді вони взяли цифру 17.9 ppm? Не можна сказати що ця цифра взята з "стелі", тобто випадкова, немає: позаймавшись трохи арифметикою я встановив, що вона відповідає такій кількості СаСО3, яке містить стільки ж Са, скільки його в 10 мг СаО! Тобто висловлює еквівалентну по кальцію кількість СаСО3. А скільки ж Са в СаО? Порахуємо: молекула СаО має масу, виражену в рівну 40.08 + 16 = 56.08 (сума атомних мас кальцію і кисню). Який внесок кальцію в цю масу ми знаємо, тому можна скласти таку пропорцію:

Звідки Х = 7.15, таким чином в 1 ° dGH міститься 7,15 мг кальцію.
Тепер визначимо масу молекули СаСО3: 40.08 + 12 + 3 × 16 (сума мас кальцію, вуглецю і трьох кислородов) = 100.09. Внесок маси кальцію становить 40.08, тому можна скласти ще одну пропорцію:

Тут Y - це та маса СаСО3 (в мг), в якій кальцію міститься 7.15 мг. Y = 17.85 (округлено, ті самі 17.9). Тобто, всупереч зробленому ними самими з приміткою, автори книги представили 1 німецький градус (10 мг / л СаО) у перерахунку на еквівалентну (рівноцінне) по кальцію кількість СаСО3. Здійснили вони в кінцевому рахунку помилку? Звичайно! Адже вони вказали що ці 17.9 мг / л відносяться до СаО. Скільки ж в такому випадку було б тут кальцію?

Х = 12.8 мг. Така кількість кальцію до німецького градусу жорсткості не має ніякого відношення! Як видно з наведеного прикладу головний недолік градусів, як одиниць виміру жорсткості, в тому, що вони показують вміст кальцію і магнію не безпосереднє, а в перерахунку на окис або на карбонатну сіль. Як уже згадувалося раніше - це УМОВНІ одиниці. Насправді окис кальцію (СаО) у воді існувати не може *** . А СаСО3 - мало розчинний у воді речовина: в стандартних умовах при тиску 1 атм. і температурі 25 ° С розчиняється лише 6.7 мг / л, що може підняти її жорсткість лише до 0.24 мг-екв / л, або dGH = 0.670. Виходить так, що якщо акваріуміст, горя бажанням дізнатися, скільки ж у воді його акваріума присутній іонів кальцію і магнію, зробить тест (всі покупні тести вимірюють жорсткість в градусах), то дізнається він зовсім не це, а те скільки там БУЛО Б СаО або СаСО3, якби масу дійсно присутніх в воді іонів кальцію і магнію (Ca2 + і Mg2 +) перерахувати на еквівалентну кількість цих речовин, яких насправді в воді немає!
Наведу ще одну табличку, яка показує скільки ж мг / л іонів кальцію і магнію (тих, які насправді в воді є, але не вигляді умовних речовин, а у вигляді реально розчинених іонів) відповідають різним одиницям (градусам) вимірювання жорсткості.

У доступній мені літературі щодо французьких, американських і англійських градусів я не зустрів згадок про еквівалентних для цих градусів кількостях MgCO3. З іншого боку, без магнію-то як ?! Тому я, по аналогії з німецькими градусами, зробив перерахунки з маси СаСО3 на еквівалентні кількості MgCO3 і привів в таблиці всі відповідні магнієвої жорсткості величини.

Загалом, дуже незручні одиниці виміру ці градуси. Від того з ними і вічна плутанина. Особливо "обнадійливо" виглядає другий примітка з наведеного вище фрагмента книги (позначене II)), з нього випливає, що тепер далеко не завжди зрозуміло, які саме градуси позначає значок dH, а значить плутанина буде рости. І вона росте. Автори книг з акваріумістики з різних країн посилаються один на одного, використовуючи переклади. А деякі перекладачі та редактори не надто вникають в суть питання. І адже є ще прості друкарські помилки, які кочують з видання у видання. Так що часом не зрозуміло про які саме градусах насправді йде мова, і чи ті це градуси, які мав на увазі автор. Як приклад приведу табличку з широко відомої книги Г. Майланда **** (Стр.52).

Я скопіював цю табличку повністю. В принципі це та ж сама таблиця, що і наведена вище таблиця 1, тільки менш точна. У ній майже все правильно, за винятком даних відносяться до якихось "Російським градусам" (suH). Судячи по крайньому правому стовпчику таблиці, вони рівні 1 мг / л Ca2 + і тоді весь цей стовпець правильний. Множник 0.14 в нижній сходинці теж правильний. Це легко перевірити: ми знаємо (табл. 2), що 1 ° dGH рівноцінний 7.15 мг Ca2 + на літр. Якщо 1 ° suH дійсно дорівнює 0.14 dGH, то в 1 ° suH кальцію міститься 7.15 × 0.14 = 1 мг / л. Все зійшлося, і значить - все це вірно. Але тоді наступні цифри в цьому рядку ніякого розумного пояснення не мають. Перемноження відповідних градусам жорсткості еквівалентних мас кальцію на наведені коефіцієнти 1 мг не дає. Я прикидав і так і сяк, що хотів показати автор, або в чому він помилився - здогадатися не зміг (якщо ви здогадаєтеся - напишіть будь ласка). Коротше кажучи, навіть якщо "Російські градуси" рівні 1 мг / л кальцію є, то користуватися цією таблицею для їх перекладу в інші одиниці все одно не можна!

У серйозній науці і техніці прийнято використовувати одиниці вимірювання, загальні для всіх незалежно від "країни виміру". Просто для того, щоб краще розуміти один одного.
Вираз жорсткості в міліграм еквівалентах на літр води (мг-екв / л, іноді пишуть ще мілліеквівалент) куди зручніше, ніж градуси.
Завершуючи цей матеріал, згадаю про парадоксальних результатах, які можна отримати вимірюючи тимчасову (карбонатну) і загальну жорсткість. А саме: тимчасова жорсткість може виявитися більше загальної. Тести можна переробити заново кілька разів, але "дивний результат" буде наполегливо відтворюватися - значить справа не в випадкову помилку тестування. Про можливість отримання таких результатів згадує в своїй книзі і Г.Майланд ***** , Але зрозумілого пояснення не дає (правда може бути це просто переклад книги незрозумілий). А тим часом цей скринька відкривається дуже просто. Про те як - можна прочитати в статті про.

Автор аж ніяк не всезнайка, і хоча витратив купу часу, щоб розібратися у всіх цих градусах, цілком міг десь допустити помилки. Якщо Ви їх помітили, будь ласка напишіть нам. Зауваження та побажання будуть прийняті з вдячністю.

* О.С.Зайцев, "Дослідницький практикум з загальної хімії", М., видавництво МДУ, 1994 г.
Назад до тексту

** М.Бейлі, П.Бергесс, "Золота книга акаріуміста", Москва, "Акваріум", 2002 р (сторінка 116).
Назад до тексту

*** CaO - негашене, або палена вапно реагує з водою з утворенням великої кількості теплоти: CaO + H 2O = Ca (OH) 2 + 65 кДж. Цей процес називається гасінням вапна, а що утворюється продукт називається гашеним вапном. Ca (OH) 2 мало розчинний у воді. В 1 л розчиняється при 20 ° С всього близько 1.56 м Насичений розчин гідроксиду кальцію називається вапнякової водою і має лужну реакцію. На повітрі вапняна вода швидко стає каламутною внаслідок поглинання нею діоксиду вуглецю (СО 2) і освіти нерозчинного карбонату кальцію.
Назад до тексту

**** Г.Й.Майланд "Акваріум і його мешканці", БММ АО, Москва 1998 г.
Назад до тексту

***** Там же.
Назад до тексту

Автор: