Twardość wody

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Twardość wody – cecha wody, będąca funkcją stężenia kationów wapnia (Ca2+) i magnezu (Mg2+) oraz opcjonalnie żelaza(II) (Fe2+) i manganu(II) (Mn2+)[1].

Podział twardości[edytuj | edytuj kod]

Sumę stężeń jonów Ca2+, Mg2+, Fe2+ i Mn2+ określa się jako twardość całkowitą (TH, z ang. total hardness)[1] lub ogólną. Składają się na nią:

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+ + 2HCO3 ⇌ CaCO3 + H2O + CO2

Natomiast chlorki, siarczany i azotany są trwałe i pozostają również po przegotowaniu wody.

Wpływ twardości na właściwości wody[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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 CaCO3 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 CaCO3 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.
Przeliczenie jednostek twardości wody[2]
°dH °e °fH ppm mval/l mmol/l
stopnie niemieckie 1 °dH = 1 1,253 1,78 17,8 0,357 0,1783
stopnie angielskie 1 °e = 0,798 1 1,43 14,3 0,285 0,142
stopnie francuskie 1 °fH = 0,560 0,702 1 10 0,2 0,1
ppm CaCO3 (USA) 1 ppm = 0,056 0,07 0,1 1 0,02 0,01
milival 1 mval/l = 2,8 3,51 5 50 1 0,50
mmol 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[edytuj | edytuj kod]

Typowa twardość wody użytkowej (kranowej) wynosi ok. 10 °n. Twardość wody pitnej wg norm polskich powinna wynosić 60–500 mg CaCO3/dm3[3]

Skala twardości wody[edytuj | edytuj kod]

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

Źródło

Przypisy

  1. 1,0 1,1 Francois de Dardel, Thomas V. Arden: Ion Exchangers. W: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH, 2005, s. 27. DOI:10.1002/14356007.a14_393.
  2. Tabela za: Hanns-J. Krause: Aquarienwasser. Diagnose, Therapie, Aufbereitung. 2. verbesserte Auflage, Neuauflage. bede-Verlag, Kollnburg 1993, ISBN 3-927997-00-5, s. 35
  3. 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"