Jaka jest różnica między twardą a miękką wodą?

Woda może być czasami określana jako woda twarda i miękka. Różnica polega na ilości rozpuszczonych w wodzie minerałów. Twarda woda zawiera dużą ilość minerałów, a miękka woda zawiera niewiele lub wcale.

Woda gromadzi rozpuszczone ciała stałe, przemieszczając się przez skały i inne podłoża, takie jak wapień, gips czy dolomit. Wapń i magnez są szczególnie rozpuszczalne w wodzie, a jeśli te naturalnie występujące minerały znajdują się na obszarze geograficznym, mieszkańcy otaczający źródło wody będą mieli Twarda woda.

W Stanach Zjednoczonych, obszary wschodniego wybrzeża mają ogólnie miękką wodę, a te na południowym zachodzie mają twardą wodę. Woda deszczowa, ponieważ nie przenika przez substancje glebowe, tak jak woda gruntowa, jest uważana za miękką.

Charakterystyka wody twardej i miękkiej zależy od ilości minerałów w wodzie, mierzonej w miligramach na litr lub w ziarnach na galon. Twardość zależy również od pH i temperatury wody.

Amerykańskie normy krajowe określają wodę miękką jako zawierającą mniej niż 17,1 mg/l; jednak do przybliżenia twardości wody można użyć następujących poziomów:

• Miękki: 0 – 60 mg/L

• Umiarkowanie twardy: 61

  – 120 mg/L* Twardy: 121

  – 180 mg/L * Bardzo twarda: 181 mg/L i więcej

Częstymi czynnikami przyczyniającymi się do twardości wody są wapń Ca i magnez Mg. Oba pierwiastki to metale ziem alkalicznych znajdujące się w grupie 2 układu okresowego pierwiastków. Pierwiastki w kolumnie Grupa 2 mają ładunek 2+ i tracą dwa elektrony, tworząc kationy, takie jak Ca²⁺ i Mg²⁺. Te kationy łatwo rozpuszczają się w wodzie.

Węglan wapnia, CaCO₃ jest powszechną substancją w formacjach skalnych, zwłaszcza wapienia, rodzaju skał osadowych i dolomitów, CaMg (CO₃)₂, także skała osadowa. Węglan wapnia znajduje się również w skorupkach organizmów morskich i jaj.

Gdy woda deszczowa z rozpuszczonym dwutlenkiem węgla, CO₂, filtruje przez węglan wapnia, jony wapnia rozpuszczają się w wodzie. Proces ten opisuje następujące równanie chemiczne:

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

Gdzie węglan wapnia, CaCO₃, tworzy Ca²⁺ i wodorowęglan, HCO₃^-, w obecności wody i dwutlenku węgla.

Właściwości twardej wody są opisane jako tymczasowe i stałe. Tymczasowo twarda woda zawiera wodorowęglan, HCO₃^-. Trwała twarda woda zawiera jony wodorowęglanowe z innymi jonami, takimi jak siarczan, SO₄^2-. Wrzenie nie powoduje wytrącania trwałych gatunków utwardzających, a węglanu sodu Na₂WSPÓŁ₃, należałoby dodać.

Gdy twarda woda jest podgrzewana, często pozostawia na doniczkach lub pojemnikach nalot. Zauważ, że równanie dla tego osadu jest odwrotne dla Ca²⁺ jony rozpuszczające się w roztworze wodnym:

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

Wytrącony węglan wapnia, CaCO₃, nazywa się skalą. Chociaż sprzątanie jest frustrujące, nie stanowi problemu dla zdrowia.

Osad może gromadzić się z czasem; jednak może to mieć wpływ na żywotność urządzeń, takich jak zmywarki i pralki oraz wszelkie rury kanalizacyjne. Nagromadzenie ogranicza przestrzeń, w której woda może płynąć, a urządzenia i rury musiałyby zostać wymienione.

Jak wspomniano powyżej, twarda woda zawiera rozpuszczone minerały, które mogą powodować problemy dla konsumentów, pozostawiając osady w kanalizacji i urządzeniach. Twarda woda wpływa również na skuteczność wielu domowych środków czyszczących.

Ca²⁺ i Mg²⁺ jony zakłócają właściwości środka powierzchniowo czynnego mydło. Środek powierzchniowo czynny obniża napięcie powierzchniowe wody, pozwalając jej na utrzymywanie kontaktu z powierzchnią stałą, taką jak odzież czy umywalka w łazience. Jony zakłócają proces działania środka powierzchniowo czynnego, a to często wymaga dodatkowego środka piorącego lub czyszczącego do wykonania zadania.

Minerały w twardej wodzie łączą się również z mydłem, tworząc lepką lub mętną warstwę na naczyniach oraz w wannach, prysznicach i umywalkach. Ten film może również pokryć odzież, skórę i włosy, sprawiając, że ubranie wydaje się obskurne, powodując wysuszenie lub podrażnienie skóry lub włosów, które są matowe i trudne do opanowania.

Twarda woda ma dodatkowe korzyści zdrowotne. Wapń i magnez to ważne minerały, których organizm potrzebuje do wzrostu i funkcjonowania kości i mięśni. Te minerały regulują również ciśnienie krwi i działanie enzymów. Spożywanie twardej wody może być źródłem tych minerałów.

Miękka woda nie ma negatywnego wpływu osadów mineralnych na sprzęt AGD i rury kanalizacyjne. Brakuje mineralnego smaku twardej wody i nie pozostawia osadów na skórze, naczyniach i innych powierzchniach.

Domowy zmiękczacz wody działa na zasadzie wymiany jonowej. Gdy twarda woda przechodzi przez wymieniacz jonowy, przepływa przez warstwy polimerowych (plastikowych) kulek, które są kowalencyjnie związane z grupami anionowymi, takimi jak:

• -GRUCHAĆ^-
  
• sód
  
• Na⁺
  
• lub potas
  
• K⁺ kationy

Gdy woda przepływa przez te kulki, jony wapnia i magnezu wypierają jony sodu lub potasu.

Korzyści płynące ze zmiękczania wody to czystsze pranie, trwalsze urządzenia i brak lepkiego mydła. Konsumenci zużywają mniej detergentów do prania oraz innych rodzajów środków czyszczących i detergentów. Odzież jest jaśniejsza, a umywalki, wanny i prysznice wymagają mniej czyszczenia.

Urządzenia wodne, takie jak bojlery, podgrzewacze wody i zmywarki, zwykle działają wydajniej i wymagają mniej konserwacji, ponieważ miękka woda nie powoduje osadzania się kamienia w rurach i armaturze. Użytkownicy miękkiej wody często zgłaszają, że włosy i skóra są mniej suche i łuszczące się.

Wady zmiękczaczy wody obejmują wysoki koszt i wysiłek związany z utrzymaniem systemu zmiękczania wody. Zmiękczacz wody i jego instalacja mogą kosztować tysiące dolarów, a sól do zmiękczania wody musi być dodawana regularnie.

Zmiękczacze wody są wodochłonne w procesie regeneracji, zużywając do 25 galonów wody dziennie. Płukanie zmiękczaczy wody roztworem soli może mieć negatywny wpływ na środowisko. Ta woda o wysokiej zawartości sodu nie jest zalecana do podlewania roślin, trawników czy ogrodów.

Zmiękczona woda zawiera mądrą zdrową więcej sodu niż twarda woda, co może być problematyczne dla osób, które muszą ograniczyć spożycie soli w diecie. Ponieważ większość wapnia i magnezu została usunięta, miękka woda nie stanowi źródła tych minerałów w diecie.