Жесткой называют воду с повышенным содержанием ионов и . Сумма концентраций ионов и является количественной ме­рой жесткости воды;

Измеряют жесткость числом милимолей эквивалентов ионов жесткос­ти ( и ) в 1кг воды (ммоль/кг).

В связи с тем, что плотность воды близка к единице, жесткость можно измерять в ммоль/дм или ммоль/л,

При расчетах, связанных с жесткостью воды, следует учитывать, что

где - мольная масса эквивалента.

- мольная масса иона.

Например: 0,2г - это масса 0,01 моль или 10 ммоль эквивалентов . Различают жесткость воды общую Жо, карбонатную (временную) Жк и некарбонатную Жнк.

В связи с тем, что в воздухе достаточно велико содержание , в природной воде есть растворимый диоксид углерода. Протекает взаимодействие с :

,

результатом которого является образование гидрокарбонат-Иона. Концентрация ионов и в воде, эквивалентная содержанию иона НСО3, определяет карбонатную жесткость воды, а концентрация ионов и , эквивалентная всем прочим анионам (SO4, и т.д.), - некарбонатную. Сумма карбонатной и некарбонатной жесткости составляет общую жесткость воды.

Таким образом, временная жесткость воды вызывается присутствием гидрокарбонатов - Са(НСО3)2, Mg(НСО3)2 постоянная жесткость вызвана присутствием в воде сульфатов и хлоридов и .

При контроле качества воды определяют ее жесткость. Для определения общей жесткости используют метод комплексонометрии. В основе этого метода лежит титрование воды в присутствии аммиачного буферного раствора (рН=10,0) и индикатора раствором комплексона III до перехода розовой окраски в голубую.

При анализе применяют один из индикаторов: кислотный хром синий К или эриохром черный Т. В присутствии ионов жесткости и эти индикаторы окрашиваются в розовый цвет, в отсутствии - в голубой. Комплексен III - двузамещенная натриевая соль этелендиаминтетра - уксусной кислоты:

При титровании жесткой воды раствором комплексна III образуется внутрикомплексное соединение:

т.е. связываются ионы и . Поэтому в конце титрования индикатор изменяет окраску, раствор становится голубым. Определение кар­той жесткости воды - Жк сводится к определению концентрами гидрокарбоната-иона НСО3 и, тем самым, эквивалентной этим ионам концентрации ионов жесткости и . Анализ проводят методом нейтрализации.

В основе этого метода лежит титрование воды в присутствии индикатора метилового оранжевого раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски индикатора в оранжевую.

Метиловый оранжевый - кислотно-основной индикатор, изменяющий свою окраску от красной при рН<3,1 до желтой при рН>4,4.

В точке перехода 3,1 метиловый оранжевый имеет оранжевую окраску.

Анион - в воде гидролизуется:

Поэтому при условии Жк>0 вода имеет щелочную реакцию среды и мети­ловый оранжевый в ней окрашен в желтый цвет. При титровании раствором НСl такой воды протекает реакция нейтрализации: