De invloed van hard water op wasprocessen en toestellen

De invloed van hard water op wasprocessen en toestellen Water dat rijk is aan oplosbare calcium (Ca)- en magnesium (Mg)-zouten en dus veel calcium- en magnesium-ionen bevat, noemt men hard water. Ca- en Mg-ionen zijn niet schadelijk voor de gezondheid maar ze zijn wel hinderlijk voor wasprocessen. Zeep vormt met deze ionen immers een neerslag zodat er in hard water meer zeep nodig is om een goed wasresultaat te verkrijgen. Bovendien is hard water schadelijk voor de verwarmingselementen in allerhande toestellen zoals in bijvoorbeeld wasmachines, waterkokers en strijkijzers. Ca- en Mg-ionen zorgen immers voor kalkaanslag op deze verwarmingselementen.

De hardheid van water

Totale hardheid

De totale hardheid van water wordt bepaald door alle calcium- en magnesiumzouten die in het water aanwezig zijn.

Voorbeelden van deze zouten:
  • Chloriden (CaCl2 en MgCl2)
  • Nitraten (Na(NO3)2 en Mg(NO3)2)
  • Sulfaten (CaSO4 en MgSO4)
  • Waterstofcarbonaten (Ca(HCO3)2 en Mg(HCO3)2)

De totale hardheid wordt uitgedrukt in hardheidsgraden. Men kan hiervoor Duitse (°d), Franse (°f) of Engelse (°e) hardheidsgraden gebruiken. Water met een Duitse hardheidsgraad van 1 °d is even hard als water met 17,80 mg/l CaCO3. Dit betekent dat 1 liter water met een hardheid van 1°d in totaal evenveel Ca- en Mg-ionen bevat als er Ca-ionen aanwezig zijn in water met 17,80 mg/l CaCO3.

Omrekening in de andere hardheidsgraden:
  • 1 °d = 1,8 °f = 1,25 °e
  • 1 °f = 9.89 mg/l CaCO3.
  • 1 °e= 14.24 mg/l CaCO3.

Categorieën water
CategorieHardheid (°d)Hardheid (°f)Hardheid (°e)Hardheid (mg/L CaCO3)
Erg zacht water (a)< 12,6< 7< 10,08< 224,28
Zacht water (b)12,6 - 25,27 - 1410,08 - 20,16224,28 - 358,85
Halfzacht water (c)25,2 - 37,814 - 2120,16 - 30,24358,85 - 672,84
Tamelijk hard water (d)37,8 - 57,621 - 3230,24 - 46,08672,84 - 1025,28
Hard water (e)57,6 - 97,232 - 5446,08 - 77,761025,28 - 1730,16
Erg hard water (f)> 97,2> 54> 77,76> 1730,16

Tijdelijke hardheid

De tijdelijke hardheid is het deel van de hardheid dat uit het water kan verwijderd worden door het water te koken. De aanwezige Ca- en Mg-ionen zullen hierbij reageren met aanwezige waterstofcarbonaationen ter vorming van het slecht oplosbare calcium- en magnesiumcarbonaat.

Ca2+ + 2 HCO3- → CaCO3 + H2O + CO2
Mg2+ + 2 HCO3- → MgCO3 + H2O + CO2

Deze carbonaten zetten zich vast op de kookpot en zijn bijgevolg uit het water verdwenen.

Blijvende hardheid

De blijvende hardheid omvat alle opgeloste Ca- en Mg-zouten zonder de carbonaten. De blijvende hardheid is dus niet te verwijderen door het water te koken.

Totale hardheid = Tijdelijke hardheid + Blijvende hardheid

Problemen met hard water

Invloed op zeepwerking

Zeep kan worden bereid door een olie te laten reageren met kaliumhydroxide (KOH) of met natriumhydroxide (NaOH). Een zeep bestaat dus uit geïoniseerde vetzuurmoleculen (RCOO-K+ of ROO-Na+). Het negatief geladen uiteinde van dit molecule wordt aangetrokken door waterige oplossingen en de niet geladen keten R lost goed op in vetten. De samenstelling van de R-keten is afhankelijk van de gebruikte olie maar is steeds hydrofoob (waterafstotend). Zeepdeeltjes zijn hierdoor dus in staat om vetdruppels te verwijderen en dus te ontvetten. In tegenstelling tot kalium- en natriumzepen zijn calcium- en magnesiumzepen heel slecht oplosbaar. Indien zeepmoleculen dus in contact komen met Ca- en/of Mg-ionen, zullen deze zeepmoleculen neerslaan en dus niet meer in staat zijn om hun zeepwerking uit te voeren. Om een wasproces te garanderen, moet er in hard water dus meer zeep worden toegevoegd dan in zacht water. De gevormde neerslag slaat bovendien neer. Dit resulteert in onaangenaam uitziend badwater en in gewassen kleding die ruw aanvoelt.

Bereiding van een zeepBereiding van een zeep
Werking van zeepWerking van zeep
Reactie van een zeep met hard waterReactie van een zeep met hard water

Aantasting van verwarmingselementen

Zoals reeds vermeld bij het gedeelte tijdelijke hardheid zal er bij hoge temperaturen CaCO3 en MgCO3 gevormd worden met aanwezige HCO32--ionen. Dit proces treedt uiteraard ook op bij elektrische verwarmingselementen welke door deze afzetting worden aangetast.

Verzachten van hard water

Voor een optimale zeepwerking en om de levensduur van elektrische verwarmingselementen te verlengen, is het gebruik van zacht water dus aangeraden. Er bestaan verschillende middelen om hard water te verzachten.
  • Commerciële waterverzachters bevatten stoffen welke met de aanwezige Ca- en Mg-ionen binden ter vorming van oplosbare complexen zodat de ionen niet meer kunnen neerslaan met zeep of reageren met aanwezige waterstofcarbonaten. Deze verzachters worden gebruikt in vaat- en wasmachines.
  • Water kan ook onthard worden door het in contact te brengen met een kationenwisselaar. De kationenwisselaar vangt de calcium- en magnesiumionen op en vervangt deze door natriumionen. In gebieden met hard leidingwater wordt er meestal een ionenwisselaar geschakeld in de waterleiding.
  • Door het toevoegen van soda (Na2CO3) zullen de storende calciumionen neerslaan en dus verwijderd worden uit het water na filtreren. Na2CO3 is een goed oplosbaar zout. Indien de carbonaat-ionen in contact komen met Ca- en Mg-ionen, zal het slecht oplosbare CaCO3 en MgCO3 worden gevormd. (2 Na+ + CO32- + Ca2+ + 2 Cl- → CaCO3 + 2 Na+ + 2 Cl-) Dit is een eenvoudige methode om strijkwater te bereiden.
© 2020 Guust2016, het auteursrecht (tenzij anders vermeld) van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
Zacht water zonder kalk: energiebesparingWater waar kalk in zit zorgt voor meer energieverbruik. Bovendien heb je met hard water ook veel meer shampoo, wasmiddel…
De hardheid van water en wateronthardingDe hardheid van water en wateronthardingMen kan zich geen wereld meer inbeelden zonder het vrij gebruik van water. Water wordt niet enkel gebruikt om te koken,…
Waterontharder: gebruik maken van waterontkalkersWaterontharder: gebruik maken van waterontkalkersDe prijs voor een waterontharder hoeft niet heel duur te zijn. Er zijn verschillende manieren waarop de kosten laag geho…
Kalkaanslag op uw sanitair voorkomen en verwijderenKalkaanslag is een veel voorkomend probleem op sanitair. Wastafels, douches, kranen en toiletpotten hebben veel te lijde…

Oplosbaarheid versus oplosbaarheidsproduct van zoutenOplosbaarheid versus oplosbaarheidsproduct van zoutenZowel de oplosbaarheid als het oplosbaarheidsproduct van een zout geven aan hoe goed dat zout oplost in water. Alle zout…
Reducerende en niet-reducerende suikersReducerende en niet-reducerende suikersSuikers (sacchariden) zijn reducerend als ze als reductor kunnen optreden en zelf geoxideerd kunnen worden. Een reducere…
Bronnen en referenties
  • Inleidingsfoto: RyanMcGuire, Pixabay
  • Organische chemie, Karel Bruggemans, Yvette Herzog en Vera Versée
  • Organic Chemistry, Francis A. Carey

Reageer op het artikel "De invloed van hard water op wasprocessen en toestellen"

Plaats als eerste een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Ik ga akkoord met de privacyverklaring en ben bekend met de inhoud hiervan
Infoteur: Guust2016
Gepubliceerd: 22-07-2020
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Scheikunde
Bronnen en referenties: 3
Schrijf mee!