پرسش

به کمک چه روشی می توان به سادگی آب سخت را تشخیص داد
آب های سخت چه مشکلاتی رادر مصارف صنعتی وعمومی ایجاد می کنند
چه نمکهایی سختی دایم آب را به وجود می آورند

پاسخ

آب سخت

آبی كه در طبیعت وجود دارد تقریبا همیشه ناخالص می‌باشد. زیرا كه اغلب دارای گچ ، آهك ، نمك طعام ، تركیبات منیزیم ، آهن ، اكسیژن و ازت ، انیدرید كربنیك ، تركیبات آلی و غیره است و مقدار این اجسام در آبهای مختلف متفاوت است. در آب اجسام دیگری مانند گل و لای و غیره هستند كه معلق می‌باشند و مقداری باكتری هم در آبها یافت می‌شود.

تعریف آب سخت

آب سخت ، آبی است كه در آن كلسیم هیدروكربنات و منیزیم و گچ موجود باشد. اما به طور كلی: آب سخت آبی است كه دارای مقادیر قابل توجهی از یونهای +Fe2 یا + Ca2 یا + Mg2 باشد.

صابون معمولی در آب سخت كف نمی كند، زیرا این یونها با آنیون صابون تشكیل رسوب می دهد. آب سخت در دیگهای بخار باعث ایجاد اختلال در كار می شوند. آب دارای دو سختی است یكی موقت دیگری دائم .

سختی موقت به خاطر وجود كربناتهای كلسیم و منیزیم و آهن می باشد. برای از میان بردن این سختی آب را می جوشانند تا به صورت كربنات رسوب كند به این علت به آن سختی موقت گویند.

سختی دائم مربوط به دیگر املاح كلسیم و منیزیم مثل نمكهای سولفات ها، كلرید یا نیترات آنهاست. درواقع تنها نمكهای كربنات این یونها با جوشاندن ته نشین می شوند و دیگر نمكهای این یونها مانند نمكهایی با بنیان سولفات، كلرید و نیترات با جوشاندن از محلول خارج نمی شوند. این نمكها در لوله های دیگهای بخار ایجاد خوردگی می كند. برای حذف این گونه ها از روشهای شیمیایی استفاده می شود.

به مجموعه سختی دائم و موقت سختی كل گفته می شود

چون غلظت این نمكها بسیار كم است از واحد m eqgram/lit كه معادل یك هزارم نرمال است استفاده می شود. واحد رایج دیگر PPm است.


تغییرات سختی آب

بر حسب آنكه آب در موقع نفوذ در زمین از قشرهای آهكی و منیزیمی و گچی گذشته و یا نگذشته باشد سختی آب كم یا زیاد می‌شود. آبهای نواحی آهكی سختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند. سختی آب در عرض سال هم ممكن است تغییر نماید. معمولا سختی آبها در فصل باران كم و در فصل خشكی زیاد می‌شود.

فواید آب سخت

آب سخت برای انسان مضر نیست بلكه مفید است و معمولا شكستگی استخوانهای آنهایی كه آب سخت می‌آشامند زودتر بهبودی حاصل می‌كند و بیماری راشیتیست كمتر در این اشخاص دیده می‌شود.

مضرات آب سخت

• آب سخت برای رختشویی و مصرف در كارخانجات مناسب نیست.

• آب سخت موجب از دست دادن طعم و مزه خوب چایی و قهوه می‌شود.

• پخته نشدن حبوبات با آب سخت

• ضرر رساندن به جداره دیگهای بخار و ایجاد قشر آهكی بر روی جداره دیگ

• خوب كف نكردن صابون و موجب افزایش مصرف صابون

• مزاحمت در هنگام شستن نسوج و دستها

رفع سختی آب

• در تجارت تعداد زیادی مواد شیمیایی برای رفع سختی آب به فروش می‌رسد كه دارای كربنات سدیم هستند. این مواد را قبل از ورود آب در دیگها سختی آنرا می‌گیرند و یا در دیگ بر اثر افزودن این مواد آهك و گچ را رسوب می‌دهند و دیگر این رسوب محكم به جدار دیگ نمی‌چسبد بطوری كه می‌توان آنرا به آسانی پاك نمود.

• یكی از اجسام گیرنده سختی آب تری ناتریم فسفات Na3PO می‌باشد كه با اسم آلبرت‌تری بكار می‌رود.

• یون كلسیم موجود در آب بر اثر ناتریم فسفات تبدیل به "تری كلسیم فسفات"Ca3(PO4)2 می‌گردد و رسوب می‌نماید.


• بر اثر پختن بی‌كربنات كلسیم آب تبدیل به كربنات می‌شود و رسوب می‌نماید:

Ca3(PO4)2 --> CaCO3 + CO2+H2O


• و بی كربنات كلسیم آب بر اثر كربنات سدیم هم گچ و هم بی‌كربنات كلسیم به كربنات كلسیم تبدیل می‌شود و رسوب می‌گردد:

Na2CO3 + Ca(HCO3)2 --> Na(HCO3)2 + CaCO3
Na2CO3 + CaSO4 --> Na2SO4 + CaCO3


اخیرا به مقدار زیاد از صمغ‌های مصنوعی كه قادرند تعویض یون كنند برای رفع سختی آب استفاده می‌كنند. صمغ لواتیت در آلمان و آمبرلیت و دووكس در آمریكا استعمال می‌گردد.

درجه سختی آب

درجه سختی آب را از روی مقدار كلسیم و منیزیم موجود در آن تعیین می‌كنند.

در آلمان اگر آبی ده میلی گرم CaO در یك لیتر داشته باشد می‌گویند درجه سختی آب یك است. در فرانسه اگر آبی در یك لیتر ده میلی گرم كربنات كلسیم یا همسنگ آن كربنات منیزیم داشته باشد می‌گویند كه یك درجه سختی دارد. در انگلستان اگر آبی ده میلی گرم كربنات كلسیم و یا همسنگ آن كربنات منیزیم در 0.7 لیتر داشته باشد یك درجه سختی دارد.


برای تعیین سریع سختی آب كارخانه شیمیایی واقع در آلمان قرصهایی ساخته است. در یك لوله آزمایش مخصوص و مدرج آب مورد آزمایش را تا خط نشان لوله پر می‌‌نمایند و بوسیله معرف