Kalkulačka tvrdosti vody: Měření úrovní vápníku a hořčíku

Kalkulačka tvrdosti vody

Kalkulačka tvrdosti vody převádí obsah vápníku a hořčíku ve vzorku vody na jedinou hodnotu tvrdosti. Výsledek uvádí v dílech na milion (ppm) uhličitanu vápenatého, v německých stupních (°dH) a ve francouzských stupních (°f) a klasifikuje vodu jako měkkou, mírně tvrdou, tvrdou nebo velmi tvrdou.

Co je tvrdost vody?

Tvrdost vody je mírou množství rozpuštěných minerálů ve vodě, především iontů vápníku (Ca²⁺) a hořčíku (Mg²⁺). Tyto minerály se rozpouštějí ve vodě při jejím průchodu půdou a horninami, zejména vápencem a křídou. Voda s velkým množstvím rozpuštěného vápníku a hořčíku se označuje jako „tvrdá“. Voda s malým množstvím těchto minerálů se označuje jako „měkká“.

Tvrdost obvykle nečiní vodu nebezpečnou k pití. Ovlivňuje však, jak dobře mýdlo pění a kolik vodního kamene se usazuje v potrubí, konvicích a ohřívačích vody.

Jak vypočítat tvrdost vody

Celková tvrdost vody se vyjadřuje v dílech na milion uhličitanu vápenatého (CaCO₃), přestože tvrdost ve skutečnosti způsobuje několik různých minerálů. Zde se používá tento vzorec:

Celková tvrdost (ppm CaCO₃) = (Ca²⁺ × 2,5) + (Mg²⁺ × 4,1) + ostatní minerály

Ca²⁺ je koncentrace vápníku v dílech na milion.
Mg²⁺ je koncentrace hořčíku v dílech na milion.
Ostatní minerály jsou souhrnnou koncentrací všech dalších minerálů způsobujících tvrdost, vyjádřenou v dílech na milion.

Násobitele 2,5 pro vápník a 4,1 pro hořčík převádějí koncentraci jednotlivých iontů na hmotnostní ekvivalent uhličitanu vápenatého.

Převod na jiné jednotky tvrdosti

Jakmile je celková hodnota známá v dílech na milion CaCO₃, lze ji převést na dvě další běžné stupnice:

Jednotka	Převod z ppm CaCO₃
Německé stupně (°dH)	ppm ÷ 17,848
Francouzské stupně (°f)	ppm ÷ 10

Díly na milion a miligramy na litr (mg/L) CaCO₃ mají u vody stejnou číselnou hodnotu a ve Spojených státech představují standardní jednotku. Německé stupně jsou běžné v Německu a střední Evropě. Francouzské stupně se používají ve Francii a několika dalších evropských zemích.

Klasifikace tvrdosti vody

Jakmile je známa celková tvrdost v dílech na milion, spadá do jedné ze čtyř standardních tříd:

Klasifikace	ppm CaCO₃	Německé stupně (°dH)	Francouzské stupně (°f)
Měkká	0–60	0–3,4	0–6
Mírně tvrdá	61–120	3,4–6,7	6,1–12
Tvrdá	121–180	6,8–10,1	12,1–18
Velmi tvrdá	nad 180	nad 10,1	nad 18

Příklad výpočtu

Předpokládejme, že vzorek vody má koncentraci vápníku 40 ppm, koncentraci hořčíku 10 ppm a 5 ppm ostatních minerálů způsobujících tvrdost.

Příspěvek vápníku: 40 × 2,5 = 100 ppm CaCO₃
Příspěvek hořčíku: 10 × 4,1 = 41 ppm CaCO₃
Přičtení ostatních minerálů: 100 + 41 + 5 = 146 ppm CaCO₃

Celková tvrdost je 146 ppm CaCO₃. Po převodu na německé stupně jde o 146 ÷ 17,848 ≈ 8,2 °dH. Po převodu na francouzské stupně jde o 146 ÷ 10 = 14,6 °f. Protože 146 leží mezi 121 a 180 ppm, je voda klasifikována jako tvrdá.

Jak používat kalkulačku

Zadejte koncentraci vápníku (Ca²⁺) v dílech na milion. Tento údaj je obvykle uveden ve zprávě o kvalitě vody nebo jej lze získat pomocí domácí testovací soupravy.
Zadejte koncentraci hořčíku (Mg²⁺) v dílech na milion.
Pokud je známa, zadejte koncentraci ostatních minerálů způsobujících tvrdost v dílech na milion. Toto pole je volitelné.
Zobrazte výsledky: celkovou tvrdost v dílech na milion CaCO₃, ekvivalenty v německých a francouzských stupních a klasifikaci tvrdosti.
Pomocí tlačítka „Kopírovat výsledky“ zkopírujte údaje do zprávy nebo hlášení.

Kde najít údaje o koncentraci minerálů

Zpráva o kvalitě vody. Většina obecních dodavatelů vody zveřejňuje každoroční zprávu, někdy nazývanou zprávou pro spotřebitele o kvalitě vody, která uvádí hladiny minerálů.
Domácí testovací souprava. Levné soupravy měří vápník a hořčík přímo, obvykle pomocí testovacích proužků nebo titrační zkoušky.
Odborné testování. Společnosti zabývající se úpravou vody a některé místní zdravotní úřady nabízejí laboratorní testování.
Voda ze studny. Protože se na vodu ze studní nevztahuje obecní zpráva, soukromé studny by se měly testovat přímo, ideálně jednou ročně.

Účinky tvrdosti vody

Měkká voda (0–60 ppm) snadno vytváří mýdlovou pěnu a zanechává málo vodního kamene. Někomu může připadat bez chuti a ve starších budovách s kovovým potrubím může snadněji přijímat stopová množství kovů z rozvodů.

Mírně tvrdá voda (61–120 ppm) představuje střední stupeň. Obsahuje určité množství rozpuštěných minerálů, ale jen zřídka způsobuje viditelný vodní kámen nebo problémy při čištění.

Tvrdá voda (121–180 ppm) zanechává viditelný vodní kámen na armaturách, spotřebičích a skleněném nádobí. K vytvoření pěny vyžaduje více mýdla nebo čisticího prostředku a může zkracovat životnost ohřívačů vody.

Velmi tvrdá voda (nad 180 ppm) způsobuje silné usazování vodního kamene, výrazně snižuje účinnost mýdla a může mít znatelnou chuť. V domácnostech s velmi tvrdou vodou se běžně instalují změkčovače vody.

Přechodná a trvalá tvrdost

Tvrdost se někdy podle příčiny rozděluje na dva typy. Přechodná tvrdost pochází z hydrogenuhličitanů vápníku a hořčíku. Při varu se z vody uvolňuje oxid uhličitý a tyto hydrogenuhličitany vytvářejí pevný uhličitanový vodní kámen, proto se konvice používáním zanášejí. Trvalá tvrdost pochází ze síranů, chloridů a dusičnanů vápníku a hořčíku a varem se neodstraní. Obvykle vyžaduje změkčovač vody nebo jiné chemické ošetření. Kalkulačka tvrdosti uvádí součet obou typů.

Snižování tvrdosti vody

Iontovýměnný změkčovač. Nejběžnější řešení pro domácnosti. Vyměňuje ionty vápníku a hořčíku za ionty sodíku nebo draslíku a vyžaduje pravidelné doplňování soli.
Krystalizace s využitím templátu (TAC). Bezsolný systém, který převádí rozpuštěné minerály na drobné krystaly, jež zůstávají rozptýlené ve vodě místo toho, aby vytvářely vodní kámen na površích.
Reverzní osmóza. Odstraňuje většinu rozpuštěných minerálů včetně minerálů způsobujících tvrdost tím, že tlačí vodu přes jemnou membránu. Spotřebuje více vody, než kolik jí vyprodukuje jako využitelný výstup.
Chemické srážení. Používá se především v průmyslu k oddělení minerálů způsobujících tvrdost z roztoku jejich vysrážením.

Často kladené otázky

Co způsobuje tvrdost vody? Tvrdost vody způsobují rozpuštěné ionty vápníku a hořčíku. Do podzemní vody se dostávají při jejím průchodu horninami a půdou obsahujícími vápenec, křídu nebo sádrovec.

Je tvrdá voda bezpečná k pití? Ano. Tvrdá voda nepředstavuje zdravotní riziko a vápník a hořčík v ní přispívají malým množstvím minerálních látek ve stravě. Velmi tvrdá voda může mít pro některé lidi nepříjemnou chuť.

Poškozuje tvrdá voda potrubí a spotřebiče? Postupem času ano. Vodní kámen se usazuje uvnitř potrubí, ohřívačů vody a kávovarů, čímž snižuje účinnost a může zkracovat jejich životnost.

Jaký je rozdíl mezi tvrdostí vody a TDS? Celkové množství rozpuštěných látek (TDS) měří všechny látky rozpuštěné ve vodě včetně sodíku, chloridů a síranů. Tvrdost vody měří pouze vápník a hořčík. Voda může mít vysokou hodnotu TDS a nízkou tvrdost, pokud většinu rozpuštěného obsahu tvoří jiné látky než vápník nebo hořčík.

Jak často by se měla testovat tvrdost vody? U obecní vody obvykle stačí kontrola jednou ročně pomocí zprávy dodavatele o kvalitě vody. Voda ze studny by se měla testovat každých šest až dvanáct měsíců, protože podmínky podzemní vody se mohou měnit podle ročního období.

Lze tuto kalkulačku použít pro akvarijní vodu? Ano. Mnoho druhů ryb a rostlin potřebuje konkrétní rozsah tvrdosti, takže výpočet hodnoty v dílech na milion nebo ve stupních u akvarijní vody pomáhá přizpůsobit ji těmto požadavkům.

Reference

Světová zdravotnická organizace. Tvrdost pitné vody, 2011.
Geologická služba Spojených států. Tvrdost vody, Water Science School, 2019.
American Water Works Association. Kvalita vody a úprava vody: příručka o pitné vodě, 6. vydání, 2014.

Kalkulačka tvrdosti vody: Měření úrovní vápníku a hořčíku