読み込み中...硬度 (水)
硬度 （こうど） は、水に微量含まれるカルシウム (Ca) 塩やマグネシウム (Mg) 塩（あるいは同じことだがCaイオンやMgイオン）の濃度をある方法で表現したもの。
本質的には物質量濃度（物質量 ÷ 体積）だが、1種類の塩に換算して質量濃度（質量 ÷ 体積）で表される。
種類
単に硬度といえば、通常は総硬度のことである。
- 総硬度
- 各種塩の総濃度。
- 一時硬度
- 永久硬度
- カルシウム硬度
- カルシウム塩の濃度。
- マグネシウム硬度
- マグネシウム塩の濃度。
- 総硬度 = 一時硬度 + 永久硬度 = カルシウム硬度 + マグネシウム硬度
である。
なお、炭酸塩や硫酸塩が水に溶けると、実際は倍のモル数の炭酸水素塩や硫酸水素塩となるが、炭酸塩や硫酸塩が溶けていると説明することが多い。以下でもそのようにする。
計算法
日本では戦前はドイツ硬度が広く用いられていたが、戦後はアメリカ硬度を用いることが多い。
| 名称 | 記号 | 質量/体積 | SI (kg/m3) | 塩 | 換算 | 種類 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| アメリカ硬度 | mg/L, ppm | mg/L | 0.001 | Ca塩とMg塩 | CaCO3 | 総硬度 |
| ドイツ硬度 | °dH | mg/100cm3 | 0.01 | Ca塩とMg塩 | CaO | |
| フランス硬度 | °f | mg/100cm3 | 0.01 | CaCO3 | - | Ca一時硬度 |
| イギリス硬度（クラーク度） | °E | gr/gal | 0.0142537675 | CaCO3 | - |
例えばアメリカ度では、水中のカルシウム塩とマグネシウム塩の濃度（総硬度）を炭酸カルシウムに換算した値を、mg/L ( = 0.001 kg/m3) を単位として表す。
アメリカ硬度は特別の単位記号がなく、水溶液のw/v濃度を表す一般的な単位であるmg/Lやppmが使われる。
例
炭酸カルシウムが100 mg/L 溶けた水の硬度は、次のとおりである。- アメリカ硬度 = 100 × (100.087 ÷ 100.087) ÷ 1 = 100
- ドイツ硬度 = 100 × (56.077 ÷ 100.087) ÷ 10 = 5.603
- フランス硬度 = 100 ÷ 10 = 10
- イギリス硬度 = 100 ÷ 14.254 = 7.016
- アメリカ硬度 = {100 × (100.087 ÷ 100.087) + 100 × (100.087 ÷ 84.32)} ÷ 1 = 218.699
- ドイツ硬度 = {100 × (56.077 ÷ 100.087) + 100 × (56.077 ÷ 84.32)} ÷ 10 = 12.253
- フランス硬度 = 100 ÷ 10 = 10
- イギリス硬度 = 100 ÷ 14.254 = 7.016
塩の量の換算
アメリカ硬度では、カルシウム塩・マグネシウム塩の量を炭酸カルシウム (CaCO3) の量に換算する。それぞれの原子量はCa=40、Mg=24.3、分子量はCaCO3=100なので、カルシウム濃度・マグネシウム濃度からの計算は以下のようになる。- 硬度 (mg/L) ≒ カルシウム濃度 (mg/L)×2.5 + マグネシウム濃度 (mg/L)×4.1
ドイツ硬度も同様だが、酸化カルシウム (CaO) の量に換算する。
水の分類
硬度の値によって、硬水や軟水という名称で呼ばれる。世界保健機関 (WHO) の基準ではアメリカ硬度に従い以下の通り*東京都水道局-水の硬度。
- 軟水 :0 - 60未満
- 中程度の軟水 :60 - 120未満
- 硬水 :120 - 180未満
- 非常な硬水 :180以上
ヨーロッパの水はほとんどが硬水であり、一方日本の水は軟水が多い。硬水は日本人の口には合わないとされる。フランスの有名なミネラルウォーターであるエビアン (Evian) やヴィッテル (Vittel) の硬度は300を超え、WHOの基準では「非常な硬水」に属する。同じフランスのミネラルウォーターでも、ボルヴィック (Volvic) は軟水である。
軟水は赤ちゃんのミルク作り、お茶やだし汁などに適している。 一方、硬水はミネラルウォーターの名の通り、ミネラル分の補給、また灰汁（あく）を析出しやすい為、灰汁の出る料理に適している。また、硬水は石鹸の泡立ちを抑えてしまう。特にアルカリ性の石鹸は成分が結合・凝固して増粘する為、すすぎで非常に苦労する。
脚注
関連項目
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