Νερό

Ονοματολογία

Η κατά IUPAC ονομασία του νερού είναι τυπικά «(μον)οξειδάνιο», αλλά προτείνεται επίσης η λέξη «νερό» ή η αντίστοιχή της σε άλλες γλώσσες. Η ονομασία οξειδάνιο πρακτικά χρησιμοποιείται μόνο για το «μητρικό» μονοπυρηνικό «μονοξείδιο του διυδρογόνου», αν και (θεωρητικά) επεκτείνεται και σε «θυγατρικές» ενώσεις, με τη μορφή της ονοματολογίας υποκατάστασης. Ωστόσο αυτές οι παράγωγες ενώσεις έχουν άλλες προτεινόμενες ονομασίες. Για παράδειγμα. η ομάδα ή ιόν υδροξυλίου (-OH), έχει αυτό το προτεινόμενο όνομα (υδροξύλιο) και όχι το συστηματικά παραγώμενο «οξειδανύλιο». Το όνομα «οξάνιο» δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το νερό, γιατί ήταν ήδη δεσμευμένο για χρήση ως συστηματική ονομασία του τετραϋδροπυρανίου.
Η απλούστερη συστηματική ονομασία για το νερό είναι «οξείδιο του νερού». Αυτή η ονομασία είναι ανάλογη με τις αντίστοιχες ονομασίες των συγγενικών του ενώσεων, συγκεκριμένα του υπεροξειδίου του υδρογόνου (H₂O₂), του σουλφιδίου του υδρογόνου (H₂S) και του οξειδίου του δευτερίου (D₂O). Χρησιμοποιώντας τη χημική ονοματολογία για τις ιονικές δυαδικές ενώσεις τύπου I, το νερό θα έπρεπε να ονομάζεται «μονοξείδιο του υδρογόνου», αλλά η ονομασία αυτή δεν είναι ανάμεσα στις ονομασίες που είναι δημοσιευμένες από την IUPAC. Μια άλλη συστηματική ονομασία για το νερό είναι «μονοξείδιο του διυδρογόνου», που όμως είναι μια σπάνια χρησιμοποιούμενη ονομασία για το νερό, που συνήθως χρησιμοποιείται σε μια απόπειρα απάτης, για να αποφευχθεί η αναγνώριση ότι είναι το νερό αυτό που αναγράφεται. Άλλες ονομασίες που έχουν χρησιμοποιηθεί κατά καιρούς για το νερό είναι «υδροξικό οξύ», «υδροξυλικό οξύ» και «υδροξείδιο του υδρογόνου». Καμμιά από αυτές τις εξωτικές ονομασίες του νερού δεν πέτυχε ευρεία χρήση. Η πολωμένη μορφή του νερού (H⁺OH⁻) έχει κατά IUPAC την ονομασία «υδροξείδιο του υδρωνίου».

Το νερό στο σύμπαν

Πολύ από το νερό στο σύμπαν παράγεται ως παραπροϊόν του σχηματισμού των άστρων: Όταν τα άστρα γεννιούνται, η γέννησή τους συνδυάζεται με ένα δυνατό προς τα έξω «άνεμο» από αέρια και σκόνη. Όταν αυτή η πλημμύρα ύλης συγκρούεται με τα περιβάλλοντα αέρια, τα ωστικά κύματα που δημιουργούνται συμπιέζονται και θερμαίνουν τα αέρια. Παρατηρήθηκε ότι το νερό (μεταξύ άλλων) παράγεται γρήγορα σε αυτά τα πυκνά και θερμά αέρια.
Στις 22 Ιουλίου 2011, μια αναφορά περιέγραψε την ανακάλυψη ενός γιγαντιαίου νέφους από υδρατμούς που περιέχει 140 τρισεκατομμύρια φορές την ποσότητα νερού που περιέχουν όλοι οι ωκεανοί της Γης, γύρω από ένα κβάζαρ που βρίσκεται 12 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Σύμφωνα με τους ερευνητές η ανακάλυψη αυτή δείχνει ότι το νερό είναι παρόν στο σύμπαν, σχεδόν σε όλη του την ύπαρξη.
Νερό έχει ανιχνευθεί σε διαστρικά νέφη μέσα στο Γαλαξία μας. Το νερό πιθανότατα υπάρχει σε αφθονία και στους άλλους γαλαξίες επίσης, αφού τα συστατικά του, υδρογόνο και οξυγόνο, είναι ανάμεσα στα πιο άφθονα χημικά στοιχεία του σύμπαντος. Τα διαστρικά νέφη τελικά συμπυκνώνονται σε αστρικά νεφελώματα και αστρικά συστήματα όπως το δικό μας.

Το νερό στην «κατοικήσιμη ζώνη»

Η ύπαρξη υγρού νερού στη Γη είναι ζωτική για τη ζωή, τουλάχιστον με τις μορφές που τη γνωρίζουμε. Η ύπαρξη νερού και στις δυο άλλες φάσεις του είναι επίσης ζωτική, αν και σε ένα μικρότερο βαθμό. Η Γη βρίσκεται στην αποκαλούμενη «κατοικήσιμη ζώνη» του ηλιακού μας συστήματος. Αν ήταν ελαφρώς κοντύτερα ή μακρύτερα από τον Ήλιο, π.χ. κατά 5% ή 8 εκατομμύρια km, οι συνθήκες που επιτρέπουν τη συνύπαρξη νερού και στις τρεις γνωστές φάσεις του θα ήταν πολύ πιο απίθανο να υπάρχουν.
Η βαρύτητα της Γης της επιτρέπει να κρατήσει μια ατμόσφαιρα. Το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα δημιουργούν ένα φαινόμενο του θερμοκηπίου που επιτρέπει τη διατήρηση μιας σχετικά σταθερής επιφανειακής θερμοκρασίας. Αν η Γη ήταν μικρότερη, μια λεπτότερη ατμόσφαιρα θα επέτρεπε τη θερμοκρασία να φθάνει σε ακραία επίπεδα, εμποδίζοντας έτσι τη συγκέντρωση νερού αλλού εκτός από τα πολικά παγοκαλύμματα, όπως π.χ. συμβαίνει στον Άρη.
Η επιφανειακή θερμοκρασία της Γης έχει μείνει σχετικά σταθερή μέσα στο γεωλογικό χρόνο παρά την ποικιλία των επιπέδων της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας, δείχνοντας ότι μια δυναμική διεργασία κυβερνά τη θερμοκρασία της Γης μέσω των αερίων του θερμοκηπίου και την ατμοσφαιρική ή και επιφανειακή ανάκλαση, λόγω λευκότητας. Αυτή η πρόταση είναι γνωστή ως «υπόθεση Γαία» .
Η κατάσταση του νερού σε έναν πλανήτη καθορίζεται από την υπάρχουσα πίεση, που καθορίζεται από την πλανητική βαρύτητα. Αν ένας πλανήτης έχει σχετικά μεγάλη μάζα, το νερό μπορεί να παραμένει στερεό ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες, εξαιτίας της μεγάλης πίεσης που προκαλεί η αυξημένη βαρύτητα, όπως παρατηρήθηκε στους εξωπλανήτες Γλιες 436 b και Γλιες 1214 b.
Υπάρχουν διάφορες θεωρίες σχετικά με την προέλευση του νερού στη Γη.

Το νερό στη Γη

.
Η υδρολογία είναι η επιστήμη της κίνησης, της κατανομής και της ποιότητας του νερού στη Γη. Ειδικότερα, η μελέτη της κατανομής του επιφανειακού νερού ονομάζεται υδρογραφία. Επίσης, η μελέτη της κατανομής και της κίνησης των υπόγειων υδάτων ονομάζεται υδρογεωλογία, η μελέτη των παγοκαλυμάτων παγολογία, η μελέτη των υδάτων της ξηράς λιμνολογία και η κατανομή του στους ωκεανούς ωκεανογραφία. Οι οικολογικές διεργασίες της υδρολογίας βρίσκονται στο πεδίο εστίασης της οικοϋδρολογίας.
Η συνολική μάζα του νερού που βρίσκεται στην επιφάνεια του πλανήτη, καθώς και πάνω και κάτω απ' αυτήν ονομάζεται υδρόσφαιρα. Υπολογίστηκε ότι στη Γη το νερό έχει συνολικό όγκο 1.338.000.000 km³. Το υγρό νερό βρίσκεται σε υδάτινα συστήματα, όπως οι ωκεανοί, οι θάλασσες, οι λίμνες, τα ποτάμια, οι χείμαρροι, τα κανάλια, οι υδρόλακκοι, οι υδατοδεξαμενές και τα έλη. Βρίσκεται ακόμη σε υπόγεια αποθέματα.
Το νερό είναι σημαντικό σε πολλές γεωλογικές διεργασίες. Το υπόγειο νερό είναι παρόν και στα περισσότερα πετρώματα και η πίεση που αυτό ασκεί (με την πήξη και τη συνακόλουθη διαστολή του) έχει ως συνέπεια το φαινόμενο της αποσάθρωσης. Το νερό στο μανδύα είναι υπεύθυνο για την έκρηξη που παράγεται από τα ηφαίστεια σε ζώνες καταβύθισης. Στην επιφάνεια της Γης, το νερό είναι σημαντικό και για τις φυσικές και για τις χημικές διεργασίες που είναι συνέπεια των καιρικών φαινομένων. Το υγρό νερό, αλλά και ο πάγος, αν και σε λιγότερο, αλλά και πάλι αρκετά σημαντικό βαθμό, ευθύνονται για συχνά μεγάλης κλίμακας μεταφορά υλικών που συμβαίνει στην επιφάνεια του πλανήτη μας. Η απόθεση των μεταφερόμενων φερτών υλικών οδηγεί στο σχηματισμό πολλών τύπων ιζηματογενών πετρωμάτων, που αποτελούν γεωλογικό αρχείο για την καταγραφή της Ιστορίας της Γης.

Το πρόβλημα της λειψυδρίας

Το «γλυκό νερό» είναι ένας ανανεώσιμος πόρος, αλλά παρ'όλα αυτά η παγκόσμια προμήθεια καθαρού «γλυκού» νερού σταθερά μειώνεται. Η ζήτηση νερού ήδη ξεπερνά την προσφορά σε πολλά μέρη του κόσμου, καθώς ο παγκόσμιος πληθυσμός συνεχίζει να αυξάνεται, και επομένως το ίδιο και η παγκόσμια ζήτηση νερού. Η εγρήγορση για την παγκόσμιας σημασίας διατήρησης νερού για την εξυπηρέτηση οικοσυστημάτων έχει μόλις πρόσφατα αρχίσει να αναπτύσσεται, συγκεκριμένα κατά τον 20ό αιώνα, και πάνω από τους μισούς υγρότοπους της Γης έχουν (δυστυχώς) χαθεί για τις πολύτιμες οικολογικές τους υπηρεσίες. Το νομικό πλαίσιο για την κατανομή των υδάτινων πόρων στους χρήστες νερού (όπου ένα τέτοιο πλαίσιο υπάρχει) είναι γνωστό ως «δικαιώματα στο νερό» (water rights).
Εξαιτίας της ραγδαίας αύξησης του πληθυσμού της Γης, της μαζικής κατανάλωσης, της κατάχρησης των φυσικών πόρων, της ρύπανσης και μόλυνσης του νερού η διαθεσιμότητα του πόσιμου νερού δεν επαρκεί για να καλύψει τις ανάγκες της σύγχρονης εποχής και διαρκώς μειώνεται. Για αυτό το λόγο, το νερό αποτελεί στρατηγικής σημασίας αγαθό σε όλην την υφήλιο και άρχισε ήδη να αποτελεί αιτία για πολλές πολιτικές διενέξεις. Πολλοί έχουν προβλέψει ότι το καθαρό νερό θα γίνει το πετρέλαιο του μέλλοντος καθιστώντας τον Καναδά, με τα πλεονάζοντα αποθέματα «γλυκού» νερού, την πιο πλούσια χώρα του πλανήτη. Σύμφωνα με την έρευνα της UNESCO που πραγματοποιήθηκε το 2003 για τα παγκόσμια αποθέματα νερού, υπολογίζεται ότι στα επόμενα 20 χρόνια η ποσότητα του νερού που αναλογεί στον καθένα προβλέπεται να μειωθεί κατά 30%.
Σήμερα ένα ποσοστό 40% από τους ανθρώπους που ζουν στη γη δεν έχει επαρκές νερό ακόμα και για υποτυπώδη υγιεινή. Περισσότεροι από 2,2 εκατομμύρια άνθρωποι πέθαναν το 2000 από ασθένειες που σχετίζονται με την κατανάλωση μολυσμένου νερού, ή με ξηρασία. Το 2004, σε μια έρευνα που πραγματοποιήθηκε από τη φιλανθρωπική οργάνωση WaterAid αναφέρεται ότι στη Βρετανία ένα παιδί πεθαίνει κάθε 15 δευτερόλεπτα από ασθένειες που σχετίζονται με το μολυσμένο νερό. Το πόσιμο νερό (τώρα πολυτιμότερο από κάθε άλλη φορά στην ιστορία λόγω της εντατικής χρησιμοποίησης του στη γεωργία, στη σύγχρονή βιομηχανία και στην παραγωγή ενέργειας) χρειάζεται καλύτερη διαχείριση και λογική χρήση εάν δεν επιθυμούμε να ζήσουμε τραγικές καταστάσεις στο μέλλον.

Ιστορία

Ο Χένρι Κάβεντις έδειξε ότι το νερό αποτελείται από οξυγόνο και υδρογόνο το 1781. Η πρώτη αποσύνθεση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο, με ηλεκτρόλυση, έγινε το 1800 από τον Άγγλο χημικό Γουΐλλιαμ Νίκολσον (William Nicholson) και τον Άντονυ Κάρλισλ (Anthony Carlisle). Το 1805, οι Ζοζέφ Λουί Γκαι-Λυσάκ (Joseph Louis Gay-Lussac) και Αλεξάντερ φον Χούμπολτ (Alexander von Humboldt) έδειξαν ότι το νερό αποτελείται από δύο μέρη υδρογόνου και ένα μέρος οξυγόνου.
Ο Γκίλμπερτ Νιούτον Λιούις (Gilbert Newton Lewis) απομόνωσε το πρώτο δείγμα βαρέος ύδατος το 1933.
Οι ιδιότητες του νερού ιστορικά χρησιμοποιήθηκαν για να ορίσουν διάφορες κλίμακες μέτρησης θερμοκρασίας. Οι πιο αξιοσημείωτες ήταν, οι κλίμακες Κέλβιν, Κελσίου, Ράνκιν και Φαρενάιτ. Αυτές ορίστηκαν με βάση τις κανονικές θερμοκρασίες τήξης και βρασμού του νερού. Λιγότερο συνηθισμένες ήταν οι κλίμακες Ντελίσλ, Νιούτον, Ρεωμύρου και Ρόμερ, που ορίστηκαν ομοίως. Το τριπλό σημείο του νερού χρησιμοποιείται πολύ συχνά ως σημείο αναφοράς στις μέρες μας.

Μορφές του νερού

Όπως και πολλές άλλες ουσίες, το νερό μπορεί να πάρει μέρος σε πολλές μορφές, που γενικά χαρακτηρίζονται από την κατάσταση της ύλης στην οποία βρίσκονται. Η υγρή φάση είναι η πιο συνηθισμένη του νερού στη Γη (βασικά στην επιφάνεια και στην ατμόσφαιρα). Ουσιαστικά, αυτή είναι η κατάσταση που εννοεί στην καθομιλουμένη η λέξη «νερό». Η στερεή φάση του νερού είναι γνωστή ως «πάγος» και συνήθως παίρνει τη δομή σκληρών αμαγαλματικών κρυστάλλων, όπως οι κύβοι πάγου, ή χαλαρά συνδεδεμένων εύθραυστων κρυστάλλων, όπως στο χιόνι. Η αέρια φάση του νερού είναι γνωστή ως «υδρατμός» και προϋποθέτει τη δομή ενός διαφανούς νέφους. Σημειώστε ότι όταν θεωρείται ότι οι υδρατμοί γίνονται ορατοί, όπως π.χ. στα νέφη, το νερό δε βρίσκεται πια στην αέρια κατάσταση, αλλά στη μορφή υγρών σταγονιδίων ή και στερεών κρυστάλλων που αιωρούνται στον αέρα. Η τέταρτη κατάσταση στην οποία είναι δυνατό να βρεθεί το νερό, αν και σπανίως αφού δεν ανήκει στις κοινές, είναι αυτή του υπερκρίσιμου υγρού (supercritical liquid). Αυτό συμβαίνει όταν το νερό πετύχει να βρίσκεται ταυτόχρονα στην (ή και σε θερμοκρασία πάνω από την) κρίσιμη θερμοκρασία του (647 Κ, δηλαδή 373,84°C) και υπό την (ή υπό πίεση μεγαλύτερη από την) κρίσιμη πίεσή του (22,064 MPa, δηλαδή περίπου 217,755 atm). Σε αυτές τις συνθήκες η υγρή και η αέρια φάση συνενώνονται σε μια ιδιόμορφη ομογενή ρευστή φάση που διαθέτει ταυτόχρονα ιδιότητες που αντιστοιχούν σε αέρια και υγρά. Ένα παράδειγμα τέτοιας κατάστασης για το νερό στη φύση είναι τα θερμότερα στρώματα νερού σε μεγάλα βάθη, κοντά σε υποθαλάσσια ρεύματα, υποθαλάσσιες υδροθερμικές πηγές ή υποθαλάσσια ενεργά ηφαίστεια. Γενικά οπουδήποτε υπάρχει νερό σε θερμοκρασία ίση ή μεγαλύτερη από 647 Κ και βάθος ίσο ή μεγαλύτερο από 2.250 m, βρίσκεται στην κατάσταση υπερκρίσιμου υγρού. Το νερό επίσης υπάρχει και στην κατάσταση υγρού κρυστάλλου, κοντά σε υδρόφιλες επιφάνειες άλλων ουσιών.
Το φυσικό νερό περιέχει σχεδόν αποκλειστικά νερό που περιέχει πρώτιο υδρογόνο (¹H). Μόνο 155 ppm (μέρη ανά εκατομμύριο) του νερού περιέχει δευτέριο (²H ή D) και λιγότερο από 20 μέρη ανά πεντάκις εκατομμύριο περιέχει τρίτιο (³H ή T).

Ελαφρύ ύδωρ

Ο όρος «ελαφρύ ύδωρ» (Light water ή DDW, Deuterium-Depleted Water) αναφέρεται σε νερό που περιέχει δευτέριο σε μικρότερη συγκέντρωση από τη θεωρούμενη ως πρότυπη, δηλαδή μικρότερη από 155 ppm. Βρέθηκε ότι είναι ωφέλιμο βελτιώνοντας τους δείκτες επιβιωσιμότητας σε ποντίκια με καρκίνο και σε ανθρώπους που υφίστανται χημειοθεραπεία.

Υπερβαρύ ύδωρ

Ο όρος «υπερβαρύ ύδωρ» αναφέρεται σε νερό που περιέχει τρίτιο σε συγκέντρωση μεγαλύτερη από την θεωρούμενη ως πρότυπη, δηλαδή μεγαλύτερη από 20 μέρη ανά πεντάκις εκατομμύριο.
Ο όρος «καθαρό υπερβαρύ ύδωρ» αναφέρεται σε 100% T₂O.

Δομή του μορίου

Το μόριο του νερού δεν είναι γραμμικό, δηλαδή οι δεσμοί Ο-Η δε βρίσκονται πάνω στην ίδια ευθεία, αλλά σχηματίζουν γωνία 104,5°. Το μήκος του δεσμού Ο-Η είναι 0,96 Å (Άνγκστρομ, 1 Å = 10⁻⁸ cm). Λόγω της γωνιακής διάταξης του δεσμού Ο-Η, το μόριο του νερού είναι ασύμμετρο και έχει υψηλή διπολική ροπή. Το κέντρο του θετικού φορτίου βρίσκεται προς την πλευρά του υδρογόνου και του αρνητικού προς την πλευρά του οξυγόνου. Ο υψηλός πολικός χαρακτήρας του μορίου εξηγεί τη μεγάλη του διηλεκτρική σταθερά (78 στους 25°C) και άλλες ιδιότητες αυτού, όπως είναι η διάλυση ιοντικών ενώσεων, ιδιότητα που το καθιστά το καλύτερο διαλυτικό μέσο.
Το νερό παρουσιάζει έντονα το φαινόμενο της σύζευξης, με τη δημιουργία μεταξύ των μορίων του  δεσμών υδρογόνου. Τα μόρια δηλαδή του νερού σχηματίζουν γέφυρες μεταξύ του ηλεκτροθετικού υδρογόνου ενός μορίου και του ηλεκτραρνητικού οξυγόνου άλλου μορίου.
Δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού εξακολουθούν να υπάρχουν και σε υψηλή σχετικά θερμοκρασία, όπως το μόλις λιωμένο νερό στο οποίο έχουν σπάσει το 15 % των δεσμών υδρογόνου. Έτσι, στους 25 °C ο αριθμός των δεσμών υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού έχει τέτοια τιμή, ώστε ο στοιχειομετρικός τύπος του, στους 25 °C, δεν είναι ο γνωστός H₂O, αλλά H₁₈₀O₉₀. Αυτοί οι σχηματισμοί είναι αποτέλεσμα των δεσμών υδρογόνου και ονομάζονται παγοειδή συγκροτήματα, ενώ το μοντέλο που περιγράφει τη συμπεριφορά του νερού με αυτόν τον τρόπο ονομάζεται ταλαντευόμενο συγκρότημα.

Άλατα στο νερό και αποσκλήρυνση (Απιονισμένο νερό)

Όλα σχεδόν τα πόσιμα νερά περιέχουν, εκτός από τα όξινα ανθρακικά άλατα, και άλλα που διαλύονται στο νερό, όταν αυτό τα συναντά στο έδαφος, όπως χλωριούχο νάτριο (ΝaCl), θειϊκό ασβέστιο (CaSΟ₄), θειϊκό μαγνήσιο (ΜgSΟ₄) κ.λ.π. Όταν το νερό περιέχει μεγάλη ποσότητα διαλυμένων αλάτων, λέγεται σκληρό νερό. Το σκληρό νερό είναι ακατάλληλο για την πλύση με σαπούνι, γιατί σχηματίζονται σ' αυτό αδιάλυτοι σάπωνες ασβεστίου και μαγνησίου, δηλ. ελαϊκά, παλμιτικά και στεατικά άλατα ασβεστίου και μαγνησίου που δεν έχουν καμία απορρυπαντική ικανότητα και επιπλέον δε σχηματίζεται καθόλου αφρός σαπουνιού. Το σκληρό νερό προκαλεί διάφορες σοβαρές βιομηχανικές ενοχλήσεις στους ατμολέβητες και αφήνει μετά την εξάτμιση σημαντικές ποσότητες στερεών αποθεμάτων (πουρί).
Παλαιότερα, η αποσκλήρυνση του νερού, η αφαίρεση δηλαδή των όξινων ανθρακικών αλάτων του ασβεστίου και του μαγνησίου, γινόταν χημικώς, αναμειγνύοντας και αναταράζοντας το νερό με γάλα ασβέστου. Μετά την ανατάραξη κατακαθόταν το ευδιάλυτο όξινο ανθρακικό ασβέστιο ως αδιάλυτο ανθρακικό ασβέστιο. Αφηνόταν να καταπέσει το στερεό ανθρακικό ασβέστιο (CaCΟ₃) και λαμβανόταν το διαυγές νερό, που ήταν σχεδόν χωρίς σκληρότητα. Άλλωστε στην αντίδραση αυτή οφείλεται ο σχηματισμός των σταλακτιτών (από την οροφή του σπηλαίου) και των σταλαγμιτών (από το δάπεδο).
Το άλατα στο νερό δημιουργούν θετικά και αρνητικά ιόντα που δίνουν στο νερό την ικανότητα να μεταφέρει ηλεκτρικά φορτία. Την ικανότητα αυτή την μετράμε με τα αγωγιμόμετρα σε μS/cm και μας δίνει μια ένδειξη της ποσότητας των αλάτων.
Εδώ και πολλά χρόνια χρησιμοποιείται η μέθοδος αποσκλήρυνσης με περμουτίτες. Οι περμουτίτες είναι τεχνητοί ζεόλιθοι (ένυδρα πολυπυριτικο - αργιλικά άλατα αλκαλίων, όπως π.χ. ο νατρόλιθος). Το σκληρό νερό αφήνεται να κατέλθει από ένα στενό πύργο γεμάτο με κόκκους περμουτίτη, οπότε τα κατιόντα του ασβεστίου και του μαγνησίου που περιέχονται στο σκληρό νερό ανταλλάσσονται με ισοδύναμη ποσότητα κατιόντων νατρίου από το ζεόλιθο, ενώ τα ανιόντα παραμένουν στο νερό. Η ανταλλαγή αυτή είναι αμφίδρομη, και όταν εξαντληθεί ο ζεόλιθος, δηλ. όταν όλο το νάτριο αντικατασταθεί από ασβέστιο και μαγνήσιο, τότε διαβιβάζεται από τον πύργο διάλυμα χλωριούχου νατρίου, το οποίο εκτοπίζει το ασβέστιο ή το μαγνήσιο που είναι ενωμένο με το ζεόλιθο και έτσι "αναγεννιέται" ο ζεόλιθος.
Πιο σύγχρονη μέθοδος αποσκλήρυνσης του νερού είναι η μέθοδος με ιοναλλαγή. Κατά τη μέθοδο αυτή είναι δυνατό να αφαιρούνται και τα θετικά και τα αρνητικά ιόντα με χρησιμοποίηση κατάλληλων συνθετικών ρητινών από γιγαντιαία οργανικά μόρια. Το νερό αυτό χρησιμοποιείται ως αποσταγμένο.
Τα τελευταία χρόνια η αφαίρεση των ιόντων από το νερό, γίνεται με την μέθοδο της αντίστροφης όσμωσης, συστήματα RO, όπου το νερό περνά από ειδικές μεμβράνες  γίνεται κατακράτηση των αλάτων τα οποία απομακρύνονται μαζί με μια ποσότητα από το εισερχόμενο νερό περίπου 35%. Το υπόλοιπο 65% το περνούμε σαν παραγωγή και είναι απαλλαγμένο από το 99,5% των αρχικών ιόντων. Με την μέθοδο αυτή μπορούμε να πάρουμε νερό με αγωγιμότητα χαμηλότερη από 5 µS/cm δηλαδή αποσταγμένο. 
Σε συνδυασμό με τις άλλες μεθόδους έχουμε το υπερκαθαρό νερό με αγωγιμότητα χαμηλότερη του 0,1 µS/cm 
και αντίσταση > 10 Μohm.

Νιτρικά Άλατα

Τα νιτρικά άλατα βρίσκονται στις 
περισσότερες πηγές του νερού στην πατρίδα μας. Δημιουργούνται από 
διάφορες αιτίες. Σημαντικότερες είναι η εκτεταμένη χρήση λιπασμάτων 
(αζωτούχα λιπάσματα) και φυτοφαρμάκων, αλλά και τα αστικά, βιομηχανικά ή
κτηνοτροφικά απόβλητα.

Είναι 
πολύ επικίνδυνα για την υγεία και των ανθρώπων και των ζώων. Σε αύτη την
διαπίστωση καταλήγουν πολλές μελέτες που έχουν γίνει και συνεχίζουν να 
γίνονται σε όλο τον κόσμο. Η συγκέντρωση νιτρικών αλάτων στο νερό 
συνδέεται με πολλές παθήσεις και ανωμαλίες. Διάφοροι τύποι καρκίνου, 
όπως του εγκεφάλου, του πεπτικού, του προστάτη, των ωοθηκών και της 
ουροδόχου κύστης, αλλά και λεμφώματα παρουσιάζονται με μεγαλύτερη 
συχνότητα σε ασθενείς που χρησιμοποιούν νερό με νιτρικά σε αντίθεση με 
όσους χρησιμοποιούν νερό χωρίς νιτρικά. Έχουν επίσης συνδεθεί με 
αποβολές εμβρύων, τερατογενέσεις, τη νόσο του Alzheimer, του Πάρκινσον, 
τον διαβήτη, τύπους αναιμίας και άλλες παθήσεις. Τα νιτρικά επηρεάζουν 
και την υγεία των κατοικίδιων ζώων. 
Το ανώτατο επίπεδο των 
νιτρικών στη χώρα μας με βάση την κοινοτική οδηγία 91/676 έχει οριστεί 
στα 50mg/l για τους ενηλίκους, ενώ για τους ανηλίκους τα 10mg/l. Σε 
καμιά περίπτωση, όμως, αυτό δεν είναι όριο ασφαλείας. Αποτελεί το 
ανώτατο όριο ανοχής. (Το όριο για τις ΗΠΑ είναι 10mg/l. Πολλοί 
επιστήμονες θεωρούν ότι και αυτή η ποσότητα είναι υψηλή και προκαλεί 
μεγάλα προβλήματα στην υγεία). 
Υψηλή συγκέντρωση νιτρικών 
βρίσκουμε πλέον στις περισσότερες περιοχές της χώρας. Το πρόβλημα 
παρουσιάζεται πιο έντονα στις πεδινές και ημιορεινές περιοχές της χώρας,
χωρίς να εξαιρούνται και οι πηγές σε μεγάλο υψόμετρο.