Duritatea și alcalinitatea în apa naturală sunt indicatori importanți care reflectă caracteristicile calității apei. Duritatea se referă în principal la concentrația totală de ioni de calciu (Ca²⁺) și ioni de magneziu (MG²⁺) în apă, în timp ce alcalinitatea este determinată în principal de ioni de bicarbonat (HCO₃⁻). Relația dintre cele două afectează în mod direct compoziția sărurilor dizolvate în apă și reflectă astfel proprietățile chimice ale corpului apei. Conform raportului de concentrare a celor două, acesta poate fi împărțit în următoarele trei situații:
1. Alcalinitatea este mai mare decât duritatea (în mol/L)
Când concentrația de HCO₃⁻ în apă este mai mare decât jumătate din concentrația totală de ioni de calciu și magneziu (adică HCO₃⁻> ½ (Ca²⁺ + Mg²⁺)), indică faptul că alcalinitatea depășește semnificativ duritatea. În acest moment, ionii de calciu și magneziu se vor combina în mod preferențial cu bicarbonatul pentru a forma bicarbonat de calciu (CA (HCO₃) ₂) și bicarbonat de magneziu (Mg (HCO₃) ₂). HCO₃⁻ rămase se combină cu cationi monovalenți, cum ar fi sodiu (NA⁺) și potasiu (K⁺) pentru a forma bicarbonat de sodiu (NAHCO₃) și bicarbonat de potasiu (KHCO₃).
În acest caz, duritatea apei este compusă în întregime din bicarbonat și nu există o duritate non-carbonat (cum ar fi săruri de calciu și magneziu sub formă de sulfați sau cloruri). În plus, diferența dintre alcalinitate și duritate corespunde concentrației de bicarbonat de sodiu și potasiu. Această alcalinitate în exces se numește „duritate negativă” sau „exces de alcalinitate”, ceea ce înseamnă că există bicarbonat suplimentar în apă care nu este consumat de calciu și magneziu.
2. Alcalinitatea este egală cu duritatea (în mol/l)
Când concentrația de HCO₃⁻ este exact egală cu jumătate din concentrația totală de ioni de calciu și magneziu (adică HCO₃⁻=½ (Ca²⁺ + Mg²⁺)), ionii de calciu și magneziu se vor combina cu bicarbonat pentru a forma bicarbonat de calciu și magneziu bicarbonat. În acest moment, ionii de sodiu și potasiu nu pot forma bicarbonat, ci se combină cu sulfat (SO₄²⁻) sau ioni de clorură (CL⁻) pentru a forma săruri neutre, cum ar fi sulfat de sodiu (Na₂so₄), sulfat de potasiu (K₂SO₄), clorură de sodiu (NACL) sau clorură de potasiu (KCL).
În acest caz, nu există nici alcalinitate excesivă (duritate negativă), nici duritate non-carbonat în apă. Duritatea și alcalinitatea sunt perfect potrivite, ceea ce indică faptul că concentrațiile de calciu și magneziu sunt doar neutralizate de bicarbonat, iar alți anioni sunt combinați doar cu sodiu și potasiu.
3. Alcalinitatea este mai mică decât duritatea (în mol/L)
Atunci când concentrația de HCO₃⁻ este mai mică de jumătate din concentrația totală de ioni de calciu și magneziu (adică HCO₃⁻ <½ (Ca²⁺ + mg²⁺)), ionii de calciu și magneziu din apă nu pot fi complet neutralizați de bicarbonat, iar partea rămasă vor combina cu alți anioni (cum ar fi sulfat sau ioni de clorură) pentru a forma fără carabonat. Conform diferenței dintre raportul dintre calciu și magneziu, această situație poate fi împărțită în două tipuri:
(1) Apa tare de calciu (proporție mare de Ca²⁺)
Dacă concentrația de ioni de calciu este mare (½ca²⁺> HCO₃⁻), bicarbonatul se va combina în mod preferențial cu calciul pentru a forma bicarbonat de calciu, iar ionii de calciu rămași se vor combina cu sulfat pentru a forma sulfat de calciu (caso₄). În același timp, deoarece ionii de magneziu nu sunt complet neutralizați, vor exista sub formă de sulfat de magneziu (MGSO₄). În acest moment, există o duritate evidentă de non-carbonat în apă (cum ar fi sulfat de calciu și sulfat de magneziu), dar nu există deloc bicarbonat de magneziu (mg (HCO₃) ₂).
(2) Apa tare de magneziu (mg²⁺ reprezintă o proporție mare)
Dacă concentrația de ioni de magneziu este mare (½ca²⁺ În ambele cazuri, atâta timp cât alcalinitatea este mai mică decât duritatea, duritatea non-carbonat trebuie să existe în apă, iar bicarbonatele de sodiu și potasiu (cum ar fi Nahco₃) dispar complet. Rezumat și analiză Comparând relația dintre duritate și alcalinitate, putem clarifica compoziția și sursa de săruri în apă: Alcalinitate> Duritate: Calciu și magneziu în apă există sub formă de bicarbonat, însoțite de sodiu și bicarbonat de potasiu (duritate negativă). Alcalinitate=duritate: Bicarbonatele de calciu și magneziu sunt complet neutralizate, iar alte săruri sunt formate din sodiu, potasiu și sulfat sau ioni de clorură. Alcalinitate
