물의 경도

경도의 정의

물의 경도는 물에 녹아 있는 2가 금속 이온의 양을 나타내는 값이다.

칼슘과 마그네슘이 많으면 경수, 적으면 연수라 한다.

비누가 잘 풀리지 않고 배관에 흰 막이 생기는 것이 바로 이 이온 때문이다.

일시경도와 영구경도

경도는 용해된 칼슘·마그네슘이 어떤 음이온과 결합했느냐에 따라 나뉜다.

중탄산염 형태의 경도는 일시경도다. 가열하면 탄산염으로 침전된다.

황산염·염화물 형태의 경도는 영구경도다. 끓여도 침전되지 않는다.

표로 보면 두 경도의 원인 이온과 가열 거동이 뚜렷이 갈린다.

가열과 스케일

일시경도는 가열하면 중탄산염이 분해되어 불용성 탄산염이 된다.

반응식으로 보면 Ca(HCO₃)₂가 CaCO₃ 침전, 물, 이산화탄소로 나뉜다.

생성된 탄산칼슘은 물에 녹지 않아 침전하고 스케일이 된다.

스케일은 열전달 효율을 떨어뜨리고 관경을 좁힌다.

계산 예제

예를 들어 칼슘 80mg/L, 마그네슘 24mg/L인 물의 전경도를 구해 보자.

칼슘 경도는 80에 100.09/40.08을 곱해 약 199.8mg/L다.

마그네슘 경도는 24에 100.09/24.31을 곱해 약 98.8mg/L다.

두 값을 더하면 전경도는 약 298.6mg/L as CaCO₃다.

150mg/L를 넘으므로 경수로 분류되어 공업용수로 부적합하다.

헷갈리는 점

시험에서 자주 틀리는 실수를 짚고 넘어가자.

첫째, 일시경도와 영구경도의 가열 거동을 뒤집어 쓰는 것이다.

둘째, 경도를 단위 없이 칼슘·마그네슘 양으로만 정의하는 것이다.

셋째, 알칼리도와 경도를 같은 개념으로 쓰는 것이다. 의미는 서로 다르다.

직접 풀기와 정리

이제 방금 배운 내용을 직접 적용해 보자.

끓이면 탄산염으로 바뀌어 침전되는 경도를 고른다.

경도는 CaCO₃ 환산 값이고, 일시경도는 끓이면 제거된다.

영구경도는 끓여도 남는다. 총경도는 두 경도의 합이다.