Twarda woda: Skład chemiczny, wpływ na zdrowie i metody zmiękczania
- Szczegóły
Twarda woda to termin, który odnosi się do wody zawierającej wysokie stężenia kationów, takich jak wapń (Ca2+) i magnez (Mg2+). Woda jest uznawana za twardą, gdy zawiera od 350 do 550 mg CaCO3 na litr, a bardzo twarda, gdy ta wartość przekracza 550 mg. W Polsce normy dotyczące twardości wody pitnej wskazują, że powinno się ona mieścić w przedziale od 60 do 500 mg CaCO3 na litr. Twardość wody jest określana przez sumę stężeń tych jonów, co nazywa się twardością całkowitą (TH).
Jakie jony wpływają na twardość wody?
Główne jony wpływające na twardość wody to wapń i magnez, które pochodzą z rozpuszczonych soli. Dodatkowo, w niektórych przypadkach mogą występować inne kationy, takie jak żelazo (Fe2+) i mangan (Mn2+), które również przyczyniają się do twardości wody, ale w mniejszych ilościach. Dostały się one do wody na skutek rozpuszczenia zawartych w glebie soli przez wody opadowe.
Rodzaje twardości wody
Istnieją trzy rodzaje twardości wody: twardość węglanowa (Tw), twardość niewęglanowa (Ts) oraz twardość ogólna (To). Jak sama nazwa wskazuje, twardość węglanowa to twardość wywołana obecnością wodorowęglanów wapnia i magnezu (Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2), analogicznie twardość niewęglanowa jest spowodowana zawartością w wodzie głównie siarczanów(VI) i chlorków magnezu i wapnia (w mniejszym stopniu azotanów, krzemianów oraz innych rozpuszczalnych soli wapnia, magnezu, a także innych metali). Natomiast twardość ogólna jest sumą twardości węglanowej i niewęglanowej.
Twardość węglanowa
Twardość węglanowa powstaje na skutek tworzenia się wodorowęglanów wapnia i magnezu. Reakcja powstawania rozpuszczalnych wodorowęglanów wapnia wygląda następująco:
CaCO3 + H2O + CO2 ⇄ Ca(HCO3)2
Przeczytaj także: Gdzie kupić wodę destylowaną?
Poniższe równanie przedstawia proces rozpuszczania w wodzie wodorowęglanów, które dysocjują na jony:
Ca(HCO3)2 ⇄ Ca2+ + 2 HCO3-
Twardość węglanową inaczej nazywamy twardością przemijającą, ponieważ można ją usunąć zagotowując taką wodę, dzięki czemu otrzymamy praktycznie nierozpuszczalny węglan wapnia. Zapis przebiegu tej reakcji można zapisać poniższym równaniem reakcji.
Ca2+ + 2 HCO3- →temperatura CaCO3↓ + H2O + CO2↑
Twardość niewęglanowa
W przeciwieństwie do twardości węglanowej, twardość niewęglanowa jest nazywana twardością trwałą, czyli nie przemija po zagotowaniu wody, ponieważ obecne w niej sole są dobrze rozpuszczalne w wodzie i po zagotowaniu nie zmieniają swojej postaci. Sposobem na pozbycie się tej twardości wody są metody chemiczne, np. reakcja opisana poniższym równaniem:
Przeczytaj także: Inwestycje w Jakość Wody w Proszówkach
CaCl2 + Na2CO3 ⇄ CaCO3↓ + 2 NaCl
Jak mierzyć twardość wody?
Istnieje kilka metod, które pozwalają na pomiar twardości wody. Najczęściej stosowane to testy chemiczne, które wykorzystują odczynniki reagujące z kationami wapnia i magnezu. Można także używać specjalnych testów paskowych, które zmieniają kolor w zależności od stężenia tych jonów. Warto również wspomnieć o elektronicznych miernikach twardości, które oferują szybki i dokładny pomiar.
Podobnie jak wiele innych wielkości, twardość wody również posiada odpowiednią jednostkę. W Polsce stosuje się głównie niemieckie stopnie (°n) twardości wody, ale znane są również francuskie (°f ), angielskie (°e) lub milivale (miligramorównoważniki) jonów wapnia i magnezu w 1 dm3 wody. Tę wielkość należy rozumieć tak, jak podano poniżej:
1°n = 10,00 mg CaO/1 dm3 H2O
czyli:
Przeczytaj także: Woda mineralna Józef: Zalety
1 mval/dm3 = 2,8 twardości wody (°n)
Twardość wód naturalnych mieści się w granicach od 8 do 30°n. Najczęstsza twardość wody użytkowej, która występuje w kranach, wynosi ok. 10°n.
Jak twarda woda wpływa na zdrowie?
Twarda woda może mieć różne skutki zdrowotne, które warto znać. Wiele osób zauważa, że po dłuższym korzystaniu z twardej wody ich skóra staje się sucha, a włosy tracą blask. To zjawisko jest szczególnie zauważalne w rejonach, gdzie twardość wody jest znaczna. Co więcej, twarda woda może wpływać na osoby z wrażliwą skórą, prowadząc do podrażnień i alergii. Skutki twardej wody mogą być uciążliwe, zwłaszcza dla dzieci oraz osób z problemami dermatologicznymi. Dlatego tak ważne jest, aby być świadomym potencjalnych zagrożeń związanych z jej długotrwałym używaniem.
Skutki twardej wody dla skóry i włosów: Co warto wiedzieć?
Woda twarda może powodować wiele problemów ze skórą i włosami. Przede wszystkim, twardość wody prowadzi do wysuszenia skóry, co może skutkować jej łuszczeniem się i podrażnieniem. Włosy, myte w twardej wodzie, stają się matowe i trudne do ułożenia. Często pojawiają się także problemy z ich wypadaniem. Warto więc zwrócić uwagę na jakość wody, z której korzystamy na co dzień.
Jak twarda woda wpływa na urządzenia domowe?
Twarda woda może prowadzić do poważnych problemów z urządzeniami domowymi. Osady kamienne, które powstają w wyniku wysokiej twardości wody, mogą zatykać rury i prowadzić do uszkodzeń sprzętu AGD, takiego jak pralki, zmywarki czy czajniki. Na przykład, osady mogą gromadzić się w grzałkach, co obniża ich efektywność i zwiększa zużycie energii. W dłuższej perspektywie, naprawy tych urządzeń mogą generować znaczne koszty. 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. Co więcej, taka woda wymaga zwiększonego zużycia środków chemii gospodarczej (mydła, płynu do mycia naczyń, proszku do prania, szamponu).
Twarda woda podczas podgrzewania powoduje osadzanie się kamienia kotłowego. Zjawisko to jest szczególnym problemem w systemach grzewczych. Kamień utrudnia pracę systemów, zmniejszając wydajność procesu grzewczego. Dzieje się tak, ponieważ kamień osadza się wewnątrz rur, co może doprowadzać nawet do całkowitego zablokowania przepływu wody.
Jak usunąć kamień kotłowy ze sprzętu gospodarstwa domowego?
Najprostszym domowym sposobem na pozbycie się kamienia kotłowego z czajnika jest zagotowanie w nim wody z pewną ilością kwasu spożywczego (np. kwasu octowego, cytrynowego). Wówczas następuje reakcja roztwarzania tego kamienia w kwasie, co prezentują poniższe równania reakcji chemicznych:
CaCO3↓ + 2 CH3COOH → (CH3COO)2Ca + H2O + CO2↑
CaCO3↓ + 2 H3O+→ Ca2+ + H2O + CO2↑
Zmniejszanie skutków twardej wody: Jakie są rozwiązania?
Aby zminimalizować skutki twardej wody, warto rozważyć kilka rozwiązań. Można zainstalować filtry wody, które usuwają nadmiar kationów wapnia i magnezu, co skutkuje zmniejszeniem twardości wody. Innym rozwiązaniem jest zmiękczacz wody, który wykorzystuje proces wymiany jonowej, aby zredukować twardość. Regularne czyszczenie urządzeń AGD i instalacji hydraulicznych również pomoże w utrzymaniu ich w dobrym stanie.
Jak zmiękczyć twardą wodę?
Istnieje wiele metod zmiękczania twardej wody, które można zastosować w domu. Jednym z najpopularniejszych sposobów jest użycie zmiękczaczy wody, które działają na zasadzie wymiany jonowej. Inną opcją są filtry wody, które eliminują kationy wapnia i magnezu. Warto również rozważyć dodawanie specjalnych środków chemicznych do prania, które pomagają w redukcji twardości wody. Kolejną metodą jest destylacja, która pozwala na uzyskanie czystej wody, wolnej od zanieczyszczeń. Można także stosować metody naturalne, takie jak dodawanie octu do prania, co pomaga w zmiękczaniu twardej wody. Kluczowe jest, aby dostosować metodę do swoich potrzeb i warunków w domu.
- Zmiękczacze wody: skutecznie usuwają kationy wapnia i magnezu.
- Filtry wody: eliminują minerały odpowiedzialne za twardość.
- Środki chemiczne do prania: pomagają w redukcji twardości.
- Destylacja: uzyskanie czystej wody bez zanieczyszczeń.
- Metody naturalne: dodawanie octu do prania.
Profesjonalni producenci odżywek powinni wziąć pod uwagę kwestię twardej lub miękkiej wody przy projektowaniu swoich produktów. Różne typy upraw mają odmienne wymagania w tym względzie. Większość różnic wynika z podłoża, w którym produkt jest stosowany. Ziemie kwiatowe mają większą zdolność buforową, mogą gromadzić pierwiastki, i w ich przypadku nie powinno się przeprowadzać recyrukulacji wody.
Skala twardości wody
Skala twardości wody przedstawia się następująco:
| Stopień twardości wody | [mmol/l] |
|---|---|
| Woda miękka | poniżej 1,5 |
| Woda średnio twarda | 1,5 - 2,5 |
| Woda twarda | powyżej 2,5 |
Twardość wody jest zjawiskiem powszechnym, mającym istotny wpływ na funkcjonowanie naszego organizmu oraz sprzętu domowego. Dlatego odpowiednie przepisy określają jej normy, a każde przedsiębiorstwo zajmujące się dostarczaniem wody publikuje dane na ten temat.
tags: #woda #twarda #skład #chemiczny
