Metodo calce-soda: differenze tra le versioni

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Per l'abbattimento della durezza temporanea (bicarbonati) viene utilizzata [[calce viva]] (''CaO'') o [[calce spenta|spenta]] (''Ca (OH)<sub>2</sub>''). È importante premettere che anche l'utilizzo di calce viva porta poi alla formazione comunque di calce spenta. Tale composto, infatti, reagisce con l'acqua secondo la seguente reazione:
 
''CaO + H<sub>2</sub>O --> Ca (OH)<sub>2</sub>''
 
La calce spenta, a contatto con il [[bicarbonato di calcio]], genera la seguente reazione:
 
''Ca (OH)<sub>2</sub> + Ca (HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> --> 2CaCO<sub>3</sub> + 2 H<sub>2</sub>O ''
 
Tale reazione avviene perché sia la calce che il bicarbonato di calcio sono solubili in acqua, e in soluzione si presentano in forma [[ione|ionica]] (''Ca (OH)<sub>2</sub>-->Ca→Ca<sup>2+</sup> + 2OH<sup>-</sup>; Ca (HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>--> Ca<sup>2+</sup> + 2HCO<sub>3</sub><sup>-</sup>''). In queste condizioni lo ione ''OH<sup>-</sup>'' reagisce con lo ione ''HCO<sub>3</sub><sup>-</sup>'' per formare ''H<sub>2</sub>O'' e ''CO<sub>3</sub><sup>2-</sup>''; quest'ultimo, poi, reagendo con il calcio formerà il carbonato di calcio, insolubile, che precipiterà.
 
Il [[carbonato di calcio]] CaCO<sub>3</sub>, essendo poco solubile in acqua, precipita annullando la durezza derivante dal bicarbonato di calcio (''Ca (HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>'').
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A contatto con il [[bicarbonato di magnesio]], invece, la calce spenta genera la reazione:
 
''Ca (OH)<sub>2</sub> + Mg ((HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> --> Ca (HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + Mg (OH)<sub>2</sub>''
 
L'[[idrossido di magnesio]] (''Mg (OH)<sub>2</sub>'') precipita essendo poco solubile, mentre il bicarbonato di calcio viene eliminato facendolo reagire con dell'altra calce, generando la reazione precedente. Anche queste reazioni sono innescate dal fatto che in soluzione i reagenti si trovano in forma ionica.
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Per l'abbattimento della durezza permanente (solfati, cloruri e nitrati) si utilizza la [[soda]] (''Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>''). Essa, a contatto con il [[solfato di calcio]] (''CaSO<sub>4</sub>''), provoca la reazione:
 
''CaSO<sub>4</sub> + Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> --> CaCO<sub>3</sub> + Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>''
 
Il carbonato di calcio precipita essendo poco solubile, mentre il [[solfato di sodio]] resta in soluzione, non potendo essere eliminata in questo processo.
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A contatto con il [[solfato di magnesio]], invece, la soda determina la reazione:
 
''MgSO<sub>4</sub> + Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> --> MgCO<sub>3</sub> + Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>''
 
Il solfato di sodio resta comunque in soluzione, mentre il carbonato di magnesio può essere eliminato con la calce secondo la reazione descritta precedentemente, a proposito della durezza temporanea.
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In questo calcolo è necessario tenere conto anche del fatto che la presenza di [[anidride carbonica]] disciolta nell'acqua provoca la reazione:
 
''CO<sub>2</sub> + Ca (OH)<sub>2</sub> --> CaCO<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O''
 
Il problema di tale reazione non sono tanto i suoi prodotti, dal momento che il carbonato di calcio è molto insolubile e quindi precipita, ma è il fatto che parte della calce venga consumata e tolta alla reazione con i carbonati di calcio e magnesio. Per questo motivo solitamente si aggiunge una quantità in eccesso di calce.
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Al fine di eliminare l'eccesso dell'eccesso di calce, si aggiunge una certa quantità di soda oltre alla dose stechiometricamente calcolata. Tale eccesso di soda va a reagire con la calce in eccesso consumandola:
 
''Ca (OH)<sub>2</sub> + Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> --> CaCO<sub>3</sub> + 2NaOH''
 
La presenza di [[idrossido di sodio]] al termine del processo ha un duplice effetto: da una parte dà all'acqua un [[pH]] basico, caratteristica che in caso di utilizzo a contatto con tubazioni metalliche le protegge, dall'altra se utilizzata in caldaie può provocare il fenomeno di [[fragilità caustica]].