Trdota vode
Trdota vode je lastnost vode, ki jo povzroča prisotnost raztopljenih snovi, ki jih voda raztaplja na svoji poti do uporabnika.
Ločimo med karbonatno oz. začasno trdoto, ki jo povzročata Ca in Mg hidrogenkarbonat ter trajno trdoto, ki jo povzročajo sulfati, nitrati in kloridi Ca in Mg.
Ob segrevanju vode (že nad 40 °C), se vodi zniža začasna trdota, saj se kalcijevi in magnezijevi hidrogenkarbonati pretvorijo v netopne karbonate.
Ca(HCO3)2(aq) ——> CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g)
Izločeni karbonati oz. tako imenovani vodni kamen ali kotlovec, se nalaga v ceveh, parnih kotlih, bobnih pralnih strojev ipd. in ovirajo prenos toplote (večja poraba energije). Hkrati pa trda voda tudi zmanjšuje moč mil in pralnih praškov. V industrijske in gospodinjske namene se za mehčanje vode uporabljajo mehčalne naprave, ki zamenjajo Ca in Mg ione z Na, ki se ne izločajo iz vode niti pri višji temperaturi.
Merjenje trdote vode
Trdoto vode navadno podajmo v nemških trdotnih stopinjah (°dH). Trdoto 1 °dH ima raztopina ki vsebuje 10 mg/L CaO oz. 17,8 mg/L CaCO3 oz. ekvivalet magnezija oz. ekvivalent hidrogenkarbonata.
Znanih je več načinov merjenja trdote vode.
Karbonatno (začasno) trdoto merimo s kemijsko titracijo, pri kateri v vzorec vode dodamo nekaj kapljic indikatorja (metiloranž) ter titriramo s standardno raztopino HCl dokler ne pride do spremembe barve in očitamo volumen porabe. Karbonatno trdoto merimo v enotah mg CaO / l.
Če voda vsebuje poleg Ca in Mg hidrogenkarbonat tudi Na hidrogenkarbonat oz. druge alkalne snovi (ki reagirajo z kislino), ne moremo govoriti o karbonatni trdoti, ampak o meritvi alkalitete. Alkaliteta vode je merilo njene kapacitete, da nevtralizira kisline.
Celokupno trdoto merimo s titracijo vzorca kompleksona EDTA, ki tvori stabilen kompleks z Ca2+ in Mg2+, ob prisotnosti indikatorja (erio-T).
Nekarbonatna (trajna) trdota je razlika med celokupno in karbonatno trdoto.
V spodnji tabeli je predstavljena trdotna lestvica izražena v različnih zapisih:
| Trdnotna lestvica (vir: BWT) | ||||
| Klasifikacija | °dH | mg CaCO3/ L | mmol CaCO3/ L | ppm |
| Mehka | 0.3-3.00 | 0–60 | 0–0.60 | < 60 |
| Srednje trda | 3.72-6.75 | 61–120 | 0.61–1.20 | 60-120 |
| Trda | 6.78–10.08 | 121–180 | 1.21–1.80 | 120-180 |
| Zelo trda | ≥ 10.14 | ≥ 181 | ≥ 1.81 | > 180 |
Agregatna stanja
Voda se na Zemlji pojavlja v treh agregatnih stanjih; tekočem, trdnem in plinastem. Voda v naravi kroži preko vseh treh agregatnih stanj, kot je prikazano na sliki spodaj (vir: Wikimedia Commons).
Do spremembe agregatnega stanja prihaja z oddajanjem ali sprejemanjem energije. Če led segrevamo, se stali, če nastalo vodo segrevamo do vrelišča, ta hlapi in nato zavre, pri čemer nastaja para. Če paro ohlajamo, kondenzira in nastane tekoča voda, ki z ohlajanjem pod ledišče zamrzne. Nekaj molekul ledu prehaja neposredno v parno fazo. Ta proces imenujemo sublimacija, obratno pa resublimacija.
Na spodnji skliki je je prikazan fazni fazni diagram za vodo (tlak (𝑝) v odvisnosti od temperature (𝑇)).
