Jaký je rozdíl mezi tvrdou a měkkou vodou?

Voda může být někdy popsána jako tvrdá voda a měkká voda. Rozdíl spočívá na množství rozpuštěných minerálů ve vodě. Tvrdá voda obsahuje vysoké množství minerálů a měkká voda málo.

Voda akumuluje rozpuštěné pevné látky, když se pohybuje skalami a jinými substráty, jako je vápenec, sádra nebo dolomit. Vápník a hořčík jsou zvláště rozpustné ve vodě, a pokud se tyto přirozeně se vyskytující minerály nacházejí v zeměpisné oblasti, obyvatelé obklopující vodní zdroj budou mít tvrdá voda.

Ve Spojených státech mají oblasti východního pobřeží obecně měkkou vodu a oblasti na jihozápadě tvrdou vodu. Dešťová voda, protože nepronikla půdními látkami, jako má podzemní voda, je považována za měkkou.

Vlastnosti tvrdé a měkké vody jsou určeny množstvím minerálů ve vodě, měřeno v miligramech na litr nebo v zrnech na galon. Tvrdost také závisí na pH a teplotě vody.

Americké národní normy definují měkkou vodu jako méně než 17,1 mg / l; pro přiblížení tvrdosti vody však lze použít následující úrovně:

• Měkký: 0-60 mg / l

• Středně těžké: 61

  - 120 mg / L * Tvrdý: 121

  - 180 mg / L * Velmi tvrdé: 181 mg / L a vyšší

Společnými přispěvateli tvrdosti vody jsou vápník, Ca a hořčík, Mg. Oba prvky jsou kovy alkalických zemin nalezené ve skupině 2 v periodické tabulce. Prvky ve sloupci skupiny 2 mají náboj 2+ a ztrácejí dva elektrony, aby vytvořily kationty, například Ca²⁺ a Mg²⁺. Tyto kationty se snadno rozpouštějí ve vodě.

Uhličitan vápenatý, CaCO₃ je běžnou látkou při tvorbě hornin, zejména vápence, typu sedimentární horniny a dolomitu, CaMg (CO₃)₂, také sedimentární hornina. Uhličitan vápenatý se také nachází ve skořápkách mořských organismů a vejcích.

Když dešťová voda s rozpuštěným oxidem uhličitým, CO₂, filtruje přes uhličitan vápenatý, ionty vápníku se rozpouštějí ve vodě. Následující chemická rovnice popisuje tento proces:

CaCO_{3 (s)} + H₂0_(l) + CO_{2 (aq)} → Ca²⁺_(aq) + 2 HCO₃^-

Kde je uhličitan vápenatý, CaCO₃, tvoří Ca²⁺ a hydrogenuhličitan, HCO₃^-, v přítomnosti vody a oxidu uhličitého.

Vlastnosti tvrdé vody jsou popsány jako dočasné a trvalé. Dočasně tvrdá voda obsahuje hydrogenuhličitan, HCO₃^-. Trvalá tvrdá voda obsahuje hydrogenuhličitanové ionty s jinými ionty, jako je síran, SO₄^2-. Vařením se nevysráží trvale vytvrzující druhy a uhličitan sodný, Na₂CO₃, bude třeba přidat.

Když se ohřívá tvrdá voda, často zanechává povlak na hrncích nebo nádobách. Všimněte si, že rovnice pro tuto sraženinu je opačná pro Ca²⁺ ionty rozpouštějící se ve vodném roztoku:

Ca.²⁺_(aq) + 2 HCO₃^-_(aq) → CaCO_{3 (s)} + H₂0 _(l) + CO_{2 (aq)}

Sraženina uhličitanu vápenatého, CaCO₃, se nazývá měřítko. Přestože je čištění frustrující, nejedná se o zdravotní problém.

Sraženina se může časem vytvářet; a to může ovlivnit životnost spotřebičů, jako jsou myčky nádobí a pračky, a jakékoli vodovodní potrubí. Nahromadění omezuje prostor, kde může proudit voda, a bylo by nutné vyměnit zařízení a potrubí.

Jak již bylo zmíněno výše, tvrdá voda obsahuje rozpuštěné minerály, které mohou spotřebitelům způsobovat problémy tím, že zanechávají usazeniny v potrubí a zařízeních. Tvrdá voda také narušuje účinnost mnoha čisticích prostředků pro domácnost.

Ca²⁺ a Mg²⁺ ionty interferují s vlastnostmi povrchově aktivní látky mýdlo. Povrchově aktivní látka snižuje povrchové napětí vody, což jí umožňuje udržovat kontakt s pevným povrchem, jako je oděv nebo umyvadlo v koupelně. Ionty interferují s procesem povrchově aktivní látky, což k dokončení úkolu často vyžaduje další prádlo nebo čisticí prostředek.

Minerály v tvrdé vodě se také kombinují s mýdlem a vytvářejí lepkavý nebo zakalený film na nádobí a ve vanách, sprchách a dřezech. Tento film může také pokrýt oděv, kůži a vlasy, takže oděv vypadá špinavě a způsobuje suchou nebo podrážděnou pokožku nebo vlasy, které jsou matné a nezvládnutelné.

Tvrdá voda má další přínos pro zdraví. Vápník a hořčík jsou důležité minerály, které tělo potřebuje pro růst a funkci kostí a svalů. Tyto minerály také regulují krevní tlak a působení enzymů. Zdrojem těchto minerálů může být konzumace tvrdé vody.

Měkká voda nemá nepříznivé účinky minerálních usazenin na domácí spotřebiče a vodovodní potrubí. Postrádá minerální chuť tvrdé vody a nezanechává zbytky na pokožce, nádobí nebo jiných površích.

Změkčovač vody pro domácnost funguje iontovou výměnou. Když tvrdá voda prochází iontoměničem, proudí vrstvami polymerních (plastových) kuliček, které jsou kovalentně vázány na aniontové skupiny, například:

• -VRKAT^-
  
• sodík
  
• Na⁺
  
• nebo draslík
  
• K.⁺ kationty

Jak voda prochází těmito kuličkami, ionty vápníku a hořčíku vytlačují ionty sodíku nebo draslíku.

Výhody změkčovačů vody jsou čistší prádlo, spotřebiče s delší životností a žádné usazování lepkavého mýdla. Spotřebitelé používají méně pracího prostředku a jiných typů čisticích prostředků a detergentů. Oblečení je světlejší a umyvadla, vany a sprchy vyžadují méně čištění.

Vodní zařízení, jako jsou kotle, ohřívače vody a myčky nádobí, běžně fungují efektivněji a vyžadují méně údržby, protože měkká voda nezpůsobuje hromadění vodního kamene v potrubí a vodovodní instalaci. Uživatelé měkké vody často uvádějí, že vlasy a pokožka jsou méně suché a šupinaté.

Nevýhody změkčovačů vody zahrnují vysoké náklady a úsilí spojené s udržováním systému změkčování vody. Změkčovač vody a jeho instalace mohou stát tisíce amerických dolarů a je nutné pravidelně přidávat sůl změkčovače vody.

Změkčovače vody jsou v procesu regenerace náročné na vodu a používají až 25 galonů vody denně. Proplachování změkčovačů vody solným roztokem může mít negativní dopad na životní prostředí. Tato voda se svým vysokým obsahem sodíku se nedoporučuje pro zalévání rostlin, trávníků nebo zahrad.

Zdravá měkčená voda obsahuje více sodíku než tvrdá voda, a to může být problematické pro lidi, kteří musí omezit příjem solí ve stravě. Protože byla odstraněna velká část vápníku a hořčíku, měkká voda neposkytuje zdroj těchto minerálů ve stravě.