Twarda woda: Skład, rodzaje i wpływ na codzienne życie

Szczegóły: Opublikowano: 27. November 2025

Czym jest twarda woda? Twarda woda to taka, która w swoim składzie zawiera głównie dobrze rozpuszczalne w wodzie sole wapnia, magnezu (np. wodorowęglan wapnia i magnezu, chlorek wapnia, czy siarczan(VI) magnezu), czasem również żelaza, manganu i innych metali wielowartościowych, które dostały się do wody na skutek rozpuszczenia soli, zawartych w glebie i skałach, przez wody opadowe.

Twardość wody to jej właściwość chemiczna, spowodowana rozpuszczonymi w wodzie powszechnie występującymi składnikami naturalnymi, takimi jak sole wapnia Ca²⁺ i magnezu Mg²⁺, a także w znacznie mniejszym stopniu innymi substancjami, jak sole żelaza (II) Fe²⁺ oraz manganu (II) Mn²⁺. Twardość wody zależy głównie od wielkości stężenia jonów wapnia oraz magnezu. Wzrost stężenia ww. jonów oznacza wzrost twardości wody.

W szerszym ujęciu twardość wody zależeć będzie od zawartych w niej węglanów i wodorowęglanów, chlorków, siarczków (IV), a także krzemianów wapnia i magnezu.

Rodzaje twardości wody

Zawartość oraz jakość rozpuszczonych w wodzie jonów powoduje konieczność rozróżnienia na przemijającą i nieprzemijającą twardość wody.

Ze względu na zawartość soli w wodzie można wyróżnić trzy rodzaje twardości wody (T): twardość przemijającą (Tw), twardość trwałą (Ts) oraz twardość ogólną (To).

Przeczytaj także: Wszystko o twardej wodzie

Twardość węglanowa/przemijająca wody

Twardość węglanowa wody wynika z obecności w niej węglanów i wodorowęglanów wapnia oraz magnezu. Jony wapniowe i magnezowe mogą występować w postaci węglanów Ca(HCO₃)₂ i Mg(HCO₃)₂. Podczas gotowania wody wytrącają się one w postaci osadu węglanowego, ponieważ są one termicznie nietrwałe. Dlatego mówimy, że jest to przemijająca twardość wody.

Twardość przemijająca to twardość wywołana obecnością wodorowęglanów wapnia i magnezu, z kolei twardość trwała jest spowodowana zawartością w wodzie głównie siarczanów(VI) i chlorków magnezu i wapnia (w mniejszym stopniu azotanów, krzemianów i innych rozpuszczalnych soli wapnia, magnezu i innych metali).

Twardość przemijająca nosi właśnie taką nazwę, ponieważ jest usuwana z wody w czasie gotowania. Woda zatem mięknie, co jest korzystne np. w kontekście prania, ale z drugiej strony w trakcie tego procesu tworzy się kamień kotłowy.

Ca(HCO₃)₂ --temperatura--> CaCO₃↓ + CO₂ + H₂O

Mg(HCO₃)₂ --temperatura--> MgCO₃↓ + CO₂ + H₂O

Przeczytaj także: Jak pozbyć się osadu z twardej wody?

Mg(HCO₃)₂ --temperatura--> Mg(OH)₂↓ + 2 CO₂

Twardość niewęglanowa/nieprzemijająca wody

Twardość niewęglanowa wody powodują siarczany (VI), chlorki, azotany (V), a także inne rozpuszczalne w wodzie sole np. wapnia i magnezu - obecne w postaci CaCl₂, MgCl₂, CaSO₂, 4MgSO₂, powodując twardość niewęglanową. Sole te pozostają w wodzie nawet po jej przegotowaniu. Stąd pochodzi określenie - nieprzemijająca twardość wody. Do usunięcia takiej twardości wykorzystuje się chemiczne zmiękczacze wody (np. węglan sodu).

Natomiast twardość ogólna jest sumą twardości węglanowej i niewęglanowej.

Twardość trwałą można usunąć przez strącenie w postaci osadu trudno rozpuszczalnej soli:

3 CaSO₄ + 2 Na₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂↓ + 3 Na₂SO₄

Przeczytaj także: Jak rozpoznać twardą wodę?

3 Ca²⁺ + 2 PO₄^3- → Ca₃(PO₄)₂↓

lub

CaSO₄ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + Na₂SO₄

Ca²⁺ + CO₃^2- → CaCO₃↓

Tak w uproszczeniu działają środki zmiękczające wodę.

Inne podziały twardości wody

Inny podział będzie wynikał z powiązania nazwy twardości wody z konkretnym rodzajem soli, który ją wywołuje. Dlatego wyróżniana jest również:

Twardość wapniowa - związana z solami wapnia, które są rozpuszczalne.
Twardość magnezowa - wywołana solami magnezu.

Twardość całkowita/ogólna będzie sumą stężeń jonów oraz ich poszczególnych twardości. Jest ona usuwana na kationicie silnie kwaśnym w procesie wymiany sodowej.

Jednostki pomiaru twardości wody

Do określania zawartości soli w wodzie, czyli stopnia jej twardości, służy jednostka nazywana stopniem twardości wody. Twardość wody wyrażana jest w jednostkach pomiarowych, pochodzących m.in. z przyjęcia odmiennych standardów w różnych krajach.

Miligramorównoważniki (mval/l) substancji powodującej twardość na dm³ wody. 1 mval = 20,04 mg Ca²⁺/dm³; 1 mval = (0,5 mmol) jonów Ca²⁺; 1 mval = 50 mg CaCO₃/dm³.
Milimole (mmol/l) jonów wapnia i magnezu na dm³ wody. 1 mmol = 40,08 mg Ca²⁺/dm³.
Stopnie niemieckie (°n, °d, °dH; skala dGH). 1°dH = 10 mg CaO/dm³ wody; 1°dH= 0,357 mval CaO/dm³).
Stopnie angielskie (°e). 1 st. niem. = 1,25° angielskiego.
Stopnie francuskie (°f, °fH). 1 stopień niemiecki = 1,79° francuskiego.
Ppm CaCO₃ (ppm, ‰). Miara stosowana w USA. 1 ppm = 1 cząsteczka CaCO₃/1 mln cząsteczek roztworu; 1 ppm (‰) = 0,02 mval/l, 1 ppm (‰) = 0,01 mmol/l.

W Polsce twardość wody podaje się w jednostce międzynarodowej (mmol/dm³) lub w milivalach składnika na 1 dm³ wody. Natomiast w literaturze technicznej twardość wody podawana jest zazwyczaj w stopniach niemieckich lub francuskich.

Twardości wody nie określa się tylko względem wapnia. Tak naprawdę, dla uproszczenia, zawartość magnezu przelicza się na wapń, dlatego jednostka międzynarodowa określa zawartość węglanu wapnia w dm³ wody.

Twardość wód naturalnych mieści się w granicach od 8 do 30 °n. Najczęściej woda użytkowa, która występuje w kranach, ma około do 10 °n.

Skala twardości wody wg różnych wskaźników

Lp.	Stopień twardości wody	Jednostka twardości wody [mval/l]	[mg CaCO₃/l]	[°N]	[mmol/l]
1	Woda bardzo miękka	<2	<100	<5,6	<1
2	Woda miękka	2-4	100-200	5,6-11,2	1-2
3	Woda średnio-twarda	4-7	200-350	11,2-19,6	2-3,5
4	Woda twarda	7-11	350-550	19,6-30,8	3,5-5,5
5	Woda bardzo twarda	>11	>550	>30,8	>5,5

Woda bardzo miękka wykazuje twardość do 1,78 mval/dm³. Woda miękka od 1,78 do 3,57 mval/ dm³, woda twarda od 7,13 do 10,7 mval/ dm³, a bardzo twarda powyżej 10,7 mval/dm³.

Wpływ twardej wody na codzienne życie

W życiu codziennym twarda woda powoduje większe użycie środków myjących i piorących. Woda twarda ma także większe napięcie powierzchniowe. Tym samym utrudnia mycie oraz czyszczenie, ponieważ ciężej nią się zmywa brudne powierzchnie.

Woda do celów przemysłowych, na przykład stosowana do układów chłodzenia, w kotłowniach wodnych oraz parowych także musi spełniać określone parametry twardości, żeby spełniać normy techniczne.

Zwiększona twardość wody negatywnie wpływa na wszelkie urządzenia i linie przemysłowe, które wykorzystują taka wodę.

Twardość wody najlepiej obrazuje proces pienienia się mydła. Mydło pieni się bowiem tylko w wodzie miękkiej. W wodzie twardej tworzą się kłaczkowate sole wapnia i magnezu, które są w niej nierozpuszczalne. Tymczasem tworzenie się piany gwarantuje usuwanie brudu. W twardej wodzie dla osiągnięcia tego samego efektu potrzeba jest zużycia większej ilości detergentów.

Duża zawartość soli mineralnych w wodzie skutkuje wytrącaniem się kamienia kotłowego, który powstaje w wyniku ogrzewania twardej wody i powoduje niszczenie instalacji przemysłowych (np. kotłów cieplnych, pogarszając ich przewodnictwo cieplne i prowadząc do strat energetycznych) oraz sprzętów gospodarstwa domowego (np. czajników, grzałek w pralkach).

Ponadto twarda woda powoduje twardnienie skórki owoców i warzyw podczas gotowania. Na powierzchni owoców i warzyw występują pektyny, które mogą tworzyć nierozpuszczalne sole (pektyny wapnia) z jonami wapnia. To właśnie ich nadmiar znajduje się w twardej wodzie.

Jak usunąć kamień kotłowy ze sprzętu gospodarstwa domowego?

Najprostszym domowym sposobem na pozbycie się kamienia kotłowego, który osadził się w czajniku na skutek wielokrotnego gotowania w nim twardej wody, jest zagotowanie wody w tym czajniku z pewną ilością kwasu spożywczego (np. kwasu octowego, cytrynowego). Wówczas następuje reakcja roztwarzania tego kamienia w kwasie, co prezentuje poniższa reakcja:

CaCO₃↓ + 2 H₃O⁺ → Ca²⁺ + H₂O + CO₂↑

Twardość wody a rolnictwo

Środki ochrony roślin są stosowane w uprawie roślin rolniczych w postaci roztworów wodnych. Jak wiadomo, jakość wody używanej do sporządzenia cieczy roboczej jest zróżnicowana w związku z pozyskiwaniem jej z różnych ujęć. W pierwszej kolejności każdy właściciel powinien wykonać analizę chemiczną wody używanej do opryskiwania ze szczególnym uwzględnieniem jej pH oraz oznaczenia twardości. W szczególności dotyczy to twardości węglanowej. Odczyn wody ma ścisły związek z ilością kwaśnych węglanów (HCO₃^-). Wraz ze wzrostem odczynu wzrasta zawartość kwaśnych węglanów. W zakresie pH od 5,5 do 7,0 zależność ta ma charakter zbliżony do prostoliniowego.

Liczne badania wykazują, że wysoka twardość wody ogranicza skuteczne działanie środków, a w szczególności herbicydów. W szczególności dotyczy to tych preparatów, które formułowane są w postaci soli. Prawie wszystkie rozpuszczalne w wodzie sole ulegają zjawisku dysocjacji.

Im większa twardość wody tym prawdopodobieństwo takich negatywnych reakcji również wzrasta. Dysocjacji mogą również ulegać związki o charakterze słabych kwasów jak chociażby bardzo popularne herbicydy z grupy sulfonylomoczników.

Także wysoka zawartość samego węglanu wapnia jest czynnikiem ograniczającym skuteczność działania wielu preparatów szczególnie tych, których zadaniem jest wnikanie do wnętrza tkanek roślin. Podczas wysychania cieczy roboczej węglan wapnia wytrąca się w postaci drobnoziarnistych osadów. Mogą one skutecznie ograniczać wnikanie substancji chemicznych.

Powszechnie znane jest ograniczenie skuteczności soli glifosatu pod wpływem jonów węglanowych.

Wysokie pH wody może znacznie przyspieszać rozkład niektórych substancji aktywnych. Utrudnione jest wnikanie do chwastów herbicydów, szczególnie tych z grupy fenoksykwasów.

Jak poprawić jakość wody do oprysków?

Pewnym sposobem na ograniczenie negatywnego wpływu twardej wody jest również ograniczanie jej ilości. W takiej sytuacji obniżamy również ilość kationów odpowiedzialnych za jej twardość. Nie zawsze jest to jednak możliwe i nie wolno przekraczać pewnych granic.

Jednym ze znanych sposobów ograniczających negatywny wpływ twardej wody na stosowane powszechnie glifosaty jest dodawanie do roztworu siarczanu amonu. W twardej wodzie jony siarczanowe łączą się z kationami wapnia tworząc słabo rozpuszczalny siarczan wapniowy. Na powierzchni roślin związek ten wytrąca się w postaci stosunkowo dużych kryształów, które nie blokują przedostawaniu się glifosatu do wnętrza tkanek. Jest to jednak działanie ograniczające przede wszystkim twardość węglanową. Siarczan amonowy nie ma też większego wpływu na skuteczne obniżenie pH wody.

W takiej sytuacji warto szukać pomocy poprzez zastosowanie specjalnych kondycjonerów wody. Do takich substancji należy chociażby preparat Activ 5. Dzięki zastosowaniu specjalnie dobranych komponentów środek ten jednocześnie może służyć do zakwaszania wody jak i do niwelowania skutków jej twardości. Zostało tu zastosowane zjawisko sekwestracji, które w uproszczeniu polega na wiązaniu antagonistycznych kationów wapnia, magnezu, sodu i żelaza w nieaktywme kompleksy.

Twardość wody w Polsce

Woda z większości ujęć w Polsce charakteryzuje się wysoką zawartością związków wapnia i magnezu, czyli wysoką twardością. Znakomita większość mieszkańców Polski korzysta na co dzień z wody twardej lub średnio twardej.

Zalecenia odnośnie stopnia twardości wody

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) zaleca, żeby woda przeznaczona do picia posiadała twardość ogólną zawartą w granicach: 1-10 mval/dm³ (50-500 mg/dm³ CaCo₃).

Słownik

Twardość wody: cecha wody, na którą wpływa obecność soli mineralnych.
Twardość węglanowa: twardość spowodowana obecnością w wodzie wodorowęglanem wapnia i magnezu; nazywana inaczej twardością przemijającą.
Twardość niewęglanowa: twardość spowodowana obecnością w wodzie soli, tj. chlorkami, siarczanami(VI) (magnezu i wapnia), ale również w mniejszym stopniu azotanami, krzemianami i innymi solami wapnia, magnezu i innych metali; nazywana inaczej twardością trwałą.
Twardość ogólna: suma twardości niewęglanowej i węglanowej.
Kamień kotłowy: warstwa osadu węglanów wapnia i magnezu oraz wodorotlenku magnezu, powstała w wyniku termicznego rozkładu wodorowęglanów wapnia i magnezu, zawartych w twardej wodzie.

tags: #twarda #woda #zawiera #m #in #rozpuszczalne