Kuo skiriasi kietas ir minkštas vanduo?

Kartais vanduo gali būti apibūdinamas kaip kietas vanduo ir minkštas vanduo. Skirtumas priklauso nuo ištirpusių mineralų kiekio vandenyje. Kietame vandenyje yra didelis mineralų kiekis, o minkštame - mažai.

Vanduo kaupia ištirpusias kietąsias medžiagas, kai juda per uolas ir kitus substratus, tokius kaip kalkakmenis, gipsas ar dolomitas. Kalcis ir magnis ypač gerai tirpsta vandenyje, o jei šie natūraliai randami mineralai yra geografinėje vietovėje, vandens šaltinį supantys gyventojai turės sunkus vanduo.

Jungtinėse Valstijose rytinės pakrantės rajonuose paprastai yra minkšto vandens, o pietvakariuose - kieto. Lietaus vanduo laikomas minkštu, nes jis nėra prasiskverbęs per dirvožemį, kaip požeminis vanduo.

Kieto vandens ir minkšto vandens savybes lemia mineralų kiekis vandenyje, matuojamas miligramais litre arba grūdais galone. Kietumas taip pat priklauso nuo vandens pH ir temperatūros.

Amerikos nacionaliniai standartai nurodo, kad minkštas vanduo turi mažiau nei 17,1 mg / l; tačiau norint įvertinti vandens kietumą, gali būti naudojami šie lygiai:

• Minkštas: 0 - 60 mg / l

• Vidutiniškai sunkus: 61

  - 120 mg / l * kietasis: 121

  - 180 mg / l * labai sunku: 181 mg / l ir daugiau

Dažni vandens kietumo veiksniai yra kalcis, Ca ir magnis, Mg. Abu elementai yra šarminiai žemės metalai, rasti 2 grupėje periodinėje lentelėje. 2 grupės stulpelio elementai turi 2+ krūvį ir praranda du elektronus, kad susidarytų katijonai, pavyzdžiui, Ca²⁺ ir Mg²⁺. Šie katijonai lengvai ištirpsta vandenyje.

Kalcio karbonatas, CaCO₃ yra dažna uolienų susidarymo medžiaga, ypač kalkakmenis, nuosėdinių uolienų ir dolomito tipas CaMg (CO₃)₂, taip pat nuosėdinė uoliena. Kalcio karbonato taip pat yra jūrų organizmų ir kiaušinių lukštuose.

Kai lietaus vanduo su ištirpusiu anglies dioksidu, CO₂, filtruojamas per kalcio karbonatą, kalcio jonai ištirpsta vandenyje. Ši cheminė lygtis apibūdina šį procesą:

CaCO_{3 (s)} + H₂0_l) + CO_{2 (aq)} → Ca²⁺_(aq) + 2HCO₃^-

Kur kalcio karbonatas, CaCO₃, sudaro Ca²⁺ ir hidrokarbonatas, HCO₃^-, esant vandeniui ir anglies dioksidui.

Kieto vandens savybės apibūdinamos taip: laikinas ir nuolatinis. Laikinajame kietajame vandenyje yra hidrokarbonato (HCO)₃^-. Nuolatiniame kietajame vandenyje yra bikarbonato jonų su kitais jonais, tokiais kaip sulfatas, SO₄^2-. Verdant neišskiriamos nuolatinio kietėjimo rūšys ir natrio karbonatas Na₂CO₃, reikėtų pridėti.

Kaitinant kietą vandenį, jis dažnai palieka indus ar indus. Atkreipkite dėmesį, kad šių nuosėdų lygtis yra atvirkštinė Ca²⁺ jonai, ištirpę vandeniniame tirpale:

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

Kalcio karbonato nuosėdos, CaCO₃, vadinamas masteliu. Nors tai varginantis valymas, tai nėra sveikatos problema.

Laikui bėgant nuosėdos gali susidaryti; tačiau tai gali turėti įtakos prietaisų, tokių kaip indaplovės ir skalbimo mašinos, bei bet kokių vandentiekio vamzdžių tarnavimo laikui. Užstatymas susiaurina erdvę, kur vanduo gali tekėti, todėl reikėtų pakeisti prietaisus ir vamzdžius.

Kaip minėta pirmiau, kietajame vandenyje yra ištirpusių mineralų, kurie gali sukelti problemų vartotojams, paliekant nuosėdas vandentiekyje ir prietaisuose. Kietas vanduo taip pat trukdo daugelio buitinių valymo priemonių efektyvumui.

CA²⁺ ir Mg²⁺ jonai trukdo paviršinio aktyvumo savybėms muilo. Paviršiaus aktyvioji medžiaga sumažina vandens paviršiaus įtempimą, leidžiantį palaikyti sąlytį su tvirtu paviršiumi, pavyzdžiui, drabužiais ar vonios kriaukle. Jonai trukdo paviršinio aktyvumo medžiagos procesui, o tam dažnai reikia papildomos skalbimo ar valymo priemonės, kad būtų galima atlikti užduotį.

Kietame vandenyje esančios mineralinės medžiagos kartu su muilu sukuria lipnią arba miglotą plėvelę ant indų, vonių, dušų ir kriauklių. Ši plėvelė taip pat gali padengti drabužius, odą ir plaukus, todėl drabužiai atrodo nuvalkioti, todėl sausa ar sudirgusi oda ar plaukai yra nuobodu ir nevaldomi.

Kietas vanduo turi papildomos naudos sveikatai. Kalcis ir magnis yra svarbūs mineralai, kurių organizmui reikia kaulų ir raumenų augimui bei veiklai. Šie mineralai taip pat reguliuoja kraujospūdį ir fermentų veikimą. Kietojo vandens vartojimas gali būti šių mineralų šaltinis.

Minkštas vanduo neturi neigiamo mineralų nuosėdų poveikio buitiniams prietaisams ir vandentiekio vamzdžiams. Trūksta mineralinio kieto vandens skonio ir nepalieka likučių ant odos, indų ar kitų paviršių.

Buitinis vandens minkštiklis veikia jonų mainais. Kai kietasis vanduo praleidžiamas per jonų keitiklį, jis teka polimerinių (plastikinių) granulių sluoksniais, kurie yra kovalentiškai susieti su anijonų grupėmis, tokiomis kaip:

• –COO^-
  
• natrio
  
• Na⁺
  
• arba kalio
  
• K.⁺ katijonai

Vandeniui praeinant pro šias granules, kalcio ir magnio jonai išstumia natrio arba kalio jonus.

Vandens minkštiklių privalumai yra švaresni skalbiniai, ilgaamžiškesni prietaisai ir nesikaupiantis lipnus muilas. Vartotojai naudoja mažiau skalbinių ploviklių ir kitų rūšių ploviklių. Drabužiai yra ryškesni, o kriaukles, vonias ir dušus reikia mažiau valyti.

Vandens prietaisai, tokie kaip katilai, vandens šildytuvai ir indaplovės, paprastai veikia efektyviau ir juos reikia mažiau prižiūrėti, nes minkštas vanduo nesudaro vamzdžių ir santechnikos įrenginių nuosėdų. Minkšto vandens vartotojai dažnai praneša, kad plaukai ir oda jaučiasi mažiau sausi ir pleiskanoti.

Vandens minkštiklių trūkumai yra didelės išlaidos ir pastangos, susijusios su vandens minkštinimo sistemos priežiūra. Vandens minkštiklis ir jo įrengimas gali kainuoti tūkstančius JAV dolerių, o vandens minkštiklio druskos reikia pridėti reguliariai.

Vandens minkštikliai regeneravimo procese reikalauja daug vandens, per dieną sunaudoja iki 25 litrų vandens. Vandens minkštiklių skalavimas druskos tirpalu gali turėti neigiamą poveikį aplinkai. Šis vanduo, turintis daug natrio, nerekomenduojamas laistyti augalus, veją ar sodus.

Sveikatos požiūriu suminkštintame vandenyje yra daugiau natrio nei kietas vanduo, ir tai gali būti problemiška žmonėms, kurie turi riboti druskos kiekį maiste. Kadangi didžioji dalis kalcio ir magnio buvo pašalinta, minkštas vanduo nėra šių mineralų šaltinis dietoje.