Twardość wody
Twardość wody – cecha wody, będąca funkcją stężenia soli wapnia, magnezu i innych metali, które są zdolne do tworzenia soli na wyższym niż pierwszy stopniu utlenienia.
Podział twardości
Twardość wody dzieli się na:- '''nietrwałą''' (przemijającą, węglanową) - która jest generowana przez sole kwaśne kwasu węglowego - wodorowęglany
- '''trwałą''' - która jest generowana przez sole innych kwasów, głównie chlorki, ale też siarczany, azotany i inne.
Ogólna twardość wody jest sumą twardości węglanowej i trwałej.
Nazwa "twardość nietrwała" wynika z faktu, że wodorowęglany są nietrwałe termicznie i podczas ogrzewania przekształcają się do nierozpuszczalnych w wodzie węglanów, które wytrącają się z roztworu (jest to proces odwrotny do rozpuszczania w wodzie skał węglanowych w obecności CO2), np.:- Ca2+ + 2 ⇌ CaCO3 + H2O + CO2↑
Natomiast chlorki, siarczany i azotany są trwałe i pozostają również po przegotowaniu wody.
Wpływ twardości na właściwości wody
Twardość wody ma wpływ na jej napięcie powierzchniowe. Czym większe napięcie powierzchniowe wody, tym trudniej zwilża ona wszelkie powierzchnie, na skutek czego trudniej jest za jej pomocą czyścić zabrudzone powierzchnie. Twarda woda wymaga stosowania większych ilości mydła, gdyż powoduje wytrącenie trudno rozpuszczalnych soli kwasów tłuszczowych i metali odpowiedzialnych za twardość wody.
Duża, nietrwała twardość wody kotłowej stanowi często poważny techniczny problem, gdyż w trakcie wielu procesów technologicznych związanych z podgrzewaniem wody następuje wtedy osadzanie się tzw. kamienia kotłowego.
Skale twardości wody
Twardość wody wyraża się w trzech różnych skalach:- stopniach niemieckich (°n lub °d) – 1 °n = 10,00 mg CaO w 1 litrze wody oraz 1 °n = 17,86 mg CaCO<sub>3</sub> w 1 litrze wody
w literaturze niemieckojęzycznej oznaczanych jako °dH (niem. Grad deutscher Härte),
w literaturze angielskojęzycznej również oznaczanych jako równoważna skala dGH (ang. degrees of General Hardness – stopnie twardości ogólnej) - stopniach francuskich (°f) – 1 °f = 10,00 mg CaCO<sub>3</sub> w 1 litrze wody
- milivalach na litr (mval/l) – 1 mval = 1 miligramorównoważnik (0,5 milimol) jonów Ca2+ oraz 1 mval = 50 mg CaCO3 w 1 litrze wody.
{ class="wikitable centered" style="text-align:center"
+ Przeliczenie jednostek twardości wody<ref>Tabela za: Hanns-J. Krause: Aquarienwasser. Diagnose, Therapie, Aufbereitung. 2. verbesserte Auflage, Neuauflage. bede-Verlag, Kollnburg 1993, ISBN 3-927997-00-5, s. 35</ref>
class="hintergrundfarbe5"
! !! !! °dH !! °e !! °fH !! ppm !! mval/l !! mmol/l
! style="text-align:left" stopnie niemieckie
class="hintergrundfarbe5" style="text-align:right" 1 °dH = 1 1,253 1,78 17,8 0,357 0,1783
! style="text-align:left" stopnie angielskie
class="hintergrundfarbe5" style="text-align:right" 1 °e = 0,798 1 1,43 14,3 0,285 0,142
! style="text-align:left" stopnie francuskie
class="hintergrundfarbe5" style="text-align:right" 1 °fH = 0,560 0,702 1 10 0,2 0,1
! style="text-align:left" ppm CaCO3 (USA)
class="hintergrundfarbe5" style="text-align:right" 1 ppm = 0,056 0,07 0,1 1 0,02 0,01
! style="text-align:left" milival
class="hintergrundfarbe5" style="text-align:right" 1 mval/l = 2,8 3,51 5 50 1 0,50
! style="text-align:left" mmol
class="hintergrundfarbe5" style="text-align:right" 1 mmol/l = 5,6 7,02 10,00 100,0 2,00 1
}
Jednostka 1 ppm określa 1 cząsteczkę CaCO3 na 1 milion cząsteczek roztworu.
Twardość wody użytkowej
Typowa twardość wody użytkowej (kranowej) wynosi ok. 10 °n. Woda poniżej 3 °n jest uważana za miękką, zaś woda powyżej 30 °n jest uważana za twardą:- bardzo miękka: <75 mg CaCO3/dm3
- miękka: 75–150 mg CaCO3/dm3
- średnio twarda: 150–300 mg CaCO3/dm3
- twarda: 300–500 mg CaCO3/dm3
- bardzo twarda: >500 mg CaCO3/dm3
Twardość wody pitnej wg norm polskich powinna wynosić 60–500 mg CaCO3/dm3<ref>Polska Norma PN-C-04554-01:1971 "Woda i ścieki. Badania twardości. Postanowienia ogólne i zakres normy" oraz nowsza PN-ISO 6059:1999 "Jakość wody. Oznaczanie sumarycznej zawartości wapnia i magnezu. Metoda miareczkowa z EDTA"</ref>