Aký je rozdiel medzi tvrdou a mäkkou vodou?

Voda sa niekedy dá označiť ako tvrdá a mäkká. Rozdiel spočíva v množstve rozpustených minerálov vo vode. Tvrdá voda obsahuje vysoké množstvo minerálov a mäkká voda málo.

Voda akumuluje rozpustené pevné látky, keď sa pohybuje cez skaly a iné podklady, ako je vápenec, sadra alebo dolomit. Vápnik a horčík sú obzvlášť rozpustné vo vode a ak sa tieto prirodzene sa vyskytujúce minerály nachádzajú v zemepisnej oblasti, obyvatelia obklopujúci vodný zdroj budú mať tvrdá voda.

V Spojených štátoch majú oblasti východného pobrežia všeobecne mäkkú vodu a oblasti na juhozápade tvrdú vodu. Dažďová voda, pretože nepreniká cez pôdne látky ako podzemná voda, sa považuje za mäkkú.

Charakteristiky tvrdej a mäkkej vody sú určené množstvom minerálov vo vode, merané v miligramoch na liter alebo v zrnách na galón. Tvrdosť závisí aj od pH a teploty vody.

Americké národné normy definujú mäkkú vodu ako vodu obsahujúcu menej ako 17,1 mg / l; na priblíženie tvrdosti vody sa však môžu použiť nasledujúce úrovne:

• Mäkká: 0 - 60 mg / l

• Stredne tvrdá: 61

  - 120 mg / l * tvrdý: 121

  - 180 mg / L * Veľmi tvrdé: 181 mg / L a vyššie

Spoločnými prispievateľmi k tvrdosti vody sú vápnik, Ca a horčík, Mg. Oba prvky sú kovy alkalických zemín, ktoré sa nachádzajú v skupine 2 periodickej tabuľky. Prvky v stĺpci skupiny 2 majú náboj 2+ a stratia dva elektróny, aby vytvorili katióny, napríklad Ca²⁺ a Mg²⁺. Tieto katióny sa ľahko rozpúšťajú vo vode.

Uhličitan vápenatý, CaCO₃ je bežnou látkou pri formovaní hornín, najmä vápenca, typu sedimentárnych hornín a dolomitu, CaMg (CO₃)₂, tiež usadená hornina. Uhličitan vápenatý sa nachádza aj v škrupinách morských organizmov a vajciach.

Keď dažďová voda s rozpusteným oxidom uhličitým, CO₂, filtruje cez uhličitan vápenatý, ióny vápnika sa rozpúšťajú vo vode. Nasledujúca chemická rovnica popisuje tento proces:

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

Kde je uhličitan vápenatý, CaCO₃, tvorí Ca²⁺ a hydrogenuhličitan, HCO₃^-, v prítomnosti vody a oxidu uhličitého.

Vlastnosti tvrdej vody sú opísané ako dočasné a trvalé. Dočasne tvrdá voda obsahuje hydrogenuhličitan, HCO₃^-. Trvalá tvrdá voda obsahuje hydrogenuhličitanové ióny s inými iónmi, ako je síran, SO₄^2-. Varom sa nevyzrážajú druhy s trvalým tvrdnutím a uhličitan sodný, Na₂CO₃, bude treba doplniť.

Keď sa ohrieva tvrdá voda, často na nádobách alebo nádobách zostáva povlak. Všimnite si, že rovnica pre túto zrazeninu je opačná pre Ca²⁺ ióny rozpúšťajúce sa vo vodnom roztoku:

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

Zrazenina uhličitanu vápenatého, CaCO₃, sa nazýva mierka. Aj keď je čistenie frustrujúce, nejde o zdravotné problémy.

Zrazenina sa môže časom vytvárať; to však môže mať vplyv na životnosť spotrebičov, ako sú umývačky riadu a práčky, a všetkých vodovodných potrubí. Zástavba zužuje priestor, kde môže prúdiť voda, a bolo by potrebné vymeniť spotrebiče a potrubie.

Ako už bolo spomenuté vyššie, tvrdá voda obsahuje rozpustené minerály, ktoré môžu spotrebiteľom spôsobovať problémy tým, že zanechávajú usadeniny vo vodovodnom potrubí a prístrojoch. Tvrdá voda tiež ovplyvňuje účinnosť mnohých čistiacich prostriedkov pre domácnosť.

Ca²⁺ a Mg²⁺ ióny interferujú s vlastnosťami povrchovo aktívnej látky mydlo. Povrchovo aktívna látka znižuje povrchové napätie vody a umožňuje jej udržiavať kontakt s pevným povrchom, ako je oblečenie alebo umývadlo v kúpeľni. Ióny interferujú s procesom povrchovo aktívnej látky a na dokončenie úlohy to často vyžaduje ďalšie pranie alebo čistenie.

Minerály v tvrdej vode sa tiež kombinujú s mydlom a vytvárajú tak lepkavý alebo zakalený film na riadoch a vo vaniach, sprchách a umývadlách. Tento film môže tiež pokryť odev, pokožku a vlasy, vďaka čomu sa oblečenie zdá byť špinavé, čo spôsobuje suchú alebo podráždenú pokožku alebo vlasy, ktoré sú matné a nezvládnuteľné.

Tvrdá voda má ďalší prínos pre zdravie. Vápnik a horčík sú dôležité minerály, ktoré telo potrebuje pre rast a funkciu kostí a svalov. Tieto minerály tiež regulujú krvný tlak a pôsobenie enzýmov. Zdrojom týchto minerálov môže byť konzumácia tvrdej vody.

Mäkká voda nemá negatívne účinky na minerálne usadeniny na domácich spotrebičoch a vodovodných potrubiach. Chýba mu minerálna chuť tvrdej vody a nezanecháva zvyšky na pokožke, riade alebo na iných povrchoch.

Zmäkčovač vody pre domácnosť funguje na základe iónovej výmeny. Keď tvrdá voda prechádza cez iónomenič, tečie vrstvami polymérnych (plastových) guľôčok, ktoré sú kovalentne viazané na aniónové skupiny, ako napríklad:

• –CO^-
  
• sodík
  
• Na⁺
  
• alebo draslík
  
• K⁺ katióny

Keď voda prechádza okolo týchto guľôčok, ióny vápnika a horčíka vytláčajú ióny sodíka alebo draslíka.

Výhodou zmäkčovačov vody je čistejšie prádlo, spotrebiče s dlhšou životnosťou a žiadne lepivé mydlo. Spotrebitelia používajú menej pracích prostriedkov a iných druhov čistiacich prostriedkov a pracích prostriedkov. Oblečenie je svetlejšie a umývadlá, vane a sprchy vyžadujú menšie čistenie.

Vodné spotrebiče, ako sú kotly, ohrievače vody a umývačky riadu, zvyčajne pracujú efektívnejšie a vyžadujú menšiu údržbu, pretože mäkká voda nespôsobuje hromadenie vodného kameňa v potrubiach a vodovodných zariadeniach. Používatelia mäkkej vody často hlásia, že vlasy a pokožka sú menej suché a šupinaté.

Nevýhody zmäkčovačov vody zahŕňajú vysoké náklady a úsilie spojené s údržbou systému na zmäkčovanie vody. Zmäkčovač vody a jeho inštalácia môžu stáť tisíce amerických dolárov a soľ so zmäkčovačom vody sa musí pravidelne pridávať.

Zmäkčovače vody sú v procese regenerácie náročné na vodu a spotrebujú až 25 litrov vody denne. Vyplachovanie zmäkčovačov vody soľným roztokom môže mať negatívny vplyv na životné prostredie. Táto voda sa so svojim vysokým obsahom sodíka neodporúča na polievanie rastlín, trávnikov alebo záhrad.

Zdravotne zmäkčená voda obsahuje viac sodíka než tvrdá voda, a to môže byť problematické pre ľudí, ktorí musia obmedziť príjem solí v strave. Pretože bola odstránená veľká časť vápnika a horčíka, mäkká voda nie je zdrojom týchto minerálov v strave.