Теорія:

Жорсткість води — це природна властивість води, зумовлена наявністю в ній розчинних солей Кальцію і Магнію. Сумарну концентрацію йонів Магнію й Кальцію у воді називають загальною жосткістю води. Розрізняють постійну і тимчасову жорсткість води.
 
Тимчасова жорсткість (карбонатна) зумовлена наявністю розчинених гідрогенкарбонатів Магнію і Кальцію: Mg(HCO3)2 і Ca(HCO3)2.
 
Вода стає жорсткою під час проходження крізь пласти вапняку. Розчинений у воді вуглекислий газ взаємодіє з вапняком, утворюючи розчинні гідрогенкарбонати:
 
CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2.
 
Тимчасова жорсткість усувається:
  • кип'ятінням:
Ca(HCO3)2=t°CaCO3+CO2+H2O;
  • додавання соди Na2CO3 — содовий метод:
Ca(HCO3)2+Na2CO3=CaCO3+2NaHCO3;
  •  додавання кальцій гідроксиду — вапняковий метод:
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3+2H2O;
  • додавання натрій гідроксиду — натронний метод:
Ca(HCO3)2+2NaOH=CaCO3+Na2CO3+2H2O
 
  • фосфатний метод — додавання натрій ортофосфату, або ортофосфатної кислоти:
3Ca(HCO3)2+2Na3PO4=Ca3(PO4)2+6NaHCO3;
 
3Ca(HCO3)2+2H3PO4=Ca3(PO4)2+6H2O+6CO2.
 
Усунення тимчасової жорсткості кип'ятінням спричиняє і утворення вапняного нальоту в трубах з гарячою водою, у котлах ТЕЦ та побутових водонагрівних приладах. Цей наліт перешкоджає нормальному теплообміну, що спричиняє надмірну витрату палива, пошкодження труб, плавлення чайників, тощо. Для усунення вапняного нальоту в чайнику необхідно залити його на ніч розбавленим розчином оцту або лимонної кислоти.
 
Постійна жорсткість (некарбонатна) зумовлена присутністю у воді сульфатів і хлоридів Кальцію і Магнію: CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2.
 
Постійна жорсткість не усувається кип'ятінням, але видаляється:
  • додаванням соди Na2CO3 — содовий метод:
MgCl2+Na2CO3=MgCO3+2NaCl;
  • натрію ортофосфату Na3PO4 — фосфатний метод:
3MgSO4+2Na3PO4=Mg3(PO4)2+3Na2SO4
  • пропусканням крізь йонообмінні смоли.
Природна помірна жорсткість води забезпечує організм людини Кальцієм для повноцінного розвитку кісток. Надлишкова жорсткість води може стати причиною утворення каменів у нирках, які є солями Кальцію й Магнію зі щавлевою кислотою (магній оксалат CaC2O4 і кальцій оксалат MgC2O4).
Джерела:
Хімія (рівень стандарту): підруч. для 11 кл. закл. загал. серед. освіти / Олексій Григорович. — Харків: Вид-во «Ранок», 2019. — с. 175.