У чому різниця між жорсткою та м’якою водою?

Іноді воду можна описати як жорстку та м’яку воду. Відмінність залежить від кількості розчинених мінералів у воді. Тверда вода містить велику кількість мінералів, а м’яка - майже нічого.

Вода накопичує розчинені тверді речовини під час руху через гірські породи та інші основи, такі як вапняк, гіпс або доломіт. Кальцій і магній особливо розчинні у воді, і якщо ці природні мінерали знаходяться в географічній зоні, мешканці, що оточують джерело води, матимуть жорстка вода.

У США райони Східного узбережжя, як правило, мають м’яку воду, а на південному заході - жорстку. Дощова вода, оскільки вона не просочилася через ґрунтові речовини, як підземні води, вважається м’якою.

Характеристики жорсткої води та м’якої води визначаються кількістю мінералів у воді, що вимірюється в міліграмах на літр або в зернах на галон. Твердість також залежить від рН та температури води.

Американські національні стандарти визначають, що м’яка вода містить менше 17,1 мг / л; однак для наближення жорсткості води можна використовувати такі рівні:

• М'який: 0 - 60 мг / л

• Помірно важко: 61

  - 120 мг / л * Твердий: 121

  - 180 мг / л * Дуже жорсткий: 181 мг / л і вище

Загальними чинниками жорсткості води є кальцій, Са і магній, Mg. Обидва елементи - це лужноземельні метали, знайдені в групі 2 періодичної таблиці. Елементи в колонці групи 2 мають заряд 2+ і втрачають два електрони, утворюючи катіони, такі як Са²⁺ і Mg²⁺. Ці катіони легко розчиняються у воді.

Кальцію карбонат, CaCO₃ є загальною речовиною в гірських породах, особливо з вапняку, типу осадових порід і доломіту, CaMg (CO₃)₂, також осадова порода. Карбонат кальцію міститься також у оболонці морських організмів та яйцях.

При дощовій воді з розчиненим вуглекислим газом CO₂, фільтрується через карбонат кальцію, іони кальцію розчиняються у воді. Наступне хімічне рівняння описує цей процес:

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

Де карбонат кальцію, CaCO₃, утворює Ca²⁺ і бікарбонат, HCO₃^-, у присутності води та вуглекислого газу.

Властивості жорсткої води описуються як тимчасові та постійні. Тимчасова жорстка вода містить бікарбонат, HCO₃^-. Постійна жорстка вода містить іони бікарбонату з іншими іонами, такими як сульфат, SO₄^2-. При кип’ятінні не випадає осад постійного твердіння, а карбонат натрію Na₂CO₃, потрібно було б додати.

При нагріванні жорсткої води вона часто залишає покриття на горщиках або контейнерах. Зверніть увагу, що рівняння для цього осаду є зворотним для Ca²⁺ іони, що розчиняються у водному розчині:

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

Осад карбонату кальцію, CaCO₃, називається масштабом. Не зважаючи на прибирання, це не турбує здоров’я.

Осад може накопичуватися з часом; однак це може вплинути на термін служби таких приладів, як посудомийні та пральні машини та будь-які сантехнічні труби. Накопичення обмежує простір, де вода може текти, і прилади та труби потрібно буде замінити.

Як зазначалося вище, жорстка вода містить розчинені мінерали, які можуть спричинити проблеми для споживачів, залишаючи відкладення в сантехніці та побутових приладах. Жорстка вода також заважає ефективності багатьох побутових засобів для чищення.

Ca²⁺ і Mg²⁺ іони втручаються в поверхнево-активні якості мило. Поверхнево-активна речовина знижує поверхневий натяг води, дозволяючи їй підтримувати контакт з твердою поверхнею, такою як одяг або раковина у ванній. Іони заважають процесу поверхнево-активної речовини, і для цього часто потрібна додаткова білизна чи засіб для чищення.

Мінерали в жорсткій воді також поєднуються з милом, утворюючи липку або тьмяну плівку на посуді та у ваннах, душових кабінах та раковинах. Ця плівка також може покривати одяг, шкіру та волосся, роблячи одяг неприємним, викликаючи суху або подразнену шкіру або волосся, які тьмяні та некеровані.

Жорстка вода має додаткову користь для здоров'я. Кальцій і магній є важливими мінералами, необхідними організму для росту та функціонування кісток та м’язів. Ці мінерали також регулюють артеріальний тиск і ферментну дію. Споживання жорсткої води може бути джерелом цих мінералів.

М'яка вода не чинить негативного впливу мінеральних відкладень на побутову техніку та сантехнічні труби. Він не має мінерального смаку жорсткої води і не залишає залишків на шкірі, посуді та інших поверхнях.

Побутовий пом’якшувач води працює за допомогою іонного обміну. Коли жорстка вода пропускається через іонообмінник, вона тече шарами полімерних (пластикових) гранул, ковалентно зв'язаними з аніонними групами, такими як:

• –COO^-
  
• натрію
  
• Na⁺
  
• або калію
  
• К⁺ катіони

Коли вода проходить повз ці кульки, іони кальцію і магнію витісняють іони натрію або калію.

Переваги пом’якшувачів води - чистіша білизна, довговічні прилади та відсутність накопичення липкого мила. Споживачі використовують менше пральних порошків та інших видів чистячих та миючих засобів. Одяг світліший, а раковини, ванни та душі вимагають менше чищення.

Водяні прилади, такі як бойлери, водонагрівачі та посудомийні машини, як правило, працюють ефективніше і потребують менше обслуговування, оскільки м’яка вода не спричинює накопичення накипу в трубах та сантехнічних приладах. Користувачі м’якої води часто повідомляють, що волосся та шкіра відчувають себе менш сухими та лущаться.

До недоліків пом’якшувачів води можна віднести високу вартість та зусилля, пов’язані з підтримкою системи пом’якшення води. Пом'якшувач води та його установка можуть коштувати тисячі доларів США, і сіль для пом'якшення води потрібно додавати регулярно.

Пом'якшувачі води витрачають воду в процесі регенерації, використовуючи до 25 галонів води на день. Промивання пом'якшувачів води розчином солі може негативно впливати на навколишнє середовище. Ця вода з високим вмістом натрію не рекомендується поливати рослини, газони чи сади.

Здорова, пом’якшена вода містить більше натрію ніж жорстка вода, і це може бути проблематичним для людей, які повинні обмежити споживання дієтичної солі. Оскільки більша частина кальцію та магнію була вилучена, м’яка вода не забезпечує джерелом цих мінералів у раціоні.