Av Rosann Kozlowski Uppdaterad 24 mars 2022
pinkomelet/iStock/GettyImages
Vatten kan ibland beskrivas som hårt vatten och mjukt vatten. Skillnaden vilar på mängden lösta mineraler i vattnet. Hårt vatten innehåller en stor mängd mineraler, och mjukt vatten innehåller lite eller inget.
Vatten ackumulerar lösta fasta ämnen när det rör sig genom stenar och andra substrat, som kalksten, gips eller dolomit. Kalcium och magnesium är särskilt lösliga i vatten, och om dessa naturligt förekommande mineraler finns inom det geografiska området kommer de boende som omger vattenkällan att ha hårt vatten .
I USA har områden på östkusten i allmänhet mjukt vatten, och de i sydväst har hårt vatten. Regnvatten anses vara mjukt eftersom det inte har sipprat igenom markämnen som grundvatten har gjort.
Hårt vatten och mjukt vattens egenskaper bestäms av mängden mineraler i vatten, mätt i milligram per liter eller i korn per gallon. Hårdheten beror också på vattnets pH och temperatur.
De amerikanska nationella standarderna definierar mjukt vatten som innehållande mindre än 17,1 mg/L; dock kan följande nivåer användas för att uppskatta vattnets hårdhet:
– 120 mg/L* Hård:121 – 180 mg/L
Vanliga bidragsgivare till vattnets hårdhet är kalcium, Ca och magnesium, Mg. Båda grundämnena är alkaliska jordartsmetaller som finns i grupp 2 i det periodiska systemet. Grundämnena i grupp 2-kolumnen har en 2+ laddning och förlorar två elektroner för att bilda katjoner, såsom Ca2+ och Mg2+. Dessa katjoner löser sig lätt i vatten.
Kalciumkarbonat , CaCO3 är ett vanligt ämne i bergbildning, särskilt av kalksten, en typ av sedimentär bergart och dolomit, CaMg(CO3)2, också en sedimentär bergart. Kalciumkarbonat finns också i skalen på marina organismer och ägg.
När regnvatten med löst koldioxid, CO2, filtreras genom kalciumkarbonat löser sig kalciumjonerna i vattnet. Följande kemiska ekvation beskriver denna process:
CaCO3(s) + H20(l) + CO2(aq) → Ca2+(aq) + 2HCO3-
Där kalciumkarbonatet, CaCO3, bildar Ca2+ och bikarbonat, HCO3-, i närvaro av vatten och koldioxid.
Hårt vattens egenskaper beskrivs som tillfälliga och permanenta . Tillfälligt hårt vatten innehåller bikarbonat, HCO3-. Permanent hårt vatten innehåller bikarbonatjoner med andra joner som sulfat, SO42-. Kokning fäller inte ut de permanent härdande ämnena, och natriumkarbonat, Na2CO3, skulle behöva tillsättas.
När hårt vatten värms upp lämnar det ofta en beläggning på krukor eller behållare. Observera att ekvationen för denna fällning är den omvända för Ca2+-jonerna som löser sig i vattenlösning:
Ca2+(aq) + 2HCO3- (aq) → CaCO3(s) + H20 (l) + CO2(aq)
Kalciumkarbonatfällningen, CaCO3, kallas fjällsten. Även om det är frustrerande att städa, är det inget hälsoproblem.
Nedfallet kan byggas upp med tiden; Detta kan dock påverka livslängden för apparater som disk- och tvättmaskiner och eventuella VVS-rör. Uppbyggnaden begränsar utrymmet där vattnet kan flöda, och apparater och rör skulle behöva bytas ut.
Som nämnts ovan innehåller hårt vatten lösta mineraler som kan orsaka problem för konsumenterna genom att lämna avlagringar i VVS och apparater. Hårt vatten stör också effektiviteten hos många hushållsrengöringsprodukter.
Ca2+- och Mg2+-jonerna stör de ytaktiva egenskaperna hos tvål. ** Ett ytaktivt ämne sänker vattenytans ytspänning så att det kan hålla kontakt med en fast yta, som kläder eller ett handfat i badrummet. Jonerna stör det ytaktiva ämnets process, och detta kräver ofta ytterligare tvätt eller rengöringsmedel för att utföra en uppgift.
Mineralerna i hårt vatten kombineras också med tvål för att göra en klibbig eller disig film på porslin och i badkar, duschar och handfat. Den här filmen kan också täcka kläder, hud och hår, vilket gör att kläderna verkar snurriga, orsaka torr eller irriterad hud eller hår som är matt och ohanterligt.
Hårt vatten har en extra hälsofördel. Kalcium och magnesium är viktiga mineraler som kroppen behöver för tillväxt och funktion av skelett och muskler. Dessa mineraler reglerar också blodtrycket och enzymverkan. Att konsumera hårt vatten kan vara en källa till dessa mineraler.
Mjukt vatten har inte de negativa effekterna av mineralavlagringar på hushållsapparater och VVS-rör. Den saknar mineralsmaken av hårt vatten och lämnar inga rester på hud, disk eller andra ytor.
En hushållsvattenavhärdare fungerar genom jonbyte. När det hårda vattnet leds genom en jonbytare flyter det genom lager av polymerpärlor (plast) som är kovalent bundna till anjongrupper, såsom:
När vattnet passerar förbi dessa pärlor, tränger kalcium- och magnesiumjonerna undan natrium- eller kaliumjonerna.
Fördelarna med vattenavhärdare är renare tvätt, hållbara apparater och ingen klibbig tvåluppbyggnad. Konsumenter använder mindre tvättmedel och andra typer av rengöringsmedel och tvättmedel. Kläder är ljusare och handfat, badkar och duschar kräver mindre rengöring.
Vattenapparater som pannor, varmvattenberedare och diskmaskiner fungerar vanligtvis mer effektivt och behöver mindre underhåll eftersom mjukt vatten inte orsakar avlagringar i rör och VVS-armaturer. Användare av mjukt vatten rapporterar ofta att hår och hud känns mindre torra och flagnande.
Nackdelarna med vattenavhärdare inkluderar den höga kostnaden och ansträngningen för att underhålla ett vattenavhärdande system. En vattenavhärdare och dess installation kan kosta tusentals amerikanska dollar, och vattenavhärdarsalt måste tillsättas regelbundet.
Vattenavhärdare är vattenintensiva i regenereringsprocessen och använder upp till 25 liter vatten per dag. Sköljning av vattenavhärdare med en saltlösning kan ha negativ inverkan på miljön. Detta vatten, med sin höga natriumhalt, rekommenderas inte för vattning av växter, gräsmattor eller trädgårdar.
Hälsomässigt innehåller mjukat vatten mer natrium än hårt vatten, och detta kan vara problematiskt för människor som måste begränsa sitt intag av salt i kosten. Eftersom mycket av kalcium och magnesium har tagits bort, utgör mjukt vatten inte en källa för dessa mineraler i kosten.
