מה ההבדל בין מים קשים ורכים?

לעיתים ניתן לתאר מים כמים קשים ומים רכים. ההבחנה נשענת על כמות המינרלים המומסים בתוך המים. מים קשים מכילים כמות גבוהה של מינרלים, ומים רכים מכילים מעט מאוד.

מים מצטברים מוצקים מומסים כאשר הם נעים דרך סלעים ומצעים אחרים, כמו אבן גיר, גבס או דולומיט. סידן ומגנזיום מסיסים במיוחד במים, ואם מינרלים אלו נמצאים באזור הגיאוגרפי, התושבים המקיפים את מקור המים יהיו מים קשים.

בארצות הברית, באזורים של החוף המזרחי יש בדרך כלל מים רכים, ובאזורים בדרום מערב יש מים קשים. מי גשמים, מכיוון שלא חלחלו דרך חומרי קרקע כמו למי תהום, נחשבים רכים.

המאפיינים של מים קשים ומים רכים נקבעים על ידי כמות המינרלים במים, הנמדדת במיליגרם לליטר או בגרגרים לליטר. קשיות תלויה גם ב- pH ובטמפרטורת המים.

התקנים הלאומיים האמריקאים מגדירים מים רכים כמכילים פחות מ -17.1 מ"ג / ליטר; עם זאת, ניתן להשתמש ברמות הבאות בכדי לבחון את קשיות המים:

• רך: 0 - 60 מ"ג / ליטר

• קשה למדי: 61

  - 120 מ"ג / ליטר * קשה: 121

  - 180 מ"ג / ליטר * קשה מאוד: 181 מ"ג / ליטר ומעלה

התורמים הנפוצים לקשיות המים הם סידן, Ca, ומגנזיום, Mg. שני היסודות הם מתכות אדמה אלקליין המצויות בקבוצה 2 בטבלה המחזורית. האלמנטים בעמודה קבוצה 2 הם בעלי מטען של 2+ ומאבדים שני אלקטרונים ליצירת קטיונים, כגון Ca

סידן פחמתי, CaCO₃ הוא חומר נפוץ ביצירת סלעים, במיוחד של אבן גיר, סוג של סלע משקע ו דולומיט, CaMg (CO₃)₂, גם סלע משקע. סידן פחמתי נמצא גם בקליפות של אורגניזמים ימיים וביצים.

כאשר מי גשמים עם פחמן דו חמצני מומס, CO₂, מסנן דרך סידן פחמתי, יוני הסידן מתמוססים במים. המשוואה הכימית הבאה מתארת ​​תהליך זה:

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

היכן שהסידן פחמתי, CaCO₃, יוצר Ca²⁺ וביקרבונט, HCO₃^-, בנוכחות מים ופחמן דו חמצני.

המאפיינים של מים קשים מתוארים כ זמני וקבוע. מים קשים זמניים מכילים ביקרבונט, HCO₃^-. מים קשים קבועים מכילים יוני ביקרבונט עם יונים אחרים כמו סולפט, SO₄^2-. רתיחה אינה מזרזת את המינים המתקשים הקבועים, ונתרן פחמתי, Na₂שיתוף₃, יהיה צורך להוסיף.

כאשר מחממים מים קשים, לעתים קרובות הם משאירים ציפוי על סירים או מיכלים. שימו לב שהמשוואה למשקע זה היא הפוכה ל- Ca²⁺ יונים הממיסים בתמיסה מימית:

Ca²⁺_(aq) + 2HCO₃^-_(aq) → CaCO_{3 (ים)} + H₂0 _(l) + CO_{2 (aq)}

משקע הסידן הפחמתי, CaCO₃, נקרא סולם. אמנם מתסכל לנקות, אבל זה לא דאגה בריאותית.

המשקע יכול לבנות לאורך זמן; עם זאת, וזה עשוי להשפיע על חיי המכשירים כמו מדיחי כלים ומכונות כביסה וכל צינורות אינסטלציה. הצטברות מכווצת את החלל שבו מים מסוגלים לזרום, ויש צורך להחליף מכשירים וצינורות.

כאמור, מים קשים מכילים מינרלים מומסים שעלולים לגרום לבעיות עבור הצרכנים על ידי השארת משקעים בצנרת ובמכשירים. מים קשים מפריעים גם ליעילותם של מוצרי ניקיון ביתיים רבים.

ה- Ca²⁺ ומג²⁺ יונים מפריעים לאיכויות של חומרים פעילי שטח סַבּוֹן. חומר פעילי שטח מוריד את מתח הפנים של המים ומאפשר להם לשמור על מגע עם משטח מוצק, כמו בגדים או כיור אמבטיה. היונים מפריעים לתהליך חומר השטח, ולעתים קרובות הדבר דורש כביסה או חומר ניקוי נוסף בכדי להשלים משימה.

המינרלים במים קשים משולבים גם עם סבון ליצירת סרט דביק או מעורפל על כלי אוכל ובאמבטיות, מקלחות וכיורים. סרט זה יכול גם לכסות בגדים, עור ושיער, מה שגורם לבגדים להיראות סתומים, ולגרום לעור יבש או מגורה או שיער עמום ובלתי ניתן לניהול.

למים קשים אכן יש יתרון בריאותי נוסף. סידן ומגנזיום הם מינרלים חשובים שהגוף זקוק להם לצורך הגדילה והתפקוד של העצמות והשרירים. מינרלים אלה מווסתים גם את לחץ הדם ופעולות האנזים. צריכת מים קשים עשויה להיות מקור למינרלים אלה.

למים רכים אין השפעות שליליות של משקעים מינרליים על מכשירי חשמל ביתיים וצינורות אינסטלציה. הוא חסר את הטעם המינרלי של מים קשים ואינו משאיר שאריות על עור, כלים או משטחים אחרים.

מרכך מים ביתי עובד על ידי החלפת יונים. כאשר המים הקשים עוברים דרך מחליף יונים, הם זורמים על ידי שכבות של חרוזי פולימר (פלסטיק) הקשורים קוולנטית לקבוצות אניונים, כגון:

• –COO^-
  
• נתרן
  
• Na⁺
  
• או אשלגן
  
• ק⁺ קטיונים

ככל שהמים עוברים ליד חרוזים אלה, יוני הסידן והמגנזיום מעקרים את יוני הנתרן או האשלגן.

היתרונות של מרככי מים הם כביסה נקייה יותר, מכשירי חשמל לאורך זמן וללא הצטברות סבון דביק. צרכנים משתמשים פחות בחומרי כביסה ובסוגים אחרים של חומרי ניקוי וחומרי ניקוי. הלבוש בהיר יותר, וכיורים, אמבטיות ומקלחות דורשים פחות ניקיון.

מכשירי מים כגון דודים, מחממי מים ומדיחי כלים בדרך כלל פועלים בצורה יעילה יותר וזקוקים פחות לתחזוקה מכיוון שמים רכים אינם גורמים להצטברות אבנית בצנרת ובגופי הצנרת. משתמשים במים רכים מדווחים לעיתים קרובות על שיער ועור שהם פחות יבשים ומתקלפים.

החסרונות של מרככי מים כוללים את העלות הגבוהה והמאמץ הכרוך בשמירה על מערכת לריכוך מים. מרכך מים והתקנתו עשויים לעלות באלפי דולרים אמריקאיים, ויש להוסיף מלח מרכך מים באופן קבוע.

מרככי מים הם עתירי מים בתהליך ההתחדשות, תוך שימוש של עד 25 ליטרים של מים ליום. לשטיפת מרככי מים בתמיסת מלח יכולה להיות השפעה שלילית על הסביבה. מים אלה, עם אחוז הנתרן הגבוה שלהם, אינם מומלצים להשקיית צמחים, מדשאות או גינות.

מים מרוככים מבחינה בריאותית מכילים יותר נתרן מאשר מים קשים, וזה יכול להיות בעייתי עבור אנשים שחייבים להגביל את צריכת המלח התזונתית שלהם. מכיוון שרבים מהסידן והמגנזיום הוסרו, מים רכים אינם מספקים מקור למינרלים אלה בתזונה.