Le sostanze ionizzate solubili sono presenti nell’acqua sotto forma di ioni, che sono atomi o molecole cariche elettricamente. Gli ioni caricati positivamente sono chiamati cationi e gli ioni caricati negativamente sono chiamati anioni. Poiché l’acqua è globalmente neutra elettricamente (altrimenti si otterrebbe una scossa elettrica quando si mette la mano in acqua) il numero di cariche positive è identico al numero di cariche negative. Gli ioni possono avere una carica o più, la gamma più usuale è da 1 a 3. Gli ioni possono essere fatti di un solo atomo, o più atomi collegati permanentemente insieme, come molecole.
Esempi:
Un catione atomico monovalente: lo sodium sodio Na+
Un catione atomico bivalente: lo ion calcio Ca++
Un catione molecolare monovalente: lo ion ammonio NH4+
Un anione atomico monovalente: lo ion cloruro Cl—
Un anione molecolare monovalente: lo ion nitrato NO3—
Un anione molecolare bivalente: il carbonato ion CO3=
Un anione complesso bivalente: lo chrom cromato CrO4=
Durezza
Tra le sostanze disciolte in acqua, la durezza si trova molto comunemente. La durezza è una parola popolare per rappresentare principalmente calcio e magnesio disciolti nell’acqua; questi ioni possono precipitare in determinate condizioni e formare la scala che potresti aver visto nella tua pentola bollente e che può ostruire tubi e caldaie ad acqua danneggiate. Il “rammollimento” dell’acqua è lo scambio dei cationi di durezza (Ca++ e Mg++) per un altro catione che non può formare scala perché è molto più solubile: lo sodium sodio Na+.
Per ammorbidire l’acqua, si prende una resina a scambio cationico su cui lo ion mobile all’interno delle perle è sodio (Na+) e si passa l’acqua dura attraverso una colonna riempita con la resina di forma di sodio. Gli ioni di durezza Ca++ e Mg++ si muovono nelle perle di resina e ciascuno di questi cationi bivalenti viene sostituito da due ioni di sodio che escono dalla resina.