น้ำกระด้างและน้ำอ่อนต่างกันอย่างไร?

บางครั้งน้ำอาจอธิบายได้ว่าเป็นน้ำกระด้างและน้ำอ่อน ความแตกต่างขึ้นอยู่กับปริมาณแร่ธาตุที่ละลายในน้ำ น้ำกระด้างมีแร่ธาตุจำนวนมาก และน้ำอ่อนมีแร่ธาตุเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย

น้ำสะสมของแข็งที่ละลายได้ในขณะที่ไหลผ่านหินและพื้นผิวอื่นๆ เช่น หินปูน ยิปซั่ม หรือโดโลไมต์ แคลเซียมและแมกนีเซียมสามารถละลายได้ในน้ำโดยเฉพาะ และหากแร่ธาตุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเหล่านี้อยู่ภายในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ ผู้อยู่อาศัยรอบๆ แหล่งน้ำจะมี น้ำกระด้าง.

ในสหรัฐอเมริกา พื้นที่ทางชายฝั่งตะวันออกโดยทั่วไปมีน้ำอ่อน และบริเวณตะวันตกเฉียงใต้มีน้ำกระด้าง น้ำฝนเนื่องจากไม่ได้ซึมผ่านสารในดินเหมือนน้ำใต้ดินจึงถือว่าอ่อน

ลักษณะของน้ำกระด้างและน้ำอ่อนนั้นพิจารณาจากปริมาณแร่ธาตุในน้ำ โดยวัดเป็นมิลลิกรัมต่อลิตรหรือเป็นเมล็ดพืชต่อแกลลอน ความกระด้างยังขึ้นอยู่กับค่า pH และอุณหภูมิของน้ำด้วย

มาตรฐานแห่งชาติของอเมริกากำหนดว่าน้ำอ่อนมีปริมาณน้อยกว่า 17.1 มก./ลิตร อย่างไรก็ตาม อาจใช้ระดับต่อไปนี้เพื่อประมาณความกระด้างของน้ำ:

• อ่อน: 0 – 60 มก./ลิตร

• ยากปานกลาง: 61

  – 120 มก./ลิตร* แข็ง: 121

  – 180 มก./ลิตร * แข็งมาก: 181 มก./ลิตร ขึ้นไป

ปัจจัยร่วมที่ทำให้เกิดความกระด้างของน้ำ ได้แก่ แคลเซียม, Ca, และแมกนีเซียม, มก. ธาตุทั้งสองเป็นโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธที่พบในกลุ่มที่ 2 ในตารางธาตุ องค์ประกอบในคอลัมน์กลุ่ม 2 มีประจุ 2+ และสูญเสียอิเล็กตรอน 2 ตัวเพื่อสร้างไพเพอร์ เช่น Ca²⁺ และมก²⁺. ไอออนบวกเหล่านี้ละลายได้ง่ายในน้ำ

แคลเซียมคาร์บอเนต, CaCO₃ เป็นสารทั่วไปในการก่อตัวของหิน โดยเฉพาะหินปูน ซึ่งเป็นหินตะกอนและโดโลไมต์ชนิดหนึ่ง CaMg (CO₃)₂ยังเป็นหินตะกอน แคลเซียมคาร์บอเนตยังพบได้ในเปลือกของสิ่งมีชีวิตในทะเลและไข่

เมื่อน้ำฝนที่มีคาร์บอนไดออกไซด์ละลาย CO₂, กรองผ่านแคลเซียมคาร์บอเนต, แคลเซียมไอออนจะละลายในน้ำ สมการทางเคมีต่อไปนี้อธิบายกระบวนการนี้:

CaCO_3(s) + โฮ₂0_(ล) + CO_2(aq) → Ca²⁺_(aq) + 2HCO₃^-

โดยที่แคลเซียมคาร์บอเนต CaCO₃, แบบฟอร์มCa²⁺ และไบคาร์บอเนต HCO₃^-ในที่ที่มีน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์

คุณสมบัติของน้ำกระด้างมีอธิบายเป็น ชั่วคราวและถาวร. น้ำกระด้างชั่วคราวประกอบด้วยไบคาร์บอเนต HCO₃^-. น้ำกระด้างถาวรประกอบด้วยไอออนไบคาร์บอเนตกับไอออนอื่นๆ เช่น ซัลเฟต SO₄^2-. เดือดไม่ตกตะกอนชนิดแข็งถาวรและโซเดียมคาร์บอเนต Na₂CO₃จะต้องเพิ่ม

เมื่อน้ำกระด้างถูกทำให้ร้อน มักจะเคลือบบนหม้อหรือภาชนะ โปรดทราบว่าสมการของการตกตะกอนนี้จะกลับกันสำหรับ Ca²⁺ ไอออนที่ละลายในสารละลายที่เป็นน้ำ:

Ca²⁺_(aq) + 2HCO₃^-_(aq) → CaCO_3(s) + โฮ₂0 _(ล) + CO_2(aq)

แคลเซียมคาร์บอเนตตกตะกอน CaCO₃เรียกว่ามาตราส่วน แม้จะรู้สึกหงุดหงิดในการทำความสะอาด แต่ก็ไม่เป็นปัญหาต่อสุขภาพ

ตะกอนสามารถสร้างขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป อย่างไรก็ตาม ซึ่งอาจส่งผลต่ออายุการใช้งานของอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องล้างจาน เครื่องซักผ้า และท่อประปาต่างๆ การสะสมตัวจะจำกัดพื้นที่ที่น้ำสามารถไหลได้ และจะต้องเปลี่ยนเครื่องใช้และท่อ

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น น้ำกระด้างประกอบด้วยแร่ธาตุที่ละลายน้ำได้ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหากับผู้บริโภคได้โดยการทิ้งตะกอนไว้ในท่อประปาและเครื่องใช้ไฟฟ้า น้ำกระด้างยังรบกวนประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดในครัวเรือนหลายชนิด

เดอะ Ca²⁺ และมก²⁺ ไอออนรบกวนคุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิวของ สบู่. สารลดแรงตึงผิวช่วยลดแรงตึงผิวของน้ำ เพื่อให้สามารถสัมผัสกับพื้นผิวที่แข็งได้ เช่น เสื้อผ้าหรืออ่างล้างหน้า อิออนรบกวนกระบวนการของสารลดแรงตึงผิว และมักต้องใช้สารซักฟอกหรือสารทำความสะอาดเพิ่มเติมเพื่อให้งานเสร็จสมบูรณ์

แร่ธาตุในน้ำกระด้างยังรวมกับสบู่เพื่อสร้างฟิล์มเหนียวหรือฝ้าบนจานชามและในอ่างอาบน้ำ ฝักบัว และอ่างล้างมือ ฟิล์มนี้ยังสามารถเคลือบเสื้อผ้า ผิวหนังและผม ทำให้เสื้อผ้าดูสกปรก ทำให้เกิดผิวหนังหรือผมที่แห้งหรือระคายเคือง ซึ่งไม่สามารถจัดการได้

น้ำกระด้างมีประโยชน์ต่อสุขภาพเพิ่มขึ้น แคลเซียมและแมกนีเซียมเป็นแร่ธาตุสำคัญที่ร่างกายต้องการสำหรับการเจริญเติบโตและการทำงานของกระดูกและกล้ามเนื้อ แร่ธาตุเหล่านี้ยังควบคุมความดันโลหิตและการทำงานของเอนไซม์ การบริโภคน้ำกระด้างอาจเป็นแหล่งของแร่ธาตุเหล่านี้

น้ำอ่อนไม่มีผลเสียจากการสะสมของแร่ธาตุต่อเครื่องใช้ในครัวเรือนและท่อประปา มันขาดรสแร่ธาตุของน้ำกระด้าง และไม่ทิ้งสารตกค้างบนผิวหนัง จาน หรือพื้นผิวอื่น ๆ

น้ำยาปรับผ้านุ่มในครัวเรือนทำงานโดยการแลกเปลี่ยนไอออน เมื่อน้ำกระด้างถูกส่งผ่านตัวแลกเปลี่ยนไอออน น้ำจะไหลโดยชั้นของเม็ดบีดโพลีเมอร์ (พลาสติก) ที่ถูกจับอย่างโควาเลนต์กับหมู่แอนไอออน เช่น:

• –COO^-
  
• โซเดียม
  
• นา⁺
  
• หรือโพแทสเซียม
  
• K⁺ ไพเพอร์

เมื่อน้ำไหลผ่านลูกปัดเหล่านี้ ไอออนของแคลเซียมและแมกนีเซียมจะแทนที่โซเดียมหรือโพแทสเซียมไอออน

ประโยชน์ของน้ำยาปรับผ้ากระด้างคือผ้าที่สะอาดกว่า เครื่องใช้ที่มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า และไม่มีสบู่เหนียว ผู้บริโภคใช้น้ำยาซักผ้าน้อยลงและน้ำยาทำความสะอาดและผงซักฟอกประเภทอื่นๆ เสื้อผ้าจะสว่างกว่า และอ่างล้างหน้า อ่างอาบน้ำ และฝักบัวต้องการการทำความสะอาดน้อยลง

เครื่องใช้น้ำ เช่น หม้อไอน้ำ เครื่องทำน้ำอุ่น และเครื่องล้างจาน มักจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าและต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่า เนื่องจากน้ำอ่อนไม่ก่อให้เกิดการสะสมของตะกรันในท่อและอุปกรณ์ประปา ผู้ใช้น้ำอ่อนมักรายงานว่าผมและผิวหนังรู้สึกแห้งและเป็นขุยน้อยลง

ข้อเสียของน้ำยาปรับลดน้ำรวมถึงค่าใช้จ่ายสูงและความพยายามในการรักษาระบบละลายน้ำ น้ำยาปรับลดน้ำและค่าติดตั้งอาจมีราคาหลายพันดอลลาร์สหรัฐ และต้องเติมเกลือละลายน้ำเป็นประจำ

น้ำยาปรับสภาพน้ำใช้น้ำมากในกระบวนการสร้างใหม่ โดยใช้น้ำมากถึง 25 แกลลอนต่อวัน การล้างน้ำยาปรับลดน้ำด้วยสารละลายเกลืออาจส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม น้ำที่มีโซเดียมสูงนี้ไม่เหมาะสำหรับรดน้ำต้นไม้ สนามหญ้า หรือสวน

น้ำอ่อนที่ดีต่อสุขภาพประกอบด้วย โซเดียมมากขึ้น มากกว่าน้ำกระด้าง และอาจเป็นปัญหาสำหรับผู้ที่ต้องจำกัดการบริโภคเกลือในอาหาร เนื่องจากแคลเซียมและแมกนีเซียมส่วนใหญ่ถูกกำจัดออกไป น้ำอ่อนจึงไม่เป็นแหล่งของแร่ธาตุเหล่านี้ในอาหาร