Transcript Kálciumvegyüketek, vízkeménység feladatlap 8. évfolyam megoldás

Vizek keménysége
Összeállította: Balázs Katalin

Található-e a természetben kémiailag tiszta víz?
Természetes vizeink kémiai szempontból milyen
összetételűek lehetnek?
A víz nagyon jó oldószer.
Tengervíz
Desztillált víz
Telített
konyhasóoldat
Esővíz
 A felsorolt anyagokat állítsd sorrendbe növekvő
oldottanyag-tartalom szerint! Milyen kísérlettel tudnád
ellenőrizni, hogy jól oldottad-e meg a feladatot?
Megoldás

1. desztillált víz 2. esővíz 3. tengervíz
4. telített konyhasóoldat
Bepárlással ellenőrizhető
a szilárd oldott anyag mennyisége:

KÉRDÉS: Mi lehet a különbség az alább felsorolt
természetes vizek összetételében?
óceánok vize, tengervíz, folyóvíz, esővíz, ásványvíz
A víz keménységét a vízben oldott
Ca2+(aq) és Mg2+(aq) ionok okozzák.
Ca3(PO4)2
CaCO3
CaSO4
Ca(HCO3)2
MgCl2
Mg(HCO3)2
Ca(NO3)2
CaCl2
MgCO3
 Csoportosítsd a megadott anyagokat aszerint, hogy milyen a
vízben való oldhatóságuk (20 oC)!
Oldhatósági táblázat adatai
g/100 g telített
oldat
20 oC
40 oC
60 oC
CaCl2
42,1
52,9
56,7
CaCO3 MgCO3
<<0,01
Oldhatóságukat nem csak a hőmérséklet, hanem a CO2
koncentrációja is nagyban befolyásolja
CaSO4
0,202
Ca3(PO4)2
Ca(NO3)2
Ca(HCO3)2
Mg(HCO3)2
MgCl2
0,210
0,201
<<0,01
56,7
65,4
78,1
Tiszta, szilárd vegyületként nem ismeretesek, csak vízben
oldott formában.
35,6
36,8
37,9
Megoldás
 Vízben oldódik:
CaCl2, Ca(HCO3)2, MgCl2, Ca(NO3)2, Mg(HCO3)2
 Vízben nem vagy rosszul oldódik:
MgCO3, CaCO3, CaSO4, Ca3(PO4)2

KÉRDÉS: Mit tapasztalsz, ha adott mennyiségű anyag (adott
mennyiségű oldószerben, adott hőmérsékleten)
 jól oldódik,
 rosszul oldódik,
 nem oldódik?
Gondolkozz!
Ha egy vizes oldatba az alábbi ionokat juttatjuk:
KATIONOK
13 mol Ca2+
4 mol Na+
ANIONOK
9 mol NO34 mol SO422 mol HCO35 mol Cl2 mol PO43-
Mitől függ, hogy mely anyag és mennyi anyag válik ki az
oldatból?
(A Na-vegyületek vízben jól oldódnak.)
(Az oldatban az összes pozitív töltés mennyisége megegyezik
az összes negatív töltés mennyiségével.)
Megoldás
Kiválik: 4 mol CaSO4 (ennél több nem, mert nincs több SO42-),
1 mol Ca3(PO4)2 (ennél több nem, mert csak 2 mol
PO43- ion van jelen),
és oldatban marad 6 mol Ca2+
Az oldatban marad:
6 mol Ca2+
4 mol Na+
9 mol NO32 mol HCO35 mol Cl-
 Az ionok minőségétől és mennyiségétől függ, hogy milyen
és mennyi anyag válik ki az oldatból.
A vízben oldott Ca(HCO3)2 és Mg(HCO3)2
adja a víz változó keménységét.
Forralással az ennek megfelelő Ca2+ és
Mg2+ ion mennyisége kicsapható, így
eltávolítható.
 Mely sav sói a hidrogénkarbonátok?
 Írd fel a Ca- és Mg-hidrogénkarbonát bomlásának
reakcióegyenletét!
 Milyen gáz keletkezik a folyamat során?
 Milyen módszerrel lehet eltávolítani az oldatból a
keletkező, vízben rosszul oldódó csapadékot?
Megoldás
 A hidrogén-karbonátok a szénsav sói.
 Reakcióegyenlet:
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2
Mg(HCO3)2 → MgCO3 + H2O + CO2
 A keletkező csapadékot
szűréssel lehet eltávolítani:
Gondolkozz!
Ha az előző példában szereplő oldatot forraljuk, milyen
változás történik az oldat összetételében?
Az oldatban van:
6 mol Ca2+
9 mol NO34 mol Na+
2 mol HCO35 mol Cl-
Megoldás
Forralás után: elbomlik 1 mol Ca(HCO3)2
(mivel összesen 2 mol HCO3- van az oldatban)
Az oldatban marad:
5 mol Ca2+
9 mol NO34 mol Na+
5 mol ClAz oldat keménysége csökkent.
A vízben oldott egyéb Ca- és Mgvegyületek adják a víz állandó
keménységét. Vízlágyító szerrel az ennek
megfelelő Ca2+ és Mg2+ ion mennyisége
kicsapható, így eltávolítható.
 Kísérlet: szódás vízlágyítás
 Milyen anyag alkalmas vízlágyító szernek? Sorold fel a
legfontosabb tulajdonságait!
 Írd fel a Ca2+ és Mg2+ ion reakcióját szódával és trisóval!
 Hogyan változik az oldat Ca2+ és Mg2+ tartalma?
Megoldás
 A vízlágyító szer
 Jól oldódjon vízben
 A Ca2+ és Mg2+ ionnal alkosson vízben oldhatatlan
vegyületet (amit le lehet szűrni)
 Szódás vízlágyítás:
Ca2+ + Na2CO3 = CaCO3 + 2 Na+
Mg2+ + Na2CO3 = MgCO3 + 2 Na+
 Trisós vízlágyítás:
3 Ca2+ + 2 Na3PO4 = Ca3(PO4)2 + 6 Na+
3 Mg2+ + 2 Na3PO4 = Mg3(PO4)2 + 6 Na+
Így az oldat Ca2+ és Mg2+ ion-tartalmát eltávolítottuk, lágy
vizet kaptunk.
Gondolkozz!
 Az előző példában szereplő oldat állandó keménységét is meg akarjuk
szüntetni vízlágyító szer alkalmazásával. Hány mól szódát kell
alkalmaznunk? Hány mól trisót kell alkalmaznunk?
Az oldatban van:
5 mol Ca2+
4 mol Na+
9 mol NO35 mol Cl-
Megoldás
Szódás vízlágyítással: 1 mol Ca2+ eltávolításához 1 mol Na2CO3 kell,
5 mol Ca2+ eltávolításához 5 mol Na2CO3 kell.
Trisós vízlágyítással: 3 mol Ca2+ eltávolításához 2 mol Na3PO4 kell,
5 mol Ca2+ eltávolításához 10/3 mol Na3PO4 kell.
Az oldat keménysége csökkent.
A természetben hol fordul elő kemény,
illetve lágy víz?
 Ott, ahol a víz Ca- és Mg-tartalmú vegyületekkel érintkezik,
és ezeket oldani tudja, kemény víz jön létre.
 A mészkőhegységekben, dolomitokban, karsztvidéken
folyó hegyi patakok vize nagy keménységű.
 Az óceánok, tengerek vize tartalmaz oldott Ca2+ és Mg2+
ionokat.
 Az esővíz általában nagyon lágy víz, oldott Ca2+ és Mg2+
ionokat nem tartalmaz.
Összefoglalás
 A kemény víz sok oldott Ca2+ és Mg2+ iont tartalmaz.
 Forralással eltávolítható a változó keménységet okozó
Ca(HCO3)2 és Mg(HCO3)2 tartalom.
 Vízlágyító szerekkel vagy ioncserélővel az állandó
keménység is megszüntethető.
 A természetben elsősorban a mészkő- és karsztvidékeken
fordul elő kemény víz (cseppkőképződés, barlangképződés).
 A kemény vízből vízkő válhat ki különböző körülmények
között, ami a fűtőberendezésekben veszélyessé válhat.