La duresa i l’alcalinitat en l’aigua natural són indicadors importants que reflecteixen les característiques de la qualitat de l’aigua. La duresa es refereix principalment a la concentració total d’ions de calci (Ca²⁺) i ions de magnesi (mg²⁺) en aigua, mentre que l’alcalinitat es determina principalment per ions bicarbonats (HCO₃⁻). La relació entre tots dos afecta directament la composició de sals dissoltes a l’aigua i, per tant, reflecteix les propietats químiques del cos d’aigua. Segons la relació de concentració dels dos, es pot dividir en les tres situacions següents:
1. L’alcalinitat és més gran que la duresa (en mol/l)
Quan la concentració de HCO₃⁻ a l’aigua és superior a la meitat de la concentració total de ions de calci i magnesi (és a dir, HCO₃⁻> ½ (Ca²⁺ + Mg²⁺)), indica que l’alcalinitat supera significativament la duresa. En aquest moment, els ions de calci i magnesi es combinaran preferentment amb el bicarbonat per formar bicarbonat de calci (Ca (HCO₃) ₂) i bicarbonat de magnesi (mg (HCO₃) ₂). El HCO₃⁻ restant es combina amb cations monovalents com el sodi (Na⁺) i el potassi (K⁺) per formar bicarbonat de sodi (NAHCO₃) i bicarbonat de potassi (KHCO₃).
En aquest cas, la duresa de l’aigua està totalment composta per bicarbonat i no hi ha duresa no carbonatat (com ara sals de calci i magnesi en forma de sulfats o clorurs). A més, la diferència entre alcalinitat i duresa correspon a la concentració de bicarbonat de sodi i potassi. Aquest excés d’alcalinitat s’anomena “duresa negativa” o “excés d’alcalinitat”, cosa que significa que hi ha bicarbonat addicional a l’aigua que no es consumeix per calci i magnesi.
2. Alcalinitat és igual a la duresa (en mol/l)
Quan la concentració de HCO₃⁻ és exactament igual a la meitat de la concentració total de ions de calci i magnesi (és a dir, HCO₃⁻=½ (ca²⁺ + mg²⁺)), els ions de calci i magnesi es combinaran amb bicarbonat per formar bicarbonat de calci i bicarbonat de magnesi. En aquest moment, els ions de sodi i potassi no poden formar bicarbonat, sinó combinar -se amb sulfat (so₄²⁻) o ions de clorur (Cl⁻) per formar sals neutres com el sulfat de sodi (na₂so₄), el sulfat de potassi (k₂so₄), el clorur de sodi (NACL) o el cloride de potassi (kcl).
En aquest cas, no hi ha excés d’alcalinitat (duresa negativa) ni duresa no carbonatat a l’aigua. La duresa i l’alcalinitat es combinen perfectament, cosa que indica que les concentracions de calci i magnesi es neutralitzen només per bicarbonat i altres anions només es combinen amb sodi i potassi.
3. L’alcalinitat és inferior a la duresa (en mol/l)
Quan la concentració de HCO₃⁻ és inferior a la meitat de la concentració total de ions de calci i magnesi (és a dir, HCO₃⁻ <½ (Ca²⁺ + Mg²⁺)), els ions de calci i magnesi a l’aigua no es poden neutralitzar completament per bicarbonat i la part restant es combinarà amb altres anions (com ara sulfat o clorur) amb duresa no encaronat. Segons la diferència de la relació de calci i magnesi, aquesta situació es pot dividir encara més en dos tipus:
(1) Aigua dura de calci (alta proporció de ca²⁺)
Si la concentració d’ions de calci és alta (½ca²⁺> hco₃⁻), el bicarbonat es combinarà preferentment amb el calci per formar bicarbonat de calci, i els ions de calci restants es combinaran amb el sulfat per formar sulfat de calci (caso₄). Al mateix temps, com que els ions de magnesi no estan completament neutralitzats, existiran en forma de sulfat de magnesi (MGSO₄). En aquest moment, hi ha una duresa òbvia no carbonatat a l’aigua (com el sulfat de calci i el sulfat de magnesi), però el bicarbonat de magnesi (Mg (HCO₃) ₂) no existeix en absolut.
(2) aigua dura de magnesi (mg²⁺ compta una proporció elevada)
Si la concentració d’ions de magnesi és alta (½ca²⁺ En qualsevol dels dos casos, sempre que l’alcalinitat sigui inferior a la duresa, la duresa no carbonatat ha d’existir a l’aigua i els bicarbonats de sodi i potassi (com Nahco₃) desapareixen completament. Resum i anàlisi Si comparem la relació entre la duresa i l’alcalinitat, podem aclarir la composició i la font de sals a l’aigua: Alcalinitat> Duresa: el calci i el magnesi en l’aigua existeixen en forma de bicarbonat, acompanyat de bicarbonat de sodi i potassi (duresa negativa). Alcalinitat=duresa: els bicarbonats de calci i magnesi estan completament neutralitzats, i altres sals estan formades per sodi, potassi i sulfat o ions de clorur. Alcalinitat