Przeczytaj

bg‑cyan

Dlaczego powstają nacieki z kamienia?

TwardośćTwardość ogólnaTwardość ogólna wody wpływa na powstawanie kamienia na armaturze łazienkowej.

bg‑cyan

Twardość wody

Wynika z obecności w wodzie rozpuszczonych jonów, które pochodzą głównie z soli wapnia i magnezu. Twardość wody wpływa na jej napięcie powierzchniowe. Im większa twardość tym większe napięcie powierzchniowe, co utrudnia zwilżenie powierzchni i czyszczenie powierzchni. Twarda woda wymaga stosowania większych ilości detergentów.

Twardość tę podaje się w różnych jednostkach. W technologii najczęściej wykorzystywana jest jednostka: mgCaCO3l.

bg‑cyan

Jak przeliczać różne jednostki twardości wody?

stopień francuski f°
stopień niemiecki n°
mg CaCO3l
stopień angielski e°
mvall
mmoll
stopień francuski f°
1
0,56
10
0,70
0,20
0,10
stopień niemiecki n°
1,79
1
17,86
1,25
0,36
0,18
mg CaCO3l
0,1
0,056
1
0,07
0,02
0,01
stopień angielski e°
1,43
0,8
14,3
1
0,29
0,14
mvall
5
2,8
50
3,5
1
0,5
mmoll
10
5,6
100
7,0
2,0
1
Ćwiczenie 1

Przelicz TIndeks dolny W= 15,0 mvall na wartość w mgCaCO3l.

RYCs7bRFEJCxp
Twardość wody wyjściowa: TW =1. 50 , 2. 100, 3. 750, 4. 15,0 [mvall], 5. mgCaCO3l, 6. 2,8, 7. 15,0 mgCaCO3l, 8. mvall, 9. 600.
Jednostka twardości wody docelowa:1. 50 , 2. 100, 3. 750, 4. 15,0 [mvall], 5. mgCaCO3l, 6. 2,8, 7. 15,0 mgCaCO3l, 8. mvall, 9. 600.
Przelicznik odczytany z tabeli: 1. 50 , 2. 100, 3. 750, 4. 15,0 [mvall], 5. mgCaCO3l, 6. 2,8, 7. 15,0 mgCaCO3l, 8. mvall, 9. 600.
Twardość wody obliczona: TO = TW x Przelicznik TO = 1. 50 , 2. 100, 3. 750, 4. 15,0 [mvall], 5. mgCaCO3l, 6. 2,8, 7. 15,0 mgCaCO3l, 8. mvall, 9. 600 mgCaCO3l.

Na podstawie skali opisowej twardości wody, odczytaj, z jakim rodzajem wody masz do czynienia.

Woda
Twardość ogólna
(mg CaCO3dm3)
(mmoldm3)
(mvaldm3)
(stopnie niemieckie)
Bardzo miękka
0‑85
0‑0,89
0‑1,78
0‑5
Miękka
85‑170
0,89‑1,78
1,78‑3,57
5‑10
Średnio twarda
170‑340
1,78‑3,57
3,57‑7,13
10‑20
Twarda
340‑510
3,57‑5,35
7,13‑10,7
20‑30
Bardzo twarda
>510
>5,35
>10,7
>30
RCKS0J8EX5jVz
Woda o twardości 750 [mgCaCO3l] to woda Tu uzupełnij.
R1Z43Q2lOA8lG1
Mapa myśli. Lista elementów: Nazwa kategorii: rodzaje twardości wodyElementy należące do kategorii rodzaje twardości wodyNazwa kategorii: twardość węglanowa przemijająca (T[baseline-shift: sub; font-size: smaller;]w[/])Nazwa kategorii: twardość niewęglanowa stała (T[baseline-shift: sub; font-size: smaller;]s[/])Nazwa kategorii: twardość ogólna lub całkowita (T[baseline-shift: sub; font-size: smaller;]o[/])Koniec elementów należących do kategorii rodzaje twardości wody
Rodzaje twardości wody
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑cyan

Twardość węglanowa przemijająca (TIndeks dolny w)

Wynika z obecności w wodzie wodorowęglanów wapnia i magnezu. Wodorowęglany są nietrwałe w wysokich temperaturach przez co ulegają rozkładowi podczas przegotowywania wody, dlatego twardość tę nazywa się przemijającą.

Proces przebiega zgodnie z równaniem reakcji:

CaHCO32→temp.CaCO3↓+H2O+CO2↑
MgHCO32→temp.MgCO3↓+H2O+CO2↑

W czasie gotowania wytrąca się węglan wapnia CaCO3 i węglan magnezu MgCO3, ponieważ są słabo rozpuszczalne w wodzie. Ich osad obserwuje się w naczyniu pod postacią kamienia.

R148M2MUALIjM
Zdjęcie przedstawia kamień na naczyniu kuchennym - jest cienki i popękany.
Twardość przemijająca ma duże znaczenie w trakcie wielu procesów technologicznych, w których należy podgrzać wodę. Osadzający się tzw. kamień kotłowy powoduje duże straty energetyczne.
Źródło: Julo, dostępny w internecie: www.pl.m.wikipedia.org, domena publiczna.
bg‑cyan

Skąd pochodzi twardość przemijająca wody?

Skały osadowe (np. wapień, dolomit, margiel, gips, anhydryt, halit) ulegają krasowieniu pod wpływem migrującej wody pochodzącej z opadów. Woda rozpuszcza i wymywa minerały budujące te skały, co tym samym zwiększa jej mineralizację. Proces ten można zobrazować równaniem reakcji:

CaCO3+CO2+H2O→CaHCO32
R1F9aBe0XUg2H
Zdjęcie przedstawia strome, wysokie, pionowe skały, których podstawa stoi w morzu.
Twarda woda jest bogata w jony wapnia (Ca2+) i magnezu (Mg2+).
Źródło: courtney, domena publiczna.
R1MKveuKpRzZB
Na ilustracji znajduje się kwasowy środek czyszczący (w czerwonym opakowaniu) oraz alkaliczny środek czyszczący (fioletowe opakowanie). Nad nimi jest skala pH od 0 do 14 - od koloru czerwonego do fioletowego. Kwasowy środek stoi pod skalą pH wskazującą na kwasowość, czyli od zera do siedmiu, alkaliczny pod skalą wskazującą na zasadowość, czyli od ośmiu do czternastu. Kwasowym środkiem czyszczącym można usuwać: zanieczyszczenia nieorganiczne (mineralne): osady wapienne, wykwity, kamień wodny, piwny, mleczny, kotłowy, osady na kabinach prysznicowych, rdzę i produkty utleniania metali, resztki tynków po remontach. Alkaliczny środek czyszczący służy do usuwania zanieczyszczeń organicznych, wymieniono: oleje, tłuszcze, białko, krew, pot, osady smoły, dymu i przypalenia, resztki po przygotowaniu żywności.
Na rynku są dostępne różnego typu środki czyszczące. Ten, który wybieramy do usuwania kamienia, powinien mieć odczyn kwasowy.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R11ItnuCTjbDH
Na ilustracji jest skala pH od zera do czternastu, a pod nią znajdują się różne materiały. Zaznaczono pH środków, jakimi należy je czyścić: beton - od ośmiu do trzynastu, żywica chemoodporna od dwóch do czternastu, lastriko od sześciu do do dziesięciu, klinkier od czterech od dwunastu, linoleum od sześciu do dziesięciu, PCV od czterech do dwunastu, tworzywa sztuczne od czterech do jedenastu, marmur od siedmiu do dziewięciu, płytki ceramiczne i gres od trzech do trzynastu, terakota od czterech do dwunastu, laminat i drewno od sześciu do dziesięciu, fornir od pięciu do jedenastu, chrom od pięciu do dziesięciu, aluminium od sześciu do dziewięciu, stal nierdzewna od czterech do trzynastu i emalia od sześciu do dziewięciu.
Istotna jest również powierzchnia, która ma być czyszczona. Do każdego typu powierzchni powinno się stosować środki czyszczące o odpowiednim pH.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1Gpv134FiIgx
Na ilustracji znajduje się koło Sinner'a. Podzielone jest na cztery części. Powodzenie w czyszczeniu warunkują 4 czynniki: temperatura, na przykład temperatura roztworu roboczego, działanie chemiczne, na przykład stosowane środki chemiczne, czas reakcji - to jest czas działania środka chemicznego lub czynnika mechanicznego, działanie mechaniczne, na przykład czyszczenie ręczne szorowarki, gąbki, szczotki.
Mylnie uważa się, że na mocne zabrudzenia należy użyć mocniejszych środków chemicznych. Również zwiększenie ilości danego środka może zakończyć się zniszczeniem czyszczonej powierzchni, dlatego należy kierować się kołem Sinner’a.
Źródło: GroMar Sp. z o.o. opracowano na podstawie www.sauberlab.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑cyan

Jak usunąć osad z kamienia?

Przykładowy skład środków do odkamieniania dostępnych na rynku

R10yd7CKHkVQs
Ilustracja przedstawia kartkę informującą o składzie środka do odkamieniania. Skład i informacja o składnikach. Nazwa niebezpiecznej substancji i zakres stężenia, Numer CAS, Numer WE, Symbole niebezpieczeństwa: kwas fosforowy(V) 25‑40%, CAS 766‑38‑2, WE 231‑633‑2, CR:34, 2. sól sodowa kwasu 1‑2% (1‑hydroksyetyleno)bisfosforowego 1‑2%, CAS 3794‑83‑0, WE 223‑267‑7, Xn R:22, Xi R:36/38. Substancje o obowiązujących we Wspólnocie najwyższych dopuszczalnych stężeniach w środowisku pracy: kwas fosforowy(V). Pełen tekst zwrotów R przytoczony został w punkcie 16 karty. *Wymienione substancje nie posiadają w chwili obecnej numeru rejestracyjnego zgodnie z rozporządzeniem REACH, podlegają przepisom okresu przejściowego. 4. Pierwsza pomoc. Uwagi ogólne: należy przestrzegać uwag dotyczących bezpieczeństwa i użytkowania zamieszczonych na etykiecie. Przy wystąpieniu symptomów lub w wypadkach wątpliwych zasięgnąć rady lekarza. W kontakcie ze skórą zdjąć zanieczyszczone ubranie. Skórę przemyć wodą z mydłem. Założyć sterylny opatrunek. Skontaktować się z lekarzem. W kontakcie z oczami. Oczy przemywać wodą przez minimum 15 minut (trzymać oczy szeroko otwarte). Założyć sterylny opatrunek. Chronić niepodrażnione oko. W razie potrzeby zdjąć szkła kontaktowe. Natychmiast skonsultować się z lekarzem okulistą.
W składzie komercyjnych detergentów często znajdują się substancje szkodliwe.
Źródło: GroMar Sp. z o.o. fragment pochodzi z https://www.yumpu.com/xx/document/read/18448670/tana-kalk-free-10l-srodek-do-usuwania-kamienia-pulsar, licencja: CC BY-SA 3.0.

Zasady stosowania detergentów dostępnych na rynku na przykładzie toalety

  1. Trzeba zapewnić środki ochrony osobistej:

  • okulary ochronne;

  • maseczka chroniaca drogi oddechowe;

  • rękawice ochronne;

  • odpowiednia odzież i obuwie zakrywające wszystkie fragmenty skóry.

  1. Wlać środek odkamieniający do wnętrza toalety. Szczególnie starannie umieścić go w miejscach zabrudzonych.

  2. Pozostawić środek bez spłukiwania na 20‑30 minut. Zadbać o poinformowanie domowników o niemożliwości skorzystania z muszli klozetowej.

  3. Specjalną szczotką usunąć grubsze warstwy kamienia. Proces należy przeprowadzić z wyczuciem, aby nie uszkodzić muszli.

  4. Dokładnie spłukać muszlę i wywietrzyć pomieszczenie.

Domowe sposoby usuwania kamienia na przykładzie toalety

RHG5MiuQgEMH6
1. Systematyczność. Regularne sprzątanie łazienki pozwoli uniknąć nagromadzenia się trudnego do usunięcia kamienia., 2. Wodny roztwór kwasu octowego (CH3COOH) z sodą oczyszczoną (wodorowęglan sodu NaHCO3). Dwie łyżki sody oczyszczonej (wodorowęglanu sodu NaHCO3) wymieszać w misce z dwoma łyżkami wodnego roztworu kwasu octowego (CH3COOH).

Po zajściu reakcji chemicznej powstałą gęstą masę nanieść na zabrudzenia w muszli klozetowej. Pozostawić na 15 minut i spłukać ciepłą wodą., 3. Soda oczyszczona (wodorowęglan sodu NaHCO3) i kwas cytrynowy C6H8O7 (kwasek cytrynowy). Wymieszać ⅓ szklanki sody oczyszczonej (wodorowęglanu sodu NaHCO3) z ¼ szklanki kwasku cytrynowego (kwas cytrynowy C6H8O7) w misce. Wsypać do muszli klozetowej. Po wsypaniu wymieszać składniki do momentu powstania piany i pozostawić na 30 minut. Spłukać dużą ilością ciepłej wody., 4. Ocet jabłkowy i sok z cytryny. Skład octu jabłkowego: kwas octowy, kwas mlekowy, kwas cytrynowy, kwas propionowy, enzymy, aminokwasy, pektyny, witaminy, składniki mineralne i bakterie.

Wymieszać pół szklanki octu jabłkowego z sokiem z jednej cytryny. Uzyskany roztwór wykorzystać do umycia toalety za pomocą gąbki. Pozostawić na 15 minut, a następnie spłukać ciepłą wodą., 5. Coca-cola. Wlać napój do toalety. Pozostawić na godzinę. Wyczyścić wnętrze muszli klozetowej szczotką. Spłukać roztwór wodą. Kwas fosforowy(V) H3PO4, który wchodzi w skład popularnego napoju, poradzi sobie z kamieniem w muszli klozetowej.
Ważne!

Domowym sposobem do usuwania kamienia jest zastosowanie octu, który rozpuszcza kamień kotłowy. Reaguje on z węglanem(IV) wapnia, przez co powstaje łatwo rozpuszczalna w wodzie sól - octan wapnia. W reakcji tej wydziela się też dwutlenek węgla i powstaje woda.

2CH3COOHkwas octowy+CaCO3węglan(IV) wapnia→(CH3COO)2Caoctan wapnia+H2Owoda+CO2↑tlenek węgla(IV)
bg‑cyan

Podsumowanie

R2mStI8aaV9Ni1
Na zdjęciu męskie dłonie rozchylają przegródki w portfelu. W portfelu brak banknotów.
Twarda woda powoduje zwiększenie wydatków na energię potrzebną do jej podgrzewania i zakup środków potrzebnych do usuwania kamienia. Kamień niszczy również sprzęty gospodarstwa domowego oraz urządzenia przemysłowe.
Źródło: Axel Niering, domena publiczna.

Usuwanie kamienia z powierzchni użytkowych należy przeprowadzać rozsądnie, wybierając odpowiedni związek chemiczny lub detergent. Należy mieć świadomość, że twardość przemijająca wody wpływa również na awaryjność urządzeń, służących do jej podgrzewania. W przemyśle zwiększa koszty produkcji, zaś w domowym budżecie podnosi wydatki na energię potrzebną do podgrzewania twardej wody i zakup środków wykorzystywanych do usuwania kamienia.

Słownik

karta charakterystyki substancji niebezpiecznej
karta charakterystyki substancji niebezpiecznej

karta charakterystyki preparatu niebezpiecznego, MSDS (skrótowiec od ang. material safety data sheet); dokument opisujący zagrożenia powodowane przez dany związek chemiczny. Zawiera również podstawowe dane fizykochemiczne tego związku chemicznego. Użytkownik dowiaduje się z niej o potencjalnych zagrożeniach, związanych z danym związkiem chemicznym, metodach zapobiegania i procedurach postępowania w razie wypadku

Kwas fosforowy(V) – H3PO4
Kwas fosforowy(V) – H3PO4

nieorganiczny związek chemiczny; obecność tlenu w reszcie kwasowej powoduje, że zalicza się go do kwasów tlenowych; jego sole to fosforany

ocet jabłkowy
ocet jabłkowy

roztwór wytwarzany z jabłek; stosowany jako przyprawa, dodatek do potraw, konserwant; może również pomóc w utrzymaniu czystości w łazience

Twardość niewęglanowa
Twardość niewęglanowa

(TIndeks dolny s) spowodowana jest zawartością w wodzie chlorków, azotanów, siarczanów, krzemianów i innych rozpuszczalnych soli wapnia i magnezu. Najczęściej są to siarczany, które dają trudny do usunięcia kamień gipsowy (np. CaSO4); sole te mogą być naturalnie obecne w wodzie jak i powstawać wtórnie, np. w trakcie gotowania

Twardość ogólna
Twardość ogólna

(TIndeks dolny s) suma twardości węglanowej i niewęglanowej (TIndeks dolny o) = (TIndeks dolny w) + (TIndeks dolny s)

Bibliografia

Anastasiu S., Jelescu E., Środki powierzchniowo czynne, Warszawa 1973.

Bednarski W., Fiedurek J., Podstawy biotechnologii przemysłowej, Warszawa 2007.

Gomółkowie B. i E., Ćwiczenia laboratoryjne z chemii wody, Wrocław 1992.

Hassa R., Mrzigod J., Nowakowski J., Podręczny słownik chemiczny, Katowice: Videograf II, 2004, s. 213–214.

Kajl M., Środki powierzchniowo‑czynne, budowa chemiczna, klasyfikacja, własności, „Pollena. Tłuszcze. Środki Piorące. Kosmetyki” 1972, t. 16, nr 3.

Łenyk M., Żak G., Badanie właściwości powierzchniowych nowych dodatków detergentowo‑dyspergujących i demulgujących, „Nafta – Gaz” 2010, t. 66, nr 9, s. 825‑834.

Ogonowski J., Tomaszkiewicz‑Potępa A., Analiza związków powierzchniowo‑czynnych, Kraków 2004.

Oznaczanie twardości ogólnej wody za pomocą wersenianu sodu, Instrukcja do ćwiczeń opracowana w Katedrze Chemii Środowiska Uniwersytetu Łódzkiego.

Przondo J., Związki powierzchniowo czynne i ich zastosowanie w produktach chemii gospodarczej, Radom 2010.

Jareczek A., Jak usunąć kamień z wc, 2019, online: https://higieniczny.pl/jak-usunac-kamien-z-wc.html, dostęp: 15.02.2022.

Karta Charakterystyki, Sporządzona zgodnie z rosporządzeniem WE Nr 1907/2006 (REACH), 2008, online: https://www.yumpu.com/xx/document/read/18448670/tana-kalk-free-10l-srodek-do-usuwania-kamienia-pulsar, dostęp: 15.02.2022.

Twardość wody, online: http://www.chemia.odlew.agh.edu.pl/dydaktyka/Dokumenty/ChO_WO/Metalurgia/Twardosc_wody_instrukcja_sprawozdanie.pdf, dostęp: 15.02.2022.

Wprowadzenie
Wirtualne laboratorium – S