الفرق بين الماء العسر والماء اليسر
يُعرّف “الماء اليسر”، بأنه الماء الذي يتفاعل مع الصابون عند استخدامه في الغسيل، منتجاً رغوة الصابون. أمّا “الماء العسر” فإنه لا تنتج عنه هذه الرغوة، أو تنتج بكمية ضئيلة
ما هو الماء العسر
الماء العسر هو الماء الذي يحتوي على محتوى معدني عالي (على النقيض من “المياء اليسر “). يتم تشكيل المياه العسر عندما يتم ترشيح المياه من خلال رواسب الحجر الجيري و الطباشير التي تتكون أساسا من الكالسيوم وكربونات المغنيسيوم.
شرب هذا الماء قد يكون له فوائد صحية معتدلة، ولكن يمكن أن تطرح مشاكل خطيرة في إعدادات الصناعية، حيث يتم رصد صلابة المياه لتجنب حدوث أعطال مكلفة في المراجل، أبراج التبريد والمعدات الأخرى التي تتعامل مع المياه. في الاستخدام المنزلي، نري المياء العسر عندما نري عدم تشكيل رغوة الصابون عندما يتم تحريك الصابون في الماء، وتكوين رواسب بيضاء في غلايات وسخانات المياه. تليين المياه يستخدم عادة لتقليل الآثار الضارة عن صلابة المياه.
صلابة الماء تتحدد ب تركيز الكاتيونات في الماء. الكاتيونات هي المعادن الموجبة المعادن المجمعات مع شحنة أكبر من 1+. عادة، الكاتيونات تكون لها شحنة 2+. الكاتيونات الموجودة في الماء العسر تشمل Ca2+ و Mg2+. هذه الأيونات تدخل إمدادات المياه عن طريق الترشيح من المعادن في المياه الجوفية. المشتركة أشهر المعادن المحتوية علي الكالسيوم هي الكالسيت و الجبس. اما المغنيسيوم فيوجد في معدن الدولوميت (الذي يحتوي أيضا على الكالسيوم). مياه الأمطار و الماء المقطر هي مياه لينة لأنها تحتوي على قليل من الأيونات.
معادلة التوازن التالية تصف حل وتشكيل كربونات الكالسيوم :
CaCO3 (s) + CO2 (aq) + H2O (l) ⇋ Ca2+ (aq) + 2HCO3− (aq)
التفاعل يمكن أن يذهب في كلا الاتجاهين. المطر الذي يحتوي على ثاني أكسيد الكربون المذاب يمكن أن يتفاعل مع كربونات الكالسيوم وتاخذ أيونات الكالسيوم معها بعيداً. كربونات الكالسيوم يمكن أن تترسب مرة أخرى ك كالسيت حيث أن ثاني أكسيد الكربون يضيع في الغلاف الجوي.
أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم في بعض الأحيان يمكن إزالتها عن طريق تحلية المياه.
ماء عسر
ينتج بسبب وجود أيونات الكالسيوم و المغنيسيوم في الماء و التي تعمل على منع الصابون من تكوين رغوة ، و توجد مثل تلك الأملاح في الماء نتيجة مروره على أو خلال الصخور المسامية مثل الجبس و الحجر الكلسي و الطباشير .
أما الماء اليسر فإنه يمكن تجميعه من المناطق التي لا تذوب فيها الصخور في الماء ، مثل صخور الجرانيت و غيرها .
و عسر الماء نوعين وذلك حسب الايونات المذابة فيه . فالعسر المؤقت ينتج عن وجود بيكربونات الكالسيوم و المغنيسيوم في الماء و يمكن ازالة هذا العسر بتسخين الماء :
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2
و يمكن أيضا ازالة عسر الماء المؤقت عن طريق إضافة هيدروكسيد الكالسيوم حيث يعمل على ترسيب كربونات الكالسيوم :
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 → 2CaCO3 + 2H2O
و هذه العملية تعرف بعملية أو طريقة كرافت لإزالة المعسر المؤقت و هي لا تنجح في إزالة العسر الدائم .
أما العسر الدائم فهو ينتج بسبب وجود كبريتات الكالسيوم CaSO4 أو كبريتات المغنيسيوم في الماء و هذا العسر لا يمكن إزالته بالتسخين . و عسر الماء يسبب مشاكل اقتصادية هامة حيث يقلل من كفاءة سخانات الماء و أنظمة التسخين..الخ . و يمكن ازالة العسر الدائم عن طريق اضافة كربونات الصوديوم :
CaSO4 + Na2CO3 → ↓CaCO3 + Na2SO4
MgSO4 + Na2CO3 → ↓MgCO3 + Na2SO4
و يعبر عادة عن عسر الماء بعدد الجرامات من املاح الكالسيوم و المغنيسيوم الموجودة في لتر واحد من الماء . و يعبر كذلك عنه بالدرجة و هي تساوي 10 جرامات من املاح الكالسيوم و المغنيسيوم في كل 70 لتر ماء و يعتبر الماء :
1 – يسرا إذا كانت الدرجة اقل من 10 درجات .
2 – متوسط اليسر إذا كانت الدرجة تتراوح ما بين 10-20 درجة .
3 – عسرا إذا كانت الدرجة تتراوح ما بين 20-30 درجة .
4 – شديد العسر إذا كانت الدرجة أكثر من 30 درجة.
معادلات عسر الماء
معادلة التوازن التالية تصف حل وتشكيل كربونات الكالسيوم :
CaCO3 (s) + CO2 (aq) + H2O (l) ⇋ Ca2+ (aq) + 2HCO3− (aq)
التفاعل يمكن أن يذهب في كلا الاتجاهين. المطر الذي يحتوي على ثاني أكسيد الكربون المذاب يمكن أن يتفاعل مع كربونات الكالسيوم وتاخذ أيونات الكالسيوم معها بعيداً. كربونات الكالسيوم يمكن أن تترسب مرة أخرى ك كالسيت حيث أن ثاني أكسيد الكربون يضيع في الغلاف الجوي.
أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم في بعض الأحيان يمكن إزالتها عن طريق تحلية المياه.
صلابة مؤقتة
الصلابة المؤقتة هو نوع من صلابة المياه بسبب وجود البيكربونات المذابة (بيكربونات الكالسيوم وبيكربونات المغنيسيوم ). عند ذوبانها، تعطي هذه المعادن كاتيونات الكالسيوم والمغنيسيوم (+Ca2+, Mg2) وكربونات وبيكربونات الأنيونات (-CO32−، HCO3). وجود الكاتيونات المعدنية، يجعل المياه صلبة. لكن خلافا للصلادة الدائمة الناجمة عن مركبات الكبريتات والكلوريد، يمكن تخفيض هذا صلابة ” مؤقتة ” بالماء المغلي أو بإضافة الجير (هيدروكسيد الكالسيوم) من خلال عملية تليين الجير. الغليان يشجع على تكوين الكربونات من البيكربونات مع ترسيب كربونات الكالسيوم، وترك الماء.
صلابة دائمة
الصلابة الدائمة هي الصلابة التي لا يمكن إزالتها عن طريق الغليان. في هذه الحالة، فإنه عادة ما يكون سببها وجود كبريتات الكالسيوم/كلوريد الكالسيوم و/أو كبريتات المغنيسيوم/كلوريد المغنيسيوم في الماء والتي لا تترسب برفع درجة الحرارة. الأيونات التي تسبب الصلابة الدائمة يمكن إزالتها باستخدام الماء المنقي أو التبادل الأيوني .
الصلابة الدائمة الكلية = صلابة الكالسيوم +صلابة المغنيسيوم
صلابة الكالسيوم والمغنيسيوم هو تركيز أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم المعبر عنها بما يعادلها كربونات الكالسيوم.
مع الماء العسر، يشكل الصابون ترسبات بيضاء بدلاً من إنتاج الرغوة، نظراً لأن أيونات 2 + تدمير خصائص السطح للصابون بتشكيل ترسبات صلبة. العنصر الرئيسي لتلك الرواسب هو ستيرات الكالسيوم، التي تنشأ من ستيرات الصوديوم، المكون الرئيسي للصابون:
2 C17H35COO− (aq) + Ca2+ (aq) → (C17H35COO)2Ca (s)
وهكذا يمكن تعريف الصلابة كقدرة عينة الماء لاستهلاك لصابون، أو القدرة علي ترسيب الصابون كخاصية مميزة للماء الذي يمنع تكوين رغوة الصابون. المنظفات الاصطناعية لا تصنع مثل هذه الرواسب.
الماء العسر أيضا يشكل الرواسب التي تسد السباكة. هذه الودائع، تتكون أساسا من كربونات الكالسيوم (Caco3), هيدروكسيد المغنيسيوم (Mg(OH)2) كبريتات الكالسيوم (CaSO4). كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم تميل إلى أن تكوين رواسب صلبة بيضاء في السطح الداخلي للأنابيب. هذه الرواسب (مواد صلبة غير قابلة للذوبان) هي أساسا بسبب التحلل الحراري لأيونات البيكربونات ولكن يحدث أيضا في الحالات التي يكون فيها ايونات الكربونات في تركيز التشبع. هذا التراكم يحد من تدفق المياه في الأنابيب. الأضرار الناجمة عن كربونات الكالسيوم المترسبة يختلف باختلاف الشكل البلوري، على سبيل المثال، الكالسيت أو أراجونيت.
الصلابة يمكن أن تقاس كميا عن طريق التحليل الآلي. مجموع صلابة المياه هو المجموع المولي لتركيزات Ca2+ و Mg2+ بوحدات مول/لتر أو مليمول/لتر. على الرغم من ان صلابة المياه تقاس فقط بمجموع تركيزات الكالسيوم والمغنيسيوم (الايونات ثنائية التكافؤ الأكثر انتشارا ),الا ان الحديد، الألمونيوم، المنغنيز يمكن أيضا أن تكون موجودة في مستويات مرتفعة في بعض المواقع. وجود الحديد بالتحديد يضفي اللون البني (الصدأ) للرواسب، بدلا من الأبيض (لون معظم المركبات الأخرى).
قياس عسر الماء
حبيبة لكل جالون (gpg) (بالإنجليزية: Grains per gallon) هي وحدة قياس عسر الماء كما ويعرف على انه حبيبة واحده (64.8 ملليغرام) من كربونات الكالسيوم مذاب في 1 جالون أمريكي من الماء (3.785412 لتر). وتترجم على انها جزء واحد في 58,000 جزء من الماء أو 17.1 جزء لكل مليون (ppm). وتسمى أيضاً درجة كلارك (للجالون البريطاني).
تتمثل أيونات الكالسيوم والمغنسيوم على شكل الكبريتات والكلوريدات والكربونات والبيكاربونات مما تجعل الماء العسر. تقاس شوائب الماء لكل جزء من المليون (ppm). لتوضيح أكثر, يعبر عن عسر الماء بعسر الحبيبة لكل جالون (gpg).يمكن تحويل النظامين رياضياً.
قياس عسر الماء
ماء يسر جداً: 0–4.08 gpg
ماء يسر: 4.08–8.18 gpg
ماء عسر قليلاً: 8.18–12.27 gpg
ماء عسر معتدل: 12.27–18.69 gpg
ماء عسر: 18.69–30.96 gpg
ماء عسر جداً: over 30.96 gpg
التحويلات
1 gpg = 0.017118061 kg/m3
142.86 gpg = 1 pounds per million gallons
1 gpg = 0.01714 grams per litre
1 Clark degree = 1.2009 gpg
1 dGH = 1.042645169
الفرق بين عسر الماء الدائم والمؤقت
الفرق بين العسر الدائم والعسر المؤقت للماء
العسر المؤقت المسؤول عنه وجود أملاح البيكربونات ويتم التخلص منه بالتسخين حيث تتحول البيكربونات إلى كربونات وتكون طبقة بيضاء يتم التخلص منها بالغسيل بالمنظفات (الكلوريكس) ويتصاعد غاز ثاني أكسيد الكربون. أما العسر الدائم : فالمسؤول عنه أملاح الكبريتات والكلوريدات فلو سخناها فقط فإنها لن تعطي كربونات وبالتالي نقوم بالمعالجات الكيميائية التالية لنحولها إلى كربونات.1- نضيف كربونات الصوديوم حتى يتم ترسيب أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم على هيئة كربونات غير ذائبة كما يلي:CaSO4 +Na2CO3 _____> Na2SO4 + CaCO32-إضافة كمية محددة ودقيقة من هيدروكسيد الكالسيوم كما يلي
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O
تجربة الماء العسر واليسر
دائماً مانسمع ونشاهد ان هناك ماء لايكون رغوة مع الصابون
وهناك ماء يكون الرغوة بسهولة مع الصابون
ولمعرفة هذين النوعين من الماء نجري التجربة التالية :-
الأدوات المطلوبة :-
مبشرة طعام – قطعة صابون – ماء مقطر – ماء صنوبر –
ثلاثة برطمانات بغطاء زجاجية – قلم – ورقة – شريط .
طريقـــة العمـــل :-
1/ ابشر الصابون بشراً جيداً .
2/ أضف ملعقة واحدة من الصابون المبشور في أحد البرطمانات الثلاثة .
3/ أضف 6 ملاعق ماء ساخن في هذا البرطمان .
4/ اخلط المحتويات جيداً وبذلك يتكون محلول صابون .
5/ اكتب على هذا البرطمان ( صابون ) .
6/ املأ البرطمان الثاني بماء صنوبر واكتب عليه ماء صنوبر .
7/ املأ البرطمان الثالث بنفس الكمية السابقة ولكن بماء مقطر واكتب على البرطمان ماء مقطر .
8/ أضف خمس نقاط من محلول الصابون بواسطة قطارة الى البرطمان
المحتوي على ماء صنوبر وأغلق البرطمان ورجه جيداً .
9/ إذا لم تظهر رغوة الصابون ، أضف خمس نقاط أخرى من الصابون
ورج مرة أخرى حتى تظهر رغوة الصابون .
10/ احسب كمية الصابون المضافة ( عدد القطرات ) حتى تظهر رغوة
الصابون .
11/ كرر نفس العمل السابق في برطمان الماء المقطر .
12/ احسب كمية الصابون المضافة إلى الماء المقطر حتى تظهر الرغوة .
13/ قارن بين الكميتين من الصابون المضاف في حالة الماء المقطر وماء
الصنوبر. ماذا نلاحظ ؟
المشــــــاهــــدة :-
نلاحظ أن ماء الصنوبر هو الذي يحتاج إلى كمية من الصابون أكثر من تلك
التي يحتاجها الماء المقطر لكي يكون رغوة . لذلك فماء الصنبور هو الماء
العسر بينما الماء المقطر هو الماء اليسر
التفـــــــــسيـــرالعلمي :-
وتفسير ذلك أن ماء الصنوبر يحتوي على أملاح الكالسيوم
التي تتفاعل مع الصابون مكونة راسب يمنع تكون الرغوة لذلك
يحتاج ماء الصنبور إلى كمية صابون كبيرة حتى تتفاعل مع هذه الأملاح وتتخلص منها ثم تظهر الرغوة بعكس الماء المقطر الخالي من هذه الأملاح .
ملحوظــــة :- يمكن إجراء التجربة لطلاب الصف الأول الثانوي في درس الماء العسر وعلاقته بأملاح
الكالسيوم والمغنيسيوم
تجربة تصنيف مقدار عسر الماء
وهي تلك الخاصية التي تمنع من تشكّل رغوة للصابون، ويحدث ذلك نتيجة وجود أملاح من الكالسيوم، والمغنيسيوم، والمعادن الثقيلة الذائبة في الماء، وهناك نوعان من عسر الماء: عسر الماء المؤقت: (بالإنجليزية: Temporary or carbonate hardness)، حيث يحدث بسبب ذوبان بيكربونات الكالسيوم، أو المغنيسيوم، أو بعض المعادن الثقيلة، بالإضافة إلى كربونات الحديد، حيث تترسب طبقة من الكربونات، والهيدروكسيد في أسفل الوعاء، ويمكن إزالتها بغلي الماء. عسر الماء الدائم: (بالإنجليزية:Permanent or non-carbonate hardness)، إذ يحدث بسبب وجود الكلوريد، والكالسيوم، والمغنيسيوم، والحديد، بالإضافة إلى المعادن الثقيلة، ولا يمكن إزالتها بغلي الماء على عكس العسر المؤقت. يتم تصنيف درجة عسر مياه الشرب بناءً على تركيز كربونات الكالسيوم CaCO3 على النحو الآتي:[٢] ماء عذب: إذا كان التركيز بين 0-60 ميلي غرام/لتر. متوسط: إذا كان التركيز بين 60-120 ميلي غرام/لتر. ماء عسر: إذا كان التركيز بين 120-180 ميلي غرام/لتر. ماء شديد العسورة: إذا كان التركيز أكبر من 180 ميلي غرام/لتر.
عسر الماء ppt
لتحميل الملف اضفط هنا
