La durezza di un’acqua è il contenuto di ioni calcio e magnesio presenti che sono abitualmente espressi in termini di mg/L che corrispondono a ppm.
Una unità di misura alternativa è il grado francese indicato come °f in cui a 1 °f corrispondono 10 mg/L di carbonato di calcio.
Tra le altre misure della durezza dell’acqua vi è il grado tedesco °dH in cui a 1 °dH corrispondono 10 mg/L di ossido di calcio.
Classificazione
Le acque possono essere classificate sulla base della loro durezza totale come:
- molto dolci: fino a 4 °f
- dolci: da 4 a 8 °f
- medio-dure: da 8 a 12 °f
- discretamente dure: da 12 a 18 °f
- dure: da 18 a 30 °f
- molto dure: oltre 30 °f
La durezza delle acque dipende dalle condizioni in cui avviene l’infiltrazione ovvero la transizione dell’acqua piovana dalla superficie alle acque sotterranee che è influenzata dalla permeabilità del suolo e dalla composizione della roccia.
Sono quindi presenti oltre allo ione calcio e magnesio in prevalenza anche ioni carbonato, carbonato acido, cloruro e solfato.
Durezza totale e temporanea
La durezza totale dell’acqua è data dalla somma della durezza temporanea o transitoria e dalla durezza permanente.
La durezza temporanea è dovuta alla presenza di carbonato acido di calcio Ca(HCO3)2 e carbonato acido di magnesio Mg(HCO3)2.
Questi sali si formano quando l’acqua piovana, contenente acido carbonico, dilava sulle rocce calcaree costituite prevalentemente da carbonato di calcio secondo la reazione:
CaCO3 + H2CO3 → Ca(HCO3)2
Questi carbonati acidi se l’acqua viene portata all’ebollizione danno luogo alla formazione di carbonato di calcio e di magnesio che sono sali poco solubili:
Ca(HCO3)2(aq) → CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g)
Il carbonato di calcio formatosi può essere allontanato per filtrazione.
Durezza permanente
La durezza permanente è dovuta alla presenza di sali quali cloruro e solfato di magnesio e di calcio che non precipitano a seguito di ebollizione e, se necessario, devono essere allontanati con metodi alternativi quali, ad esempio l’uso di resine scambiatrici di ioni.
Problemi
Un’acqua dura dà luogo alla formazione di depositi di carbonato di calcio che con il tempo tendono a stratificarsi con danni alle tubazioni.
In particolare un’acqua dura diminuisce l’efficienza di scaldabagni che con il tempo possono rompersi e provoca danni alle lavatrici.
Un altro problema correlato alla presenza di acqua dura è la ridotta capacità pulente dei detersivi i quali sono costituiti da sali derivanti da acidi grassi a lunga catena di sodio o potassio.
In presenza di ioni calcio o magnesio i saponi danno luogo alla formazione di sali di calcio e magnesio secondo la reazione:
Ca2+ + 2 RCOONa → Ca(RCOO)2 + 2 Na+
I sali formati aderiscono sui tessuti riducendo la capacità del sapone di esercitare la sua azione detergente.
Vengono perciò adoperati detergenti sintetici perché i loro sali di calcio e magnesio sono notevolmente più solubili.
In presenza di acqua dura inoltre si verifica la formazione di residui sulla pelle che possono intrappolare i batteri con alterazione del normale equilibrio della microflora e, poiché il residuo inibisce la capacità della pelle di ritornare al suo pH fisiologico si può verificare un’irritazione.
Un altro inconveniente dell’acqua dura è che si possono formare delle aderenze su piatti, vetri e altre superfici.
Nei paesi in cui l’acqua fornita dall’acquedotto è molto dura onde evitare tutti questi inconvenienti si preferisce installare nelle abitazioni addolcitori delle acque in cui sono presenti resine a scambio ionico.