Wprowadzenie do chemii wody

Henryk K i l k a

Artykuł ten ma stanowić wstęp do cyklu zagadnień wody, jakie będą się ukazywały w naszym dwumiesięczniku. Ażeby jednak problematyka wody omawiana była w sposób zrozumiały, trzeba wyjaśnić sobie pewne podstawowe pojęcia o wodzie i ustalić terminy /słownictwo/, którymi w przyszłości posługiwać się będziemy. Należy zdawać sobie sprawę z tego, że posługiwanie się różnymi określeniami, nastręcza duże kłopoty zarówno dla czytelnika i autora.

Redakcja

1. Wstęp

Woda występuje powszechnie w przyrodzie i bierze udział we wszystkich procesach biochemicznych, ponadto jest obecna w większości ciał. Dla niezliczonej ilości organizmów jest miejscem życia /egzystencji/. Ogólna ilość wody na globie ziemskim szacowana jest na 2,1018 ton, pokrywa ona około 3/4 powierzchni ziemi. Woda spotykana w przyrodzie i badana pod względem woni, smaku i barwy, wykazuje często różnice. I tak np.: wody morskie czy oceaniczne mają smak słony, a po odparowaniu pozostawiają osad; niektóre wody mineralne burzą się wydzielając z siebie gazy, inne są lekko zabarwione i mają woń gnijących roślin. Wszystkie te różnice biorą początek nie z rozmaitych własności samej wody, lecz z jej zanieczyszczeń, pochodzących z warstw ziemi, przez które ona przepływa. Zanieczyszczeniami tymi mogą być ciała stałe lub gazowe, znacznie rzadziej - ciecze.

2. Rodzaje wód naturalnych

Wodę spotykaną w przyrodzie podzielić możemy na kilka rodzajów, w szczególności na :

a). W o d a     d e s z c z o w a, która jest jedynym Ąródłem powstawania wód powierzchniowych. Jest to jeden z gatunków najmniej zanieczyszczonej wody naturalnej. Zawiera zazwyczaj rozpuszczone w małych ilościach /kilka miligramów na litr/ gazy powietrza. Woda deszczowa pod postacią śniegu zawiera podobne zanieczyszczenia.

b). W o d a    p o w i e r z c h n i o w a, zawiera podobne zanieczyszczenia jak woda deszczowa, z której pochodzi, obfituje jednak zwykle w składniki humusowe.

c). W o d a    ź r ó d l a n a, pochodząca z głębszych warstw ziemi, na skutek naturalnego przefiltrowania nie zawiera prawie wcale bakterii chorobotwórczych, natomiast w znacznych ilościach sole mineralne. Im głębiej woda przenika przez warstwy ziemi, tym bardziej zmniejsza się w niej ilość tlenu /rozpuszczanego/ , a wzrasta zawartość CO2 /dwutlenek węgla/

d). W o d a    r z e c z n a, zawiera składniki wód powierzchniowych i Ąródlanych. Pojawiają się w niej ponadto składniki, które pochodzą ze ścieków.

e). W o d a    m o r s k a, znajdujemy w niej bardzo znaczne ilości rozpuszczanych soli mineralnych zwłaszcza chlorki sodu /NaCl/, potasu /KCl/ i magnezu /MgCl2/, oraz siarczanu potasu /K2SO4/, wapnia /CaSO4/ i magnezu /MgSO4/.

3. Woda chemicznie czysta;

Otrzymanie takiej wody jest bardzo trudne; dochodzi się do niej drogą destylacji i stąd nazwano ją wodą destylowaną.

Z wyżej opisanych wód, najbardziej nas interesować będzie woda Ąródlana, zawierająca w znacznych ilościach sole mineralne. Oddzielną grupę zanieczyszczeń w niej stanowią sole wapniowe i magnezowe, których obecność tworzy tzw. twardość wody.

4. Twardość wody /Tw/

Rozróżniamy następujące rodzaje twardości :

a). Twardość ogólna, całkowita /Two/
b). Twardość węglanowa /Tww lub Twco3/
c). Twardość nie węglanowa /Twn/

Suma twardości węglanowej /niesłusznie zwaną dawniej przemijająca / i nie węglanowej stała stanowi twardość ogólną : zwaną również całkowitą. Twardość węglanową, tworzą węglany wapniowe i magnezowe, drugą - pozostałe sole tych metali jak to widać z zestawienia poniżej :

Twardość ogólna           /całkowita/

Tw. węglanowa

Tw. nie węglanowa

CaCO3 : Ca/HCO3/2

CaCl2 : CaSO4 i inne

MgCO3 : Mg/HCO3/2

MgCl2 : MgSO4 i inne



Nazwa "twardości przemijającej" pochodzi od właściwości częściowego wytrącania sił z roztworu węglanów wapniowych i magnezowych przy podgrzaniu w następstwie rozkładu chemicznego.

             Ca/HCO3/2 --------------- CaCO3 + CO2 + H2O
MgCO3 + H2O --------------- Mg/OH/2 + CO2

Sole tworzące twardość stałą przy podgrzewaniu wody nie rozkładają się i nie wytrącają się ; stąd też pochodzi nazwa "twardość stała".

W literaturze niemieckiej twardość w/w podawane są skrótami :

G H - oznacza twardość całkowitą
K H - oznacza twardość węglanową
N K H - oznacza twardość nie węglanową /stałą/

Można się również spotkać z innymi symbolami jak np.: dGH względnie dHG, gdzie indeks d oznacza stopień niemiecki /°d/: zaś GH - twardość całkowitą a HG - stopień twardości.

Twardość wody jest wyrażona w stopniach twardości określających ilość gramów tlenku wapniowego lub węglanu wapniowego w litrze wody. W poszczególnych krajach używane są różne jednostki twardości.

1° niemiecki twardości /1°n/ = 10 mg CaO/l
1° francuski twardości /1°f/ = mg CaCO3/l
1° angielski twardości /1°a/ = ok. 14,3 mg CaCO3/1 to jest 1 g CaCO3 na 70 l.

Obecnie w Polsce rozpowszechnione jest mierzenie twardości wody w stopniach niemieckich z symbolem ° n dawniej stosowano znak ° d.

Zależność między poszczególnymi stopniami twardości obrazuje poniższa tabelka.

Jedn. twardości i jej oznaczenie Stopień twardości
niemiecki francuski angielski
1 ° niemiecki
1 ° angielski
1 ° francuski
1,00
0,80
0,56
1,79
1,43
1,00
1,25
1,00
0,70

Z tabelki wynika, że 1 ° niemiecki odpowiada 1,79 ° franc, albo 1,25 ° angiel.

Na zakończenie zwracam się do wszystkich miłośników hodowli ryb egzotycznych, którzy pragną podzielić się ze swoimi wiadomościami na łamach dwumiesięcznika "Akwarium", względnie pogłębić swoją wiedzę, ażeby w artykułach nadsyłanych do redakcji, używali terminów i skrótów ogólnie przyjętych w polskiej literaturze fachowej.

Poniżej podaję jeszcze raz przyjęte terminy ;

- twardość wody - skrót Tw
- twardość ogólna, całkowita - skrót Two
- twardość węglanowa - skrót Tww lub Twco3
- twardość nie węglanowa - skrót Twn
- stopień niemiecki twardości - skrót °n