Voda je zlúčenina, ktorá je najrozšírenejšia na svete. Tvorí základ života na Zemi. Je tiež nevyhnutnou súčasťou nášho každodenného života. Aby bolo jej používanie – najmä na pitné účely – bezpečné, musia parametre kvality vody spĺňať určité špecifické kritériá. Jedným z ukazovateľov kvality vody je jej tvrdosť, ktorá je zodpovedná okrem iného aj za biely sediment, ktorý sa vám hromadí na riade alebo spôsobuje poruchy domácich spotrebičov.
Prečo je voda tvrdá?
Tvrdosť vody je určená počtom miligramov iónov Ca 2+ a Mg 2+ v nej obsiahnutých. Časť tvrdosti, ktorá určuje jej celkovú alkalitu (čo je ďalší ukazovateľ kvality vody), sa označuje ako uhličitanová tvrdosť, inak známa ako prechodná tvrdosť. Kvantitatívny prebytok nad celkovou alkalitou sa inak označuje ako nekarbonátová (pevná) tvrdosť. Celková hodnota uhličitanovej a nekarbonátovej tvrdosti predstavuje celkovú (všeobecnú) tvrdosť vody. Čím vyšší je obsah iónov vápnika a horčíka vo vode, tým väčšia je tvrdosť. Hodnotu tohto ukazovateľa navyše nepriamo ovplyvňujú ióny železa a mangánu. Voda sa stáva tvrdou, pretože počas svojej cirkulácie prichádza do kontaktu s mnohými faktormi, ako sú horniny alebo pôda, ktoré jej dodávajú rôzne koncentrácie elementárnych iónov. Prirodzene sa vyskytujúce vody zvyčajne obsahujú až 10 mg Mg/l. Koncentrácia horčíkových iónov zriedka prekračuje 100 mg na liter. V prírodných vodných zdrojoch prevláda tvrdosť spôsobená vysokým obsahom vápenatých iónov, označovaných aj ako vápenatá tvrdosť. V analytických laboratóriách a laboratóriách kontroly kvality sa celková tvrdosť stanovuje komplexometrickou metódou EDTA. Uhličitanová tvrdosť (zodpovedajúca celkovej alkalite) sa stále určuje pomocou acidobázickej titračnej metódy s vizuálnymi (alebo prípadne potenciometrickými) prostriedkami na určenie koncového bodu titrácie. Metóda EDTA je založená na stanovení celkového obsahu iónov vápnika a horčíka. Vzorka, ktorá sa má analyzovať, sa titruje roztokom edetátu disodného (to je sodná soľ kyseliny etyléndiamíntetraoctovej) pri pH 9 až 10 oproti eriochrómovej černi T ako indikátoru. Na konci titrácie sa farba zmení z červenej na modrú. Titranty použité pri tomto stanovení sa označujú skratkou EDTA. Edetát disodný vo vodných roztokoch podlieha elektrolytickej disociácii a výsledný ión edetátu disodného tvorí komplex s analyzovanými iónmi. Približnú tvrdosť vody si môžete skontrolovať aj sami (okrem objednania rozboru kvality vody). Aby ste to dosiahli, musíte si kúpiť vhodné testovacie prúžky alebo kvapkové testy. Ak ich používate, musíte postupovať podľa pokynov, ktoré sú súčasťou testov.
Účinky vysokej tvrdosti vody:
- Zhoršenie fyzikálnych a chemických vlastností vody.
- Ničenie spotrebnej elektroniky a domácich spotrebičov na tvrdú vodu. Zrazenina, ktorá nie je vždy úplne odstrániteľná zo spotrebiča. Postupom času spôsobuje poškodenie a poruchu vašich spotrebičov.
- Tvorba vodného kameňa. Vyskytuje sa vo forme bielej zrazeniny uhličitanu vápenatého a uhličitanu horečnatého. Zráža sa v procese tepelného spracovania vody, preto sa najčastejšie vyskytuje v kanvici. Tvorba vodného kameňa spôsobuje značné energetické straty.
- Zvýšenie povrchového napätia vody, ktoré spôsobuje napríklad znížené zmáčacie vlastnosti. Výsledkom je, že napríklad na pranie tkanín musíte použiť oveľa viac pracieho prostriedku .
- Zhoršenie vykurovacích systémov. Postihnuté sú najmä vykurovacie kotly, ktoré prichádzajú do priameho kontaktu s tvrdou vodou. Hromadenie nerozpustného vodného kameňa upcháva potrubia, čo má za následok výrazné zvýšenie nákladov na vykurovanie.
Druhy tvrdosti vody
Vo všeobecnosti sa tvrdosť vody delí na:
- Uhličitanová tvrdosť – druh tvrdosti, ktorý je ľahko viditeľný na vašom riade alebo v kanvici. Uhličitanovú tvrdosť spôsobujú uhličitany a hydrogénuhličitany vápenaté a horečnaté. Z vody sa však ľahko odstraňujú napríklad pomocou tepla, a preto sa tento typ tvrdosti často nazýva prechodný. Tieto zlúčeniny sa vyzrážajú z horúcej vody ako biely vodný kameň, ktorý sa hromadí v nádobe.
- Nekarbonátová tvrdosť – označuje sa aj ako tuhá tvrdosť. Je ťažké ho odstrániť z vody. Zatiaľ čo soli nestabilnej kyseliny uhličitej sú zodpovedné za uhličitanovú tvrdosť, soli iných kyselín, ako je kyselina sírová (VI) , chlorovodíková alebo dusičná (V) , sú zodpovedné za nekarbonátovú tvrdosť. Tvoria stabilné sírany (VI), chloridy a dusičnany (V), ktoré zostávajú vo vode aj po prevarení.
- Celková tvrdosť vody – je súčtom uhličitanovej tvrdosti a nekarbonátovej tvrdosti.
Aké sú rôzne stupne tvrdosti vody?
Stupeň tvrdosti vody môže byť vyjadrený v rôznych jednotkách. Zvyčajne ide o nemecké stupne, francúzske stupne, anglické stupne alebo obsah solí , ktoré spôsobujú tvrdosť vody v milimoloch na liter objemu alebo v milivaloch na liter. V laboratóriách je bežnou praxou uvádzať hodnoty tvrdosti v nemeckých stupňoch ( o n). Ak má voda jeden nemecký stupeň tvrdosti, obsahuje v 1 dm 3 také množstvo vápenatých a horečnatých solí, ktoré zodpovedá 10 mg CaO. Ak poznáte hodnotu tvrdosti vody, môžete klasifikovať vodu na základe výsledku uvedeného v nemeckých stupňoch:
- veľmi mäkká voda: pod 5,6,
- mäkká voda: 5,6 – 11,2
- stredne tvrdá voda: 11.2 – 19.6
- tvrdá voda: 19.6 – 30.8
- veľmi tvrdá voda: nad 30,8.
Ako znížiť tvrdosť vody?
Vysoká tvrdosť vody sa môže stať veľkou prekážkou vo vašom každodennom živote. Ak nepoznáte kvalitu vami používanej vody alebo máte podozrenie, že jej fyzikálno-chemické parametre nezodpovedajú príslušným normám, oplatí sa objednať si rozbor vody v kompetentnom laboratóriu. Primárnym spôsobom odstraňovania tvrdosti vody je tepelné spracovanie. Je však účinný len pri prechodnej tvrdosti. Tepelný spôsob spočíva v ohreve vody na teplotu asi 80 o C. Pri zvyšovaní teploty sa zrážajú hydrogénuhličitany vápenaté a horečnaté vo forme nerozpustného uhličitanu vápenatého a uhličitanu horečnatého. Vzniknutý vodný kameň je možné odstrániť napríklad filtráciou. Tepelná metóda je často prvým krokom k ďalšiemu znižovaniu tvrdosti vody. Ióny vápnika a horčíka je možné vyzrážať aj chemickými metódami. Ide o pridávanie špecifických zmäkčovadiel, teda chemických zlúčenín, ktoré sú zamerané na vyzrážanie príslušných sedimentov alebo s nimi vytvárajú komplexné zlúčeniny. Vápnikové a horečnaté ióny vyzrážané vo forme solí sa oddelia filtráciou alebo dekantáciou. Aviváže sa dajú použiť aj doma. Mnoho výrobcov vykurovacích kotlov dnes ponúka inštaláciu centrálnych zmäkčovačov vody, ktoré fungujú ako iónové výmenníky. Okamžitým spôsobom zmäkčenia vody je použitie filtračných džbánov na vodu, ktoré sú v posledných rokoch veľmi obľúbené. Voda, ktorú nalejete do džbánu, prechádza cez špeciálne sorpčné lôžko, ktoré funguje ako iónomenič. Na trhu je široký výber filtrov pre takéto džbány a dokonca si môžete kúpiť filtre, ktoré okamžite obohatia vašu filtrovanú vodu o základné minerály. Prečítajte si aj o úprave vody a čistení odpadových vôd .
