Odkamieniacze

Zdarzyła mi się kiedyś taka historia ze strasznie zatwardziałym czajnikiem.

Czajnik elektryczny to jedno z urządzeń, które w pokoju akademika stanowią absolutną podstawę bytu, będąc równie niezbędnym jak lodówka. W tym przypadku chodziło o jeden czajnik używany do herbat, kaszek, kisielków i zupek przez sześć osób, w którym w związku z intensywnym wykorzystaniem nagromadziło się z czasem dość dużo ciemnożółtego kamienia. Odpadający od ścianek i grzejnej spirali kamień tak długo pozostawał poza naszą uwagą, dopóki podczas nalewania nie puściło luźno osadzone sitko przy dzióbku, przez co kilka nieestetycznych skorupek wpadło do herbaty jednemu z nas.
- No to trzeba chyba w końcu to wyczyścić - powiedział ktoś zaglądając do zaskorupiałego wnętrza, i delikatnie tonem swej wypowiedzi sugerując, że powinien to być ktoś z nas.
- Lepiej kupić odkamieniacz - zaproponował ktoś inny.
- A po co odkamieniacz. Nasypie się kwasku cytrynowego i zostawi na jakiś czas - wtrąciłem.
- A zadziała tak jak odkamieniacz?
- Chyba z połowa odkamieniaczy to kwasek cytrynowy z dodatkami - odpowiedziałem mądrząc się i podpierając autorytetem studenta chemii. Spróbowali i zadziałało tak jak sądziłem.

Ale po co teraz to tutaj opowiadam? A no po to aby mieć dobry pretekst do opowiedzenia o co chodzi w odkamienianiu i czym są właściwie sklepowe odkamieniacze. A z rozmów w ludźmi wynikało mi, że wielu nie wie czym jest ten kamień, dlatego też sądzą że do jego usunięcia trzeba koniecznie używać specjalnych odkamieniaczy, mających specjalną właściwość odkamieniania i że zwykły kwasek nie wystarcza.

Kamień kotłowy stanowi stały, nierozpuszczalny osad mineralny, utworzony z soli zawartych w wodzie. Najczęściej są to sole wapnia i magnezu w formie węglanów. Związki te nie są rozpuszczalne w wodzie, chyba że towarzyszy im dwutlenek węgla. Ten, rozpuszczając się w wodzie tworzy lekko kwaśny roztwór z przewagą jonów wodorowęglanowych. W tym roztworze rozpuszczać się mogą minerały wapnia, przez co powstaje rozpuszczalny wodorowęglan.

Jako że wapń i magnez są w naturze pospolite, ich wodorowęglany stanowią stałą domieszkę w wodach powierzchniowych i podziemnych. Wraz z wodą trafiały dawniej do kotłów parowych, zaś obecnie do naszych czajników. Pod wpływem wysokiej temperatury wodorowęglany rozpadają się wydzielając dwutlenek węgla a stały węglan osiada na najgorętszych częściach, to jest ściankach i dnie lub na spirali grzejnej, tworząc kruchą lecz twardą warstewkę. Dodatkowo w materiale tej warstewki chętnie osadzają się inne metale, zwykle żelazo, które w formie małych domieszek magnetytu podbarwia osad na żółtobrązowo.
Kamień ten ma tą właściwość, że niezbyt dobrze przewodzi ciepło. Sprawność kotła, grzałki, rekuperatora czy czajnika spada wraz z narastaniem warstwy, co odbija się na ilości paliwa czy prądu potrzebnych do zagrzania wody. Co gorsza kamień może doprowadzać do przegrzewania się elementów grzejnych i ich szybszego zepsucia. W niektórych przypadkach odkładanie się w cienkich przewodach lub filtrach może doprowadzać do ich zatkania. Dlatego dobrze jest go usuwać.

Skrajny przypadek kamienia zarastającego od wewnątrz rurę doprowadzającą wodę

Czym można usuwać kamień? W jego skład wchodzą węglany podobnie jak w kredzie, dlatego też podobnie jak ona rozpuszczać się będzie w kwasach. Zatem aby go usunąć należy po prostu potraktować nasz czajnik czymś kwaśnym.
W większości przypadków najzupełniej wystarczy ocet lub sok z cytryny, ewentualnie kilka łyżeczek kwasku cytrynowego w szklance wody. Naczynie zostawić z kwasem na godzinę lub kilka aż większość osadu się rozpuści, potem wylać, przepłukać, dla pozbycia się kwaśnego posmaku można zagotować nieco czystej wody i też wylać. Nie trzeba być chemikiem aby takie rzeczy znać.

Skoro jednak ludzie mimo to sięgają po odkamieniacze, dobrze by było rozpatrzeć co też takiego zawierają, tym bardziej że jak widzę z przeglądu internetu, przypadkowe napicie się wody z takim środkiem nie jest wcale takie rzadkie.

Kwas cytrynowy - z prostego przejrzenia ofert wynika, że jakieś 30% odkamieniaczy to albo sam kwas cytrynowy albo kwas z dodatkami, chodzi zwłaszcza o środki reklamowane jako ekologiczne . Tymi dodatkami może być kwas winowy lub mlekowy, rzadziej jabłkowy czy maleinowy, które pomagają w rozpuszczaniu przez tworzenie związków z kationami. Nie jest trujący, ale może podrażniać oczy i usta.
Kwas amidosulfonowy - preparaty bez kwasu cytrynowego z reguły zawierają ten właśnie składnik, w wielu przypadkach pojawia się mieszanka obu kwasów, są to na przykład preparaty Izo czy Kamyk. Jest to pochodna kwasu siarkowego, z jedną grupą hydroksylową zastąpioną cząsteczką amoniaku. Ma postać białego, drobnokrystalicznego proszku słabo rozpuszczalnego w wodzie. Rozpuszczając się dysocjuje jak średnio mocny kwas. W odróżnieniu od kwasów mineralnych jak azotowy czy solny ma tą zaletę, że nie jest płynem, zatem może być sprzedawany w saszetkach. Ponadto nie jest higroskopijny i na sucho nie ma właściwości żrących. Nie jest też trujący ale podobnie jak inne kwasy podrażnia oczy i usta. W razie wypicia roztworu należy popić go większą ilością wody, nie wywoływać wymiotów.

Kwas ten jest też składnikiem płynów czyszczących i usuwających rdzę, a więc płynów do toalet i powierzchni metalowych. W odróżnieniu od kwasów mineralnych zmieszany z wybielaczami nie powoduje wydzielania chloru.

Kwas metanosulfonowy - rzadziej używana inna pochodna kwasu siarkowego, ma postać gęstego płynu stąd zwykle jest używany w środkach płynnych.

W preparatach płynnych do odkamieniania powierzchni lub maszyn często stosowane są też silne kwasy mineralne, fosforowy i azotowy. Niektóre środki do usuwania kamienia z ekspresów do kawy czy zmywarek zawierają dodatkowo tajemniczo brzmiący kwas etidronowy. Jest to pochodna kwasu fosforowego, jednak jej dodatek nie ma na celu zwiększenie kwaśności; ma właściwości chelatujące, to jest tworzy z jonami metali kompleksy, co niejako usuwa wolne jony z roztworu. Usuwanie jonów uwalnianych z osadu powoduje przyspieszenie rozpuszczania. Dodatkowo środek kompleksujący usuwa jony żelaza, pomagając zmywać także rdzawe zacieki.

Oprócz wymienionych kwasów, środki takie zawierają też często detergenty aby usuwać tłuste zabrudzenia, mogą zawierać wybielacze, zwłaszcza środki do ekspresów, preparaty do powierzchni metalowych mogą zawierać inhibitory korozji; niektóre płynne środki są zabarwiane, aby można było się zorientować, czy wypłukało się pozostałości. Z reguły na opakowaniach pojawiają się informacje do jakich powierzchni nie należy ich stosować - na przykład płyny do czyszczenia armatury z kwasem azotowym i fosforowym mogą reagować z metalem, więc wlewanie ich do garnków czy ekspresów może nie być dobrym pomysłem.

W wielu urządzeniach stosowane są dodatkowo środki zapobiegające osadzaniu kamienia, w większości przypadków są to preparaty zmiękczające wodę, to jest tworzące z jonami wapnia i magnezu rozpuszczalne, nie odkładające się połączenia. W ich skład mogą wchodzić polifosforany i fosfoniany takie jak wyżej wymieniony kwas etidronowy, mogą to być kwasy polikarboksylowe, mogą to być wymieniacze jonów w formie bardzo drobnego proszku jak zeolity czy żywice jonowymienne które wchłaniają wapń. Spotkałem też środki zawierające węglan sodu, mające chyba powodować wytrącanie się wapnia w formie koloidu w roztworze a nie jako osad na powierzchniach.
Odkładaniu kamienia zapobiega też zmiękczanie wody - wiele osób używa dzbanków z filtrem zmiękczającym, zawierającym żywicę jonowymienną, i używają jej do robienia kawy i herbaty. Posiadacze filtrów membranowych mogą też użyć nienamineralizowanej wody.

Zwrócę jeszcze uwagę na osad powstający na wannach i umywalkach z powodu używania mydła. Mydło to sodowa lub potasowa sól kwasów tłuszczowych, zwykle kwasu stearynowego i laurynowego. W twardej wodzie następuje wymiana jonów. Powstające mydła wapniowe i magnezowe są trudno rozpuszczalne, mają bardziej mazistą konsystencję (są zresztą składnikami suchych smarów) i osadzają się na powierzchniach. Na mydlanej warstewce może potem dodatkowo osadzać się kamień.
Osad taki można zmyć kombinacją kwasu i detergentów. Kwasy takie jak ocet czy sok z cytryny zamieniają mydło, będące solą kwasu tłuszczowego, w tenże kwas w formie swobodnej. Kwasy tłuszczowe są tłustymi maziami* które dają się zmywać detergentem.

Mam nadzieję że nieco rozjaśniłem w głowach.

-------
* Pouczające będzie tu doświadczenie w którym najpierw smarujemy talerz mydłem, a potem posypujemy kwaskiem lub polewamy octem - talerz zrobi się tłusty w dotyku, jak gdyby posmarowano go masłem.