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硬水(こうすい)は、硬度の高い水。カルシウムイオンやマグネシウムイオンが多量に含まれている。アメリカやヨーロッパの水に多い。日本では関東地方の一部や沖縄で見られる。逆のものは軟水という。語源については、欧米の hard water がそのまま和訳されたというもの、物を硬くする成分を含んでいるため硬水といわれる(『豆を煮ると豆が固くなる水』、『絹を精錬するとき絹が固くなる水』というものがある)。

硬水は含有するイオンによって一時硬水と永久硬水の二種類に分けることができる。前者は石灰岩地形を流れる河川水、地下水などで、炭酸水素カルシウムを多く含み、煮沸することにより軟化することができる(反応式は後述)。後者はカルシウムやマグネシウムの硫酸塩・塩化物が溶け込んでいるもので、煮沸しても軟化されない。以前は飲用できない水であったが、現在はイオン交換樹脂で容易に軟化できる。

◆ 利用

一般に、飲料水、洗濯、染色や工業等の用途には適さない。

水分子と強く結合(水和)するマグネシウムイオンは体内に吸収されにくい。これを人間が摂取すると、大腸に長時間留まり、水の吸収を妨害する。この結果、腸内に水分が溜まり、下痢を起こすこととなる。このような理由で、硫酸マグネシウムを多く含む硬水を飲むと下痢をしやすくなる。しかし硬水の中でも飲用に適しているものも存在し、水に含まれているミネラルを栄養として利用するために、飲料として販売されているものもいくつか存在する。(例:コントレックスなど)

石鹸は脂肪酸とナトリウムの塩であるから、硬水のマグネシウムイオンと出会うと不溶性の塩(石鹸かす)を生じるため使用感が悪い。また、衣類にその塩が付着するので色のくすみが生じ、衣料の保存中にそれが分解して脂肪酸になり異臭を発したりする。染色ではカルシウムイオンが染料と反応し、不溶性の色素が生じ、それが繊維と結びつくため、色ムラが生じる。

硬水が蒸発すると、含まれていた塩類が析出する。したがって自動車の洗浄に用いた場合などはすぐに拭き取らないと白い斑点が生じる。一時硬水を自動車のエンジンの冷却水として使用するとオーバヒート・水漏れなどの問題が生じる場合がある。また工業用ボイラーにおいては、加熱によってスケール(缶石、水垢)が生じるため、熱効率を著しく低下させる。

◆ 化学

一時硬水を煮沸すると炭酸カルシウムを沈降させることができる。

:$\backslash rm\; Ca(HCO\_3)\_2\; \backslash longrightarrow\; CaCO\_3\; +\; H\_2O+\; CO\_2$

また、軟水化剤の投入でカルシウム塩を沈殿させることもできる。

:$\backslash rm\; Ca(HCO\_3)\_2\; +\; Na\_2CO\_3\; \backslash longrightarrow\; CaCO\_3\; +\; 2NaHCO\_3$

蒸気機関車が鉄道の主力であった時代は軟水の確保は深刻な問題であり、砂漠の中の機関車給水設備には必ず軟水化のための施設が付属していた。上述の式の右辺に生じる炭酸水素ナトリウムはボイラー中で炭酸ナトリウムになり、これは定期的に排水されて低濃度に保たれる。

:$\backslash rm\; 2NaHCO\_3\; \backslash longrightarrow\; Na\_2CO\_3\; +\; H\_2O\; +\; CO\_2\; \backslash uparrow$

◆ 関連項目

・ 軟水

・ 硬度 (水)

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