Twarda woda

Twardość wody

Określenie twardości wody pierwotnie było rozumiane jako, że jest ona miarą własciwości wody, która uwidacznia się w zużywaniu mydła, bez wytwarzania piany przy skłócaniu. Mydło jest wytrącane głównie przez jony wapniowe i magnezowe powszechnie występujące w wodach naturalnych. Wytrącanie to, które można określić jako zużywanie mydła bez wytwarzania piany, może być również wywoływane przez jony innych wielowartościowych metali, jak glin, żelazo, mangan, stront i cynk oraz przez kationy wodorowe. Obecność w wodzie bardzo dużych ilości chlorków (nawet w postaci chlorku sodowego) również uniemożliwia powstawanie piany. Ze względu na to, że w wodach naturalnych zwykle występuje znaczna przewaga ilościowa jonów wapniowych i magnezowych w stosunku do wszystkich pozostałych wymienionych powyżej, za twardość wody uważa się cechę wody, która określa ogólną zawartość w niej jedynie jonów wapniowych i magnezowych. Ich stężenie wyraża się w mval/dm3 lub w stopniach twardości. Jeżeli w wodzie obecne są w znacznych ilościach inne jony metali wywołujących twardość powinny one też być uwzględnione.
Twardość wody wyraża się trzech różnych skalach:
stopniach niemieckich - n - 1 n = 10 mg CaO w 1 [[litr|l] wody
stopniach francuskich - f - 1 f = 10 mg CaCO3 w 1 l wody
milivalach na litr [mval/l] - 1 mval = 1 miligramorównoważnik (0.5 milimol) jonów Ca2+.
Typowa twardość wody kranowej wynosi ok 10 n. Woda poniżej 3 n jest uważana za miękką, zaś woda powyżej 30 n jest uważana za twardą.
Gdy twardość wody jest większa od sumy jej zasadowości węglanowej i zasadowośi węglowodorowej (zasadowości ogólnej), to ta część twardości, która równa się zasadowości ogólnej, określana jest jako twardość węglanowa. Nadwyżka twardości w stosunku do wartości zasadowości ogólnej określana jest jako twardość niewęglanowa. Gdy twardość wody jest równa lub mniejsza od wartości jej zasadowości ogólnej, wówczas cała twardość ogólna składa się tylko z twardości węglanowej, a twardość niewęglanowa równa jest zeru.


Twardość wody ma bardzo silny wpływ na jej napięcie powierzchniowe. Czym większe napięcie powierzchniowe wody tym trudniej zwilża ona wszelkie powierzchnie na skutek czego trudno jest przy jej pomocy prać i zmywać naczynia. Dodatek detergentów powoduje zmniejszenie twardości wody - przy czym, czy twardsza woda, tym więcej trzeba ich dodawać aby uzyskać skuteczny efekt mycia.
Twardość wód naturalnych waha się w szerokich granicach, które można określić jako sięgające od 1 do 20 mval/dm3. Wody uzdatniane mogą mieć twardość bliską 0 mval/dm3.
Higieniczno – sanitarne znaczenie twardości wody do picia może być traktowane jako czynnik drugorzędny. Jedynie w przypadkach, gdy ilość soli magnezowych jest bardzo duża (np. Chlorku lub siarczanu magnezowego) może to wpływać na smak wody lub wywoływać przejściowe biegunki. Wody bardzo miękkie jak również bardzo twarde mogą być używane do picia bez ujemnego wpływu na zdrowie ich konsumentów. W rzadkich przypadnach niespodziewany gwałtowny wzrost twardości wody może być wskazówką zanieczyszczenia źródła wody do picia (np. Studni) odchodami z dołu kloacznego, które zawierają dużo związków wapnia. Wiąże się to zwykle ze zwiększeniem stężenia takich chemicznych wskaźników zanieczyszczenia jak chlorki i związki azotu.
Twarda woda posiada intensywny, metaliczny posmak i trudniej zaspokaja pragnienie.
Z gospodarczo – przemysłowego punktu widzenia woda twarda jest niepożądana ze względu na duże straty mydła w gospodarstwach domowych oraz przemyśle i łatwość tworzenia osadów w postaci kamienia. Poza tym woda twarda powoduje niekiedy podrażnienia skóry przy częstym myciu. Dlatego też zalecane jest, aby woda do celów gospodarczych i do picia nie wykazywała twardości większej od 7, 14 mval/dm3.
Wodzie używanej przez równe gałęzie przemysłu stawiane są na ogół specjalne wymagania dotyczące jej twardości. Poza niektórymi gałęziami przemysłu spożywczego, jako woda produkcyjna, dopuszczana jest na ogół tylko woda miękka. Specjalne wymagania stawiane są wodze stasowanej do zasilania kotłów parowych. Dla takiej wody brana jest pod uwagę nie tylko sama jej twardość. Lecz również rodzaj poszczególnych związków wapniowych i magnezowych, powodujących tę twardość. Najbardziej szkodliwy jest siarczan wapniowy, gdyż z niego powstaje, trudny do usuwania, twardy kamień kotłowy. Chlorek magnezowy natomiast wywołuje korozję kotłów parowych.
Twardość wody dzieli się na:
nietrwałą, zwaną też węglanową - która jest generowana przez sole kwasu węglowego
trwałą - która jest generowana przez sole innych kwasów, głównie solnego (chlorki), ale też siarkowego (siarczany) , azotowego (azotany) i innych.
Ogólna twardość wody jest sumą twardości węglanowej i trwałej.
Nazwa "nietrwała" wynika z faktu, że węglany są nietrwałe i można się ich pozbyć przez przegotowanie wody, natomiast chlorki, siarczany i azotany są trwałe i pozostają się również po przegotowaniu wody.

Twardość wody można oznaczać następującymi metodami:
metodą obliczeniową,
metodą wersenianową dla twardości wody powyżej 0,357 mval/dm3 (1 st. Twardości) i wód bardzo miękkich, poniżej tej twardości,
metodą mydlaną (Clarka),
metodą palmitynową (Blachera),