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Suche nen guten Chemiker (ICQ)

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Beitrag von SzeneChecker

21.06.2005 18:36:47

SzeneChecker

SzeneChecker hat kein Profilbild...

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SzeneChecker hat das Thema eröffnet...

Hallo, gibt es da draußen irgendeinen guten Chemiker, der mir über ICQ die Wasserenthärtung anhand einer Reaktionsglechung erklären kann?

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Beitrag von schmidda79

23.06.2005 18:03:25

schmidda79

Profilbild von schmidda79 ...

Härte des Wassers

Das in der Natur vorkommende Wasser, sei es Oberflächenwasser (See-, Teich-, Talsperren-, Flußwasser) od. Grundwasser (Quell-, Brunnenwasser) sowie das gewöhnliche Leitungswasser sind nicht „chem. rein“. Die Wässer enthalten neben gelösten Gasen (O2, N2, CO2) eine Reihe von Salzen u.a. Verb., die aus den Böden u. Gesteinen herausgelöst wurden od. die im Fall von Oberflächenwässern teilw. auch aus Abwasserzuläufen stammen. Die wichtigsten Bestandteile sind die Salze des Calciums u. Magnesiums, insbes. die Chloride, Sulfate u. Hydrogencarbonate, die man als die sog. Härtebildner bezeichnet. Da die Hydrogencarbonate in der Hitze in Carbonate umgewandelt werden, fällt beim Kochen ein Teil der Calcium-Salze als schwerlösl. CaCO3 aus (Wasserstein, geht über in Kesselstein). Bei sehr hohen Magnesium-Konz. können auch bas. Magnesiumcarbonate ausfallen. Diesen Teil der Härte, den man durch Kochen entfernen kann, bezeichnet man heute als Carbonathärte (KH) früher als temporäre Härte im Gegensatz zur bleibenden od. permanenten Härte, die bedingt ist durch die Sulfat- u. Chlorid-Ionen, deren Calcium- u. Magnesium-Salze nicht durch Kochen ausgefällt werden. Unter der Gesamthärte (GH) versteht man die Erdalkalimetall-, d.h. die Ca- u. Mg-Ionen; im allg. besteht die Gesamthärte zu 70–85% aus Ca- u. zu 30–15% aus Mg-Härte.

Zur Best. der H. bedienten sich ältere Verf. der Tatsache, daß Seife mit Härtebildnern schwerlösl. Niederschläge bildet. Heute führt man die Best. mit Ethylendiamintetraacetat durch unter Verw. geeigneter Indikatoren. Es gibt fertige Rezepturen mit genau eingestellten Tabl. od. Maßlsg. Daneben lassen sich Ca u. Mg auch durch Atomabsorptionsspektroskopie bestimmen. Einzelne H.-Best.-Meth. sind Bestandteil von DIN-Normen u. der Dtsch. Einheitsverf. Für diese Analysen u. für andere Zwecke, z.B. die Prüfung des Schäumvermögens von Tensiden, benötigt man hartes Wasser definierter Carbonat-Härte, das man nach einem genormten Verf. herstellen kann.

Zur Kennzeichnung eines Wassers bzw. seiner Härte hatte man früher den Begriff des Härtegrads eingeführt u. als prakt. Maßeinheit für die H. den sog. Dtsch. Grad (°d, früher auch °dH) definiert: 1° d entspricht (jeweils im Liter) 10,00 mg CaO bzw. 7,19 mg MgO. Später benutzte man als Maßeinheit das Milligrammäquivalent je Liter (mval/l). Heute ist allein das Millimol pro Liter (mmol/l) zulässig. In den USA ist die Angabe in ppm üblich (vgl. die Tab.).

Qual. teilte man früher die Wässer in sehr weiche, weiche, mittelharte, ziemlich harte, harte u. sehr harte ein; als begrenzende Härtegrade wählte man 4°, 8°, 12°, 18° u. 30°. Sehr weich sind Regen-, Talsperren- u. Quellwasser in niederschlagsreichen Gegenden u. in regenreichen Zeiten, ferner das Wasser in Gesteinen von geringer Löslichkeit; so findet man z.B. in Gegenden mit einem Gesteinsuntergrund aus Granit, Gneis, Porphyr od. Sandstein (Schwarzwald) Wässer mit 0,18–0,36 mmol/l GH (1–2° d). Umgekehrt ist das Wasser in niederschlagsarmen Gebieten od. Leitungswasser nach längerer Trockenheit fast regelmäßig härter. In Kalk- u. Gips-Gebieten löst das durchsickernde Wasser viele Mineralsubstanzen auf, so daß z.B. im Bereich des Muschelkalks u. Juras die H. regelmäßig auf etwa 3,6 mmol/l (20° d) ansteigen kann; einzelne Quellen im Gips-reichen mittleren Muschelkalk Württembergs od. im Gips-Keuper können sogar 17,5 (Hall) od. gar 28,9 mmol/l (162° erreichen (Dietingen bei Rottweil).

Auch jahreszeitlich schwankt die Härte (im gleichen Gebiet) unter Umständen erheblich. In den USA verfügen 80% der Haushalte über Wasser mit Härtegraden unterhalb 1,8 mmol/l, in Österreich dagegen nur 10%. Die Wasserwerke sind nach dem Waschmittelgesetz verpflichtet, den angeschlossenen Verbrauchern mindestens einmal jährlich den H.-Bereich bekanntzugeben, wobei heute in die folgenden Bereiche eingeteilt wird:

1 (weich, < _7° = < 1,3 mmol/l),

2 (mittelhart, _7–14° = 1,3–2,5 mmol/l),
3 (hart, 14–21° = 2,5–3,8 mmol/l),
4 (sehr hart, > 21° = > 3,8 mmol/l).

Diese Einteilung gilt auch für die auf Waschmittelverpackungen vorgeschriebenen Dosierungsempfehlungen.
Früher, als vornehmlich Seife od. Waschmittel mit hohem Seifen-Gehalt zum Waschen von Textilien verwandt wurde, erwies sich die H. als schädlich, da durch Bldg. schwerlösl. Erdalkalimetall-Salze (Calcium-Seifen, Magnesium-Seifen) erhebliche Anteile der Seife unwirksam gemacht wurden. Durch Zugabe von Soda (s. Natriumcarbonat) wurden deswegen die Härtebildner teilw. als Carbonate ausgefällt. Moderne Waschmittel, die entweder seifenfrei sind od. nur einen geringen Seifenanteil besitzen (zur Schaumregulierung), sind wenig härteempfindlich. Sie besitzen härteunempfindliche Netzmittel, z.B. Fettalkoholsulfate u.a. grenzflächenaktive Stoffe (Detergentien, Tenside) u. haben zusätzlich oft einen höheren Anteil an komplexbildenden Substanzen (sog. Builder), insbes. Polyphosphate u./od. Zeolithe.

Für manche techn. Verw.-Zwecke sind ebenfalls nur bestimmte Wasserqualitäten geeignet, z.B. bestimmen Brauwässer den Charakter der Biere durch ihre Härte. Bei der Betonherst. sind sehr harte u. Salz-haltige, insbes. saure Wässer zu vermeiden. Bei der Verw. in der Textil-, Papier- u. Zellstoff-Ind. sollen die Wässer vornehmlich frei von Eisen- u. Mangan-Verb. sein. Von bes. Bedeutung ist die H. bei Kesselspeisewässern. Unter den Bedingungen, die im Dampfkessel herrschen (hohe Temp. u. hoher Druck), werden die Hydrogencarbonate zu unlösl. Carbonaten zersetzt unter gleichzeitiger Bldg. von CO2. Calciumcarbonat setzt sich in Form von Aragonit als harter Stein (Kesselstein) ab. Das Magnesiumcarbonat erleidet z.T. noch eine Hydrolyse:



Durch die bei der Zers. der Hydrogencarbonate bzw. der Hydrolyse des MgCO3 entstehende „Kohlensäure“ wird das Wasser sauer. Dadurch ist für den Kessel die Gefahr von Korrosionen gegeben, zumal wenn das Speisewasser noch Sauerstoff enthält. Über Entstehung u. Problematik von Niederschlägen bei der Erhitzung von Wasser s. Kesselstein, über Meth. zu dessen Vermeidung od. Entfernung s. Wasserenthärtung.
Lit.: Amavis et al., Hardness of Drinking Water and Public Health, Oxford: Pergamon 1976 ï Chem. Ztg. 106, 191f (1982) ï Dtsch. Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- u. Schlamm-Untersuchung, Weinheim: Verl. Chemie bzw. VCH Verlagsges. (seit 1960) ï Kosmos 70, 371 (1974) ï Lienig, Wasserinhaltsstoffe, Berlin: Akademie 1979 ï Loewenthal u. Marais, Carbonate Chemistry of Aquatic Systems (2 Bd.), Ann Arbor: Ann Arbor Sci. 1976, 1978 ï McCoy, The Chemical Treatment of Boiler (bzw.) Cooling Water (2 Bd.), New York: Chem. Publ. 1981, 1982 ï Szilard, Descaling Agents and Methods, Park Ridge: Noyes 1972 ï Ullmann 8, 819ff.; 13, 551ff.; 18, 422ff.


E water hardness
F dureté de l'eau
I crudezza dell' acqua
S dureza del agua




Quelle: CD Römpp Chemie Lexikon – Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995

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