Uploaded by Nasreddin Abdulrhman Alnaser

كتاب العملي - اشغال تطبيقية

advertisement
‫مقرر ‪ :‬كيمياء تطبيقية (‪)2‬‬
‫رمز المقرر ‪TPCH4019‬‬
‫االشغال التطبيقية‬
‫السنة الجامعية ‪2022/2021‬‬
‫من اعداد د‪.‬نصرالدين الناصر‬
‫جامعة التقنية والعلوم التطبيقية بالرستاق‬
‫‪1‬‬
‫الفصل الثاني‬
‫‪.‬‬
‫الفهرس‬
‫‪2‬‬
‫تحديد الكتلة الحجمية لمسحوق االسمنت اوالسيراميك بالطريقة الهولندية‪...............‬‬
‫)طريقة مقياس البيكروماتر(‬
‫‪1‬‬
‫لعينة اسطوانية من االسمنت دراسة تطبيقية‪.............................................‬‬
‫‪7‬‬
‫اختبار توافق عجين االسمنت‪..............................................................‬‬
‫‪11‬‬
‫تعريف السيراميك‪...........................................................................‬‬
‫‪14‬‬
‫كيفية صنع الزجاج‪..........................................................................‬‬
‫‪17‬‬
‫معايرة خليط من حمض الكبريتيك وحمض الفوسفوريك‪.................................‬‬
‫‪20‬‬
‫تحليل المياه‪..................................................................................‬‬
‫‪25‬‬
‫مالحظة عن التقرير‬
‫العمل المطلوب يتمثل فى تقرير لكل جلسة لهذه الدراسات‪ .‬ويكون معد على النحو التالي‪ :‬مقدمة ؛ الهدف ؛‬
‫‪.‬النتائج؛ المناقشة واالستنتاج‬
‫على أن يتضمن التقرير مقدمة موجزة للغاية ووصفًا لإلعداد التجريبي ومبدأ القياس والمصادر الرئيسية‬
‫المحتملة للخطأ‪ .‬ويمكن ان تقوم بتحليل جميع النتائج التجريبية المتاحة‬
‫‪3‬‬
‫تحديد الكتلة الحجمية لمسحوق االسمنت اوالسيراميك بالطريقة الهولندية‬
‫(طريقة مقياس البيكروماتر)‬
‫‪ .1‬المعدات المستعملة‪:‬‬
‫‪-‬جهاز ‪ – .Pycnometer‬ميزان دقيق ؛ ‪ -‬فرن ؛ مدق‬
‫‪.2‬الهدف‪:‬‬
‫قياس الكثافة المطلقة لمادة صلبة بعد تحويلها إلى مسحوق و ذلك مقارنة بكتلتها و حجمها الحقيقي‪.‬‬
‫‪ .3‬مراحل التجربة ‪:‬‬
‫‪ ‬اخذ قطعة من العينة المراد االشتغال بها سواءا كان خليطا متجانسا من السيراميك او الطين او االسمنتت وسحقها‬
‫جيدا بواسطة المدق ثم نعمل على غربلتها للحصول علي حبيبات ذات حجم أقل من ‪ 160‬ميكرومتر ( ‪modulus 23‬‬
‫‪.)sieve‬‬
‫‪ ‬يجفف المسحوق الناتج في فرن (‪ 115‬درجة مئوية) وتتركه يبرد في مجفف‪ desiccator‬كي ال يلتقط رطوبة الهواء‪.‬‬
‫‪ ‬نقوم بمعايرة ‪ pycnometer‬وفقًا للخطوات التالية‪ :‬يتكون مقياس ‪ pycnometer‬من دورق به أنبوب شعري‬
‫وسيفون زجاجي صغير مزود بسدادة مطاطية مناسبة لمقياس ‪ .pycnometer‬يتم تحديد الحجم من خالل وزنين على‬
‫ميزان دقيق كالتالي‪:‬‬
‫‪4‬‬
‫‪ ‬الوزن األول‪ :‬مقياس ‪ pycnometer‬فارغ ‪.P1‬‬
‫امأل القارورة بالماء المقطر حتى العالمة ‪ ،‬مع الحرص على عدم ترك أي فقاعات هواء بالداخل‪.‬‬
‫ندون درجة حرارة الماء ‪( T1‬درجة مئوية)‪.‬‬
‫‪ ‬الوزن الثاني‪ pycnometer :‬مليء بالماء‪P2 :‬‬
‫نستنتج الحجم‪:‬‬
‫‪ :d1‬كثافة الماء عند ‪ T1‬معطاة بالجداول‪.‬‬
‫‪ o‬يتم إدخال المسحوق المجفف في القارورة الفارغة والجافة بكمية بحيث يكون الحجم الممتلئ يعادل حوالي الربع من‬
‫حجم ‪.pycnometer‬‬
‫‪ o‬نقوم بوزن ثالث ‪ + pycnometer ،‬المسحوق=‪P3‬‬
‫‪ o‬نقوم بتسخين ‪ pycnometer‬مع المسحوق والماء لمدة ‪ 30‬دقيقة‪.‬‬
‫سا رابعًا لوزن ‪ + pycnometer‬مسحوق ‪ +‬ماء = ‪.P4‬‬
‫‪ o‬نجري قيا ً‬
‫حسابات كثافة المسحوق‪:‬‬
‫ستكون كثافة المسحوق هي حاصل قسمة كتلته بالحجم الفعلي‪.‬‬
‫كتلة المسحوق‪: M = P3 - P1.‬‬
‫حجم الماء الموجود في القارورة مع المسحوق‪:‬‬
‫حيث ‪ :d2‬كثافة الماء عند ‪( T2‬درجة مئوية)‪.‬‬
‫حجم المسحوق (‪)Vp – Ve‬‬
‫‪5‬‬
‫الكتلة الحجمية‬
‫التقرير‬
‫العمل المطلوب‬
‫يجب أن يتضمن التقرير مقدمة موجزة للغاية ووصفًا لإلعداد التجريبي ومبدأ القياس والمصادر الرئيسية‬
‫المحتملة للخطأ‪.‬‬
‫حساب كثافة مسحوق االسمنت و عينة من الطين ‪.‬‬
‫‪6‬‬
‫دراسة تطبيقية لعينة اسطوانية من االسمنت‬
‫‪ -1‬مقدمة ‪ :‬يعد اجراء اختبارات ميكانيكية طبقا للمواصفات العالمية المتفق عليها اجراء ضروري لمعرفة‬
‫الخصائص الفيزيائية و الكيمائية لالسمنت او السيراميك من حيث قوة التحمل و الهشاشة وبالتالي تقويم مدى‬
‫جاهزية المادة لالستعمال ‪.‬‬
‫‪ -2‬االختبارات الميكانيكية‪ :‬اختبار الضغط ينتج عن أي قوة يتم تطبيقها على مادة ما يؤدي إلى احداث تشوه ينتج عنه‬
‫تغيير في موقع الذرات‪ .‬اعتمادا على أهمية القوة المطبقة على الجسم ‪ ،‬فإن التشوهات التي يتعرض لها تكون‬
‫مرنة أو بالستيكية أو تؤدي إلى تمزق‪.‬‬
‫يستخدم اختبار الضغط لتحديد ضغوط كسر المواد (الخرسانة ‪ ،‬السيراميك ‪ ،‬إلخ)‪ .‬تكون قطعة االختبار أسطوانية أو‬
‫مكعبة الشكل أو على شكل قرص بمواصفات معينة حيث يتم ضغطه بين لوحين حديديين صلبين وبالتالي يخضعان‬
‫لقوتين محوريتين متعاكستين‪ .‬يتم بذلك رسم المنحنى "القوة × مسافة التحول" و يسمح ذلك بتحديد معامل يونج ‪، E‬‬
‫وقوو مدى المرونة ‪ ،Re‬واإلجهاد النهائي أو المقاومة ‪ Rm‬لـالمواد الهشة ‪.‬‬
‫‪7‬‬
‫و كنيجة لها يمكن ان نرسم رسم تخطيطي لعينة اختبار ضغ ط جر أسطواني ويمكن تتبع تطورها أثناء االختبار‬
‫من الممكن أيضًا تحديد خصائص معينة يحددها اختبار الشد‪:‬‬
‫الصالبة هي دالة لطاقة الروابط بين الذرات أو الجزيئات المكونة للمادة‪ .‬يتم قياس الصالبة بشكل أساسي بواسطة معامل‬‫‪YOUNG.‬وكلما زاد هذا المعامل ‪ ،‬زادت صالبة المادة‪.‬‬
‫تحدد المقاومة أقصى ضغط تدعمه المادة قبل االنكسار‪ .‬تعتمد هذه المقاومة على قوة الروابط ولكن أيضًا على شكل األجزاء‬‫أو عيوبها‪.‬‬
‫تتوافق اللدونة مع قدرة المادة على التشوه بشكل دائم قبل االنكسار‪ .‬كلما زاد االستطالة عند الكسر ‪ ،‬زادت مرونة المادة في‬‫صفرا ‪ ،‬فإننا نتحدث عن مادة هشة‪ .‬يمكن أن تظهر المادة‬
‫صغيرا جدًا أو‬
‫االعتبار‪ .‬من ناحية أخرى ‪ ،‬عندما يكون التشوه الدائم‬
‫ً‬
‫ً‬
‫الهشة قوة عالية جدًا )الرسم البياني التالي)‪.‬‬
‫‪8‬‬
‫منحنى اإلجهاد واالنفعال‪ .‬مواد مختلفة الصالبة والليونة‬
‫‪ -3‬العمل التجريبي‬
‫العيينة‬
‫عينة اسطوانية لالسمنت بعد مرور ‪28‬‬
‫يوما‬
‫آلة الجر‬
‫‪9‬‬
‫‪ .1‬على آلة الجر ‪ ،‬قم بأخذ قراءات لمسافة التحول‬
‫‪ .2‬ارسم المنحنيين )‪ F (ΔL‬و (‪.)σ‬‬
‫‪ .3‬احسب بتحديد معامل يونج وفقا لكل قراءة‬
‫‪10‬‬
‫وفقًا لـقوة االجهاد ‪. σ‬‬
‫اختبار توافق عجين االسمنت ‪:‬وقت التصلب (حسب المواصفات)‬
‫تقديم ‪:‬‬
‫يتبع تصلب األسمنت عملية بطيئة‪ ،‬ويمكن أن تستمر المقاومة الميكانيكية للمادة في النمو لعدة أشهر‪ .‬من المهم جدًا معرفة وقت‬
‫تثبيت الخرسانة الخاصة بي من أجل تنفيذ التجريد وتجنب التأخير في موقع البناء والعقوبات التي قد تنجم عن ذلك‪ .‬قبل أن‬
‫تصل إلى مرحلتها النهائية وأثناء ترطيبها‪ ،‬تمر عجينة األسمنت بثالث مراحل متتالية (انظر الشكل ‪:)1‬‬
‫مرحلة الخمول‪ :‬يبقى العجين على ما يبدو دون تغيير على الرغم من بدء التفاعالت األولى‪.‬‬
‫بداية ونهاية اإلعداد‪ :‬بعد ساعة إلى ساعتين‪ ،‬بالنسبة لمعظم األسمنت‪ ،‬تحدث زيادة مفاجئة في اللزوجة ‪ ،‬مصحوبة بإطالق‬
‫للحرارة ‪ -‬هذه هي بداية اإلعداد‪ .‬تكون نهاية اإلعداد فعالة عندما يتوقف اللصق عن التشوه ويصبح مادة صلبة‪.‬‬
‫التصلب‪ :‬يستمر ترطيب األسمنت وتستمر المقاومة الميكانيكية في الزيادة لعدة أشهر‪ .‬المقاومة لمدة ‪ 28‬يو ًما هي قيمة التحكم‬
‫التقليدية‪.‬‬
‫للظروف المناخية أثناء التنفيذ تأثير كبير على وقت تحديد الخرسانة؛ تعتبر الزيادة في درجة حرارة الخرسانة سببًا في فقدان‬
‫قابلية التشغيل ويشارك كل مكون فيها بشكل مختلف وفقًا للجرعة والحرارة المحددة‪ .‬لذلك من المفيد العمل على نسبة ‪W / C‬‬
‫لتعديل االتساق إلى قيمة مناسب‪.‬‬
‫العملي‪:‬‬
‫يستخدم اختبار االتساق لتحديد الكمية المثلى من الماء لخلط مادة رابطة من أجل الحصول على عجينة عادية‪ .‬المعجون الناتج له‬
‫مقاومة محددة لالختراق بواسطة مسبار قياسي‪.‬‬
‫مبدأ االختبار‪:‬‬
‫يتم إجراء االختبار للعثور على كمية الماء التي يجب خلطها دائ ًما وفقًا لنفس العملية مع كتلة من األسمنت ‪ ،‬حيث يغوص مسبار‬
‫جهاز ‪ Vicat‬فقط (‪ )1 ± 6‬مم من قاع القالب‪.‬‬
‫المعدات المستخدمة أثناء االختبار في الجدول التالي‪ :‬سحاحة‪ .‬ميزان ‪ .‬خالطة طبقا ً للمواصفة ‪ EN 196-1‬و جهاز ‪VICAT‬‬
‫‪11‬‬
‫وضع التشغيل‬
‫قبل بدء االختبار ‪ ،‬يجب ترطيب كوب الخلط والمضرب وتجفيفهما للحصول على النتائج المقدرة‪ .‬ثم ننتقل إلى ما يلي‪:‬‬
‫‪. 1‬قم بوزن ‪ 500‬جم ‪ 1-‬جم من األسمنت واسكبه في وعاء الخلط‪.‬‬
‫‪. 2‬أضف الكمية المحسوبة من الماء إلى خزان الخالط( نبدأ بنسبة كتلة‪W / C = 0.21).‬‬
‫‪. 3‬ضبط السرعة ‪ 140‬دورة في الدقيقة (سرعة بطيئة)‬
‫‪12‬‬
‫‪. 4‬قم بتشغيل الخالط‬
‫‪. 5‬اخلط العجينة لمدة ‪ 90‬ثانية بسرعة بطيئة‬
‫‪. 6‬توقف لمدة ‪ 15‬ثانية ‪ ،‬قم بفك الكوب وأعد باستخدام ملعقة ‪ ،‬كل العجينة ملتصقة بالخزان خارج منطقة الخلط‪.‬‬
‫‪ .7‬ارفعي الكوب واخلطيه لمدة ‪ 90‬ثانية بسرعة عالية‪.‬‬
‫‪. 8‬امأل القالب المتجمد بالعجين الذي تم الحصول عليه ‪ ،‬وقم بتسوية السطح من خالل وضعه على حافة القالب‪.‬‬
‫‪. 9‬ضع القالب الكامل على جهاز ‪ ، Vicat‬واضبط مستوى الصفر للمسبار (المسبار مماس لحافة القالب)‪( .‬انظر الشكل ‪)2‬‬
‫‪. 10‬قم بتوسيط القالب في محور المسبار ‪ ،‬قم بخفض المسبار بعناية حتى يتالمس مع العجين ‪ ،‬قم بفك المسمار بحيث يخترق‬
‫المسبار تحت وزنه في العجين‪.‬‬
‫بعد ‪ 30‬ثانية ‪ ،‬الحظ قيمة االكتئاب ¨‪ ¨d‬قراءة على فهرس الجهاز (انظر الشكل)‪.‬‬
‫•إذا كانت ‪ d = 6 ± 1‬مم ‪ ،‬يكون االختبار حاس ًما واالتساق طبيعي‪.‬‬
‫•إذا كانت ‪ d ≤ 5‬مم ‪ ،‬يكون المعجون رطبًا جدًا ويجب إعادة االختبار بكمية أقل من الماء‪.‬‬
‫•إذا د ‪ 7‬مم ‪ ،‬فإن العجينة تكون صلبة للغاية ويجب إعادة االختبار بمزيد من الماء‪.‬‬
‫يكرر االختبار بمحتويات مائية مختلفة حتى يتم العثور على إحداها بمسافة ‪ 6‬مم ‪ 1 ±‬مم‪ .‬سجل المحتوى المائي لهذا المعجون‬
‫بنسبة ‪ ٪0.5‬بالقرب من محتوى الماء‬
‫للحصول على االتساق القياسي‬
‫‪https://www.youtube.com/watch?v=sQgJzuP9TA4‬‬
‫استغالل النتائج‬
‫للحصول على عجينة ذات قوام عادي ‪ ،‬نبدأ أوالً بإضافة كمية من الماء ‪ E = 0.26 * C‬إلى األسمنت مع ‪ C = 0.5‬كجم ( ‪E /‬‬
‫‪ ، )C = 0.26‬ثم لقيم مختلفة ‪( E / C‬فرق = ‪ )0.05‬تم قياس القيم المقابلة ‪ d‬بواسطة اختبار ‪ ، Vicat‬يتم رسم المنحنى التالي‬
‫من أجل الحصول على ‪ E / C‬المقابل لـ ‪d = 6mm ± 1‬‬
‫‪13‬‬
‫اقرا‬
‫تعريف السيراميك‬
‫السيراميك مواد غير عضوية تنقسم إلى عائلتين رئيسيتين حسب استخداماتها‪:‬‬
‫دورا متزايد األهمية بفضل خصائصه العازلة والحرارية والكهربائية والميكانيكية‪.‬‬
‫•السيراميك التقني أو الخاص الذي يلعب ً‬
‫•الخزف التقليدي المعد لالستخدام المنزلي مثل الخزف واألدوات الصحية والطوب ‪ ،‬إلخ‪...‬‬
‫من بين الخزفيات التقليدية ‪ ،‬هناك أدوات صحية تمثل حصة جيدة من سوق مواد السيراميك‪.‬‬
‫المواد الخام للسيراميك‬
‫المواد الخام بشكل عام هي معادن طينية شائعة االستخدام في صناعة السيراميك‪ .‬يعد اختياره مه ًما من وجهة نظر قابلية‬
‫التشغيل بقدر أهمته من سلوك التجفيف او سهر المواد غير عضوية‪...‬‬
‫هناك عدة أنواع من المواد ‪ ،‬وهي المواد البالستيكية وغير البالستيكية والمواد المضافة‪.‬‬
‫‪. 1. 1‬عجينة لدن )‪ (plastic‬بالستيكية‬
‫وهي بشكل أساسي من الصلصال التي لها خاصية إعطاء معجون بالستيكي بالماء يمكن تشكيله بسهولة ويصبح صلبًا وقاسيا‬
‫وغير قابل للتغيير بعد الحرق او الطهئ‪ .‬يمكن تعريفها على أنها أكثر أو أقل من سيليكات األلومينيوم ‪ ،‬الناتجة عن تحلل‬
‫الصخور‪.‬‬
‫‪. 2. 1‬مواد غير بالستيكية‬
‫مزيالت الشحوم‬
‫تؤدي إضافة مواد إزالة الشحوم إلى الطين إلى تقليل لدونتها وتقليل االنكماش أثناء التجفيف أو الحرق‪ .‬وذلك ألن الزيادة في‬
‫حجم مادة إزالة الشحوم أثناء الحرق تعوض انكماش الطين وتسهل هروب الغازات والماء‪.‬‬
‫مواد مسهلة للتكون العجين )‪(fondant‬‬
‫تتمثل الوظيفة الرئيسية للمواد المسهلة في تكوين طور زجاجي ‪ ،‬بمفرده أو من خالل التفاعل مع المكونات األخرى للعجين ‪،‬‬
‫مما يسمح بإعادة ترتيب الحبوب بشكل جيد وبالتالي يسهل تكثيف األجزاء الخزفية ويسمح بتخفيض درجة حرارة الطهئ‪.‬‬
‫المضافات‬
‫المضافات الرئيسية المستخدمة في منتجات السيراميك هي مواد رابطة و مواد للتشتيت (‪)binders and deflocculants.‬‬
‫‪14‬‬
‫خواص السيراميك‬
‫خاصية المواد مهمة جدا بغية االستعماالت الحصرية حيث تقارن مزايا مادة على أخرى ليتم اختيارها في تطبيق معين‪ .‬يمكن‬
‫أن تكون الخاصية ثابتة أو دالة لعدة متغيرات مستقلة ‪ ،‬مثل درجة الحرارة‪.‬‬
‫هناك ثالث فئات رئيسية من الخاصيات‪:‬‬
‫فيزيائية‪ :‬سلوك المواد تحت تأثير درجات الحرارة أو المجاالت الكهربائية أو المغناطيسية أو الضوء (البصريات) ؛‬
‫كيميائية‪ :‬تميز سلوك المواد في بيئة تفاعلية‬
‫ميكانيكية‪ :‬يعكس سلوك المواد عندما تتعرض للتوتر بفعل قوى خارجية‪.‬‬
‫تتعلق الخواص الميكانيكية بسلوك المواد عندما تتعرض لقوى خارجية‪ .‬الخصائص الميكانيكية الرئيسية هي‪:‬‬
‫*المقاومة‪ :‬تحدد أقصى ضغط يمكن أن تتحمله المادة قبل االنكسار‪ .‬ترتبط المقاومة ارتبا ً‬
‫مباشرا بصالبة المادة‪.‬‬
‫طا‬
‫ً‬
‫*الصالبة‪ :‬مقاومة المادة لالختراق‪.‬‬
‫*التحمل‪ :‬وهي القدرة على تحمل الضغوط دون تشويه شكلها المرن‪ .‬يعتمد على قوة الروابط بين الذرات أو الجزيئات (وحدة‬
‫يونغ) ‪Young's modulus‬‬
‫إذا ثبت سلك من أحد طرفيه وجذب من الطرف اآلخر بقوة ‪ F‬عمودية على مساحة مقطعه ‪A 0‬وزاد طوله األصلي ‪L 0‬بمقدار‬
‫‪ΔL‬فإن معامل يونغ ‪ Y‬يعطى بالعالقة اآلتية‪:‬‬
‫‪ - I‬مفاهيم اإلجهاد والتوتر‬
‫عندما يتعرض جسم مادي لقوى خارجية ‪ ،‬يتم إنشاء ضغوط داخلية‪ .‬مع هذه الضغوط ترتبط بالتشوهات (وجود عالقة بين‬
‫اإلجهاد واالنفعال)‪.‬‬
‫اإلجهاد ‪ )stress ( :σ‬اإلجهاد هو قياس لمتوسط كمية القوة المطبقة على وحدة المساحة‪ ،‬وبالتالي تكون متجانسة مع‬
‫الضغط ويتم التعبير عنها بالباسكال‪.‬‬
‫االنفعال‬
‫(باإلنجليزية‪ (Strain) :‬أو التشوه (‪ (Deformation‬هو تشوه المواد نتيجة فعل اإلجهاد‪ .‬يتم استخدام فكرة‬
‫التشوه لتحديد كيفية تمدد األطوال وتغير الزوايا في الوسط‪ .‬هناك طريقتان للتشوه‪ :‬مرن وبالستيك‪.‬‬
‫‪15‬‬
‫تكون االستطالة )‬
‫( موجبة إذا اكتسبت المادة طوال (بالشد)‪ ،‬وتكون سالبة إذا نقص الطول باالنضغاط‪ .‬وألن‬
‫موجب دائ ًما‪،‬‬
‫فإن إشارة االنفعال موافقة دائ ًما إلشارة االستطالة‪.‬‬
‫االنفعال هو كمية ال بعدية ‪.‬فال يوجد وحدة لالنفعال وهذا واضح من اختزال الوحدات في عالقة االنفعال‪ .‬وبكل حال قد تكتب وحدة‬
‫لالنفعال مثل متر‪/‬متر فقط للداللة على أن العدد يدل على تغير في الطول‪.‬‬
‫التشوه‪ :‬مرن يقابل الزيادة المنتظمة والتدريجية في المسافة بين الذرات‪ :‬تشوه عكسي‪.‬‬
‫→المعادن‪ :‬مرونة عالية‬
‫←السيراميك‪ :‬مرونة عالية جدًا‬
‫*التشوهات البالستيكية‪ :‬إذا تم إلغاء القوة المطبقة ‪ ،‬يبقى التشوه‪ :‬تشوه ال رجوع فيه‪.‬‬
‫→المعادن‪ :‬لدونة جيدة‬
‫←السيراميك‪ :‬ضعف اللدونة‬
‫القيود التقليدية هي‪:‬‬
‫التشوه الطبيعي‪ :‬إجهاد عمودي على السطح ‪S.‬‬
‫‪16‬‬
‫‪‬‬
‫جر بسيط‬
‫‪‬‬
‫ضغط‬
‫اقرا‬
‫كيفية صنع الزجاج‬
‫تحذيرات‬
‫خذ حذرك دائ ًما حول مصادر الحرارة العالية وال تحاول صنع الزجاج حول األطفال أو الحيوانات األليفة أبدًا‪.‬‬
‫إطفاء الحرائق الساخنة للغاية بالماء قد يجعل حالتها أسوأ‪ .‬على سبيل المثال إذا كان الحريق درجة حرارته‬
‫‪ 2000‬مئوية فهو ساخن كفاية لشطر الماء إلى مكوناته (أي ذرتي الهيدروجين واألكسجين) مما ينتج كمية هائلة‬
‫من الطاقة الحرارية‪ ]٦[.‬يفضل مع الحرائق شديدة السخونة إبقاء دلو كبير من التراب أو الرمل بجانبك‪.‬تحتوي‬
‫طفايات الحرائق فئة د على كلوريد الصوديوم (ملح المائدة)‪ ،‬وتستخدم إلطفاء حرائق المعادن‪.‬‬
‫‪.I‬‬
‫المعدات المستعملة‪:‬‬
‫‪ .1‬رمل السيليكا (ثاني أكسيد السيليكون)‬
‫‪ .2‬كربونات الصوديوم (صودا)‬
‫‪ .3‬أكسيد الكالسيوم (جير)‬
‫‪ .4‬أكاسيد وأمالح أخرى (مثل أكسيد المنجنيز واأللومنيوم والحديد والمنجنيز أو أمالح الصوديوم أو الكالسيوم) (اختياري)‪.‬‬
‫أكسيد الرصاص (اختياري)‬
‫‪ .5‬بوتقة مقاومة للحرارة‪ ،‬وقالب أو أنبوبة مجوفة‬
‫‪ .6‬فرن‬
‫‪.II‬‬
‫‪-‬‬
‫مراحل التجربة ‪:‬‬
‫نسبة ‪ 70%‬من الوزن تكون من السيليكا اذ يمكن استخدام بعض رمال الشواطئ ً‬
‫بدال من رمل السيليكا النقي‪ ،‬بالرغم أن‬
‫الزجاج الناتج سيكن معت ًما ملط ًخا أو ذا جودة أقل‪ .‬استخدم أبيض وأدق وأكثر صورة متسقة متاحة من الرمل‪ .‬رمل السيليكا‪.‬‬
‫مخضرا عند وجوده‪.‬‬
‫يطلق عليه أيضًا رمل الكوارتز‪ ،‬وهو المكون األساسي في تصنيع الزجاج‪ .‬فالحديد يجعل الزجاج‬
‫ً‬
‫ارت ِد كمامة إذا كنت تتعامل مع رمل السيليكا رقيق الحبيبات حيث من شأنه أن يسبب تهيج الحلق والرئتين‪.‬‬
‫إذا لم تتمكن من العثور على رمل خا ٍل من شائبات الحديد فيمكنك إبطال تأثيرها الملون بإضافة كميات صغيرة من ثاني أكسيد المنجنيز‪،‬‬
‫مخضرا فاترك الحديد!‬
‫أما إذا أردت زجا ًجا‬
‫ً‬
‫‪17‬‬
‫‪-‬‬
‫بنسبة مواد مضافة لخليط الزجاج ب ‪.%30-26‬‬
‫ضف كربونات الصوديوم وأكسيد الكالسيوم للرمل‪ .‬كربونات الصوديوم المعروفة بصودا الغسيل تخفض درجة‬
‫ا ِ‬
‫الحرارة للحد الالزم لتصنيع الزجاج تجاريًا‪ ،‬ومع ذلك فهي تسمح بمرور الماء إلى الزجاج‪ ،‬لذا يتم إضافة الجير أو‬
‫أكسيد الكالسيوم إلبطال تلك الخاصية‪ .‬يمكن إضافة أكاسيد الماغنسيوم أو األلومنيوم أيضًا لجعل الزجاج أكثر متانة‪.‬‬
‫‪18‬‬
‫تحديد عسرة مياه الحنفية‬
‫مقدمة‬
‫هناك نوعان من الماء ‪ ،‬عذبة و عسرة ‪:‬‬
‫المياه العذبة هي المياه التي تحتوي على عدد قليل من األيونات أو (بعبارات غير كيميائية ‪ ،‬وهي ليست مالحة) ‪:‬المياه العذبة‬
‫إنها مياه من األنهار والبحيرات ومياه األمطار واألنهار الجليدية وأراضي الخث ‪ ،‬إلخ‬
‫تحتوي المياه العذبة عادة على أقل من غرام واحد من المواد الصلبة الذائبة (مثل األمالح والمعادن والمواد المغذية) لكل لتر‪.‬‬
‫الماء العسر ‪ ،‬مقارنة بالمياه العذبة ‪ ،‬هي المياه الذي يحتوي على نسبة عالية من المعادن ‪.،‬‬
‫الماء العسر عموما ليس ضارا بالصحة ولكن يمكن أن يشكل مشاكل خطيرة في البيئات الصناعية‪ ، .‬دون استخدام وسائل كيميائية‬
‫متخصصة ‪ ،‬غالبا ما يشار إلى الماء العسر بعدم تكوين الرغوة عند استخدام الصابون أو منتج الغسيل عند تحريكه في الماء‪.‬‬
‫يعن مصطلح صالبة المياه؟ *‬
‫ماذا ي‬
‫هو العيار الهيدروتيدي ‪ ،‬أو صالبة ‪ :‬صالبة المياه ناتج خصوصا عن اجود أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم‬
‫مؤشر تمعدن المياه‬
‫صالبة المياه‪ :‬العيار الهيدروتيدي )‪ ، (T.H.‬أو صالبة المياه ‪ ،‬هو مؤشر تمعدن المياه‪ .‬ويرجع ذلك أساسا إلى أيونات الكالسيوم‬
‫والمغنيسيوم‪.‬‬
‫يتم التعبير عن الصالبة في ملغ ‪ /‬لتر من ‪CaCO3‬‬‫مثال‪ :‬في الدرجة الفرنسية ‪ ° f‬في فرنسا (‪ 1‬درجة فرنسية تتوافق مع ‪ 4-10‬مول ‪ /‬لتر ‪ ،‬أو ‪ 4‬ملليغرام من الكالسيوم أو ‪2.4‬‬
‫ملليغرام من المغنيسيوم لكل لتر من الماء‪).‬‬
‫ بشكل عام ‪ ،‬يتم التمييز بين العسر الدائم ‪:‬العسر التي تستمر بعد تمغلية الماء و نزع المعادن وخاصة ‪ Ca‬و ‪Mg‬‬‫والعسرالمؤقت (عكس العسر الدائم) مجموع االثنين هو العسل الكلي‪.‬‬
‫وقد حددت صالبة المياه بالمعايير التالية‪-‬‬
‫‪19‬‬
‫‪+ 35‬‬
‫عرس‬
‫جدا‬
‫‪25- 35‬‬
‫عرس‬
‫‪15-- 25‬‬
‫لطيف‬
‫‪5--15‬‬
‫متوسط‬
‫خفيف‬
‫‪T.H= [Ca +2 ]mg/l +[Mg2+]mg/l‬‬
‫‪20‬‬
‫‪0-5‬‬
‫حلو جدا‬
‫‪TH‬‬
‫الماء‬
‫أهداف التجربة‪:‬‬
‫‪ )a‬تقديرعسرالماء الكلي‬
‫‪ )b‬تقدير تركيز الكالسيوم والماغنسيوم في مياه الشرب‬
‫نظرية التجربة‪:‬‬
‫العسرة ‪:Hardness‬‬
‫وهي قابلية الماء على ترسيب الصابون أي الخاصية التي تبطل عمل الصابون‬
‫وفي العادة فإن الماء العسر يعرف بأنه‪:‬‬
‫الماء المحتوي على كميات غير مرغوب فيها من أمالح الكالسيوم )‪ (Ca‬والماغنيسيوم(‪ )Mg‬الذائبة‬
‫في الماء إما على صورة أمالح بيكربونات )‪ (HCO3−‬أو كلوريدات )‪ (Cl−‬وكبريتات )‪ (SO4−2‬و نترات‬
‫االيونات المذكورة آنفا وهذه األمالح·‪:‬تكون مع محلول الصابون رواسب غير قابلة للذوبان حيث تحل االيونات‬
‫الموجبة الكالسيوم )‪ (Ca‬والماغنيسيوم) ‪ )Mg‬محل الصوديوم والبوتاسيوم في الصابون فيكون رواسب دهنية‬
‫غير قابلة للذوبان في الماء‪.‬‬
‫كما أنها تؤدي الى ترسب قشور لها معامل توصيل حراري منخفض على أسطح التسخين عند‬
‫استخدامها في الغاليات‪.‬‬
‫وتنشأ المياه العسرة عندما تسقط مياه االمطار على االرض وتذيب االمالح من التربة وتزداد قابلية‬
‫ذوبان امالح التربة إذا زادت حامضية المياه او وجود غاز ‪ CO2‬الناتج عن عمليات التخمر في التربة‪.‬‬
‫وهناك انواع من العسرة منها‪:‬‬
‫‪ -1‬العسرة الكربونية او المؤقتة ‪ carbonate or temporary hardness‬الناتجة عن وجود كربونات و‬
‫بيكربونات االيونات (الكالسيوم والماغنسيوم) ويمكن ان تترسب (ازالتها) بالغليان‪.‬‬
‫‪ -2‬العسرة غير الكربونية او الدائمة ‪ noncarbonate or permanent hardness‬الناتجة عن تواجد كبريتات‬
‫وكلوريدات وفلوريدات ونترات االيونات (الكالسيوم والماغنسيوم)‪ ،‬وال يمكن ان تترسب (ازالتها) بالغليان‪.‬‬
‫‪ -3‬العسرة الوهمية ‪ pseudo hardness‬الناتجة عن التراكيز العالية اليونات الصوديوم لذا يؤثر على سلوك‬
‫الماء للصابون وتحول دون رغوته بسبب خاصية االيون المشترك‪.‬‬
‫‪21‬‬
‫وعسرة المياه تختلف باختالف المورد المائي فالمياه الجوفية أكثر عسرة من المياه السطحية واعتمادا على‬
‫نوع الترسبات الصخرية التي تجري فيها المياه‪ .‬وتمثل عادة قيمة العسرة التركيز الكلي اليونات الكالسيوم‬
‫والمغنيسيوم معبرا عنها بداللة كربونات الكالسيوم‪.‬‬
‫من أهم طرق ايجاد عسرة المياه‪:‬‬
‫طريقة المعايرة باستخدام ‪:EDTA‬‬
‫‪ :Na2-EDTA‬وهو ملح الصوديوم لالثيلين ثنائي االمين رباعي حامض الخليك‬
‫(‪)Ethylene Diamine Tetraacetic Acid disodium Salt‬‬
‫ويمكن تطبيقها في ايجاد عسرة المياه الجوفية الواطئة التركيز والعالية ايضا حيث تقيس طريقة الـ‬
‫‪ EDTA‬العسرة الناتجة عن ايونات الكالسيوم والماغنيسيوم فقط في وسط قاعدي عند ‪ pH=10‬حيث يحل‬
‫ايون ‪ Ca‬وايون ‪ Mg‬المسببان للعسرة محل ايون الصوديوم في ‪ Na2- EDTA‬ومالحظة نقطة التعادل‬
‫باستعمال دليل ‪ Eriochrome Black-T‬حيث يختفي اللون االحمر الخمري الذي يدل على وجود ايون ‪Ca‬‬
‫وايون ‪ Mg‬ويظهر اللون االزرق الختفاء هذه االيونات من المحلول‪.‬‬
‫يقدر عسر الماء بحساب تركيز كربونات الكالسيوم‪ ،‬بوحدات‪ ،‬ملجم‪/‬لتر (‪ )mg/L‬أوجزء لكل مليون جزء‬
‫(‪.)ppm‬‬
‫معادالت التفاعل للمعايرة (‪:)a‬‬
‫‪ .1‬أثناء المعايرة‬
‫‪Ca+2 + H2Y−2 → CaY−2 + 2H+‬‬
‫‪Ca+2 + MgY−2 → CaY−2 + Mg+2‬‬
‫‪ .2‬عند نقطة النهاية‬
‫‪Mg+2 + HIn−2 → MgIn− + H+‬‬
‫‪MgIn− + H2Y−2 → MgY−2 + HIn−2 + H+‬‬
‫(ازرق)‬
‫حيث ‪ HIn−2‬يمثل دليل االريوكروم بالك تى (‪)EBT‬‬
‫‪ H2Y-2‬تمثل محلول ‪EDTA‬‬
‫معادالت التفاعل للمعايرة (‪:)b‬‬
‫‪22‬‬
‫(عديم اللون)‬
‫(عديم اللون)‬
‫(احمر)‬
‫يتم إجراء هذه التجربة عمليًا على خطوتين متتاليتين حيث يتم في الخطوة األولى حساب حجم ‪EDTA‬‬
‫القياسي الذي يكافئ كالمن الكالسيوم والماغنسيوم بأستخدام دليل االير وكروم بالك تى (‪ )EBT‬عند‬
‫(‪.)pH=10‬‬
‫والخطوة الثانية يتم فيها حساب حجم ‪ EDTA‬القياسي الذي يكافئ الكالسيوم فقط وتتم هذه الخطوة عند‬
‫(‪ )pH=12‬حيث تتم إضافة هيدروكسيد الصوديوم ‪ 1‬مول‪/‬لتر لتعديل قيمة ‪ pH‬ويستخدم دليل الميروكسيد في‬
‫هذه المعايرة للوصول الى نقطة التكافؤ‬
‫‪ .1‬عند ‪pH= 10‬‬
‫‪pH=10‬‬
‫)‪Ca + EBT → Ca−EBT(RED‬‬
‫‪Ca−EBT(RED) + EDTA → Ca−EDTA(blue) + EBT‬‬
‫‪+2‬‬
‫‪ .2‬عند ‪pH= 12‬‬
‫‪Mg+2 + 2OH− → Mg(OH)2‬‬
‫‪pH=12‬‬
‫‪→ Ca−Murexid‬‬
‫‪Ca+2(sample) + Murexid‬‬
‫‪pH=12‬‬
‫‪→ Ca−EDTA + Murexid‬‬
‫‪Ca−Murexid + EDTA‬‬
‫المحاليل والكيماويات المطلوبة‪:‬‬
‫‪ ‬محلول ‪ Na2- EDTA‬تركيزه (‪ : )0.01 M‬ويحضر هذا المحلول كاألتي‪،‬يتم تجفيف عينة من ملح‬
‫‪ Na2- EDTA‬ثنائى الماء لمدة ساعتين على درجة حرارة ‪ 80‬في فزن تجفيف‪،‬ثم تبرد هذه العينة في‬
‫مجفف ثم يتم وزن وزنه مقدارها ‪ 3.723‬جم من العينة ثم تذوب في الماء الخالي من االيونات في دورق‬
‫قياسي سعة ‪ 1000‬مل ثم يكمل الحجم بالماء الخالي من االيونات حتى العالمة ثم رج المحلول‬
‫للتجانس‪،‬ويتم حفظ المحلول بعد تحضيره في أوعية من البولي أيثلين الن محلول االديتا له القدرة على‬
‫التفاعل مع الكاتيونات الثنائية الداخلة في تركيب الزجاج‪.‬‬
‫‪ ‬محلول منظم (‪ )pH=10‬وهوعبارةعن (‪ )NH4Cl-NH3‬ويحضر بإذابة ‪ 64‬جم من ملح كلوريد‬
‫االمونيوم في الماء الخالي من االيونات ثم يضاف إليه ‪ 57‬مل من محلول االمونيا المركز في دورق‬
‫‪23‬‬
‫قياسي سعة واحد لتر ويكمل الحجم حتى العالمة ويرج المحلول جيدا للتجانس ويتم تخزينه في قنينة‬
‫مصنوعة من البولي ايثلين‪.‬‬
‫‪ ‬دليل االيروكروم بالك تي (‪)EBT‬‬
‫يمكن استخدام هذا الدليل على صورة محلول أو علي هيئة ملح‪ ،‬و يتم تحضيره عندما يكون على‬
‫صورة محلول بإذابة ‪ 200‬ملجم من الملح الصلب للدليل في ‪ 15‬مل من ثالثي ايثانول أمين و‪ 5‬مل من الكحول‬
‫االيثيلى النقي‪ .‬وعندما يستخدم الدليل على هيئة محلول فانه يكون صالح فقط الى عدة أيام‬
‫أما تحضيره في صورة ملح صلب يتم بطحن ‪1‬جم من الدليل مع ‪ 200‬جم من ملح الطعام ‪ NaCl‬ويتم‬
‫االحتفاظ به في قنينة محكمة حتى ال يتلف بالرطوبة‬
‫‪ ‬دليل الميروكسيد‬
‫ويحضر هذا الدليل بطحن ‪ 0.4‬جم من دليل الميروكسيد مع ‪ 100‬جم من ملح الطعام ‪ NaCl‬ويتم‬
‫الخلط جيدا ويتم حفظ الدليل في أوعية محكمة الن رطوبة الهواء تساعد في تلف الدليل وهذا الدليل يتغير لونه‬
‫من اللون الوردي القرنفلي الى اللون األرجواني عند انتهاء المعايرة أي عند نقطة النهاية‬
‫‪ ‬محلول هيدروكسيد الصوديوم تركيزه (‪ )1 M‬ويحضر هذا المحلول بإذابة ‪ 4‬جم من ملح ‪ NaOH‬في‬
‫كمية من الماء المقطر المغلي مسبقا في دورق قياسي سعة ‪ 1‬لتر ويكمل الحجم حتى العالمة ويرج‬
‫المحلول جيدا للتجانس‬
‫‪ ‬مقياس ‪( pH‬جهاز قياس الحموضة ‪)pH‬‬
‫‪ ‬محلول ‪ 0.005‬موالرى من (‪ )Mg-EDTA‬ويحضر هذا المحلول بإضافة كميات متكافئة من كلوريد‬
‫الماغنسيوم (‪ )MgCl2 0.01M‬و (‪ )EDTA 0.01 M‬ويتم استخدام هذا المحلول في حالة العينات‬
‫التي ال تحوي أيون ماغنسيوم حيث يتم إضافة حوالي ‪ 1‬مل من (‪ )Mg-EDTA‬للعينة المدروسة‬
‫خطوات التجربة‪:‬‬
‫اوال‪ :‬ايجاد العسر الكلى للماء‬
‫‪ )1‬نظف أدوات التجربة جيدا بالماء المقطر ثم بالماء الخالي من االيونات‬
‫‪ )2‬بعد تنظيف السحاحة بالماء يتم تنظيفها بقليل من محلول ‪ EDTA‬القياسي المستخدم في التجربة وذلك‬
‫للتخلص من بقايا الماء ثم إمالء السحاحة بمحلول ‪ EDTA‬القياسي (‪ )0.01M‬مع التأكد من عدم وجود‬
‫فقاعات هواء وامتالء الجزء ما تحت الصنبور حتى ال يحدث خطأ في قراءة الحجم‬
‫‪24‬‬
‫‪ )3‬خذ ‪ 50‬مل من عينة الماء بواسطة الماصة القياسية في دورق المعايرة (دورق مخروطي) ثم أضف الى‬
‫الدورق (‪2‬مل) من المحلول المنظم ‪ ،‬و‪ 1‬مل من معقد (‪ )Mg−EDTA‬وال يضاف هذا المحلول المعقد‬
‫إال في ) حالة التأكسد من عدم احتواء العينة على ايون الماغنسيوم) ثم يضاف الدليل ‪ EBT‬حوالي‬
‫خمس قطرات إذا كان الدليل على صورة محلول أو ملعقة صغيرة إذا كان الدليل في صورة ملح‬
‫مع مالحظة عدم إضافة الدليل بكميات كبيرة للمحاليل المخففة كذلك يجب أن تتم إضافة المحلول المنظم‬
‫قبل إضافة الدليل و هذا بدوره يمنع تفاعل ايونات الحديد القليلة مع الدليل حيث يدل التغير في اللون عند نقطة‬
‫النهاية ( نقطة التكافؤ) من األحمر الى البنفسجي بدال من األزرق وجود كميات كبيرة من الحديد في العينة في‬
‫هذه الحالة يمكن إزالة التداخالت بإضافة عدد قليل من بلورات سيانيد البوتاسيوم (‪ )KSCN‬بعد إضافة المحلول‬
‫المنظم مباشرة ‪ ،‬ويتم إضافة واحد جرام من (‪ )FeSO4.7H2O‬بعد االنتهاء من المعايرة مباشرة للتخلص من‬
‫المادة السامة المتبخرة المتكونة نتيجة إلضافة سيانيد البوتاسيوم حيث تعمل كبريتات الحديدوز المائية على‬
‫تحويل (‪ )HCN‬المادة المتبخرة السامة الى معقد (‪ )[Fe(SCN)6] −4‬وفي حالة احتواء العينة على النحاس‬
‫فيتم إضافة قليال من بللورات هيدروكسيل أمين الهيدروكلوريد الذي يعمل على اختزال النحاس الثنائي ‪Cu+2‬‬
‫الى نحاس أحادى ‪ Cu+‬وبذلك يمنع تأثير التداخل ثم ترج محتويات الدورق جيدا‬
‫‪ )4‬إبداء معايرة العينة بتنقيط محلول ‪ EDTA‬القياسي قطرة قطرة مع الرج المستمر واستمر في عملية‬
‫المعايرة حتى الوصول الى نقطة النهاية (حتى يتحول لون المحلول من األحمر الى اللون األزرق )‬
‫سجل الحجم المستهلك من ‪ EDTA‬من السحاحه‬
‫‪ )5‬كرر عملية المعايرة ثالث مرات ثم خذ متوسط الحجم المستهلك من السحاحة من ‪ EDTA‬القياسي‬
‫‪ )6‬احسب العسر الكلي للماء على هيئة ملجم‪/‬لتر كربونات كالسيوم‬
‫ثانيا‪ :‬تقدير تركيز الكالسيوم والماغنسيوم في مياه الشرب‬
‫‪ )1‬نظف أدوات التجربة جيدا بالماء المقطر ثم بالماء الخالي من االيونات‬
‫‪ )2‬بعد تنظيف السحاحة بالماء يتم تنظيفها بقليل من محلول ‪ EDTA‬القياسي المستخدم في التجربة وذلك‬
‫للتخلص من بقايا الماء ثم إمالء السحاحة بمحلول ‪ EDTA‬القياسي (‪ )0.01M‬مع التأكد من عدم وجود‬
‫فقاعات هواء وامتالء الجزء ما تحت الصنبور حتى ال يحدث خطاء في قراءة الحجم‬
‫‪ )3‬بالماصة القياسية خذ ‪ 100‬مل من عينة مياه الشرب في دورق المعايرة ثم أضف الى الدورق ‪ 2‬مل من‬
‫المحلول المنظم (‪ )pH=10‬ثم أضف حوالي نصف جرام من دليل االيروكروم بالك تى رج الدورق‬
‫جيدا حتى يذوب الدليل والحظ ماذا يحدث للمحلول في الدورق؟‬
‫‪25‬‬
‫‪ )4‬إبدأ عملية المعايرة بتنقيط محلول ‪ EDTA‬القياسي قطرة قطرة مع الرج واستمر في عملية المعايرة‬
‫حتى الوصول الى نقطة النهاية (أي حتى يتحول لون المحلول من األحمر الوردي الى األزرق) وسجل‬
‫الحجم المستهلك من السحاحة‬
‫‪ )5‬كرر التجربة ثالث مرات وخذ متوسط الحجم المستهلك (ليكن ‪ )V1‬وهذا الحجم يمثل حجم ‪EDTA‬‬
‫الذى يكافئ الكالسيوم والماغنسيوم‬
‫‪ )6‬نظف دورق المعايرة جيدا بالماء الخالي من االيونات ثم بواسطة الماصة القياسية خذ ‪ 100‬مل من عينة‬
‫مياه الشرب في الدورق المخروطي ثم أضف الى الدورق (‪ 2‬مل من محلول ‪ NaOH‬تركيزه‬
‫‪1‬مول‪/‬لتر)‬
‫‪ )7‬أضف الى الدورق حوالي ½ جم من دليل الميروكسيد ورج الدورق جيد ا‬
‫‪ )8‬إبداء في عملية المعايرة بتنقيط محلول ‪ EDTA‬القياسي قطرة مع الرج المستمرواستمر في عملية‬
‫المعايرة حتى الوصول الى نقطة النهاية أي حتى يتحول لون المحلول من األحمر الوردي الى األحمر‬
‫األرجواني وسجل الحجم المستهلك من السحاحة‬
‫‪ )9‬كرر التجربة ثالثة مرات وخذ متوسط الحجم (ليكن ‪ )V2‬ويمثل هذا الحجم حجم ‪ EDTA‬الذي يكافئ‬
‫الكالسيوم فقط‪.‬‬
‫)‪V3 (EDTA) ≡ Mg+2 = (V1 − V2‬‬
‫احسب تركيز كال من الكالسيوم والماغنسيوم فى عينة الماء‬
‫‪https://www.youtube.com/watch?v=N1Xzp8GPtco‬‬
‫‪https://www.youtube.com/watch?v=qz8xHQJw6qY‬‬
‫‪26‬‬
‫قياس العكارة و التوصيلة الكهربائية لعينة ماء – ‪Measurement conductivity –Turbidity‬‬
‫العكورة أو الكدرة أو العكرة هو مقدار السحابة او الشوائب في الماء‪ .‬يمكن أن يختلف هذا من نهر مليء بالطين والطمي حيث‬
‫يكون من المستحيل رؤيته من خالل الماء (الكدرة العالية) ‪ ،‬إلى مياه الينابيع التي تبدو واضحة تما ًما أو صافية (التعكر‬
‫المنخفض)‪.‬‬
‫يمكن أن يكون سبب العكارة ما يلي‪:‬‬
‫‪‬‬
‫الطمي والرمل والطين ؛‬
‫‪‬‬
‫البكتيريا والجراثيم األخرى ؛‬
‫‪‬‬
‫رواسب كيميائية‪.‬‬
‫من المهم جدا ً فحص الكدرة إلمدادات المياه المنزلية ‪ ،‬حيث إن هذه اإلمدادات غالبا ً ما تخضع لبعض أنواع معالجة المياه التي‬
‫يمكن أن تتأثر بالعكرة‪.‬‬
‫عند إستخدام الكلور ‪ ،‬حتى العكرة المنخفضة للغاية ستمنع الكلور من قتل الجراثيم الموجودة في الماء بكفاءة‪ .‬تم تصميم بعض‬
‫أنظمة المعالجة ‪ ،‬مثل الرسوبيات ومخثرات الدم والمرشحات المسبقة للحصى إلزالة العكارة‪.‬‬
‫من المهم لمشغلي كل من أنظمة المعالجة الكبيرة والصغيرة معرفة مدى نجاح هذه األنظمة‪ .‬فحص الكدرة لعينة ماء قبل وبعد‬
‫كل جزء من أجزاء النظام يمكن أن يخبر المشغل بالمطلوب إلى الصيانة أو التنظيف‪.‬‬
‫الغرض من التجربة‬
‫فحص عكارة لعينتين من المياه وبالتالي معرفة مدى صالحية الماء لإلستهالك البشري‪.‬‬
‫طرق قياس العكرة‬
‫‪ .1‬طريقة النفيلوميتر ‪:‬بإستخدام جهاز ‪Nephelometric Turbidity Unit‬وحدة القياس هي‪NTU.‬‬
‫‪ .2‬طريقة جاكسون ‪:‬بإستخدام جهاز ‪Jackson Turbidity unit‬وحدة القياس‪JTU‬‬
‫قياس العكرة‬
‫‪27‬‬
‫يمكن قياس العكارة باستخدام إما مقياس التعكر اإللكتروني أو أنبوب التعكر‪ .‬كلتا الطريقتين لها مزايا وعيوب ‪ ،‬كما هو مبين‬
‫أدناه‪.‬‬
‫عادة ً ما يتم قياس التعكر بوحدات التعكر الكلوي )‪ (NTU‬أو وحدات تعكر جاكسون )‪ ، (JTU‬اعتمادًا على الطريقة المستخدمة‬
‫في القياس‪ .‬الوحدتين متساوية تقريبا‪.‬‬
‫االجهزة واألدوات‪:‬‬
‫‪ .1‬جهاز قياس العكارة‪(NepheloMeteric).‬‬
‫‪ .2‬محاليل غروية معلومة العكارة‪.‬‬
‫‪ .3‬أنابيب إختبار أسطوانية‪.‬‬
‫‪ .4‬ماصة‪(Pipet).‬‬
‫مقياس العكارة‬
‫هناك العديد من األنواع المختلفة من جهاز قياس العكرة اإللكتروني المتاحة‪ .‬مزاياها وعيوبها هي كما يلي‪:‬‬
‫الفوائد‪:‬‬
‫‪‬‬
‫دقيق للغاية ومفيد بشكل خاص لقياس االضطرابات المنخفضة جدًا (أقل من ‪ 5‬وحدات)‬
‫المساوئ‪:‬‬
‫‪28‬‬
‫‪‬‬
‫التكلفة العالية‬
‫‪‬‬
‫بحاجة إلى مصدر طاقة (التيار الكهربائي أو البطارية)‬
‫‪‬‬
‫يتضرر بسهولة‬
‫من المستحيل إعطاء إرشادات عامة حول استخدامها هنا‪ .‬يجب عليك الرجوع إلى تعليمات الشركات المصنعة الستخدام‬
‫وصيانة هذه العدادات‪.‬‬
‫يوضح الشكل في أدناه مثال على مقياس الكدرة اإللكتروني‪.‬‬
‫المعالجة الممكنة‬
‫يتم عالج العكارة بشكل شائع باستخدام إما عملية الترسيب أو الترشيح‪ .‬اعتمادًا على التطبيق ‪ ،‬سيتم حقن الكواشف الكيميائية في‬
‫مجرى المياه العادمة لزيادة فعالية عملية الترسيب أو الترشيح‪ .‬غالبًا ما تزيل محطات معالجة مياه الشرب ومحطات الصرف‬
‫الصحي البلدية التعكر بمزيج من ترشيح الرمل وخزانات الترسيب وأجهزة التصفية‪.‬‬
‫أمرا شائعًا عند تشتت المسطحات المائية المتأثرة (أي هناك‬
‫تعد معالجة المياه في الموقع أو الجرعات المباشرة لمعالجة التعكر ً‬
‫العديد من المسطحات المائية المنتشرة في منطقة جغرافية ‪ ،‬مثل خزانات مياه الشرب الصغيرة) ‪ ،‬عندما تكون المشكلة غير متسقة‬
‫(أي عندما يكون هناك عكارة في جسم مائي فقط أثناء وبعد موسم األمطار) أو عند الحاجة إلى حل منخفض التكلفة‪ .‬تتضمن‬
‫معالجة التعكر في الموقع إضافة كاشف ‪ ،‬وهو مادة ندف بشكل عام ‪ ،‬يتم توزيعه بالتساوي على سطح جسم الماء‪ .‬ثم تستقر الكتل‬
‫في قاع الجسم المائي حيث تبقى أو تتم إزالتها عند تصريف الجسم المائي‪ .‬تستخدم هذه الطريقة بشكل شائع في مناجم الفحم‬
‫ومنشآت تحميل الفحم حيث تعاني برك تجميع مياه األمطار من مشاكل موسمية مع التعكر‪ .‬يقدم عدد من الشركات أنظمة معالجة‬
‫محمولة لمعالجة المياه في الموقع أو جرعات مباشرة من الكواشف‪.‬‬
‫‪29‬‬
‫الكواشف‬
‫يوجد عدد من الكواشف الكيميائية المتاحة لمعالجة التعكر‪ .‬تشتمل الكواشف المتوفرة لمعالجة التعكر على كبريتات األلومنيوم أو‬
‫الشب ‪ ،Al2 (SO4)3 · nH2O‬كلوريد الحديديك ‪ ،FeCl3‬الجبس ‪ ،CaSO4 · 2H2O‬بولي كلوريد األلومنيوم ‪ ،‬سلسلة‬
‫طويلة البوليمرات القائمة على مادة األكريالميد والعديد من الكواشف المسجلة الملكية‪ .‬يجب مراعاة كيمياء الماء بعناية عند‬
‫تحديد الجرعات الكيميائية ألن بعض الكواشف ‪ ،‬مثل الشب ‪ ،‬ستغير درجة حموضة الماء‪.‬‬
‫التوصيلية الكهربية ‪Electrical conductivity‬‬
‫تعبر التوصيلية الكهربية عن نسب االمالح الكلية الذائبة في المياه‪ ،‬فارتفاعها يدل على ارتفاع نسب االمالح في المياه‪ ،‬حيث انه‬
‫كلنا زادت االمالح في المياه زادت توصيليتها الكهربية (توصيل التيار الكهربي)‪ .‬وزيادة االمالح اما ان تكون بفعل طبيعي‬
‫كطبيعة المياه واألرض الجوفية او ما تذيبه وتسقطه مياه االمطار من عناصر او بفعل صناعي كصرف مياه الصرف الصحي او‬
‫الصناعي على المسطحات المائية الطبيعية‪.‬‬
‫تعتمد التوصيلية الكهربائية للماء على‪:‬‬
‫‪ .1‬مجموع المواد الصلبة الذائبة‪.‬‬
‫‪ .2‬درجة حرارة المياه‪.‬‬
‫‪ .3‬تركيز األيونات‪.‬‬
‫‪ .4‬تكافئ األيونات‪.‬‬
‫تعد المواد الصلبة في الماء إحدى ملوثاته في الحاالت‪:‬‬
‫‪ .1‬زيادة تركيزها في الماء‪.‬‬
‫‪ .2‬مواد سامة‪.‬‬
‫‪.3‬‬
‫مسرطنة‪ ،‬عندئذ يكون الماء غير صالح لالستعماالت المنزلية والصناعية‪.‬‬
‫‪30‬‬
‫ويستخدم الفحص لكافة أنواع المياه ويتم ذلك باستعمال جهاز محمول ‪ Portable‬نوع )‪(Conductivity. TDS. C° meter‬‬
‫ومن هذا يتضح أنه جهاز متعدد االستخدام ويتم تحويله حسب الحاجة لنوع الفحص على سبيل المثال ولغرض إيجاد التوصيلية‬
‫الكهربائية لنموذج معين يتم التالي‪:‬‬
‫‪ .1‬يتم تحويل مؤشر الجهاز على إيعاز التوصيلية الكهربائية‪.‬‬
‫‪ .2‬يتم معايرة جهاز الفحص بوساطة محاليل قياسية ذات توصيلية كهربائية معلومة وتكون مرفقة مع الجهاز وهي‬
‫)‪(1.413µs‬وهذه تستخدم للمياه المعدنية واإلسالة والنهر كونها تراكيز واطئة أما )‪ (12.880µs‬فتستخدم لمياه األهوار‬
‫والصرف الصحي كونها ذات تراكيز عالية‪ ،‬وهذه المحاليل يتم قراءتها مع ضبط درجة حرارة لها‪.‬‬
‫‪ .3‬بعدها يتم إدخال قطب الجهاز في النموذج ومن ثم تسجيل القراءة من الجهاز مباشرة والتي تمثل التوصيلية الكهربائية‬
‫للنموذج بوحدة )‪ (µs‬مايكروسيمنس‪ ،‬عل ًما بأنه يتم غسل قطب الجهاز بالماء المقطر بعد كل عملية فحص‪.‬‬
‫مالحظة‪:‬‬
‫أفضل درجة حرارة للقياس هي ‪oC. 25‬وقيم التوصيلية الكهربائية هي تقريبًا ضعف قيم المواد الصلبة الذائبة الكلية‪.‬‬
‫تحتوي المياه الطبيعية على تراكيز خفيفة من األمالح المعدنية المتأينة وبالتالي فجميعها تشارك في التوصيلية الكهربائية‪ ،‬وتنتج‬
‫التوصيلية العالية عن ارتفاع نسبة الملوحة بسبب الملوثات المعدنية‪ .‬وتعرف التوصيلية الكهربائية بأنها قياس مدى قابلية نقل‬
‫الماء للتيار الكهربائي بوحدة الميكروسيمنز ‪ /‬سم؛ إذ أنه كلما كان تركيز المواد الصلبة الذائبة في الماء أكبر كلما كان قابلية‬
‫الماء لنقل التيار الكهربائي أكبر‪ ،‬وتعتمد قيمة التوصيل الكهربائي على تركيز األيونات الموجودة في المياه‪ ،‬وهي قابلية ‪1.0‬‬
‫سم ‪3‬من الماء على توصيل التيار الكهربائي عند ‪ o25.0‬م وتمثل مقلوب المقاومة النوعية للماء( مقلوب االوم ‪ ohm‬وتسمى‬
‫بالموز‪moh).‬‬
‫بما ّ‬
‫أن التوصيل الكهربائي هو عكس المقاومة الكهربائية لذلك يمكن اعتبار وحدة التوصيل الكهربائي عكس وحد المقاومة‪:‬‬
‫‪mohs = 1/ohms‬‬
‫‪m mohs = 1000 µ mohs‬‬
‫ويستعمل دائما ً وحدة (مايكرو موز‪/‬سم) لقياس التوصيلية الكهربائية النوعية للماء‪ .‬وتقاس بوحدات مايكروسيمنس ‪.‬سم‬
‫‪-‬‬
‫‪1‬وملي سيمنس ‪.‬سم ‪-1.‬ويمكن تحويل التوصيلية الكهربائية المقيسة بوحدة الميكروسيمنز ‪ /‬سم إلى الوحدة (ملي غرام ‪ /‬لتر)‬
‫بضربها في ثابت مقداره ‪0.64‬‬
‫يستفاد من قياس التوصيل الكهربائي لتحديد نقاوة الماء المقطر حيث يكون الماء الخالي من األيونات ‪Deionized Water‬‬
‫عديم التوصيل للكهربائية إذ تكون قيمته قريبة من الصفر‪ .‬بينما تكون للماء المقطر االعتيادي والجديد أقل من ‪(2µ mohs /‬‬
‫)‪cm‬ويمكن أن تصل إلى )‪ (4µ mohs / cm‬إذا تم تخزين الماء المقطر لعدة أسابيع وتنتج هذه الزيادة عن امتصاص الماء‬
‫لغاز ثنائي أوكسيد الكربون أو غاز األمونيا إن وجد في الجو‪.‬‬
‫‪31‬‬
‫يقاس التوصيل الكهربائي للماء باستعمال جهاز قياس التوصيل الكهربائي ‪ Electrical Conductivity Meter‬الذي يرتبط‬
‫بخلية أو قطب حساس للتوصيل الكهربائي‪ ،‬وتؤخذ القراءات بشكل مباشر من مقياس الجهاز ثم تعدل القيم المستحصلة عند‬
‫درجة حــــــرارة (‪oC) 25‬على اعتبار هذه الدرجة قياسية للتوصيل الكهربائي‪.‬‬
‫حددت المواصفة األوربية ‪ EEC‬لعام ‪ 1976‬قيم التوصيلية للمياه السطحية المستخدمة إلنتاج مياه الشرب بـ ‪1000.0‬‬
‫مايكروسيمنس ‪.‬سم ‪-1‬حدًا أقصى مسموح به‪.‬‬
‫جدول‪ :‬نوعية المياه بداللة التوصيلية الكهربائية استناد ًا على دليل منظمة الصحة العالمية‪dS/m‬‬
‫لتوصيلية الكهربائية استناد ًا على دليل منظمة الصحة العالمية‪dS/m‬‬
‫التوصيلية الكهربائية‬
‫نوعية المياه‬
‫‪0.05‬إلى ‪0.40‬‬
‫مياه ممتازة‬
‫‪0.40‬إلى ‪0.750‬‬
‫مياه جيدة‬
‫‪0.750‬إلى ‪1.50‬‬
‫مياه متوسطة‬
‫أكثر من ‪1‬‬
‫مياه ذات معدنية عالية‬
‫‪deciSiemens per metre (dS/m) and millimho per centimetre (mmho/cm), numerically: 1 dS/m = 1 mmho/cm.‬‬
‫ان مجموع دول االتحاد األوربي تسمح بوجود توصيلية للمياه الصالحة للشرب حتى ‪ 1250‬ميكروسيمنز ‪ /‬سم‪.‬‬
‫‪https://www.youtube.com/watch?v=-QF27bncXAQ‬‬
‫‪32‬‬
33
Download