Kāda ir atšķirība starp cietu un mīkstu ūdeni?

Dažreiz ūdeni var raksturot kā cietu ūdeni un mīkstu ūdeni. Atšķirība balstās uz izšķīdušo minerālvielu daudzumu ūdenī. Cietā ūdenī ir liels daudzums minerālvielu, un mīkstajā ūdenī ir maz.

Ūdens uzkrājas izšķīdušās cietās vielas, pārvietojoties pa akmeņiem un citiem substrātiem, piemēram, kaļķakmeni, ģipsi vai dolomītu. Kalcijs un magnijs ir īpaši šķīst ūdenī, un, ja šie dabiski sastopamie minerāli atrodas ģeogrāfiskajā apgabalā, iedzīvotājiem, kas ieskauj ūdens avotu, būs ciets ūdens.

Amerikas Savienotajās Valstīs austrumu krasta apgabalos parasti ir mīksts ūdens, bet dienvidrietumos - ciets. Lietus ūdens tiek uzskatīts par mīkstu, jo tas nav caurdurts augsnē, piemēram, gruntsūdeņos.

Cietā ūdens un mīkstā ūdens īpašības nosaka minerālvielu daudzums ūdenī, ko mēra miligramos litrā vai graudos uz galonu. Cietība ir atkarīga arī no ūdens pH un temperatūras.

Amerikas nacionālie standarti nosaka, ka mīkstais ūdens satur mazāk nekā 17,1 mg / L; tomēr, lai tuvinātu ūdens cietību, var izmantot šādus līmeņus:

• Mīksts: 0 - 60 mg / l

• Vidēji grūti: 61

  - 120 mg / l * ciets: 121

  - 180 mg / L * Ļoti grūti: 181 mg / L un vairāk

Bieži ūdens cietību veicina kalcijs, Ca un magnijs, Mg. Abi elementi ir sārma zemes metāli, kas periodiskajā tabulā atrodami 2. grupā. Kolonnas 2. grupas elementiem ir 2+ lādiņš un tie zaudē divus elektronus, veidojot katjonus, piemēram, Ca²⁺ un Mg²⁺. Šie katijoni viegli izšķīst ūdenī.

Kalcija karbonāts, CaCO₃ ir izplatīta viela akmeņu veidošanā, īpaši kaļķakmens, nogulumu iežu un dolomīta veids CaMg (CO₃)₂, arī nogulsnes klints. Kalcija karbonāts ir atrodams arī jūras organismu čaumalās un olās.

Lietus ūdenī ar izšķīdinātu oglekļa dioksīdu CO₂, filtrē caur kalcija karbonātu, kalcija joni izšķīst ūdenī. Šo procesu apraksta šāds ķīmiskais vienādojums:

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

Kur kalcija karbonāts, CaCO₃, veido Ca²⁺ un bikarbonāts, HCO₃^-, ūdens un oglekļa dioksīda klātbūtnē.

Cietā ūdens īpašības ir aprakstītas kā īslaicīgs un pastāvīgs. Pagaidu cietais ūdens satur bikarbonātu, HCO₃^-. Pastāvīgais cietais ūdens satur bikarbonāta jonus ar citiem joniem, piemēram, sulfātu, SO₄^2-. Vārīšanās laikā neizdalās pastāvīgi sacietējušās vielas un nātrija karbonāts Na₂CO₃, būtu jāpievieno.

Sildot cieto ūdeni, tas bieži atstāj pārklājumu uz podiem vai traukiem. Ņemiet vērā, ka šo nogulsņu vienādojums ir pretējs Ca²⁺ joni, kas izšķīst ūdens šķīdumā:

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

Kalcija karbonāta nogulsnes, CaCO₃, sauc par mērogu. Lai gan tīrīšana ir nomākta, tas nerada bažas par veselību.

Laika gaitā nogulsnes var veidoties; tomēr tas var ietekmēt tādu ierīču kā trauku mazgājamās mašīnas un veļas mazgājamās mašīnas un visu santehnikas cauruļu kalpošanas laiku. Apbūve sašaurina vietu, kur ūdens var plūst, un būtu jāmaina ierīces un caurules.

Kā minēts iepriekš, cietais ūdens satur izšķīdinātas minerālvielas, kas patērētājiem var radīt problēmas, atstājot nogulsnes santehnikā un ierīcēs. Cietais ūdens arī traucē daudzu mājsaimniecības tīrīšanas līdzekļu efektivitāti.

Ca²⁺ un Mg²⁺ joni traucē virsmaktīvo vielu īpašībām ziepes. Virsmaktīvā viela samazina ūdens virsmas spraigumu, ļaujot tai uzturēt saskari ar cietu virsmu, piemēram, apģērbu vai vannas istabas izlietni. Joni traucē virsmaktīvās vielas procesam, un tam bieži ir nepieciešams papildu veļas vai tīrīšanas līdzeklis, lai veiktu uzdevumu.

Cietā ūdenī esošās minerālvielas apvieno arī ar ziepēm, lai uz trauku trauku un vannās, dušās un izlietnēs izveidotu lipīgu vai duļķainu plēvi. Šī plēve var arī apvilkt apģērbu, ādu un matus, padarot apģērbu par netīru, izraisot sausu vai kairinātu ādu vai matus, kas ir blāvi un nevadāmi.

Cietajam ūdenim patiešām ir papildu labums veselībai. Kalcijs un magnijs ir svarīgi minerāli, kas organismam nepieciešami kaulu un muskuļu augšanai un darbībai. Šie minerāli regulē arī asinsspiedienu un enzīmu darbību. Cietā ūdens patēriņš var būt šo minerālu avots.

Mīkstajam ūdenim nav negatīvas minerālu nogulsnes uz mājsaimniecības ierīcēm un santehnikas caurulēm. Tam trūkst cietā ūdens minerālvielu garšas un neatstāj atliekas uz ādas, traukiem vai citām virsmām.

Sadzīves ūdens mīkstinātājs darbojas ar jonu apmaiņu. Kad cietais ūdens tiek izvadīts caur jonu apmainītāju, tas plūst ar polimēru (plastmasas) lodīšu slāņiem, kas kovalenti saistīti ar anjonu grupām, piemēram:

• -DŪDOT^-
  
• nātrijs
  
• Na⁺
  
• vai kālija
  
• K⁺ katjonus

Ūdenim ejot garām šīm lodītēm, kalcija un magnija joni izspiež nātrija vai kālija jonus.

Ūdens mīkstinātāju priekšrocības ir tīrāka veļa, ilgstošākas ierīces un bez lipīgu ziepju uzkrāšanās. Patērētāji mazāk lieto veļas mazgāšanas līdzekļus un cita veida tīrīšanas līdzekļus. Apģērbs ir spilgtāks, un izlietnēm, vannām un dušām ir nepieciešama mazāka tīrīšana.

Ūdens ierīces, piemēram, katli, ūdens sildītāji un trauku mazgājamās mašīnas, parasti darbojas efektīvāk un tām nepieciešama mazāka apkope, jo mīkstais ūdens neizraisa putekļu un santehnikas ierīču uzkrāšanos. Mīksta ūdens lietotāji bieži ziņo, ka mati un āda jūtas mazāk sausi un pārslaini.

Ūdens mīkstinātāju trūkumi ietver dārgās izmaksas un pūles, kas saistītas ar ūdens mīkstināšanas sistēmas uzturēšanu. Ūdens mīkstinātājs un tā uzstādīšana var maksāt tūkstošiem ASV dolāru, un regulāri jāpievieno ūdens mīkstinātāja sāls.

Ūdens mīkstinātāji reģenerācijas procesā ir intensīvi ūdenī, un dienā tie patērē līdz 25 galoniem ūdens. Ūdens mīkstinātāju skalošana ar sāls šķīdumu var negatīvi ietekmēt vidi. Šis ūdens ar augstu nātrija saturu nav ieteicams augu, zālienu vai dārzu laistīšanai.

Veselības ziņā mīkstināts ūdens satur vairāk nātrija nekā ciets ūdens, un tas var būt problemātisks cilvēkiem, kuriem jāierobežo sāls uzņemšana uzturā. Tā kā liela daļa kalcija un magnija ir noņemta, mīkstais ūdens uzturā nenodrošina šo minerālvielu avotu.