Mở đầu
Nước cứng làm xà phòng kém tạo bọt và có thể gây đóng cặn. Mục tiêu làm mềm là giảm lượng ion calcium, magnesium hòa tan, không chỉ làm nước trông trong hơn.
Tạm thời, vĩnh cửu và toàn phần
- Độ cứng tạm thời: chủ yếu do $\mathrm{Ca(HCO_3)_2}$, $\mathrm{Mg(HCO_3)_2}$.
- Độ cứng vĩnh cửu: chủ yếu do chloride, sulfate của Ca²⁺, Mg²⁺.
- Độ cứng toàn phần: tổng hai loại.
Tên “tạm thời” vì có thể giảm bằng đun sôi; “vĩnh cửu” không có nghĩa không thể xử lí, mà không loại được chỉ bằng đun sôi.
Kiểm tra nhanh
Muối nào gây độ cứng tạm thời?
Na⁺ không gây độ cứng.
Hydrogencarbonate của Ca²⁺ gây độ cứng tạm thời.
K⁺ không gây độ cứng.
Na⁺ không gây độ cứng.
Lời giải
**Cách làm**
Độ cứng tạm thời gắn với hydrogencarbonate của Ca²⁺ và Mg²⁺.
Đun sôi giảm độ cứng tạm thời
$$\mathrm{Ca(HCO_3)_2\xrightarrow{t^\circ}CaCO_3\downarrow+CO_2+H_2O}.$$
Theo cách biểu diễn của SGK, magnesium hydrogencarbonate tạo carbonate:
$$\mathrm{Mg(HCO_3)_2\xrightarrow{t^\circ}MgCO_3\downarrow+CO_2+H_2O}.$$
Đun sôi không loại được CaCl₂, MgSO₄ nên không xử lí độ cứng vĩnh cửu.
Kết tủa và trao đổi ion
Thêm lượng Na₂CO₃ phù hợp kết tủa Ca²⁺:
$$\mathrm{Ca^{2+}+CO_3^{2-}\rightarrow CaCO_3\downarrow}.$$
Mg²⁺ có thể được loại bằng carbonate/OH⁻ theo pH và điều kiện. Nhựa trao đổi cation thay Ca²⁺, Mg²⁺ bằng Na⁺ hoặc H⁺ tùy hệ; nhựa cần được hoàn nguyên.
Chọn phương pháp phải xét thành phần nước, pH, mục đích sử dụng và xử lí bùn/nước thải.
Ví dụ mẫu
Một mẫu có 0,003 mol Ca²⁺ và 0,002 mol Mg²⁺. Đề giả sử cả hai được loại hoàn toàn thành carbonate theo tỉ lệ 1 : 1, không có phản ứng khác. Cần 0,005 mol Na₂CO₃, tương ứng 0,530 g nếu M = 106 g/mol.
> **Dễ nhầm:** Phép tính đếm tổng mol ion hóa trị II, không cộng điện tích thành 0,010 mol carbonate: mỗi CO₃²⁻ đã có điện tích −2 để ghép với một M²⁺.
Luyện tập
Phương pháp nào không loại được độ cứng vĩnh cửu do CaCl₂?
CaCl₂ không phân hủy/kết tủa chỉ do đun sôi.
Carbonate có thể kết tủa CaCO₃.
Nhựa có thể giữ Ca²⁺.
Đây chính là một cơ chế làm mềm.
Lời giải
**Cách làm**
Đun sôi chỉ xử lí chủ yếu hydrogencarbonate; CaCl₂ vẫn tan nên độ cứng vĩnh cửu còn lại.
Ghi nhớ
- Độ cứng do Ca²⁺, Mg²⁺.
- Đun sôi giảm loại tạm thời; carbonate hoặc trao đổi ion xử lí được phạm vi rộng hơn.
- Làm mềm khác khử khuẩn.
Đang học