Qual è la differenza tra acqua dura e acqua dolce?

L'acqua può essere talvolta descritta come acqua dura e acqua dolce. La distinzione si basa sulla quantità di minerali disciolti nell'acqua. L'acqua dura contiene un'elevata quantità di minerali e l'acqua dolce ne contiene poco o nessuno.

L'acqua accumula solidi disciolti mentre si muove attraverso rocce e altri substrati, come calcare, gesso o dolomite. Calcio e magnesio sono particolarmente solubili in acqua, e se questi minerali naturali si trovano all'interno dell'area geografica, i residenti che circondano la fonte d'acqua avranno acqua dura.

Negli Stati Uniti, le aree della costa orientale hanno generalmente acqua dolce e quelle del sud-ovest hanno acqua dura. L'acqua piovana, poiché non ha percolato attraverso le sostanze del suolo come le acque sotterranee, è considerata morbida.

Le caratteristiche dell'acqua dura e dell'acqua dolce sono determinate dalla quantità di minerali nell'acqua, misurata in milligrammi per litro o in grani per gallone. La durezza dipende anche dal pH e dalla temperatura dell'acqua.

Gli standard nazionali americani definiscono l'acqua dolce come contenente meno di 17,1 mg/L; tuttavia, i seguenti livelli possono essere utilizzati per approssimare la durezza dell'acqua:

• Morbido: 0 – 60 mg/L

• Moderatamente difficile: 61

  – 120 mg/L* Duro: 121

  – 180 mg/L * Molto duro: 181 mg/L e oltre

Contribuenti comuni della durezza dell'acqua sono calcio, Ca e magnesio, Mg. Entrambi gli elementi sono metalli alcalino-terrosi che si trovano nel gruppo 2 della tavola periodica. Gli elementi nella colonna del Gruppo 2 hanno una carica 2+ e perdono due elettroni per formare cationi, come Ca²⁺ e Mg²⁺. Questi cationi si dissolvono facilmente in acqua.

Carbonato di calcio, CaCO₃ è una sostanza comune nella formazione rocciosa, soprattutto di calcare, un tipo di roccia sedimentaria e dolomite, CaMg (CO₃)₂, anch'essa roccia sedimentaria. Il carbonato di calcio si trova anche nei gusci degli organismi marini e nelle uova.

Quando l'acqua piovana con anidride carbonica disciolta, CO₂, filtra attraverso il carbonato di calcio, gli ioni calcio si dissolvono nell'acqua. La seguente equazione chimica descrive questo processo:

CaCO_3(i) + H₂0_(l) + CO_2(ac) → Ca²⁺_(ac) + 2HCO₃^-

Dove il carbonato di calcio, CaCO₃, forma Ca²⁺ e bicarbonato, HCO₃^-, in presenza di acqua e anidride carbonica.

Le proprietà dell'acqua dura sono descritte come temporaneo e permanente. L'acqua dura temporanea contiene bicarbonato, HCO₃^-. L'acqua dura permanente contiene ioni bicarbonato con altri ioni come solfato, SO₄^2-. L'ebollizione non fa precipitare le specie indurenti permanenti e il carbonato di sodio, Na₂CO₃, andrebbe aggiunto.

Quando l'acqua dura viene riscaldata, spesso lascia un rivestimento su pentole o contenitori. Si noti che l'equazione per questo precipitato è l'inverso per il Ca²⁺ ioni che si sciolgono in soluzione acquosa:

Circa²⁺_(ac) + 2HCO₃^-_(ac) → CaCO_3(i) + H₂0 _(l) + CO_2(ac)

Il precipitato di carbonato di calcio, CaCO₃, si chiama scala. Pur essendo frustrante da pulire, non è un problema di salute.

Il precipitato può accumularsi nel tempo; tuttavia, e ciò può influire sulla durata di elettrodomestici come lavastoviglie e lavatrici e di eventuali tubi idraulici. L'accumulo restringe lo spazio in cui l'acqua può fluire e gli elettrodomestici e i tubi dovrebbero essere sostituiti.

Come accennato in precedenza, l'acqua dura contiene minerali disciolti che possono causare problemi ai consumatori lasciando depositi nelle tubature e negli elettrodomestici. L'acqua dura interferisce anche con l'efficacia di molti prodotti per la pulizia della casa.

Il CA²⁺ e Mg²⁺ ioni interferiscono con le qualità tensioattive di sapone. Un tensioattivo abbassa la tensione superficiale dell'acqua permettendole di mantenere il contatto con una superficie solida, come i vestiti o un lavandino del bagno. Gli ioni interferiscono con il processo del tensioattivo e questo spesso richiede ulteriore bucato o detergente per completare un'attività.

I minerali nell'acqua dura si combinano anche con il sapone per formare un film appiccicoso o opaco sulle stoviglie e nelle vasche da bagno, docce e lavandini. Questo film può anche rivestire vestiti, pelle e capelli, facendo sembrare i vestiti sporchi, causando pelle secca o irritata o capelli opachi e ingestibili.

L'acqua dura ha un ulteriore beneficio per la salute. Calcio e magnesio sono minerali importanti di cui il corpo ha bisogno per la crescita e la funzione delle ossa e dei muscoli. Questi minerali regolano anche la pressione sanguigna e l'azione degli enzimi. Il consumo di acqua dura può essere una fonte di questi minerali.

L'acqua dolce non ha gli effetti negativi dei depositi minerali sugli elettrodomestici e sui tubi idraulici. Non ha il sapore minerale dell'acqua dura e non lascia residui su pelle, stoviglie o altre superfici.

Un addolcitore domestico funziona a scambio ionico. Quando l'acqua dura viene fatta passare attraverso uno scambiatore di ioni, scorre attraverso strati di perle di polimero (plastica) che sono legate in modo covalente a gruppi anionici, come:

• –COO^-
  
• sodio
  
• N / A⁺
  
• o potassio
  
• K⁺ cationi

Quando l'acqua passa vicino a queste sfere, gli ioni calcio e magnesio spostano gli ioni sodio o potassio.

I vantaggi degli addolcitori d'acqua sono un bucato più pulito, elettrodomestici che durano più a lungo e nessun accumulo di sapone appiccicoso. I consumatori usano meno detersivo per bucato e altri tipi di detergenti e detersivi. L'abbigliamento è più luminoso e lavandini, vasche e docce richiedono meno pulizia.

Gli elettrodomestici come caldaie, scaldabagni e lavastoviglie funzionano in genere in modo più efficiente e richiedono meno manutenzione poiché l'acqua dolce non provoca l'accumulo di calcare nei tubi e negli impianti idraulici. Gli utenti di acqua dolce spesso riferiscono che i capelli e la pelle si sentono meno secchi e traballanti.

Gli svantaggi degli addolcitori d'acqua includono l'alto costo e lo sforzo necessari per mantenere un sistema di addolcimento dell'acqua. Un addolcitore d'acqua e la sua installazione possono costare migliaia di dollari USA e il sale per addolcitori d'acqua deve essere aggiunto regolarmente.

Gli addolcitori d'acqua consumano molta acqua nel processo di rigenerazione, utilizzando fino a 25 galloni di acqua al giorno. Il lavaggio degli addolcitori d'acqua con una soluzione salina può avere impatti negativi sull'ambiente. Quest'acqua, con il suo alto contenuto di sodio, è sconsigliata per annaffiare piante, prati o giardini.

L'acqua addolcita per la salute contiene più sodio rispetto all'acqua dura, e questo può essere problematico per le persone che devono limitare l'assunzione di sale nella dieta. Poiché gran parte del calcio e del magnesio sono stati rimossi, l'acqua dolce non fornisce una fonte per questi minerali nella dieta.