Podstawowe wiadomości o wodzie

Powszechnie znany jest wzór chemiczny na wodę czyli H₂O. Jest to wzór na idealnie czystą wodę, która jednak w przyrodzie nie występuje. Z życia codziennego wiemy, że woda morska różni się od wody w jeziorze czy też od wody wodociągowej. Nawet woda wodociągowa – uzdatniona i o określonych parametrach może  różnić się składem i zawartością minerałów w zależności od regionu – inna woda będzie pozyskiwana na terenach górskich, a inna na terenach nizinnych.

Kolejna różnica to właściwości użytkowe wody – inna będzie woda przeznaczona dla przemysłu włókienniczego, od tej dla przemysłu spożywczego i jeszcze inna przeznaczona na kąpiele lecznicze. Najzwyklejsza woda z kranu, którą używamy  w gospodarstwie domowym, a która często także służy do napełniania naszych naszych basenów – to woda, z której w procesie uzdatniania usunięto niepożądane składniki mineralne.

Jakie składniki mogą występować w wodzie nieuzdatnionej? Między innymi: wapń ( Ca), magnez (Mg), żelazo (Fe), węgiel (C), azot (N), siarka (S) i wiele jeszcze innych, które dla branży basenowej nie mają specjalnego znaczenia. Pierwiastki te nie występują w wodzie samodzielnie lecz w powiązaniu między sobą: np. węgiel w połączeniu z tlenem tworzy dwutlenek węgla CO_2, wapń w połączeniu z węglem i tlenem tworzy węglan wapnia, itp. Jedne z tych składników mają znaczenie w wodzie basenowej, a inne prawie nie. Te istotne składniki to rozpuszczone w wodzie sole, kwasy i zasady. Otóż cząsteczki tych związków pod wpływem wody ulegają dysocjacji na jony. I tak np. kwasy odczepiają w wodnym  roztworze dodatnio naładowane jony wodorowe (H⁺), a zasady ujemnie naładowane jony (OH^–) zwane jonami wodorotlenowymi. A te procesy wpływają na odczyn wody.

Odczyn wody

Jeśli w wodzie jest zachowana ta sama ilość jonów wodorowych i wodorotlenowych oznacza to, że roztwór wodny jest obojętny – czyli ani kwasowy, ani zasadowy. Jeśli któryś z jonów przeważa to woda ma odczyn kwasowy albo zasadowy. Za wykładnik wielkości określającej kwasowość  roztworu wodnego lub jego zasadowość wprowadzono pojęcie wartości pH i stworzono jej opis w formie skali wartości pH.

Twardość wody

Woda zawiera także mniejsze lub większe ilości różnych soli, a ich ilość waha się zależnie od miejsca występowania wody. Wśród tych soli główny udział mają sole wapnia i magnezu. I to właśnie one odpowiadają za stopień  twardości wody. W zależności od tego, z czego powstały sole rozróżniamy dwa pojęcia twardości:

• twardość przemijającą (zwaną również w literaturze jako węglanową, lub czasową)
• twardość stałą (zwaną również twardością niewęglanową).

Czym jest twardość  przemijająca i dlaczego jest nietrwała i przemija?

Mechanizm tego zjawiska jest następujący. Padający deszcz (H₂O), pochłania znajdujący się w powietrzu dwutlenek węgla (CO₂) i tworzy związek chemiczny H₂CO₃ zwany kwasem węglowym. Ten  kwas napotykając znajdujący się w ziemi kamień wapienny (CaCO₃) rozpuszcza go tworząc kwaśny węglan  Ca(HCO₃)₂  Kwaśny węglan wapnia jest w wodzie rozpuszczalny i dla oka niewidoczny. Ponadto jest to związek nietrwały (przemijający). Szczególnie wzrost temperatury powoduje, że rozpada się na to z czego powstał czyli na węglan wapnia i kwas węglowy, który dalej się rozpada na dwutlenek węgla i wodę, z której się ulatnia, a w wodzie pozostaje wapień czyli CaCO₃  Ten związek jest nierozpuszczalny w wodzie i dlatego tworzy w niej mętną zawiesinę. Widzimy to, jako osiadający po jakimś czasie kamień (np. w czajniku), a w basenie w upalne dni mętność wody lub biały nalot na ścianach.

Twardość stałą (niewęglanową) tworzą sole innych kwasów, głównie jako siarczany, które zostają w wodzie i mają tę cechę, że są w niej niewidoczne oraz nie ulegają rozpadowi pod wpływem temperatury. Twardość stała nie jest więc przyczyną zmętnienia wody i dlatego nie odgrywa w basenach tak dużej roli jak twardość przemijająca czyli węglanowa.

Twardość wody określa się w stopniach twardości. Najczęściej posługujemy się niemiecką skalą twardości i tak  1⁰ twardości = 10 mg CaCO₃ / 1 litr wody.

Klasyfikacja twardości wody:

Woda miękka

W naturze występuje na obszarze,na którym nie ma w gruncie wapieni a zwłaszcza tam, gdzie występują złoża granitowe oraz inne minerały nierozpuszczalne w wodzie. Ponieważ w wodzie deszczowej zaabsorbowany w powietrzu CO₂ tworzy z nią kwas węglowy to odczyn pH wody miękkiej będzie kwaśny. Woda deszczowa miękka  ma odczyn pH od 5 do 7.

Woda twarda

Twarda woda wskutek obecności węglanów zawiera mniejsze lub większe ilości wodorowęglanów wapnia i magnezu. Roztwory tych soli dają słaby odczyn zasadowy. Twarda woda ma odczyn pH większy od 7.

Woda z zawartością żelaza i manganu

Dosyć często zdarza się, że w wodzie występuje żelazo i mangan (szczególnie w wodzie  ze studni głębinowych). Obydwa te metale występują w wodzie w postaci kwaśnych węglanów (porównaj to z kwaśnym węglanem wapnia) są rozpuszczalne w wodzie i nie są widoczne. Dopiero po zetknięciu się takiej wody z powietrzem zachodzi proces utleniania tych kwaśnych węglanów, skutkiem czego z formy przeźroczystej stają się widoczne i uzyskują kolory. Tak przekształcony związek żelaza uzyskuje kolor czerwono–brunatny, a związek manganu barwę brunatno-czarną.

W przypadku niebieskiego basenu, czerwono brunatny osad żelaza staje się dla oka odcieniem brunatno zielonym. W przypadku manganu woda ma kolor atramentu. Jest to zjawisko niepożądane w basenie ponieważ sprawia, że woda wygląda nieestetycznie. Barwę tą można usunąć przez dłuższą  filtrację wody.