Wasserhärte und Tropfsteine. Ein Beitrag von Andre Bauersachs und Stephanie Möller

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1 Ein Beitrag von Andre Bauersachs und

2 Gliederung I. Einführung II. III. i. Definition ii. Bestimmung iii. Ursprung der iv. Auswirkungen v. Enthärtung Tropfsteine IV. Literatur

3 I. Einführung verschiedene Mineralien im normalen Trinkwasser gelöst Mineralien stammen aus dem Weg des Wassers im Wasserkreislauf wird durch verschiedene Effekte sichtbar: Wasserflecken auf Edelstahl-Spülen Beläge auf Heizschlangen im Wasserkocher schlecht schäumende Seifen

4 Experiment Destilliertes Wasser und Leistungswasser werden mit Kernseifenlösung versetzt und geschüttelt (Phenolphthalein für die bessere Sichtbarkeit) Deutliche Schaumbildung im Kolben mit destilliertem Wasser Kaum Schaumbildung im Kolben mit Leitungswasser Härtebildner Ca 2+ und Mg 2+ fallen als unlösliche, harte Kalkseifen aus

5 II. i. Definition Gehalt eines Wassers an gelösten Magnesium- und Calcium-Salzen (vor allem Hydrogencarbonate) bezeichnet man als dessen Härte Angabe: 1 dh = 10 mg CaO/ 7,19 mg MgO pro Liter Wasser) Örtliche von der geologischen und mineralogischen Umgebung abhängig

6 Einige Beispiele: Gotha: 1 dh (weich) Würzburg: 37 dh (sehr hart) Steinfurt: 17 dh (mittelhart) Münster: dh (mittelhart) Mineralwässer: Gerolsteiner: 74 dh Volvic: 4 dh

7 ii. Bestimmung Komplexometrische Titration mit EDTA in zwei Schritten: Bestimmung der Gesamthärte = Konzentration der Härtebildner Ca 2+ und Mg 2+ Bestimmung der Carbonathärte (= Konzentration der Ca 2+ ) nach Ausfällen der Mg 2+ als Mg(OH) 2

8 iii. Ursprung der CO 2 -haltiges Wasser kann Kalkstein in lösliches Calciumhydrogencarbonat überführen: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca (HCO 3 ) - CO 2 im (Regen-)Wasser stammt aus der Luft oder aus dem Boden (Stoffwechselendprodukt von Bodentieren und -bakterien)

9 iv. Auswirkungen Gefällte Carbonate lagern sich auf den Heizelementen ab Bildung von Kesselstein und Kohlensäure schlechter Wirkungsgrad und Korrosion Verringerung der Waschwirkung von Seife physiologisch: wichtige Quelle für Calcium und Magnesium (Knochenbaustein, Blutgerinnung, Muskelfunktion)

10 v. Enthärtung Temporäre Härte: gelöste Hydrogencarbonate fallen z. B. durch Kochen aus: Ca HCO 3 CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Mg HCO 3 MgCO 3 + H 2 O + CO 2 Verwendung von Zeolith A zur Wasserenthärtung in Waschmitteln: Na 2 [Al 2 Si 4 O 12 ] nh 2 O + Ca 2+ Ca[Al 2 Si 4 O 12 ] nh 2 O + 2 Na + Enthärtung des Trinkwassers nicht unter 8,4 dh (gesundheitliche Bedeutung)

11 Entsalzung für technische Anwendungen über organische Kunstharz-Austauscher (Restsalzkonzentration c Salz < 0,02 mg/l) Ausfällen der störenden Kationen mit Soda oder Natriumphosphat Bildung von wasserlöslichen Komplexen mit Polyphosphaten (Na 5 P 3 O 10 ) Destillation (sehr energieaufwändig)

12 III.Tropfsteine CO 2 -reiches Wasser versickert in kalkreichen Böden und löst Kalkstein: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca HCO - 3 Verdunsten: Wasser und Kohlendioxid werden frei, Calciumcarbonat lagert sich ab

13 Entstehung

14 Beispiele für Kalkformationen Atta-Höhle (Südsauerland) Kalkterassen von Pamukkale (Türkei)

15 IV.Literatur Hollemann, Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie Schwister: Taschenbuch der Chemie Abiturwissen: Chemie Römpp Chemie-Lexikon auf CD-Rom (Prof. Blume)