Lý thuyết Hóa học 12 Bài 19: Nước cứng và làm mềm nước cứng - Cánh diều

---

Haylamdo biên soạn tóm tắt lý thuyết Hóa 12 Bài 19: Nước cứng và làm mềm nước cứng sách Cánh diều hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh lớp 12 nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Hóa học 12.

Lý thuyết Hóa 12 Bài 19: Nước cứng và làm mềm nước cứng - Cánh diều

I. NƯỚC CỨNG

1. Khái niệm

Nước cứng là nước chứa nhiều cation Ca²⁺ và Mg²⁺. Nước chứa ít hoặc không chứa cation Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước mềm.

Chú ý: Khi nước ngầm, nước mặt chảy qua các vùng đất có khoáng vật calcite (đá vôi), gypsum (thạch cao), apatite,... ; sẽ hoà tan nhiều hợp chất của calcium, magnesium và trở thành nước cứng.

2. Phân loại

Căn cứ vào thành phần anion gốc acid trong nước, nước cứng được chia thành ba loại:

- Tính cứng tạm thời là tính cứng gây nên bởi các muối Ca(HCO₃)₂ và Mg(HCO₃)₂.

- Tính cứng vĩnh cửu là tính cứng gây nên bởi các muối sulfate, chloride của calcium và magnesium.

- Tính cứng toàn phần gồm tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu.

3. Tác hại của nước cứng

Nước cứng gây nhiều tác hại trong đời sống và sản xuất:

- Ống dẫn nước cứng, nồi hơi sử dụng nước cứng lâu ngày sẽ bị đóng cặn (thành phần chính là CaCO₃ và MgCO₃). Lớp cặn này làm giảm lưu lượng nước trong ống dẫn, làm hỏng thiết bị, làm tiêu hao thêm nhiên liệu khi đun nóng nồi hơi, thậm chí có thể gây nồ nồi hơi.

- Nước cứng làm giảm tác dụng của xà phòng; làm hại quần áo.

- Nước cứng làm giảm hương vị của trà khi pha và của thực phẩm khi nấu.

II. LÀM MỀM NƯỚC CỨNG

Để hạn chế tác hại của nước cứng, cần có các biện pháp xử lí nước phù hợp để làm giảm tính cứng của nước, được gọi là làm mềm nước cứng.

Nguyên tắc làm mềm nước cứng là làm giảm nồng độ của các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ trong nước cứng.

1. Phương pháp kết tủa

Cơ sở của phương pháp này là chuyển cation Ca²⁺, Mg²⁺ trong nước về dạng chất không tan, có thể dễ dàng tách ra khỏi nước bằng cách lắng, lọc,...

- Khi đun sôi nước cứng, muối Ca(HCO₃)₂ ­và Mg(HCO₃)₂ bị phân huỷ tạo ra muối không tan, làm mất tính cứng tạm thời của nước.

Ví dụ:

Mg(HCO₃)₂(aq) $\stackrel{{\text{t}}^{\text{0}}}{\to }$ MgCO₃(s) + CO₂(g) + H₂O(l)

- Dùng Ca(OH)₂ với lượng vừa đủ để phản ứng với muối Ca(HCO₃)₂ và Mg(HCO₃)₂ tạo ra hợp chất không tan, làm mất tính cứng tạm thời của nước.

Ví dụ:

Ca(HCO₃)₂(aq) + Ca(OH)₂(aq) $\stackrel{}{\to }$ 2CaCO₃(s) + 2H₂O(l)

- Dùng Na₂CO₃hoặc Na₃PO₄ để làm mất tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu của nước.

Ví dụ:

MgSO₄(aq) + Na₂CO₃(aq) $\stackrel{}{\to }$Na₂SO₄(aq) + MgCO₃(s)

Mg(HCO₃)₂(aq) + Na₂CO₃(aq) $\stackrel{}{\to }$2NaHCO₃ (aq) + MgCO₃(s)

3CaCl₂(aq) + 2Na₃PO₄(aq) $\stackrel{}{\to }$6NaCl(aq) + Ca₃(PO₄)₂(s)

2.Phương pháp trao đổi ion

- Cơ sở của phương pháp này là thay thế cation Ca²⁺ và Mg²⁺ trong nước bằng cation khác ít gây tác hại hơn.

- Phương pháp này được thực hiện bằng cách cho nước cứng đi qua lớp vật liệu hay màng vật liệu trao đổi ion. Các vật liệu này có chứa cation kim loại, như Na⁺. Khi cho nước cứng đi qua vật liệu, các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ đẩy cation Na⁺ ra khỏi vật liệu. Các cation Ca²⁺, Mg²⁺ bị giữ lại trên vật liệu.

- Phương pháp trao đổi ion làm giảm được cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu.

Hạn chế cơ bản của phương pháp này là sau thời gian sử dụng, khả năng giữ các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ của vật liệu sẽ giảm, khi đó, vật liệu cần được tái chế hoặc thay mới.