Twarda woda – twardość wody

Twarda woda – twardość wody – co to oznacza?

W skrócie.

Twardość wody jest jedna z właściwości wody, która jest skutkiem obecności jonów minerałów i metali rozpuszczonych w wodzie. Przede wszystkim jonów wapnia (Ca2+) i magnezu (Mg2+). Twardością całkowitą nazywana jest zawartość jonów magnezu i wapnia przeliczona na tlenek wapnia. Na twardość całkowitą (ogólną) składa się twardość przemijająca i trwała. Przemijająca to ta, która w wyniku podgrzewania wody zmienia się na skutek wykrystalizowania nadmiaru minerałów.

Twarda woda którą czerpiemy ze źródeł podziemnych, ma różną mineralizację, która zmienia się w zależności od geologicznego składu ziemi przez którą przechodzą warstwy wodonośne.

Twarda woda zawierająca minerały zazwyczaj jest dobra smakowo i wskazana do picia ze względów zdrowotnych.

Jednocześnie ta sama woda zawierająca jony wapnia i magnezu, powoduje problemy w instalacjach i niektórych urządzeniach. Minerały krystalizując w określonych warunkach temperatury i ciśnienia, tworzą twardy osad zwany kamieniem kotłowym.

Twardość wody podaje się w milimolach jonów wapnia lub magnezu w 1 dm³ wody według wskaźników międzynarodowych lub w stopniach twardości (niemieckich, francuskich i innych). Dawniej stosowano jednostkę miligramorównoważników (mval) jonów wapnia lub jonów magnezu w 1 dm³ wody, gdzie 1 mval=20,04 mg Ca2+ lub 12,16 mg Mg2+ w 1 dm³.

Norma Polska dla wody przeznaczonej do spożycia wynosi : 60–500 mg CaCO3/dm3

Porównując w różnych jednostkach i skalach:

500 mg CaCO3/dm³ =  10 mval/l = 200 mg Ca+2/l

 = 5 milimoli Ca = 28° niem. (dH) = 50° franc.

Skala twardości wody

Stopień twardości wody: Woda miękka; [mmol/l]: poniżej 1,5.

Stopień twardości wody: Woda średnio twarda; [mmol/l]: 1,5 – 2,5.

Stopień twardości wody: Woda twarda; [mmol/l]: powyżej 2,5.

Masz problemy wywołane używaniem twardej wody? Skontaktuj się z nami

Twardość przemijająca/tymczasowa jest spowodowana jonem wodorowęglanowym, HCO3-. Ten rodzaj twardości można usunąć, gotując wodę w celu uwolnienia CO2, jak wskazuje następujące równanie:

Ca (HCO3)2 →← CaCO3 + CO2 + H2O

Twardość stała/trwała jest spowodowana azotanami wapnia i magnezu, siarczanami, chlorkami itp. Ten rodzaj twardości nie może być wyeliminowany przez gotowanie.

Zrozumienie poniższych definicji pomoże ci zrozumieć, w jaki sposób jony dostają się do wody, tworząc w ten sposób twardą wodę.

Dysocjacja jest ogólnym procesem, w którym związki jonowe rozdzielają się na mniejsze jony, zwykle w sposób odwracalny.

Rozpuszczanie to proces, w którym kryształy jonowe rozpadają się na jony w wodzie.

Hydratacja to proces, w którym jony zostają otoczone cząsteczkami wody.

Rozpuszczanie jonów ma miejsce, gdy niektóre substancje rozpuszczające się w wodzie, ulegają zmianie fizycznej lub chemicznej, która daje jony w roztworze.

Elektrolity są ważną klasą związków, które po rozpuszczeniu wydzielają jony. Substancje, które nie wydzielają jonów po rozpuszczeniu, nazywane są nieelektrolitami. Jeśli proces fizyczny lub chemiczny, który wytwarza jony, jest zasadniczo w 100% wydajny (wszystkie rozpuszczone jony uzysku), wówczas substancja jest znana jako silny elektrolit. Jeśli tylko stosunkowo niewielka część rozpuszczonej substancji ulega procesowi wytwarzania jonów, nazywa się to słabym elektrolitem. Substancje można zidentyfikować jako silne, słabe lub nielektrolity poprzez pomiar przewodności elektrycznej roztworu wodnego zawierającego substancję. Aby przewodzić elektryczność, substancja musi zawierać swobodnie mobilne, naładowane podmioty. Najbardziej znane jest przewodzenie elektryczności przez metalowe przewody, w którym to przypadku ruchome, naładowane jednostki są elektronami. Roztwory mogą również przewodzić energię elektryczną, jeśli zawierają rozpuszczone jony, przy czym przewodność wzrasta wraz ze wzrostem stężenia jonów.

Woda i inne cząsteczki polarne są przyciągane do jonów.

Gdy związki jonowe rozpuszczają się w wodzie, jony oddzielają się i rozpraszają równomiernie w całym roztworze, ponieważ cząsteczki wody otaczają i rozpuszczają jony, zmniejszając silne siły elektrostatyczne między nimi. Proces ten reprezentuje fizyczną zmianę znaną jako dysocjacja. W większości warunków związki jonowe dysocjują prawie całkowicie po rozpuszczeniu, dlatego są klasyfikowane jako silne elektrolity.

W innych przypadkach przyciąganie elektrostatyczne między jonami w krysztale jest tak duże lub siły przyciągania jonowo-dipolowego między jonami a cząsteczkami wody są tak słabe, że wzrost zaburzeń nie może zrekompensować energii wymaganej do oddzielenia jonów, taki  kryształ jest nierozpuszczalny. Ma to miejsce w przypadku związków takich jak węglan wapnia (wapień), fosforan wapnia (nieorganiczny składnik kości) i tlenek żelaza (rdza).

Elektrolity są jednym z głównych powodów, dla których twarda woda jest dla Ciebie zdrowa.

Nauka udowodniła, że elektrolity odgrywają ważną rolę w naszym zdrowiu. Jeśli wyczerpiesz elektrolity, niekorzystne skutki mogą być następujące:

• nieregularne bicie serca
• szybkie tętno
• zmęczenie
• letarg
• drgawki lub drgawki
• nudności
• wymioty
• biegunka lub zaparcia
• skurcze brzucha
• skurcze mięśni
• osłabienie mięśni
• drażliwość
• zamieszanie
• bóle głowy
• drętwienie i mrowienie

Podsumowując, elektrolity są minerałami, które przenoszą ładunek elektryczny po rozpuszczeniu w wodzie.

Ważną rzeczą do zrozumienia w temacie twardej wody są osady i sposób ich występowania.

W chemii osad jest nierozpuszczalnym ciałem stałym, które wyłania się z ciekłego roztworu. Pojawienie się nierozpuszczalnego ciała stałego z roztworu nazywa się wytrącaniem.

Wytracanie/krystalizacja występuje gdy woda jest przesycona. Przesycona woda zawiera więcej rozpuszczonego materiału, niż mogłoby zostać rozpuszczone przez rozpuszczalnik (wodę) w normalnych warunkach.

Wprowadzenie środka strącającego powoduje reakcję chemiczną niezbędną do powstania nierozpuszczalnego związku. Najczęstszym środkiem wytrącającym jest CO2 i odgrywa ogromną rolę w wytrącaniu węglanu wapnia w wodzie. Jest to główne źródło kamienia i podstawowa przyczyna problemów z twardą wodą.

W wyniku przesycenia roztworu wody minerałami zachodzi proces krystalizacji i powstają na bazie kryształów osady. Osady te mogą być miękkie lub twarde.

Do zainicjowania procesu krystalizacji wymagane są zarodki krystalizacji.

Zarodkami są to elementy zawieszone w wodzie lub występujące jako elementy instalacji.

Tworząc zarodki krystalizacji w wodzie, jak ma to miejsce w przypadku uzdatniaczy wody HydroFLOW umożliwiamy krystalizację homogeniczną w samej wodzie.  Powstają w tedy małe kryształy  które są unoszone wraz z przepływającą wodą lub sedymentują/opadają w obszarach instalacji w których nie ma przepływu wody.

W przypadku kiedy brak jest zarodków krystalizacji w wodzie, jony minerałów krystalizują na ścianach instalacji (krystalizacja heterogeniczna) w postaci twardych, rozbudowujących się kryształów.