Die löslichen, ionisierten Substanzen liegen im Wasser als Ionen vor, bei denen es sich um elektrisch geladene Atome oder Moleküle handelt. Die positiv geladenen Ionen werden Kationen genannt, und die negativ geladenen Ionen werden Anionen genannt. Da Wasser elektrisch global neutral ist (andernfalls würden Sie einen elektrischen Schlag bekommen, wenn Sie Ihre Hand in Wasser legen), ist die Anzahl der positiven Ladungen identisch mit der Anzahl der negativen Ladungen. Ionen können eine Ladung oder mehr haben, wobei der üblichste Bereich 1 bis 3 ist. Ionen können nur aus einem Atom bestehen oder aus mehreren Atomen, die wie Moleküle dauerhaft miteinander verbunden sind.
Beispiele:
Ein einwertiges atomares Kation: das Natriumion Na+
Ein zweiwertiges atomares Kation: das Calciumion Ca++
Ein einwertiges molekulares Kation: das Ammoniumion NH4+
Ein einwertiges atomares Anion: das Chloridion Cl—
Ein einwertiges molekulares Anion: das Nitrat—Ion NO3-
Ein zweiwertiges molekulares Anion: das Carbonat-Ion CO3=
Ein zweiwertiges komplexes Anion: das Chromat-Ion CrO4=
Härte
Unter den in Wasser gelösten Substanzen wird sehr häufig Härte gefunden. Härte ist ein populäres Wort, um hauptsächlich Kalzium und Magnesium darzustellen, die im Wasser aufgelöst werden; Diese Ionen können unter bestimmten Bedingungen ausfallen und die Skala bilden, die Sie möglicherweise in Ihrer kochenden Pfanne gesehen haben und die Rohre und beschädigte Wasserkessel verstopfen können. Die „Erweichung“ von Wasser ist der Austausch der Härtekationen (Ca ++ und Mg ++) gegen ein anderes Kation, das keinen Zunder bilden kann, weil es viel löslicher ist: das Natriumion Na+.
Um Wasser zu erweichen, nehmen Sie ein Kationenaustauscherharz, bei dem das bewegliche Ion in den Perlen Natrium (Na +) ist, und leiten das harte Wasser durch eine Säule, die mit dem Natriumformharz gefüllt ist. Die Härteionen Ca ++ und Mg ++ bewegen sich in die Harzperlen und jedes dieser zweiwertigen Kationen wird durch zwei Natriumionen ersetzt, die aus dem Harz austreten.