حلال کربنات کلسیم چیست
حلال کربنات کلسیم از منظر های مختلف از جمله مطالعات شیمی ، مشاغل و حتی موارد خانگی اهمیت دارد. عوامل گوناگونی همچون دمای محیط ، فشار و میزان اسیدیته بر رسوب کربنات کلسیم در محیط های مختلف ماثر هستند. وجود و میزان گاز دی اکسید کربن در مایعات ، یکی از مهم ترین عوامل در انحلال پذیری مواد مختلف و در نتیجه رسوب آن ها می باشد.
حل شدن کربنات کلسیم با فرمول شمیایی CaCO3 در آب و مایعات هم تاثیرات مثبت و هم تاثیرات منفی دارد. این ماده مهم ترین رسوب کننده در لوله های انتقال آب ، دیگ های بویلر ، اتو ، کولر و حتی کتری های خانگی است که مشکلات فراوانی را ایجاد می نماید. مشکل انحلال کربنات کلسیم در آب باید در تصفیه خانه های آب و با استفاده از مواد شیمیایی خاصی همچون سولفات های فلزی انجام شود. چنانچه میزان مواد کربناته در آب زیاد باشد ، به اصطلاح سبب سختی آب می گردد و باید آن را سختی گیری نمود. مواد رسوب کننده در تجهیزات معمولا در اثر از دست دادن گاز کربنیک بوده و به صورت آهک است.
کربنات کلسیم یک ماده کاملا نامحلول در آب خالص است. اما عواملی سبب می شوند که این ماده در آب قابل انحلال شود که از آن جمله می توان به افزایش دمای محیط ، کاهش پی اچ ، کاهش فشار و افزایش انحلال گاز دی اکسید کربن در آب اشاره نمود. معادله واکنش انحلال کربنات کلسیم به شرح زیر است:
CaCO3 → Ca2+ + CO2-3
از نظر علم شیمی نمی توان کربنات کلسیم محلول را تولید نمود. اگر این ماده در اسید های رقیق حل کنیم هم دیگر CaCO3 نخواهد بود و مشخصات شیمیایی آن به طور کلی تغییر می نماید. اگر چه این موضوع در علم شیمی حائز اهمیت می باشد ولی برای مصارف روزانه نظیر از بین بردن رسوب لوله ها و دستگاه هایی حرارتی که با آب سروکار دارند مهم نیست بلکه تنها پاک سازی این وسایل اهمیت دارد. وجود انواع آهک در آب نیز می تواند به کربناته شدن آن منجر شود زیرا آهک محلول در آب با گاز دی اکسید کربن اتمسفر واکنش داده و به کلسیم کربنات تبدیل می گردد.
چرا کربنات کلسیم در آب حل می شود
همان طور که گفته شد ، کربنات کلسیم ماده ای تقریبا غیر قابل انحلال در آب خالص است. بنابراین حل شدن این ماده در آب های سطحی با فشار نرمال جو انجام نمی شود. اما به دلیل وجود گاز دی اکسید کربن در هوا ، به خصوص در محیط های شهری که عواملی نظیر فعالیت کارخانجات و آلودگی های وسایل نقلیه ، غلظت این گاز را در هوا افزایش می دهند ، چنانچه بارندگی اتفاق بیفتند ، آب باران به علت فشار اندک سطوح بالایی اتمسفر ، مقادیری گاز کربنیک را در خود حل می کند. زمانی که آب باران به سطح زمین رسید ، می تواند کربنات کلسیم را در خود حل کند. هر چه غلظت گاز دی اکسید در هوا بالاتر باشد ، کربنات بیشتری وارد آب خواهد شد. این مورد در صورت وجود زیاد گاز دی اکسید کربن در هوا ، سبب ایجاد باران اسیدی می شود که خسارات زیادی به ساختمان ها (که از کربنات کلسیم در ساخت آنها استفاده می گردد) خواهد شد.
دلیل دوم سخت شدن آب در طبیعت مربوط به سفره های زیر زمینی آب می شود. فشار اتمسفر در لایه های پایین تر زمین با سطح زمین یکسان نیست. تغییرات فشار و حرکت دائمی آب در این کانال ها بر روی سنگ های کربناته موجب افزایش غلظت کربنات کلسیم در آب می شود. این عوامل سبب می شود آب استثنائا تبدیل به حلال کربنات کلسیم شود.
اهمیت جلوگیری از کربناته شدن آب استخر
در استخر های شنا باید تا حد امکان از حل شدن کربنات کلسیم در آب جلوگیری نمود. اگر میزان این ماده در آب استخر افزایش یابد سبب خرابی دستگاه های تصفیه و فیلتر ها خواهد شد. با توجه به اینکه اسید ها حلال کربنات کلسیم هستند ، باید از اسیدی شدن آب استخر جلوگیری نمود. برای این منظور ، پی اچ آب به صورت مرتب اندازه گیری شده و در صورت لزوم ، مواد قلیایی مختلف همچون جوش شیرین ، سدیم هیدروکسید ، اسید هیدروکلریک ، کلر و … به آب افزوده می شود.
برای رهایی از رسوبات کلسیم کربنات چه کنیم
به دلیل وجود کربنات کلسیم و آهک در آب ، ایجاد رسوبات در لوله ها ، دیگ های بخار ، فیلتر های مختلف و کتری و سماور امری غیر قابل اجتناب است. رفع مشکل ایجاد شده تنها از طریق استفاده از حلال کربنات کلسیم می باشد. با توجه به این که CaCO3 ترکیبی قلیایی است در نتیجه برای حل کردن آن باید از اسید ها استفاده نمود. معمولا برای مصارف خانگی و کوچک از اسید های رقیق مانند سرکه و اسید استیک استفاده می شود ولی برای مصارف صنعتی می توان اسید های قوی تری همچون اسید سولفوریک و اسید کلریدریک را با نسبت های مشخص به کار برد.