Kalciumvegyületek a természetben

Az előadások a következő témára: "Kalciumvegyületek a természetben"— Előadás másolata:

1 Kalciumvegyületek a természetben
Vizek keménysége Összeállította: Balázs Katalin

2 A víz nagyon jó oldószer.
Található-e a természetben kémiailag tiszta víz? Természetes vizeink kémiai szempontból milyen összetételűek lehetnek? A víz nagyon jó oldószer. Tengervíz Telített konyhasóoldat Desztillált víz Esővíz A felsorolt anyagokat állítsd sorrendbe növekvő oldottanyag-tartalom szerint! Milyen kísérlettel tudnád ellenőrizni, hogy jól oldottad-e meg a feladatot?

3 Megoldás 1. desztillált víz 2. esővíz 3. tengervíz
4. telített konyhasóoldat Bepárlással ellenőrizhető a szilárd oldott anyag mennyisége: KÉRDÉS: Mi lehet a különbség az alább felsorolt természetes vizek összetételében? óceánok vize, tengervíz, folyóvíz, esővíz, ásványvíz

4 A víz keménységét a vízben oldott Ca2+(aq) és Mg2+(aq) ionok okozzák.
Ca3(PO4)2 CaCO3 CaSO4 Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2 MgCl2 Ca(NO3)2 MgCO3 CaCl2 Csoportosítsd a megadott anyagokat aszerint, hogy milyen a vízben való oldhatóságuk (20 oC)!

5 Oldhatósági táblázat adatai
g/100 g telített oldat 20 oC 40 oC 60 oC CaCl2 42,1 52,9 56,7 CaCO3 MgCO3 <<0,01 Oldhatóságukat nem csak a hőmérséklet, hanem a CO2 koncentrációja is nagyban befolyásolja CaSO4 0,202 0,210 0,201 Ca3(PO4)2 Ca(NO3)2 65,4 78,1 Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2 Tiszta, szilárd vegyületként nem ismeretesek, csak vízben oldott formában. MgCl2 35,6 36,8 37,9

6 Megoldás Vízben oldódik: CaCl2, Ca(HCO3)2, MgCl2, Ca(NO3)2, Mg(HCO3)2
Vízben nem vagy rosszul oldódik: MgCO3, CaCO3, CaSO4, Ca3(PO4)2 KÉRDÉS: Mit tapasztalsz, ha adott mennyiségű anyag (adott mennyiségű oldószerben, adott hőmérsékleten) jól oldódik, rosszul oldódik, nem oldódik?

7 Gondolkozz! Ha egy vizes oldatba az alábbi ionokat juttatjuk: KATIONOK ANIONOK 13 mol Ca2+ 9 mol NO3- 4 mol Na+ 4 mol SO42- 2 mol HCO3- 5 mol Cl- 2 mol PO43- Mitől függ, hogy mely anyag és mennyi anyag válik ki az oldatból? (A Na-vegyületek vízben jól oldódnak.) (Az oldatban az összes pozitív töltés mennyisége megegyezik az összes negatív töltés mennyiségével.)

8 Megoldás Kiválik: 4 mol CaSO4 (ennél több nem, mert nincs több SO42-),
1 mol Ca3(PO4)2 (ennél több nem, mert csak 2 mol PO43- ion van jelen), és oldatban marad 6 mol Ca2+ Az oldatban marad: 6 mol Ca mol NO3- 4 mol Na+ 2 mol HCO3- 5 mol Cl- Az ionok minőségétől és mennyiségétől függ, hogy milyen és mennyi anyag válik ki az oldatból.

9 A vízben oldott Ca(HCO3)2 és Mg(HCO3)2 adja a víz változó keménységét
A vízben oldott Ca(HCO3)2 és Mg(HCO3)2 adja a víz változó keménységét. Forralással az ennek megfelelő Ca2+ és Mg2+ ion mennyisége kicsapható, így eltávolítható. Mely sav sói a hidrogénkarbonátok? Írd fel a Ca- és Mg-hidrogénkarbonát bomlásának reakcióegyenletét! Milyen gáz keletkezik a folyamat során? Milyen módszerrel lehet eltávolítani az oldatból a keletkező, vízben rosszul oldódó csapadékot?

10 Megoldás A hidrogén-karbonátok a szénsav sói. Reakcióegyenlet:
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2 Mg(HCO3)2 → MgCO3 + H2O + CO2 A keletkező csapadékot szűréssel lehet eltávolítani:

11 Gondolkozz! Ha az előző példában szereplő oldatot forraljuk, milyen változás történik az oldat összetételében? Az oldatban van: 6 mol Ca2+ 9 mol NO3- 4 mol Na+ 2 mol HCO3- 5 mol Cl- Megoldás Forralás után: elbomlik 1 mol Ca(HCO3)2 (mivel összesen 2 mol HCO3- van az oldatban) Az oldatban marad: 5 mol Ca mol NO3- 4 mol Na+ 5 mol Cl- Az oldat keménysége csökkent.

12 A vízben oldott egyéb Ca- és Mg-vegyületek adják a víz állandó keménységét. Vízlágyító szerrel az ennek megfelelő Ca2+ és Mg2+ ion mennyisége kicsapható, így eltávolítható. Kísérlet: szódás vízlágyítás Milyen anyag alkalmas vízlágyító szernek? Sorold fel a legfontosabb tulajdonságait! Írd fel a Ca2+ és Mg2+ ion reakcióját szódával és trisóval! Hogyan változik az oldat Ca2+ és Mg2+ tartalma?

13 Megoldás A vízlágyító szer Jól oldódjon vízben
A Ca2+ és Mg2+ ionnal alkosson vízben oldhatatlan vegyületet (amit le lehet szűrni) Szódás vízlágyítás: Ca Na2CO3 = CaCO Na+ Mg2+ + Na2CO3 = MgCO Na+ Trisós vízlágyítás: 3 Ca Na3PO4 = Ca3(PO4) Na+ 3 Mg Na3PO4 = Mg3(PO4) Na+ Így az oldat Ca2+ és Mg2+ ion-tartalmát eltávolítottuk, lágy vizet kaptunk.

14 Gondolkozz! Megoldás Az oldatban van: 5 mol Ca2+ 9 mol NO3-
Az előző példában szereplő oldat állandó keménységét is meg akarjuk szüntetni vízlágyító szer alkalmazásával. Hány mól szódát kell alkalmaznunk? Hány mól trisót kell alkalmaznunk? Az oldatban van: 5 mol Ca mol NO3- 4 mol Na+ 5 mol Cl- Megoldás Szódás vízlágyítással: 1 mol Ca2+ eltávolításához 1 mol Na2CO3 kell, 5 mol Ca2+ eltávolításához 5 mol Na2CO3 kell. Trisós vízlágyítással: 3 mol Ca2+ eltávolításához 2 mol Na3PO4 kell, 5 mol Ca2+ eltávolításához 10/3 mol Na3PO4 kell. Az oldat keménysége csökkent.

15 A természetben hol fordul elő kemény, illetve lágy víz?
Ott, ahol a víz Ca- és Mg-tartalmú vegyületekkel érintkezik, és ezeket oldani tudja, kemény víz jön létre. A mészkőhegységekben, dolomitokban, karsztvidéken folyó hegyi patakok vize nagy keménységű. Az óceánok, tengerek vize tartalmaz oldott Ca2+ és Mg2+ ionokat. Az esővíz általában nagyon lágy víz, oldott Ca2+ és Mg2+ ionokat nem tartalmaz.

16 Összefoglalás A kemény víz sok oldott Ca2+ és Mg2+ iont tartalmaz.
Forralással eltávolítható a változó keménységet okozó Ca(HCO3)2 és Mg(HCO3)2 tartalom. Vízlágyító szerekkel vagy ioncserélővel az állandó keménység is megszüntethető. A természetben elsősorban a mészkő- és karsztvidékeken fordul elő kemény víz (cseppkőképződés, barlangképződés). A kemény vízből vízkő válhat ki különböző körülmények között, ami a fűtőberendezésekben veszélyessé válhat.