Chemie na GJN

Po přečtení názvu této podkapitoly – tvrdost vody, si každý z vás patrně představí něco jiného. Někteří si možná představí nepovedený skok do bazénu, kdy tvrdost vody pocítili až nepříjemně napřímo. Jiní si třeba představí svoji maminku, která lamentuje nad rozbitou pračkou kvůli tvrdé vodě. První případ přenecháme do hodin fyziky a budeme se věnovat případu druhému.

Pokud o vodě říkáme, že je tvrdá , myslíme tím, že obsahuje mnoho rozpuštěných solí. Jedná se zejména o soli hořečnaté a vápenaté . Aby to nebylo příliš jednoduché, existují tvrdosti hned dvě. Máme vodu s přechodnou tvrdostí nebo s tvrdostí stálou.

Přechodná tvrdost vody je zapříčiněna hydrogenuhličitany hořečnatým Mg(HCO₃)₂a vápenatým Ca(HCO₃)₂. Tento typ tvrdosti z vody odstraníme poměrně snadno a to povařením. Rozpustné hydrogenuhličitany se zvýšenou teplotou převedou na nerozpustné uhličitany a vysráží se. Tato vlastnost však způsobuje velké problémy u zařízení, která ohřívají vodu (pračky, myčky, rychlovarné konvice…), protože uhličitany se vysráží na topných tělesech jako vodní kámen a tím je ničí. Proto se musí dávat do myček speciální sůl a také prací prášky s tímto nechtěným efektem počítají a obsahují látky, které jej minimalizují. Pro fanoušky rovnic popsané děje vypadají následovně:

Pokud se již vodní kámen vytvořil, je možné jej odstranit působením kyselin. Některé najdete i v kuchyni. Třeba kyselina citronová či ocet nánosy vodního kamene snadno odstraní.

Plátky vodního kamene v destilačním přístroji.

Trvalá tvrdost vody je způsobena především sírany hořečnatým MgSO₄a vápenatým CaSO₄. Dále tvrdost způsobují chloridy či dusičnany. Tyto soli jsou velmi dobře rozpustné a nelze je proto teplotou vysrážet. Nechtěné kationy musíme převést na jiné, méně rozpustné, soli. Využijeme proto následujících chemických dějů:

Působením hydroxidu vápenatého (zvaným též hašené vápno) nebo uhličitanu sodného (zvaný též soda) můžeme hořečnaté ionty převést na špatně rozpustný hydroxid hořečnatý a vápenaté ionty na špatně rozpustný uhličitan vápenatý. Voda tak zůstane bez Mg²⁺a Ca²⁺, čímž „změkne“.

Otázka k zamyšlení 5: Je jasné, proč vadí voda s přechodnou tvrdostí. Vysrážený vodní kámen ničí topná tělesa. Proč ale vadí trvalá tvrdost vody? Sírany hořečnatý a vápenatý jsou rozpustné.

V moderních provozech se pro odstranění tvrdosti vody používá zařízení, které se nazývá iontoměnič . Název neklame. Iontoměnič obsahuje chemický materiál, který dokáže zachytávat Mg²⁺a Ca²⁺a nahrazuje je obvykle ionty Na⁺a K⁺, čímž se tvrdost vody odstraní.

Odpověď 5: Pokud voda obsahuje mnoho hořečnatých či vápenatých iontů, velmi se snižuje účinnost pracích prášků a různých detergentů. Přidáním sody (nyní častá součást pracích prášků) se tvrdost vody odstraní a pracího prášku nebude potřeba tolik. Na ionty nadměrně bohatá voda je také chuťově poněkud nepříjemná a dlouhodobým užíváním by mohlo dojít k poškození ledvin.