AK Parti |AKParti Forum |AK Gençlik |Recep Tayyip Erdoğan |AKPARTİ Gençlik Forumu|

[eses]

BAŞLIKLAR


*Sert Sular ve Sertlik

*Suya Sertlik Yapan Cisimler

*Serlik Çeşitleri

*Su sertliğini belirtme metodu

*Bouton-Boudet Metodu

*Ayarlı sabun eriyiği ile belirtmesi

*Potasyum Palmitat metodu

*Su arıtma (yumuşatma) metotları


Sert Sular ve Sertlik
Kolaylıkla sabun ile köpürmeye, lezzeti hoş olmayan, Mg ve Ca tuzlarını ihtiva eden sulara sert su adı verilir. Sert sularda, pratik olarak ekseriye Mg ve Ca Bikarbonatları, kloürler ve sülfatları nazarı itibare alınır. Bu gibi sular,buharlaştırıldıklarında fazla miktarda artık bırakırlar.

Suya Sertlik Yapan Cisimler
Mg ve Ca tuzlarında başka Fe ve Al’un suda eriyen tuzları suyu sertleştirirler. Bu tuzların başlıca CO3 =,Cl-, NO3- ve SO4= dır. Bu metal tuzları eriyikleri, alkali sabun eriyikleri ile muamele edilince, suda erimeyen metal sabunları hasıl ederler ya bunların hepsi çökerek bitinceye kadar su köpürmez ancak sertliği veren bütün bu katyonlar ortadan ayrıldıktan sonra su köpürür. Örneğin, sodyumstearat sabunu (C17H35 COON) ile muamele edilen bir sert sudaki bütün Ca ++katyonları kalsiyum stearatCa(C17H35 COO) 2 halinde çökünceye kadar su köpürmez. Suların sertliği belirli bir hacimde bulunan sertlik yapıcı cisimlerin ya CaO, MgO veya CaCO3 MgCO3 cinsinden mgr. olarak ifade edilir. Bu sertlik dereceleri şu şekilde sınıflanabilir:

1- Fransız serlik derecesi:
1Fransız serlik derecesi 1 lit.suda 10 mgr. CaCO3 ‘da veya
1Fransız serlik derecesi 1 lit.suda 8,42 mgr. MgCO3 ‘da tekabül eder.

2- Alman serlik derecesi:
1 Alman serlik derecesi 1 lit.suda 10 mgr. CaCO3 ‘da veya
1 Alman serlik derecesi 1 lit.suda 7,14 mgr. MgO ‘da tekabül eder.
3- İngiliz serlik derecesi:
1 İngilizce serlik derecesi 0,7 lit.suda 10 mgr. CaCO3 ‘da veya
1İngilizce serlik derecesi 1 lit.suda 8,42 mgr. MğCO3 ‘da tekabül eder.

Örnek 1:
Litresinde 85 mgr.CaO bulunan bir suyun Alman serlik derecesinedir?
Çözümü :
1 Alman serlik derecesi 10 mgr. CaO
x 85 mgr. CaO
x=85/10=8,5’dur.

Örnek 2:
Litresinde 32 mgr.MgO bulunan bir suyun Alman serliği cinsinden sertliği nedir?
Çözümü:
1 Alman serliği derecesi 7,14 mgr. MgO
x 32 mgr. MgO
x=32/7,14=4,46’dir

Serlik çeşitleri

Bir suda üç çeşit serlik vardır. Bunlar:

1- Bütün sertlik,
2- Kalıcı sertlik,
3- Gidici sertlik,

1- Bütün sertlik:Bütün sertliği meydana getiren başlıca katyon ve anyonlar şunlardır;
Ca++ ve Mg++ un CO3=, HCO3-, SO4=,Cl- ve NO3- tuzları,
2- Kalıcı sertlik: Kalıcı sertliği meydana getiren iyonlar ise;
Ca++ ve Mg++ un CO3=, SO4= Cl- ve NO3- tuzları,
3- Gidici sertlik: Gidici Sertliği meydana getiren tuzlar ise;
Ca++ ve Mg++ un HCO3-, tuzlarıdır.

Zira Ca(HCO3)2 veya Mg (HCO3)2 tuzları suyun kaynaması esnasında CaCO3 veya MgCO3 tuzlarını geriye bırakarak H2O ve CO2 halinde uzaklaşırlar.
Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2
Örnek 3:
1 litresinde 550mgr CaO ve 325mgr. MgO bulunan bir suyun bütün, gidici ve kalıcı sertliklerini CaO cinsinden hesap ediniz?

Ca=40, Mg =24,32 , O=16


Çözümü:
a)
1 Alman serlik derecesi 10 mgr. CaO olursa
X 550 mgr. CaO
X=1x 550 mgr /10 mgr veya Alman Sertlik derecesi yapar.

b)
56 gr. CaO 40,32 gr. Mg da tekabül ederse,
0,325 gr. MgO X mgr.CaO de
X=56 gr. x0,325gr./40,32gr. Veya
X=0,450 gr, CaO veya 450 mgr. CaO de tekabül eder.

1 Alman serlik derecesi 10 mgr. CaO olursa
X 450 mgr.CaO
X=450/10=45 Alman sertliği yapar.

Buna göre
Bütün sertlik:55+45=100 Alman sertliği.
Gidici sertlik:Suda bikarbonat tuzları bulunmadığı için gidici sertlik yoktur.
Kalıcı sertlik: Bütün sertliğe eşittir














Örnek 4:
Litresinde 0,300gr. CaCl2, 0,500 gr.MgSO4 ve 0,200gr,Ca(HCO3)2 bulunan bir suyun bütün,gidici ve kalıcı sertliği kaç alman sertlik derecesidir?

Ca=40, Mg =24,32 , O=16, H= 1

Çözümü:
Litresinde 0,300gr. CaCl2, 0,500 gr.MgSO4 suyun kalıcı 0,200gr. Ca(HCO3)2 ise suyun gidici sertlikleridir.

a) CaCl2‘ın formül ağırlığı 111 gr.dır. 1 Alman serlik derecesi 1 lit.suda 10 mgr. CaO miktarıdır.

56 gr. CaO 111 gr.CaCl2
x 0,300 gr. CaCl2
X=0,300gr.x56 gr./111 gr.=0,150 gr. veya 150 mgr. CaO de tekabül eder.

10 mgr. CaO 1 Alman sertlik derecesi olursa,
150 mgr.CaO X
X=150x1/10=15 Alman sertlik derecesi eder

b) MgSO4 ‘ın formül ağırlığı 120,32gr. Dır.

56 gr. CaO 120,32 gr. MgSO4 tekabül ederse,
x 0,500 gr. MgSO4
X=0,500 gr.x56 gr./120,32 gr.=0,32 gr. veya 230 mgr.CaO tekabül eder.

10 mgr.CaO 1 Alman sertlik derecesi olursa,
230 mgr.CaO x
X=230x1/10=23 Alman sertlik derecesi eder.

c) Ca(HCO3)2’ın formül ağırlığı162 gr.dır.

56 gr. CaO 162,gr. Ca(HCO3)2 tekabül ederse,
x 0,200 gr. Ca(HCO3)2
X=0,200gr.x56 gr./162 gr.=0,070 gr. veya 70 mgr.CaO de tekabül eder
10 mgr.CaO 1 Alman sertlik derecesi
70 mgr.CaO x
X=70x1/10=7 Alman sertlik derecesi eder.

Buna göre;
Suyun sertlik bütünü=15 + 23 + 7 = 45 dır.
Suyun kalıcı sertliği=45 – 7 =38 dır
Suyun gidici sertliği=7dir.

Su sertliğini belirtme metodu

Çeşitli su sertliği belirtme metotları vardır.Bütün bu metotlardan en hassası tabiatıyla suyu analiz ederek içindeki sertliği meydana getiren cisimlerin miktarını bulup ve bunların miktarlarından tekabül ettikleri sertlik derecelerini hesap etmekle
Yapılanıdır.
Fakat bu metot çok doğru veya kesin bir sonuç verirse de,çok fazla zaman aldığından endüstride kullanılmaz.Bunun yerine daha pratik ve çabuk olan aşağıdaki izahını yapacağımız metotlar kullanılır

Bouton-Boudet Metodu

Bu metot çok hassas olmakla beraber, endüstride çok kullanılan metottur.
Bu metotta suyun sertliği gidinceye kadar daha evvelden ayarlanmış bir sabun çözeltisi kullanılır.Bu sabun çözeltisi suya sertlik veren ve köpürmesine mani olan bütün katyonlar alıp suyun köpürmesini sağlamaktan ibarettir.


Metotta kullanılan alet ve malzeme

1 Hidrotimetri şişesi: Hidrotimetri şişesi üzerinde 1020-3040cc.hacimleri işaretlenmiş, ağzı cam kapaklı adi bir şişeden ibarettir.
2 Hidrotimetri büreti: Bu büreti, ayarlı sabun çözeltisi kullanılmak için kullanılır. Alt tarafa kapalı, üst tarafı V şeklinde çatallanmış bir ufak büretten ibarettir.Bürete sertliği tayin edilecek suya damlatılmak üzere ayarlı sabun eriyiği konulur.Büret üzerinde iki çeşit taksimat vardır. Bu taksimatlardan bir tanesi doğrudan doğruya sertlik derecesini gösterir. Diğeri ise içine konulan sabun çözeltisinin ml.cinsinden miktarı gösterir.
3 Hidrotimetri büretine konan ayarlı sabun eriyiği: 100 gr. sodyum sabununun %56lık 2500ml. Alkolde eritilmesiyle hazırlanır.Bu alkollü sabun çözeltisi,litresinde 0,59 gr. Ba(NO3)2 tuzu ihtiva eden bir suyun 40 cm3 ünü köpürtmek için 2,4cm3(22 Fransız veya 12,8 Alman sertliğine eşittir) Sarf edilecek şekilde ayarlanır

Ayarlı sabun eriyiği ile belirtmesi

Sertliği belirtecek herhangi bir sudan 40 cm3 kadar hidrotimetri şişesine konduktan sonra, üzerine ara sıra damla damla ayarlı sabun eriyiğinden hidrotimetri büreti vasıtasıyla damlatılır ve şişe kapatılarak kuvvetle çalkalanır. Bu ameliyeye hidrotimetri şişesinde bulunan suyun yüzeyinde 5 dakika dayanan bir köpük teşkil edinceye kadar devam edilir.Köpüğün kalınlığı 1cm. olmalıdır.İşlem sonunda hidrotimetri büretin den sarf olunan miktar büret üzerinden okunur.Bulunan değer suda bulunan ve sertlik yapan cisimlerin bütününden ileri gelir.Bu sertliğe bütün sertliği veya sertlik bütünü denir. Aynı numune suyundan 100 ml. bir balon joje ile ölçülerek alınır ve bir behere aktarılarak takriben 2/3 miktarı kalıncaya kadar su buharlaştırılır, sonra soğutulur. Elde edilen bu 2/3 miktarındaki su tekrar 100 ml.lik balon jojeye aktarılır. Ve eksilen kısım damıtık su ile balon jojede tekrar 100 ml. Ye tamamlanır. Sonra süzülür. Süzüntüden tekrar 40 cm3 su hidrotimetri şişesine konarak yukarıda belirtildiği şekilde hidrotimetri büretindeki sabun çözeltisi ile sertliği belirtilir. Bulunan sertlik suyun kayna masından sonra kalan sertliktir. Bu sertliğe kalıcı sertlik adı verilir.
Bütün sertlik ile kalıcı sertlik arasındaki fark ise gidici sertliktir.

Potasyum palmitat metodu

Potasyum palmitat (C15H31COOK)sabunun ayarlı bir eriyiği için de Ca++,Mg++ gibi sertlik yapan maddeleri içeren bir suya damlatılırsa,Ca ve Mg palmitatlar çökerler :
2C15H31COOK + Ca++ (C15H31COOK)2 Ca + 2K

2C15H31COOK + Mg++ (C15H31COOK)2 Mg + 2K+

Bunlarını hepsi bu surette çöktükten sonra, damlatılan ilk potasyum palmatit sabun eriyiği suda hidrolize uğrayarak alkali hidroksit haline geçer:

C15H31COOK+HOH C15H31COOK+HOH

Buda çözelti karışımına damlatılan bir fenolfitalein endikatörünün kırmızıya dönüşmesiyle tespit olunur. Bu suretle belirtilen sertlik suyun sertlik bölümünü verir. Suyun gidici sertliği 100 ml.sine 2 damla mentil oranj damlatıldıktan sonra, pembe oluncaya kadar N/10 HCL asidi ile titre edilmek ve sarf edilen cm3 0,1N sayısını 2,8 ile çarpmak suretiyle Alman sertlik cinsinden belirtilir.Sert sular bilhassa buhar kazanlarına çok fena tesir ederler. Su buharlaşarak içinde bulunan tuzları kazanın dibine veya boruların kenarlarına bırakır.Bileşim itibariyle CaSO4, MğSO4, CaSiO3, (CaO,SiO2) gibi tuzlardan ibaret olan bu maddelerin miktarı çabuk artar ve su ile kazanın taban ve çeperi arsında bir tabaka haline gelir. Bu maddelere kazan taşı adı verilir. Bu azan taşı fazla yakıt kaybına sebep olur. Kazanın dibinde birikmiş olan kazan taşı fazla ısıtıldığında, hacmi küçülür ve kütlesinin çatlamasına sebep olur. Acılan bu çatlaklardan giren basınç altındaki kazan suyu çok sıcak olan demir ile temas eder etmez, ani olarak buharlaşır ve dolayısıyla büyük bir ilave basınç meydana getirerek kazanın patlamasına sebep olur. Bu sebepten, teknikte kullanılan sert suların yumuşatıldıktan sonra kullanılmaları icap eder.




Su arıtma (yumuşatma) metotları

Teknikte sular üç metotla arıtılırlar. Bunlar:

1- Sertliği giderilerek
2- Su içindeki tuzların bütününü gidererek
3- Fiziksel olarak.

Sertliği giderme metodu

a) Kaynatarak sertliği giderme.
b) Kimyasal metotlarla sertliği giderme.

a) Kaynatarak sertliği giderme: Az veya çok tuzu olan suları bileşimleri, basınç altında kaynatılmaları sırasında 100 C ın üstünde esaslı bazı değişikliğe uğrarlar. Bu değişiklikleri şu şekilde sıralaya biliriz.

1- Bikarbonatlar bozuşarak karbonat haline geçerler:

Ca(HCO3)2  CaCO3 + H2O + CO2

Mg(HCO3)2  MgCO3 + H2O + CO2 daha sonra:

suda güç çözünen MgCO3 hidrolize uğrayarak Mg(OH)2 haline döner:

MgCO3 + H2O  Mg(OH)2 + CO2

2- Çözünmüş haldeki sodyum silikat, magnezyum, kalsiyum ve demir tuzlarına etkir:

Na2 SiO3 + CaSO4  Na2 SO4 + CaSiO3
Na2 SiO3 + MgSO4  Na2 SO4 + MgSiO3
Na2 SiO3 + FeSO4  Na2 SO4 + FeSiO3

3- Bikarbonatlardan hasıl olan karbonatlar, sodyum sülfat a etkirler.

CaCO3 + Na2SO4  CaSO4 + NaCO3
MgCO3 + Na2SO4  CaSO4 + Na2SO3
MgCO3 + Na2SO4 MgSO4 + Na2SO3

4- Bütün bu olaylarda başka magnezyum ve demir tuzları da su karşısında sıcakta bozuşurlar :

MgCl2 + 2H2O  Mg(OH)2 + 2HCl
FeCl2 + 2H2O  Mg(OH)2 + 2HCl
Fe + H2O  FeO + H2
FE (OH)2 + MgCl2  FeCl2 + Mg(OH)2

Bu çeşitli olay ürünleri, suyun kaynatıldığı kaba fena tesir edeceği gibi, suda çözünür hale gecen bileşiklerde çökelek halde kazanın dibine toplanır. Bilhassa Ca(HCO3)2 ve Mg(HCO3), sıcaklık bozuşarak sudan ayrılırlar. Eğer bunların miktarı çoksa, suyun sertlik derecesi düşer Böylece bu tuzlar kaynatılarak sudan ayrılıp dibe çöktürülmüş olurlar. Bütün sertliği bikarbonat (HOC3) sertliğinden ibaret olan suları kaynatmak suretiyle birkaç sertlik derecesine kadar düşürmek mümkündür. Aksi halde, kimyasal metotlarla sertlik giderilmesine başvururlar.

b) Kimyasal metotlarla sertliği giderme: Bu metot ikiye ayrılır. Çöktürme ve baz değiştirme.

1- Çöktürme: Suda bulunan ve sertlik yapan toprak alkali metallerinin başlıcaları şunlardır Ca, Mg ve benzerlerinin tuzları kimyasal ayraçlar katılarak çöktürürler . Çöktürmeye yarayan bu kimyasal ayraç eriyiklerinden başlıcaları şunlardır; sodyum hidroksit (NaOH), sodyum karbonat (Na2 CO3), kalsiyum hidroksit (Ca(OH)1), sodyum ortofosfat (Na3PO4) ve baryum aluminat (Ba(AlO2)2) tir.
Bu ayraçlardan en fazla kullanılanlar: NaOH, Na2CO3 ve Ca(OH)2 ‘tır.
Bu maddelerden bazik fonksiyonlu olan NaOH ve Ca(OH)2 suya gidici sertlik yapan bikarbonatları çöktürmek: NazCO3 ise suya kalıcı sertlik yapan Mg ve Ca tuzlarını çöktürmek için kullanılır.

2- Baz değiştirme metodu:Tabii olarak bulunan veya suni olarak hazırlanan alkali reaksiyonlu bazı hidrate alüminyum silikatlar (Al2O3, xSiO2, YH2O) ve organik yapılı bazı suni maddeler, toprak alkali ve ağır metal tuzlarının sudaki eriyikleri ile muamele edilirse, bu tuzların metallerini, kendi yapılarındaki alkali metal veya hidrojen atomu ile değiştirirler ve böylece suyun sertliği ya tamamıyla veya kısmen giderilmiş olur. Bu maddelere zeolitse l madde adı verilir. Bu zeolitsel maddeler bünyeleri bakımından iki kısma ayrılır.
a) Anorganik yapılı olan zeolitsel maddeler.
b) Organik yapılı olan zeolitsel maddeler.

a) Anorganik yapılı olan zeolitsel maddeler: Alüminyum silikat (Al2O3 , xSiO2) ve alkali silikat (Na2 SiO3) karışımından ibaret olan bu cisimler tabii olarak bulunabilirler . Tabii olarak bulunan bu cisimlere tabii zeolit adı verilir .Kimyasal bileşimleri kesin olmayan bu cisimlerin genel formülleri şu şekilde: Na2O, Al2O3, SiO3, yH2O
Bu cisimler suni olarak sodyum karbonat (Na2CO4) silis ve kaolen karışımının ergitilmesi ve birden bire soğutulması suretiyle de yapılabilirler. Burada Na2CO yanınca Na2O’de dönüşür genel formül olarak dönüşür.
Na2O, Al2O3, (SiO2)x (H2O)y olur burada
X=5 ila13
Y= kesin bir sayı verilemez.
Aşağıdaki formül, bu bileşiğin daha basitleştirilmiş hali:
Na(AlSiO4) + CaSO4 Ca(AlSiO4)2 + Na2SO4

Buradaki reaksiyon kuvvetli alkalidir. Meydana getirilen bu karışım fazla sert sularla muamele edilirse, sudaki tuzların Ca ve Mg iyonları yerine kendi yapısındaki alkali iyonlarını (Na+) vererek suyu yumuşatır ve suyun Ca ve Mg kendi bünyesine alır.

b) Organik yapılı olan zeolitsel maddeler: Organik yapılı bazı bileşiklerde aynen anorganik zeolitsel maddeler gibi su sertliğini giderirler. Bünyelerinde zaptettikleri metal iyonu yerine, suda sadece H+ iyonu verdiklerinden, suda metal bırakmazlar. Bundan dolayı bu metotla su arıtılmasına suyun metalsizleştirilmesi veya suyun minarelsizleştirilmesi Demineralisation adı verilir.

3- Su içindeki tuzların bütününü giderme metodu:
Bu normal veya düşük basınçta damıtma yolu ile su arıtma metodudur. Bu damıtmadan maksat, tuzundan ayrılması istenen suyu buharlaştırmak ve tuzundan ayrılan su buharını soğutarak tekrar sıvı şekle sokmaktır. Bu yol ile elde edilen suya arı su, damıtık su adları verilir.