Hóa học với đời sống

A-NƯỚC CỨNG:

Nước cứng là gì

– Nước cứng (hard water) là loại nước chứa nhiều ion Ca2+và Mg2+. Các khoáng chất có trong nước cứng bao gồm các hợp chất của ion kim loại canxi, magie dưới dạng cacbonat, canxi cacbonat và magie cacbonat hoặc các hợp chất kim loại caxi, magie với sunfat, bicacbonat, clorua.

– Nước mềm là nước không chứa hoặc chứa một lượng không đáng kể  các ion Ca2+và Mg2+.Nước cứng là gì? Nguyên nhân, tác nhân và cách xá»­ lý đầy đủ nhất

Phân loại nước cứng

– Nước cứng tạm thời: chứa mối hidro cacbonat như Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 ít hơn . Vì các muối này bị phân hủy do đun sôi, mất đi tính cứng. Lúc đó, các muối hidrocacbonat đã tan biến thành cacbonat không tan lắng xuống thanh cặn

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2

Mg(HCO3)2 → MgCO3 + H2O + CO2

– Nước cứng vĩnh cửu: chứa muối của ion Magie, canxi với các gốc anion của axit mạnh như (Cl) và (SO4)2- như CaSO4, MgSO4, MgCl2,…

– Nước cứng toàn phần: chứa cả muối của ion Ca2+, Mg2+ và (Cl), (SO4)2- (gồm nước cứng tạm thời và nước cứng vĩnh cửu

– Độ cứng của nước bằng tổng của độ cứng tạm thời và động cứng vĩnh cữu.

phan-loai-nuoc-cung

Nguồn gốc của nước cứngnuoc-cung-la-gi-nguyen-nhan-tac-nhan-va-cach-xu-ly-hinh-thanh-nuoc-cung

Ảnh hưởng của nước cứng

Ảnh hưởng đến đời sống

Nước cứng ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống sinh hoạt hàng ngày và sức khỏe con người.

– Nước nhiễm canxi không thể dùng để pha chế thuốc vì có thể gây kết tủa làm thay đổi thành phần của thuốc.

– Nước cứng làm mất mùi vị ngon ngọt tự nhiên của nước nên ít dùng để pha đồ uống như giảm vị trà, thay đổi màu sắc và mùi vị của sữa, cà phê khiến cho các loại đồ uống có màu đậm, vị ngang hoặc chát, ít thơm, ít ngọt.

– Nước cứng cũng được khuyến cáo không nên sử dụng để sắc hay chế thuốc bắc, nam bởi các ion trong nước tác dụng với những thành phần thuốc có thể gây ra nhiều tác dụng phụ nguy hiểm.

nuoc-cung-la-gi-nguyen-nhan-tac-nhan-va-cach-xu-ly-tac-hai-doi-voi-doi-song

– Tạo các kết tủa với xà phòng ((C15H31COO)2Na, (C15H31COO)2Mg,…) Làm cho xà phòng ít tan khi giặc, quần áo nhanh hỏng do hình thành các kết tủa khó tan bám trên quần áo.

– Các đồ dùng nhà bếp dùng để đun nấu như nồi hơi, hoặc nước bình nóng lạnh, dễ bị bám cặn, nhanh làm hỏng sản phẩm.

– Dùng nước cứng tắm gội hàng ngày sẽ gây khô da, khô tóc

Ảnh hưởng đến với sức khỏe

Nước cứng tạm thời khi đi vào cơ thể thì muối bicarbonat bị phân hủy tạo thành muối cacbonat kết tủa (Ca(HCO3)→ CaCO3). CaCO3 không thấm qua được thành ruột và động mạch nên tích tụ trong các cơ quan của cơ thể, lâu ngày sẽ tạo thành sỏi hoặc làm tắc những đường động mạch, tĩnh mạch gây nguy hiểm đến sức khỏe.

nuoc-cung-la-gi-nguyen-nhan-tac-nhan-va-cach-xu-ly-tac-hai-doi-voi-suc-khoe

Uống nước cứng lâu ngày tăng nguy cơ sỏi thận, sỏi tiết niệu

Ảnh hưởng đến công nghiệp

– Lớp CaCO3 hình thành do nước cứng có thể tạo thành 1 lớp cách nhiệt dưới đáy nồi hơi, làm giảm khả năng dẫn và truyền nhiệt, làm tiêu hao điện năng gây lãng phí.

anh-huong-cua-nuoc-cung-1Hình ảnh ảnh hưởng của nước cứng đối với đường ống trong công nghiệp

– Nước cứng làm cho các thiết bị công nghiệp như nồi hơi, thiết bị lạnh… dẫn đến tình trạng bám cặn trên bề mặt thiết bị đun nấu, làm giảm hệ số lưu thông lưu lượng trên đường ống, dần dần có thể gây áp lực lớn gây nổ nổi hơi.

anh-huong-cua-nuoc-cung-2Hình ảnh tác hại của nước cứng đối với thiết bị hiện đại của nhà tắm

– Nước cứng gây nhiều phiền toái trong cuộc sống, vậy cách khắc phục nước cứng như thế nào hiệu quả?

Nhận biết nước cứng như thế nào

– Đóng cặn dưới đáy bình đun nước

– Xà phòng bị giảm bọt và mất khả năng làm sạch.

nuoc-cung-la-gi-nguyen-nhan-tac-nhan-va-cach-xu-ly-tac-hai-doi-voi-doi-song-2Hình ảnh xà phòng giảm bọt do tác dụng của nước cứng

– Bình nóng lạnh đun lâu nóng

– Vòi sen, vòi nước bị tắt nghẽn

nuoc-cung-la-gi-nguyen-nhan-tac-nhan-va-cach-xu-ly-tac-hai-doi-voi-doi-song-4Hình ảnh nước cứng làm ngẹt vòi nước

– Đường ống dẫn nước bị đóng cặn bã, tốc độ dòng chảy giảm xuống bất thường

– Quần áo khi giặc bị ố màu, chuyển sang màu ám vàng

– Khi pha trà thì mùi hương của nước trà sau khi pha giảm đi rất nhiều

Phương pháp làm mềm nước cứng

  • Nguyên tắc

– Làm giảm nồng độ ion Ca2+ và Mg2+ trong nước cứng

  • Phương pháp

– Phương pháp kết tủa

+ Xử lý nước cứng tạm thời:

  • Dùng một lượng Ca(OH)2 để kết tủa ion Ca2+ Ca(HCO3)2 và ion Mg2+ (Mg(HCO3)2), muối cacbonat của Ca, Mg kết tủa lắng xuống. Sau đó tiến hành lọc kết tủa

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2  →   2CaCO3  + 2H2O

Mg(HCO3)2  + Ca(OH)2   →   CaCO3 + MgCO3 + 2H2O

  • Phương pháp nhiệt

Cơ sở lý thuyết của phương pháp này là dùng nhiệt (đun sôi) để bốc hơi khí cacbonic hòa tan trong nước. Trạng thái cân bằng của các hợp chất cacbonic sẽ chuyển dịch theo phương trình phản ứng sau:

2HCO3 – → CO32- + H2O + CO2

Ca2+ + CO32- → CaCO3 ↓

Nên Ca(HCO3)2 → CaCO3 ↓ + CO2  + H2O

Tuy nhiên, khi đun nóng nước chỉ khử được hết khí CO2 và giảm độ cứng cacbonat của nước, còn lượng CaCO3 hòa tan vẫn còn tồn tại trong nước.

+ Xử lý nước cứng vĩnh cửu: dùng Na2CO3 hoặc Na3PO4  để kết tủa Các muối chứa ion SO42-, Cl.. của kim loại kiềm. Sau đó tiến hành lọc kết tủa.

CaSO4 + Na2CO3  → CaCO3   + Na2SO4

MgCl2 +  Na3PO4  →  Mg2(PO4)3 + NaCl

– Phương pháp trao đổi ion

Những hợp chất có khả năng trao đổi cation được gọi là cationit. Những hợp chất có khả năng trao đổi anion được gọi là anionit. Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng dựa trên khả năng có thể trao đổi ion của của một số hợp chất cao phân tử gọi là ionit.

lam-mem-nuoc-cung-bang-trao-doi-ionPhương pháp trao đổi ion

Nguyên lý trao đổi ion là quá trình trao đổi thay thế giữa các ion dương hay âm cố định trên các gốc axit hay bazo của vật liệu hạt trao đổi ion cùng dấu có trong dung dịch lỏng khi có sự tiếp xúc. Sự khác biệt của công nghệ làm mềm nước này thể hiện ở cấu tạo và quy trình công nghệ sản xuất vật liệu trao đổi ion.

Thông thường các ion dùng để trao đổi thường là các ion lành tính như Na+ hoặc H+. Khi cho nguồn nước dẫn qua các vật liệu lọc thì các ion Ca2+ và Mg2+ sẽ bị giữ lại trên bề mặt vật liệu. sử dụng dài ngắn khác nhau.

zeoliteHình ảnh vật liệu Zeolite

Người ta thường dùng Zeolit là một loại cationit (natrisilicat) thiên nhiên hay nhân tạo để trao đổi ion Na+ với các ion Ca2+ & Mg2+ của nước cứng:

Nước cứng (Ca2+ & Mg2+ ) + Zeolit (Na+) →

Nước mềm (Na+) + Zeolit (Ca²+ Mg²+) →

Minh họa bằng phương trình:

Na2Al2Si2O8.xH2O + Ca(HCO3)2 → CaAl2Si2O8.xH2O + 2NaHCO3

Sau đó tái sinh Zeolit bằng NaCl:

CaAl2Si2O8.xH2O + 2NaCl → Na2Al2Si2O8.xH2O + CaCl2

Ngày nay, phương pháp trao đổi ion được sử dụng phổ biến và rất hiệu quả trong xử lí nước cứng. Bằng cách sử dụng các vật liệu Polyme chứa các ion trao đổi. Các ion này (Chủ yếu là cation Na+) có khả năng trao đổi và thay thế các ion Ca²+ & Mg²+ trong nước cứng. Từ đó làm giảm nồng độ của các ion này.

Quy trình xử lí nước cứng bằng phương pháp trao đổi ion

Bước 1: Nước cứng chảy qua, các vật liệu lọc trong hệ thống lọc nước: Các vật liệu lọc này hoạt động như một nam châm, thu hút toàn bộ các ion Ca2+ và Mg2+ (tác nhân gây cứng nước) trao đổi với các ion Na+ hoặc H+ có sẵn trong vật liệu

Bước 2: Vật liệu lọc bị bão hòa: Khi vật liệu lọc bị bão hòa với các ion khoáng chất thì nó cần được xả và nạp lại. Quá trình này được gọi là quá trình tái tạo và được kiểm soát bởi 1 van điều khiển trên nắp của bình. Van điều khiển này là bộ não của toàn hệ thống.

Bước 3: Tái tạo: Trong quá trình này, một thùng chứa nước muối sẽ bơm nước muối sang cột xử lý, rửa sạch vật liệu lọc đang trong trạng thái bão hòa các chất canxi và magiê.

Bước 4: Đào thải: Các ion Ca2+ và Mg2+ được tẩy sạch trên vật liệu và thoát ra ngoài cống rãnh. Vật liệu lọc được tái sinh lại tiếp tục cho quá trình xử lý mới.

quy-trinh-hoat-dong-cua-he-thong-lam-mem-nuocHình ảnh tổng thể quy trình làm mềm nước cứng

Phương pháp làm mềm nước cứng toàn phần cho nước cứng đi qua 2 cột trao đổi ion. Một cột đựng nhựa cationit và một cột đựng nhựa anionit. Nhựa cationit là hợp chất cao phân tử hữu cơ chứa nhóm axit, có công thức chung là RCOOH (R là gốc hữu cơ phức tạp). Qua cột này, các cation trong nước bị giữ lại và trong nước sinh ra axit.

2RCOOH + CaSO4 →  Ca(RCOO)2 + H2SO4

RCOOH + NaCl  → RCOONa + HCl

Nhựa anionit là những hợp chất cao phân tử hữu cơ chứa nhóm bazo có công thức chung RNH3OH. Qua cột này axit được giữ lại.

2RNH3OH + H2SO4 →  (RNH3)2SO4 + 2H2O

RNH3OH + HCl  →  RNH3Cl + H2O

Tái sinh nhựa tro đổi ion: đưa dung dịch axit qua cột đựng nhựa cationit và đưa dung dịch kiềm qua cột anionit

2NaRCOO + H2SO4  →  2RCOOH + Na2SO4

(RNH3)Cl + NaOH  →  RNH3OH + NaCl

B- CHẤT HÚT ẨM:

C- HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH

Hiệu ứng nhà kính là gì?

Hiệu ứng nhà kính là hiệu ứng làm cho không khí của Trái đất nóng lên do bức xạ sóng ngắn của Mặt trời có thể xuyên qua tầng khí quyển chiếu xuống mặt đất (bề mặt Trái Đất) ; mặt đất hấp thu nguồn nhiệt nóng lên, phản hồi lại bức xạ sóng dài vào khí quyển để CO2 hấp thu làm cho không khí nóng lên.

hieu-ung-nha-kinh-la-gi-giai-thich-chi-tiet-khai-niem-nguyen-nhan-1Hình ảnh giải thích Hiện tượng hiệu ứng nhà kính là gì?

Hiệu ứng nhà kính có lợi hay không?

Nếu không có hiện tượng này thì con người không thể tồn tại: Nhiệt độ trung bình của bề mặt trái đất hiện tại khoảng 15 oC sẽ giảm xuống chỉ còn -18 oC . Khi bắc xạ mặt trời xuyên qua bầu khí quyển đến mặt đất một phần mặt đất hấp thụ và phần còn lại sẽ phản xạ ra ngoài không gian.

hieu-ung-nha-kinh-la-gi-giai-thich-chi-tiet-khai-niem-nguyen-nhan-3Hiệu ứng nhà kính giúp sưởi ấm Trái Đất

Các hạt nhỏ trong không khí giúp giữ nhiệt lượng cho Trái Đất. Các hạt này giữ nhiệt bằng cách hấp thụ hoặc làm một phần bức xạ nhiệt phản xạ ngược trở lại mặt đất. Nếu không có hiện tượng hiệu ứng nhà kính, nhiệt độ Trái Đất sẽ trở nên rất lạnh.

Nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính

Từ cơ chế hình thành hiện tượng hiệu ứng nhà kính, các nhà khoa học đã chỉ ra nguyên nhân gây ra hiệu ứng nhà kính. Đó chính là do sự gia tăng các chất khí nhà kính như CO2 , CFC,CH4, O3, NO2… trong bầu khí quyển.

Khí nhà kính

Khí nhà kính là những khí có khả năng hấp thụ các bức xạ sóng dài (hồng ngoại) được phản xạ từ bề mặt Trái Đất khi được chiếu sáng bằng ánh sáng mặt trời. Sau đó phân tán nhiệt lại cho Trái Đất, gây nên hiệu ứng nhà kính. Các khí nhà kính chủ yếu bao gồm: hơi nước, CO2, CH4, N2O, O3, SF6, SO2F2 và các khí CFC (CCl3F, C2F6 , CHF3).

hieu-ung-nha-kinh-la-gi-giai-thich-chi-tiet-khai-niem-nguyen-nhan-gasesHình ảnh các khí nhà kính gây ra hiện tượng Hiệu ứng nhà kính

Nguồn gốc của khí nhà kính

  • Cùng với sự phát triển dân số và công nghiệp với tốc độ cao, COthải vào khí quyển cũng tăng theo. Theo phân tích trong 200 năm qua nồng độ CO2 đã tăng lên 25%. Nhiệt độ trung bình của Trái đất tăng lên 0,5 độ C. Ước tính đến giữa thế kỷ sau, bề mặt Trái đất sẽ nóng thêm 1,5 – 4,5 độ C. Trong đó nhiệt độ ở vĩ độ trung và cao tăng lên càng nhiều.
  • Ngoài CO2, các chất khí nhà kính phát sinh từ chính các hoạt động hằng ngày của con người. Ví dụ điển hình như sử dụng các nhiên liệu hoá thạch ngày càng nhiều, sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp…

hieu-ung-nha-kinh-la-gi-giai-thich-chi-tiet-khai-niem-nguyen-nhan-khi-thaiSự ô nhiễm bầu không khí do sự phát triển công nghiệp là nguyên nhân gây ra hiện tượng Hiệu ứng nhà kính

  • Rừng lại bị tàn phá nặng nề, lượng CO2 quá tải nên không được hấp thu, gây gia tăng lượng CO2 trong không khí, do đó hiệu ứng nhà kính tăng theo không ngừng.

Ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính

Biến đổi hệ sinh thái rất nghiêm trọng

  • Sa mạc càng mở rộng, đất đai càng bị xói mòn, rừng càng lùi thêm về vùng cực. Hạn hán rất nặng, lượng mưa tăng thêm 7-11%. Mùa đông càng ẩm, mùa hè càng khô. Vùng nhiệt đới càng ẩm ướt, vùng khô á nhiệt đới càng hạn, khiến cho các công trình thủy lợi phải điều chỉnh lại. Khu vực ven biển sẽ bị thiên tai đe dọa khủng khiếp.

hieu-ung-nha-kinh-la-gi-giai-thich-chi-tiet-khai-niem-nguyen-nhan-tham-hoa-song-thanCon người đang đối diện với hậu quả sóng thần đe dọa bất cứ lúc nào

  • Nguồn nước: Hạn hán thường xuyên kéo dài kèm theo đó là các trận lũ lụt, sạt lở đất đá. Con người thiếu nguồn nước sạch để sinh hoạt, nguồn nước tưới tiêu, cho nhà máy thuỷ điện cũng không đủ để đáp ứng.
  • Băng tan ở Bắc cực và Nam cực: Vì nhiệt độ tăng lên, những tảng băng ở vùng cực sẽ tan chảy làm cho mặt biển tăng cao hơn 1m.

hieu-ung-nha-kinh-la-gi-giai-thich-chi-tiet-khai-niem-nguyen-nhan-bang-tanHiệu ứng nhà kính gây ra hiện tượng băng tan

  • Nguồn lợi từ biển: nước biển dâng ảnh hưởng đến cả hoạt động sinh hoạt và sản xuất của hàng nghìn, hàng triệu hộ dân ven biển. Nhà cửa, đường xá, cầu cống, hải cảng bị ngập úng.
  • Có nhà khoa học cho rằng, hiệu ứng nhà kính làm nhiệt độ tăng lên. Hậu quả làm cho thể tích nước dãn nở, mặt nước biển sẽ dâng cao 0,2-1,4m. Gây nên hiện tượng ngập úng toàn diện cho các vùng ven biển, đặc biệt là các thành phố, bến cảng.

hieu-ung-nha-kinh-la-gi-giai-thich-chi-tiet-khai-niem-nguyen-nhan-ngapNgập lực ngày trở nên phổ biến khắp thế giới

  • Sinh vật: điều kiện khí hậu ảnh hưởng lớn đến hệ sinh thái. Các loài sinh vật cũng khó để thích nghi được với sự biến đổi khí hậu như nóng lên của trái đất như hiện nay. Sự mất cân bằng sinh thái do điều kiện khí hậu là nguy cơ lớn đối với hệ sinh vật.

hieu-ung-nha-kinh-la-gi-giai-thich-chi-tiet-khai-niem-nguyen-nhan-sinh-vatẢnh hưởng của Hiệu ứng nhà kính ánh hệ sinh vật

  • Lâm nghiệp: nhiệt độ tăng cao, hiện tượng cháy rằng xảy ra thường xuyên. Điều này khiến cho nhiều diện tích rừng bị thiêu rụi. Môi trường sống cho các loài động, thực vật, mất đi và mất đi nguồn tài nguyên quý giá của loài người.

Đe dọa cuộc sống của con người

  • Sức khoẻ con người: các loại bệnh tật mới xuất hiện, bệnh dịch phát tán tràn lan khiến cho hệ miễn dịch của con người không chống chọi được. Nắng nóng, mưa nhiều là điều kiện thuận lợi cho các loại bệnh truyền nhiễm phát tán.

hieu-ung-nha-kinh-la-gi-giai-thich-chi-tiet-khai-niem-nguyen-nhan-anh-huong-doi-song-con-nguoiHình ảnh hậu quả do hiện tượng Hiệu ứng nhà kính gây ra rất nghiêm trọng

  • Sự biến đổi khí hậu, làm xuất hiện nhiêu thiên tai và thảm họa khóc liệt cho con người như sóng thần, bão, lũ, lụt…  tàn phá đến nền kinh tế và đời sống loài người.

 

 

 

 

Bình luận ở đây

bình luận

Recommended For You

About the Author: Lê Thị Tuyền

Tốt Nghiệp ĐHSP TP.HCM Chuyên nghành Hóa học - năm 1998 Từ 1998 đến 2005 : GV trường THPT BÌNH PHÚ Quận 6 Từ 2005 đến nay : GV trường THPT Lê Thánh Tôn Quận 7