Często słyszy się, że woda jest twarda lub miękka. Co tak naprawdę oznaczają i z czego wynikają te właściwości wody? W poniższym artykule postaramy się wyjaśnić to ciekawe zjawisko.
Większość wód występujących na powierzchni naszej planety jest bardzo bogata w różne rozpuszczone w niej składniki mineralne. Z jednej strony, zawartość tego typu minerałów jest potrzebna i niezbędna dla zdrowia. Jednak organizm ludzki tego typu substancje przyswaja głównie ze spożywanych posiłków (mięsa, owoce i warzywa, soki), a udział tych, które pochodzą bezpośrednio z wody ma marginalne znaczenie.
Niektóre naturalnie występujące wody są wodami miękkimi – dobrym przykładem są górskie potoki, lub chociażby padający deszcz (o ile nie występuje zjawisko kwaśnego deszczu).
Twardość wody wynika z ilości rozpuszczonych w niej składników. Głównie są to jony wapnia i magnezu (twardość wapniowa i twardość magnezowa), ale w kształtowaniu tego parametru biorą udział także jony żelaza, glinu, kationy metali ciężkich, jony manganu.
Twardość przemijająca, trwała i ogólna
Twardość wody można sklasyfikować jeszcze wg innego kryterium. Twardość wody naturalnej spowodowana obecnością wodorowęglanów, węglanów, wodorotlenków wapnia i magnezu to tzw. twardość przemijająca (twardość węglanowa, twardość nietrwała). Pozostałe substancje – chlorki, siarczany, azotany wapnia i magnezu powodują twardość trwałą (twardość niewęglanową). Suma twardości trwałej i przemijającej tworzy twardość ogólną wody.
Wody naturalne charakteryzują się różną twardością. Wody opadowe (mgła, deszcze) są bardzo miękkie, wody słodkie bogate są w wapń – stąd twardość wapniowa. Największy poziom twardości wykazują wody podziemne – główne źródło wody wodociągowej. Twardość tego typu wód może dochodzić nawet do 500 mg CaCO3/ dm3. Jest to graniczna wartość Polskiej Normy dla twardości wody.
Twardość wody ma też duży wpływ na jej właściwości organoleptyczne. Nadmierna zawartość niektórych jonów (lub jej brak) jest wyczuwalna w smaku (np. zbyt duża ilość soli magnezu jest odczuwana jako gorzka). Duża koncentracja chlorku i siarczanu magnezu może nawet powodować biegunkę i inne dolegliwości żołądkowe. Inne związki mogą być odpowiedzialne za nieprzyjemny zapach i zabarwienie wody.
Twardość wody powoduję zmianę jeszcze jednego parametru – zwiększone napięcie powierzchniowe. Im wyższa wartość napięcia powierzchniowego wody, tym trudniej następuje zwilżanie powierzchni taką wodą. Trudno zatem czyścić zabrudzone powierzchnie, a do wszelkich procesów myjąco–czyszczących wymagana jest większa ilość mydła i detergentów. Dodatkowo, twardość przemijająca jest w głównej mierze odpowiedzialna na powstawanie kamienia kotłowego – to wróg publiczny nr 1 wszelkich systemów wodociągowych, grzałek i bojlerów ;). Nadmierna warstwa kamienia grozi poważnymi awariami części mechanicznych, całkowitą blokadą rurociągu, a nalot na armaturze wygląda bardzo nieestetycznie.
Wiele branż wymaga stosowania wody miękkiej – kotły parowe, chłodnice, sieci ciepłownicze zasilane twardą wodą w krótkim czasie, dzięki osiadaniu warstwy kamienia kotłowego, znacząco obniżą swą efektywność energetyczną. Przemysł spożywczy, czy tekstylny właściwie nie mógłby istnieć bez urządzeń, jakimi są zmiękczacze wody.
| Lp. | Stopień twardości wody | [mval/l] | [mg CaCO3] | [st. niemieckie] | [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 |