Orientační rozlišení tvrdosti vody

časová náročnost 10 minut
typ pokusu žákovský
zařazení dle RVP chemie, environmentální výchova

Princip

Tvrdost vody je vlastnost, která vyjadřuje obsah rozpuštěných nerostů (nejčastěji CaSO4 a MgSO4) ve vodě. Má význam pro využití vody jako pitné či užitkové. Je zdrojem tvorby vodního (kotelního) kamene a ovlivňuje chuťové vlastnosti vody. Tvrdost vody je veličina nejčastěji udávající koncentraci kationtů vápníku a hořčíku ve vodě. Definice tvrdosti vody je však nejednotná, někdy se tak označuje koncentrace dvojmocných kationtů vápníku, hořčíku, stroncia a barya, nebo všech kationtů s nábojem větším než jedna. Nejvíce pěny se vytváří na destilované vodě, která neobsahuje žádné soli, způsobující tvrdost vody. V měkké vodě mýdlo dobře pění, ve tvrdé vodě se pěna netvoří a mýdlo vyvločkuje.

Pomůcky

zavařovací sklenice (4 ks), uzávěry na zavařovací sklenice (3 ks), struhadlo, kapátko, lžíce, 3 druhy vody (Vincentka, Magnesia, destilovaná voda)

Chemikálie

ethanol (60% líh)

Bezpečnost práce

Ethanol: Nejzávažnější nepříznivé fyzikálně chemické účinky: Přípravek je hořlavinou I. třídy nebezpečnosti Nejzávažnější nepříznivé účinky na lidské zdraví: Místně působí slabě dráždivě na sliznice, oči a pokožku, kterou odmašťuje. Páry působí narkoticky, v závislosti na koncentraci a době expozice. Při požití dochází v závislosti na množství k opilosti, bezvědomí až otravě s následkem smrti. Příznakem otravy je pocit opilosti provázený bolestmi hlavy, pocitem zvýšené teploty, tlaku v očích (i žaludeční krajině), objevuje se únava, ospalost, v krajním případě bezvědomí. Při delším působení může dojít k poškození vnitřních orgánů. Expozice vdechováním: Postiženého přeneste na čerstvý vzduch. V případě, že postižený nedýchá, zaveďte umělé dýchání. Přivolejte lékaře. Expozice stykem kůží: Kůži důkladně omyjte vodou a mýdlem, odstraňte postižený oděv. Po umytí ošetřete pokožku vhodným reparačním krémem, není-li patrno zřetelné podráždění kůže. Expozice stykem s okem: Oči okamžitě a důkladně vyplachujte velkým množství vlahé čisté vody nejméně 15 minut při násilím otevřených víčkách. Má-li postižených kontaktní čočky – je třeba je nejprve odstranit. Expozice požitím: Při požití vypláchněte ústa vodou a pokud postižený dýchá, zaveďte umělé dýchání. Je-li postižený při vědomí, dejte mu pít vodu. Přivolejte lékaře.

Pracovní postup

  1. Připravíme si ethanolový roztok mýdla. Do zavařovací sklenice nastrouháme 15g mýdla a doplníme 250 cm3 ethanolu. Roztok promícháme a přefiltrujeme.
  2. Do první zavařovací sklenice nalijeme zhruba do poloviny Vincentku.
  3. Druhou zavařovací sklenici naplníme zhruba do poloviny minerální vodou (Magnésií).
  4. Třetí zavařovací sklenici analogicky naplníme do poloviny destilovanou vodou.
  5. Do všech tří zavařovacích sklenic přidáme 20 kapek ethanolového roztoku mýdla.
  6. Zavařovací sklenice uzavřeme a v jedné ruce všechny tři třepeme asi 2 minuty.
  7. Pozorujeme, zda se v roztocích vytvoří pěna či sraženina.

Pozorování

V první zavařovací sklenici, naplněné směsí Vincentky s ethanolovým roztokem mýdla, můžeme pozorovat, že po protřepání nevznikla téměř žádná pěna (sklenice zcela vlevo). O něco více pěny vzniklo v druhé zavařovací sklenici, která byla naplněna směsí minerální vody Magnesia s ethanolovým roztokem mýdla (sklenice uprostřed). Jednoznačně nejvíce pěny vzniklo ve sklenici směsi destilované vody s ethanolovým roztokem mýdla.

Obrázek

Závěr

Ethanolový roztok mýdla se téměř nerozpustí v silně mineralizované vodě (v našem případě Vincentka), která obsahuje mnoho jiných chemických látek a tedy nejsou volné žádné další chemické vazby. Vincentku můžeme označit jako vodu s nejvyšší tvrdostí ze tří vybraných druhů vod. Jako středně tvrdou můžeme stanovit minerální vodu Magnesia. Obsahuje méně minerálu než Vincentka, některé vazby jsou volné a tedy může dojít k částečné tvorbě pěny. Roztok mýdla se nejlépe rozpustí v destilované vodě, protože neobsahuje žádné jiné chemické látky než H2O. Sklenice je téměř zcela naplněna pěnou, což dokazuje, že destilovaná voda je z vybraných tří druhů vod ta nejměkčí.

Otázky a odpovědi k úkolu

  1. Tvrdost vody způsobuje poškození v domácnosti na spotřebičích i na vybavení. Pokus se vyjmenovat alespoň tři předměty běžně dostupné v domácnosti, které mohou být ohroženy vodním kamenem.
  2. Doplň větu: ........................................................... je pevný povlak, který se usazuje na stěnách nádob, v nichž je přechovávána, vedena nebo především zahřívána a poté ochlazována tvrdá voda.
  3. Jaké znáš metody odstraňování vodního kamene?
  4. S pomocí internetu či literatury doplň následující klasifikaci tvrdosti vody:
    • ........................................................... (do 4°rozpuštěných látek), ........................................................... (4°- 8°), ........................................................... (8°- 18°),........................................................... (18°- 25°), ........................................................... (víc jak 25° rozpuštěných látek)
  5. 5. Určování tvrdosti vody má své významné místo také v akvaristice. Pro akvarijní rybky je nejvhodnější voda měkká. Málo vhodná je již voda polotvrdá. Voda tvrdá, která má více než 20°N (°N udávají stupně tvrdosti vody), je pro akvaristiku zcela nevhodná. Jakými způsoby můžeme upravit vodu tak, aby byla vhodná pro akvarijní rybky a přitom byla chemicky nezávadná?

Správné odpovědi

„Vhodnou základnou pro manželství je oboustranné nepochopení.“ Oscar Wilde