Wat is het verschil tussen hard en zacht water?

Water kan soms worden omschreven als hard water en zacht water. Het onderscheid berust op de hoeveelheid opgeloste mineralen in het water. Hard water bevat veel mineralen en zacht water bevat weinig tot geen.

Water verzamelt opgeloste vaste stoffen terwijl het door rotsen en andere substraten beweegt, zoals kalksteen, gips of dolomiet. Calcium en magnesium zijn bijzonder goed oplosbaar in water, en als deze van nature voorkomende mineralen zich in het geografische gebied bevinden, zullen de bewoners rond de waterbron hard water.

In de Verenigde Staten hebben delen van de oostkust over het algemeen zacht water en die in het zuidwesten hebben hard water. Regenwater, omdat het niet door bodemstoffen is gesijpeld zoals grondwater, wordt als zacht beschouwd.

De eigenschappen van hard water en zacht water worden bepaald door de hoeveelheid mineralen in water, gemeten in milligram per liter of in granen per gallon. De hardheid is ook afhankelijk van de pH en de temperatuur van het water.

De American National Standards definieert zacht water als minder dan 17,1 mg/L; de volgende niveaus kunnen echter worden gebruikt om de waterhardheid te benaderen:

• Zacht: 0 – 60 mg/L

• Matig moeilijk: 61

  – 120 mg/L* Hard: 121

  – 180 mg/L * Zeer hard: 181 mg/L en hoger

Gemeenschappelijke bijdragen van waterhardheid zijn calcium, Ca en magnesium, Mg. Beide elementen zijn aardalkalimetalen die voorkomen in groep 2 op het periodiek systeem. De elementen in de kolom Groep 2 hebben een lading van 2+ en verliezen twee elektronen om kationen te vormen, zoals Ca²⁺ en Mg²⁺. Deze kationen lossen gemakkelijk op in water.

Calciumcarbonaat, CaCO₃ is een veel voorkomende stof in rotsformaties, vooral van kalksteen, een soort sedimentair gesteente en dolomiet, CaMg (CO₃)₂, ook een sedimentair gesteente. Calciumcarbonaat wordt ook gevonden in de schalen van mariene organismen en eieren.

Wanneer regenwater met opgelost koolstofdioxide, CO₂, filtert door calciumcarbonaat, de calciumionen lossen op in het water. De volgende chemische vergelijking beschrijft dit proces:

CaCO_3(en) + H₂0_(l) + CO_2(aq) → Ca²⁺_(aq) + 2HCO₃^-

Waar het calciumcarbonaat, CaCO₃, vormt Ca²⁺ en bicarbonaat, HCO₃^-, in aanwezigheid van water en kooldioxide.

De eigenschappen van hard water worden beschreven als: tijdelijk en permanent. Tijdelijk hard water bevat bicarbonaat, HCO₃^-. Permanent hard water bevat bicarbonaationen met andere ionen zoals sulfaat, SO₄^2-. Koken slaat de permanent uithardende soorten niet neer, en natriumcarbonaat, Na₂CO₃, zou moeten worden toegevoegd.

Wanneer hard water wordt verwarmd, laat het vaak een laagje achter op potten of containers. Merk op dat de vergelijking voor dit neerslag omgekeerd is voor de Ca²⁺ ionen die oplossen in waterige oplossing:

Ca²⁺_(aq) + 2HCO₃^-_(aq) → CaCO_3(en) + H₂0 _(l) + CO_2(aq)

Het calciumcarbonaatneerslag, CaCO₃, heet schaal. Hoewel het frustrerend is om schoon te maken, is het geen gezondheidsrisico.

Het neerslag kan zich in de loop van de tijd opbouwen; dit kan echter de levensduur van apparaten zoals vaatwassers en wasmachines en eventuele sanitaire leidingen beïnvloeden. De aangroei vernauwt de ruimte waar het water kan stromen en apparaten en leidingen zouden vervangen moeten worden.

Zoals hierboven vermeld, bevat hard water opgeloste mineralen die problemen kunnen veroorzaken voor consumenten door afzettingen in sanitair en apparaten. Hard water verstoort ook de effectiviteit van veel huishoudelijke schoonmaakmiddelen.

de Ca²⁺ en Mg²⁺ ionen interfereren met de oppervlakteactieve eigenschappen van zeep. Een oppervlakteactieve stof verlaagt de oppervlaktespanning van water waardoor het contact kan houden met een vast oppervlak, zoals kleding of een wastafel in de badkamer. De ionen interfereren met het proces van de oppervlakteactieve stof, en dit vereist vaak extra was- of reinigingsmiddel om een ​​taak te voltooien.

De mineralen in hard water vormen samen met zeep een plakkerige of wazige film op servies en in badkuipen, douches en wastafels. Deze film kan ook kleding, huid en haar bedekken, waardoor kleding er groezelig uitziet en een droge of geïrriteerde huid of dof en onhandelbaar haar ontstaat.

Hard water heeft een extra gezondheidsvoordeel. Calcium en magnesium zijn belangrijke mineralen die het lichaam nodig heeft voor de groei en functie van botten en spieren. Deze mineralen reguleren ook de bloeddruk en de werking van enzymen. Het consumeren van hard water kan een bron van deze mineralen zijn.

Zacht water heeft niet de negatieve effecten van minerale afzettingen op huishoudelijke apparaten en sanitaire leidingen. Het mist de minerale smaak van hard water en laat geen resten achter op huid, vaat of andere oppervlakken.

Een huishoudelijke waterontharder werkt door middel van ionenuitwisseling. Wanneer het harde water door een ionenwisselaar wordt geleid, stroomt het door lagen polymeer (plastic) kralen die covalent zijn gebonden aan aniongroepen, zoals:

• –COO^-
  
• natrium
  
• nee⁺
  
• of kalium
  
• K⁺ kationen

Terwijl het water langs deze kralen stroomt, verdringen de calcium- en magnesiumionen de natrium- of kaliumionen.

De voordelen van waterontharders zijn schoner wasgoed, apparaten die langer meegaan en geen plakkerige zeepophoping. Consumenten gebruiken minder wasmiddel en andere soorten reinigingsmiddelen en wasmiddelen. Kleding is helderder en wastafels, badkuipen en douches hoeven minder schoongemaakt te worden.

Watertoestellen zoals boilers, boilers en vaatwassers werken doorgaans efficiënter en hebben minder onderhoud nodig, omdat zacht water geen kalkaanslag veroorzaakt in leidingen en sanitaire voorzieningen. Gebruikers van zacht water melden vaak dat haar en huid minder droog en schilferig aanvoelen.

De nadelen van waterontharders zijn onder meer de hoge kosten en moeite die gepaard gaan met het onderhouden van een wateronthardingssysteem. Een waterontharder en de installatie ervan kunnen duizenden Amerikaanse dollars kosten, en er moet regelmatig waterontharderzout worden toegevoegd.

Waterontharders zijn waterintensief in het regeneratieproces en verbruiken tot 25 gallons water per dag. Het doorspoelen van waterontharders met een zoutoplossing kan negatieve gevolgen hebben voor het milieu. Dit water, met zijn hoge natriumgehalte, wordt niet aanbevolen voor het besproeien van planten, gazons of tuinen.

Wat de gezondheid betreft, bevat onthard water meer natrium dan hard water, en dit kan problematisch zijn voor mensen die hun zoutinname via de voeding moeten beperken. Omdat veel van het calcium en magnesium zijn verwijderd, is zacht water geen bron voor deze mineralen in de voeding.