Жёсткость воды

Жёсткость воды́, совокупность свойств воды, обусловленных наличием в ней растворённых солей двухзарядных катионов, преимущественно кальция и магния. В зависимости от природы сопутствующих катионам Ca²⁺ и Mg²⁺ анионов жёсткость воды подразделяют на временную и постоянную. Временная жёсткость воды обусловлена присутствием в воде растворимых гидрокарбонатов Ca и Mg (т. н. карбонатная жёсткость воды) и устраняется кипячением воды. Постоянная (некарбонатная) жёсткость воды обусловлена наличием хлоридов, сульфатов, силикатов, нитратов и фосфатов Ca и Mg; кипячением не устраняется.

Общая жёсткость воды складывается из временной и постоянной жёсткости. Количественно общая жёсткость воды выражается в градусах жёсткости (различаются для разных стран). Принятый в РФ градус жёсткости (°Ж) соответствует концентрации щёлочноземельного элемента, численно равной ¹ /₂ его моля, выраженной в мг/дм³ (г/м³ ). Жёсткость воды ${\displaystyle {\text{Ж}}}$ при раздельном количественном определении ионов щёлочноземельных элементов вычисляют по формуле

${\displaystyle {\text{Ж}}=\sum (C_{i}/C_{i{\text{э}}})}$,

где ${\displaystyle C_{i}}$ – концентрация щёлочноземельного элемента в пробе воды, мг/дм³ (г/дм³ ); ${\displaystyle C_{i{\text{э}}}}$ – концентрация щёлочноземельного элемента, численно равная ¹ /₂ его моля, выраженной в мг/дм³ (г/м³ ). Для определения жёсткости воды используют комплексонометрический (титриметрический) метод и методы атомной спектрометрии.

Различают воду мягкую (до 4 °Ж), средней жёсткости (4–8 °Ж), жёсткую (8–12 °Ж) и очень жёсткую (более 12 °Ж). Верхний предел жёсткой воды в системах водоснабжения составляет, как правило, 7 °Ж. Жёсткость природной воды колеблется в широких пределах (для рек и озёр в тайге и тундре составляет 0,1–0,2 °Ж, морей и океанов – 80–100 °Ж) и в одном и том же источнике изменяется в зависимости от времени года.

Использование жёсткой воды приводит к образованию шлаков и накипи (отложению твёрдых солей) на стенках паровых котлов, в трубах и др., снижает эффективность моющих средств. Высокая жёсткость ухудшает органолептические свойства воды. Длительное употребление мягкой воды, обладающей низким содержанием Ca и Mg, не рекомендуется, т. к. эти макроэлементы необходимы организму и их дефицит может стать причиной различных заболеваний.

Для снижения жёсткости воды (умягчения) применяют кипячение (термоумягчение), внесение в воду специальных реагентов (фосфатов натрия, карбоната натрия, гидроксида кальция и др.) с последующим отделением осадка, используют методы ионного обмена и обратного осмоса, устанавливают специальные фильтры.