Сторінка
1

Твердість води. Кругообіг карбону

Твердість води

Загальна твердість води переважно зумовлюється наявні­стю в ній гідрокарбонатів, хлоридів, сульфатів та інших сполук каль­цію і магнію. Загальна твердість поділяється на карбонатну (усув­ну) і постійну (неусувну).

Карбонатна твердість зумовлена наявністю у воді розчин­них бікарбонатів кальцію і магнію, які при кип'ятінні води розкла­даються на вуглекислоту і нерозчинні монокарбонати. Останні є причиною утворення накипу на стінках парових котлів, стерилізато­рів, радіаторів, самоварів, чайників та інших водонагрівних приладів. Тому в медичній практиці інструменти багаторазового використан­ня кип'ятять у дистильованій воді, рідше - у чистій дощовій воді.

Карбонатна твердість часто співпадає з усувною твердістю. При кип'ятінні усувається переважно та частина карбонатної твердості, яка залежить від гідрокарбонату кальцію. При великій кількості у воді гідрокарбонату магнію різниця між карбонатною і усувною твер­дістю буває досить значною.

Постійною твердістю води називають ту, яка залишається після тривалого кип'ятіння води і зумовлюється наявністю у ній хлоридів, сульфатів, нітратів і фосфатів кальцію і магнію.

Твердість води оцінюють у мг-екв/дм3. 1 мг-екв/дм:і твердості відповідає 20,0 мг/дма Са++ або 12,2 мг/дм3 М§++. Воду з твердістю до 3,5 мг-екв/дм3 називають м'якою, від 3,5 до 7 — середньої твер­дості, від 7 до 14 - твердою, понад 14 мг-екв/дм3 - дуже твердою.

При підвищенні твердості води погіршується розварювання м'яса, бобових, погано настоюється чай і псується його смак, збільшується витрата мила при пранні, оскільки піна утворюється лише після того, як увесь кальцій і магній будуть зв'язані (на зв'я­зування 10 г кальцію необхідно 166 г мила). Тверда вода створює незручності й під час купання, миття голови внаслідок осідання кальцієвих і магнієвих солей жирних кислот на поверхні тіла. Во­лосся при цьому стає жорстким, шкіра - грубою. Цього можна уникнути сполоснувши волосся слабким розчином оцту. У осіб з чутливою, тонкою шкірою може настати подразнення шкіри.

При різкому переході від вживання м'якої води до твердої, а особливо, коли у воді є сульфати магнію, що трапляється в турис­тичних або експедиційних умовах, при зміні місця проживання, можуть виникати тимчасові диспептичні явища. Роль твердої води в появі й розвитку нирковокам'яної хвороби достеменно не доведено.

Під час проведення протягом останніх років численних епідемі­ологічних досліджень в Англії, США, Японії та інших країнах було виявлено зворотну залежність між рівнем твердості води і смерт­ністю від серцево-судинних захворювань. Механізм цього явища досі не з'ясовано.

Деякі автори вважають, що вода є частковим джерелом каль­цію для організму людини. Справа в тому, що кальцій багатьох харчових продуктів засвоюється лише на 30 %, тоді як кальцій питної води — на 90 %. Слід відзначити, що овочі, зварені у м'якій воді, втрачають велику кількість кальцію, а у твердій воді - збага­чуються кальцієм за рахунок осідання його на поверхні овочів.

Гранична норма твердості води не повинна перевищувати 7, а в окремих випадках - 10 мг-екв/дм3. При вживанні маломінералізованої води загальна твердість її повинна становити не менше 1,5 мг-екв/дм3. Вода, що не містить солей кальцію і магнію, неприєм­на на смак.

Кругообіг карбону в природі

Карбон (лат. Carboneum), С - хімічний елемент IV групи періодичної системи Менделєєва. Відомі два стабільних ізотопи 12 С(98,892 %) і 13С (1,108%).

Середній вміст карбону в земній корі 2,3*10-2 % по масі (1*10 –2 в ультраосновних, 1*10 –2 в основних, 2*10 –2 в середніх, 3*10 –2 в кислих гірських породах). Карбону нагромаджується у верхній частині земної кори (біосфері): в живій речовині 18 % карбону, в деревині 50 %, в кам'яному вугіллі 80 %, в нафті 85 %, антрациті 96 %. Означає частина карбону літосфери зосереджена у вапняках і доломіті.

Число власних мінералів карбону - 112; виключно велике число органічних сполук карбону - вуглеводородів і їх похідних.

З накопиченням карбону в земній корі пов'язане накопичення і багатьох інших елементів, які осідають у вигляді нерозчинних карбонатів і т.д.

У порівнянні зі середнім вмістом в земній корі людство у виключно великих кількостях витягує карбон з надр (вугілля, нафта, природний газ), так як ці викопні основні джерела енергії.

Карбон широко поширений також в космосі; на Сонці він займає 4-е місце після гідрогену, гелію і оксигену.

Відомі чотири кристалічні модифікації карбрну: графіт, алмаз, карбін і лонсдейліт. Графіт - сіро-чорна, непрозора, жирна на дотик, дуже м'яка маса з металевим блиском. При кімнатній температурі і нормальному тиску (0,1 Мн/м2, або 1кгс/см2) графіт термодинамично стабільний. Алмаз - дуже тверда, кристалічна речовина. Кристали мають кубічні межацентрировані ґрати: а=3,560(. При кімнатній температурі і нормальному тиску алмаз метастабільний. Помітне перетворення алмаза в графіт спостерігається при температурах вище за 1400°С у вакуумі або в інертній атмосфері. При атмосферному тиску і температурі біля 3700°С графіт переганяється. Рідкий карбон може бути отриманий при тиску вище за 10,5 Мн/м2 (1051 кгс/см2) і температурах вище за 3700(З. Для твердого вуглеводу (кокс, сажа, деревне вугілля) характерно також стан з неврегульованою структурою “аморфний" вуглевод, який не являє собою самостійної модифікації; в основі його будови лежить структура мелкокристаллического графіту. Нагрівання деяких різновидів “аморфного" вуглеводу вище за 1500-1600(З без доступу повітря викликає їх перетворення в графіт. Фізичні властивості “аморфний" вуглеводу дуже сильно залежать від дисперсність часток і наявності домішок. Щільність, теплоємність, теплопровідність і електропровідність “аморфний" вуглеводу завжди вище, ніж графіту. Карбин отриманий штучно. Він являє собою мелкокристаллический порошок чорного кольору (щільність 1,9 - 2 г/см3). Побудований з довгих ланцюжків атомів С, укладених паралельно один одному. Лонсдейліт знайдений в метеоритах і отриманий штучно; його структура і властивості остаточно не встановлені.

Конфігурація зовнішньої оболонки атома карбону 2s22p2 . Для карбону характерне утворення чотирьох ковалентних зв'язків, зумовлене збудження зовнішньої електронної оболонки до стану 2sp3 . Тому карбон здатний в рівній мірі як притягати, так і віддавати електрони. Хімічний зв'язок може здійснюватися за рахунок sp3-, sp2- і sp- гібридних орбіталей, яким відповідають координаційні числа 4,3 і 2. Число валентних електронів карбону і число валентних орбіталей однаково; це одна з причин стійкості зв'язку між атомами карбону.