Общая жесткость. Спорные моменты.

[Skif]

Изготавливая тест на общую жесткость, наткнулся на некоторые проблемы. Пришлось немало погуглить чтоб докопаться до истины, казалось бы, простой вещи. Данные вопросы уже подымались на нашем форуме, но некоторые точки над "i" так и не расставили. Попытаюсь внести ясность и/или повторно вынести на обсуждение.

1. ГОСТ 4151-72. Вода питьевая. Метод определения общей жесткости.
В данном ГОСТе приведена формула подсчета общей жесткости по результатам измерения, результат получают в моль/м3 (мМоль/л).
Вроде как, принято жесткость измерять в мг-экв/л, что для Ca++, Mg++ ввиду их двухвалентности будет ровно в два раза больше значения в мМоль/л.
На самом же деле, если пересчитать формулу с учётом единиц измерения, получается нестыковка. В формулу подставляется нормальность раствора трилона (мг-экв/л), а получается молярность (мМоль/л). Данная нестыковка вылазит в невозможности точно принять результаты сторонних лабораторий, которые присылают нечто такое: "общая жесткость равна Х,ХХ моль/м3, согласно ГОСТ4151-72". Неизвестно как надо поступать при переводе этого результата в привычные мг-экв/л или в градусы.
Многие пересчитывали всё по пунктам госта, вопрос подымался на форумах химиков. Например ТУТ, ТУТ и т.п.
Никто так и не понял что было на уме разработчиков когда указывалась единица измерения, но реально получается что там должно быть мг-экв/л.
Т.е. для данных лабораторий результат берём в мг-экв/л без умножения на два. А для перевода в dGH умножаем на 2,804
В более новых документах попытались этот момент более-менее конкретизировать.
ГОСТ Р 52407-2005
ГОСТ Р 52029-2003

2. Аптечные препараты с солями кальция и магния.
Для подкормки растений, для реминерализации осмоса, для перепроверки тестов на общую жесткость и т.п. используются аптечные препараты на основе солей кальция и магния. Это общеизвестные: магния сульфат в порошке, магния сульфат 25% в ампулах и кальция хлорид 10% в ампулах.
Для применения и решения поставленной задачи необходим расчёт массы (объёма) препарата. Но тут есть один момент который способен погубить расчёт - это водность применяемых солей. Например:
а) на пакетике написано: магния сульфат 10г. Казалось бы, имеется ввиду содержание самого действующего вещества - соли магния. Но это не так. В пакетике, на самом деле, гептагидрат сульфата магния (магнезия), MgSO4*7H2O, в котором самой соли всего лишь 48,9%
б) раствор для инъекций кальция хлорид 10% (иногда пишут 100мг/мл). Всегда имелось ввиду, что концентрация указана для самого CaCl2. На мысль о том что это не так натолкнул фрагмент книги "Фармацевтическая химия" Автор Г.А.Мелентьева Л.А.Антонова. По сути, в медицине, под названием хлорид кальция имеется ввиду его гексагидрат CaCl2*6H2O. В котором чистой соли 50,7%
в) раствор для инъекций магния сульфат 25%. Концентрация указана именно для безводной соли MgSO4, а не для её гидрата (как в случае с порошком). , как подсказали форумчане и подтвердил повторный эксперимент, концентрация приводится в расчёте на кристаллогидрат.
Информации о рецептурах или о водности исходных солей для приготовления лекарственных препаратов, к сожалению, нигде не нашел. Выводы сделаны на основе экспериментов: титрования трилоном, выпаривания-прокаливания-взвешивания. Если медики-фармацевты более конкретизируют данный вопрос буду очень благодарен.

3.Расчёт жесткости воды при добавлении солей кальция, магния.
Иногда возникает необходимость поднять жесткость исходной воды путём добавления солей кальция или магния. При этом неоднократно на форуме появляются вопросы с определением самого градуса жесткости и количеством солей или аптечных растворов для приготовления воды с заданной жесткостью. Много путаницы возникает именно при расчёте, поскольку для одного градуса надо кальция одно количество, а магния - другое. Кроме этого в замешательство вводит ещё и пересчёт в мнимый оксид CaO (MgO). Т.к. в определении нем. градуса фигурирует именно оксид.
Имхо, если вещи разные то проще всего их считать в штуках, т.е., применимо к химии, в Молях. Определение градуса, представленное в виде концентрации мМоль/л будет одно и то же для кальция, магния и других металлов попадающих под определение общей жесткости.
С советской единицей измерения жесткости всё просто - мг-экв/л, применимо к катионам солей жесткости, равены 2*мМоль/л. Т.е. если в воде содержится 1мМоль/л Са или Mg... то жесткость такой воды бедет равна 2 мг-экв/л.
С более привычной в современной аквариумистике единицей измерения, градусах dGH, чуть интересней. "1 часть оксида кальция (СаО) или 0.719 частей оксида магния (MgO) на 100 000 частей воды". Имхо, для большей удобности в расчётах следует принимать значение градуса в молярной концентрации катионов. Из определения можно посчитать: 1dGH=0.01г/л СаО (М.м. 56.08г/моль), следовательно 1dGH=0,01/56,08=0,17832мМоль/л. Эту концентрацию в расчётах можно применять для любых солей кальция или магния без заморочки с пересчётами в какие-то мнимые оксиды.
Увеличение жесткости распространёнными аптечными препаратами:
а) магния сульфат, порошок. MgSO4*7H20 (М.м. 120,4+7*18=246,4г/моль).
Для увеличения жесткости на 1dGH на каждый литр воды надо добавить 0,17832*246,4=43,93мг этого препарата
б) ампулы кальция хлорида 10% (100мг). Поскольку концентрация указана применимо к CaCl2*6H2O (М.м. 111+6*18=219г/моль), то для увеличения жесткости на 1dGH на каждый литр воды надо добавить 0,17832*219=39,05мг гексагидрата кальция хлорида. А это соответствует 0,3905мл раствора.
Данный подпункт противоречит распространенной "рецептуре" увеличения жесткости: "10 мл (1 ампулу) 10% раствора хлорида кальция разбавить дистиллированной водой до 100 мл. Затем взять 20 мл этого раствора и развести в 1 литре дистиллированной воды. Получится концентрация кальция 72,2 мг/л или 10,1 dGH"
в) ампулы магния сульфата 25%. MgSO4 (М.м.120.4г/моль) 250мг/мл. Следовательно, для увеличения жесткости на 1dGH на каждый литр воды надо добавить (0,17832*120,4)/250=0,08588мл раствора.
Учитывая ошибку с водностью исходной соли надо считать так: MgSO4*7H2O (М.м.246,4г/моль) 250мг/мл. Для увеличения жесткости на 1dGH на каждый литр воды надо добавить (0,17832*246,4)/250=0,1758мл раствора. Следовательно, еще одна неправильная рецептура из и-нета: 10 мл (1 ампулу) 25% раствора сульфата магния разбавить дистиллированной водой до 100 мл. Затем взять 10 мл этого раствора и развести в 1 литре дистиллированной воды. Получится концентрация магния 50,5 мг/л или 11,6 dGH
Для увеличения жесткости на 1мг-экв/л значения полученные в подпунктах а), б), в) надо умножить на 2,804.