Каква е разликата между твърда и мека вода?

Понякога водата може да бъде описана като твърда и мека вода. Разграничението се основава на количеството разтворени минерали във водата. Твърдата вода съдържа голямо количество минерали, а меката вода съдържа почти никакви.

Водата натрупва разтворени твърди вещества, докато се движи през скали и други субстрати, като варовик, гипс или доломит. Калцият и магнезият са особено разтворими във вода и ако тези естествено срещащи се минерали са в географския район, жителите около водоизточника ще имат твърда вода.

В Съединените щати районите на Източното крайбрежие обикновено имат мека вода, а тези на югозапад имат твърда вода. Дъждовната вода, тъй като не е проникнала през почвените вещества, както подземните води, се счита за мека.

Характеристиките на твърдата и меката вода се определят от количеството минерали във водата, измерено в милиграми на литър или в зърна на галон. Твърдостта също зависи от рН и температурата на водата.

Американските национални стандарти определят меката вода като съдържаща по-малко от 17,1 mg / L; за приблизителна твърдост на водата обаче могат да се използват следните нива:

• Мека: 0 - 60 mg / L

• Умерено трудно: 61

  - 120 mg / L * Твърдо: 121

  - 180 mg / L * Много твърдо: 181 mg / L и повече

Общите фактори за твърдостта на водата са калций, Ca и магнезий, Mg. И двата елемента са алкалоземни метали, намерени в група 2 на периодичната таблица. Елементите в колоната от група 2 имат заряд 2+ и губят два електрона, за да образуват катиони, като Ca²⁺ и Mg²⁺. Тези катиони лесно се разтварят във вода.

Калциев карбонат, CaCO₃ е често срещано вещество в образуването на скали, особено на варовик, вид седиментна скала и доломит, CaMg (CO₃)₂, също седиментна скала. Калциевият карбонат се намира и в черупките на морските организми и яйцата.

Когато дъждовната вода с разтворен въглероден диоксид, CO₂, филтрира се през калциев карбонат, калциевите йони се разтварят във водата. Следното химично уравнение описва този процес:

CaCO_{3 (и)} + Н₂0_(л) + СО_{2 (aq)} → Ca²⁺_(aq) + 2HCO₃^-

Където калциевият карбонат, CaCO₃, образува Ca²⁺ и бикарбонат, HCO₃^-, в присъствието на вода и въглероден диоксид.

Свойствата на твърдата вода се описват като временно и постоянно. Временната твърда вода съдържа бикарбонат, HCO₃^-. Постоянната твърда вода съдържа бикарбонатни йони с други йони като сулфат, SO₄^2-. Кипенето не утаява трайните втвърдяващи се видове и натриевия карбонат, Na₂CO₃, ще трябва да се добави.

Когато твърдата вода се нагрява, тя често оставя покритие върху саксии или контейнери. Имайте предвид, че уравнението за тази утайка е обратното за Ca²⁺ йони, разтварящи се във воден разтвор:

Ca²⁺_(aq) + 2HCO₃^-_(aq) → CaCO_{3 (и)} + Н₂0 _(л) + СО_{2 (aq)}

Утайката на калциевия карбонат, CaCO₃, се нарича мащаб. Макар и да е разочароващо от почистването, това не е грижа за здравето.

Утайката може да се натрупа с течение на времето; и това може да повлияе на живота на уреди като съдомиялни и перални машини и всички водопроводни тръби. Натрупването ограничава пространството, където водата може да тече и уредите и тръбите ще трябва да бъдат заменени.

Както бе споменато по-горе, твърдата вода съдържа разтворени минерали, които могат да създадат проблеми на потребителите, като оставят отлагания във водопроводите и уредите. Твърдата вода също пречи на ефективността на много домакински почистващи продукти.

Ca²⁺ и Mg²⁺ йони пречат на повърхностноактивните качества на сапун. Повърхностноактивното вещество намалява повърхностното напрежение на водата, което й позволява да поддържа контакт с твърда повърхност, като дрехи или мивка за баня. Йоните пречат на процеса на повърхностноактивното вещество и това често изисква допълнително пране или почистващ агент за изпълнение на дадена задача.

Минералите в твърдата вода също се комбинират със сапун, за да образуват лепкав или мъглив филм върху съдовете и във ваните, душовете и мивките. Този филм може също така да покрие дрехи, кожа и коса, което прави дрехите да изглеждат мръсни, причинявайки суха или раздразнена кожа или коса, които са тъпи и неуправляеми.

Твърдата вода има допълнителна полза за здравето. Калцият и магнезият са важни минерали, необходими на тялото за растежа и функцията на костите и мускулите. Тези минерали също регулират кръвното налягане и действието на ензимите. Консумирането на твърда вода може да е източник на тези минерали.

Меката вода няма отрицателното въздействие на минералните отлагания върху домакинските уреди и водопроводните тръби. Липсва минералният вкус на твърда вода и не оставя остатъци по кожата, съдовете или други повърхности.

Домакинският омекотител за вода работи чрез йонообмен. Когато твърдата вода преминава през йонообменник, тя тече от слоеве полимерни (пластмасови) перли, които са ковалентно свързани към анионни групи, като:

• –COO^-
  
• натрий
  
• Na⁺
  
• или калий
  
• К⁺ катиони

Когато водата преминава покрай тези зърна, калциевите и магнезиевите йони изместват натриевите или калиевите йони.

Предимствата на омекотителите за вода са по-чисто пране, по-дълготрайни уреди и липса на лепкав сапун. Потребителите използват по-малко перилни препарати и други видове почистващи препарати. Дрехите са по-ярки, а мивките, ваните и душовете изискват по-малко почистване.

Водните уреди като котли, бойлери и съдомиялни машини обикновено работят по-ефективно и се нуждаят от по-малко поддръжка, тъй като меката вода не води до натрупване на котлен камък в тръбите и водопроводната арматура. Потребителите на мека вода често съобщават, че косата и кожата се чувстват по-малко сухи и люспести.

Недостатъците на омекотителите за вода включват високите разходи и усилия, свързани с поддържането на система за омекотяване на водата. Омекотител за вода и неговото инсталиране може да струва хиляди щатски долари и сол за омекотяване на вода трябва да се добавя редовно.

Омекотителите за вода са интензивни в процеса на регенерация, използвайки до 25 галона вода на ден. Измиването на омекотителите за вода със солен разтвор може да има отрицателно въздействие върху околната среда. Тази вода с високото си съдържание на натрий не се препоръчва за поливане на растения, тревни площи или градини.

Здравословна, омекотена вода съдържа повече натрий отколкото твърдата вода, и това може да бъде проблематично за хората, които трябва да ограничат приема на диетична сол. Тъй като голяма част от калция и магнезия са отстранени, меката вода не осигурява източник на тези минерали в храната.