Elemente und Moleküle, Schulbuch

119 6.3 WaSSer Wasserhärte Auch Süßwasser ist nicht frei von gelösten Salzen, die aus dem Boden aufgenom- men werden. Den größten Anteil davon bilden meist Calcium- und Magnesiumsalze, die man als Wasserhärte bezeichnet. Sie gelangen durch Verwitterung von Kalk und Dolomit in das Wasser. (Siehe Kap. 6.1) Dabei entstehen die löslichen Salze Calcium- und Magnesiumhydrogencarbonat. Auch Calciumsulfat aus dem Gipsgehalt im Bo- den findet sich im Wasser gelöst. (Abb. 119.1) Diese Härtebildner des Wassers haben eine wichtige Bedeutung. Völlig reines Was- ser wäre über längere Zeiträume als Trinkwasser ungeeignet, da der Organismus einen Teil seiner Mineralstoffversorgung über das Trinkwasser bezieht. Reines Was- ser würde dem Organismus sogar Mineralstoffe entziehen. Mineralwasser unter- liegt in Österreich dem Lebensmittelgesetz und darf nur als solches bezeichnet werden, wenn es mehr als ein Gramm gelöste Salze pro Liter enthält. Wasser mit geringerem Mineralstoffgehalt wird als Tafelwasser bezeichnet. (Abb. 119.2) So wichtig die Härtebildner für Trinkwasser sind, so unangenehm wirken sie sich bei höherer Konzentration bei der Bereitung von Warmwasser aus. Beim Erhitzen kehrt sich die Reaktion der Carbonatverwitterung um und es entstehen aus den Hydro- gencarbonaten wieder die schwer löslichen Carbonate, da CO 2 aus dem heißen Wasser entweicht und so dem Gleichgewicht der Reaktion entzogen wird. Ca(HCO 3 ) 2 → CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca(HCO 3 ) 2 + Mg(HCO 3 ) 2 → CaCO 3 • MgCO 3 + 2 H 2 O + 2 CO 2 Dieser Vorgang heißt Kesselsteinbildung , da sich Kessel zur Heißwasserbereitung so mit einer Schicht „Kalk“ überziehen. Durch den Kesselstein werden Heizstäbe in Warmwasserboilern und Waschmaschinen zerstört, Wasserleitungsrohre in ihrem Querschnitt verengt und Armaturen angegriffen. Daher ist es notwendig, bei hoher Wasserhärte Enthärtungsanlagen zu installieren. Auch in der Technik schafft die Kesselsteinbildung Probleme. Daher muss Wasser für Dampfkessel und Kraftwerke enthärtet werden. Die Kesselsteinbildung wird von den gelösten Hydrogencarbonaten verursacht. Das Calciumsulfat wird beim Erhitzen nicht ausgeschieden. Daher nennt man die Car- bonathärte auch temporäre Härte, da sie beim Erhitzen des Wassers verschwindet. Die Sulfathärte wird permanente Härte genannt. Ein weiterer Nachteil von hartem Wasser ist seine Reaktion mit Seife. Seife besteht aus Natriumsalzen von Fettsäuren. Diese sind wasserlöslich. In hartem Wasser ent- stehen daraus die unlöslichen Calcium- und Magnesiumsalze der Fettsäuren, die Kalkseifen. Hartes Wasser verringert also die Waschwirkung von Seife. Die unlösli- chen Kalkseifen führen beim Waschen mit Seifenflocken zu einer zusätzlichen An- schmutzung der Wäsche. Daher enthalten Waschmittel immer Wasserenthärter. Auch der schmierige Belag, der in Badewannen und Waschbecken entsteht, ist Kalkseife. Dieser Nachteil der Wasserhärte wird von temporärer und permanenter Härte hervorgerufen, da für die Kalkseifenbildung nur die Konzentration von Ca 2+ - und Mg 2+ -Ionen maßgeblich ist. (Abb. 119.3) Als Maß für die Wasserhärte werden bei uns üblicherweise deutsche Härtegrade (°d, alt: °dH) verwendet (Abb. 119.4). Da jedes Mol Härtebildner dieselbe Wirkung hat, gleichgültig ob es Calcium- oder Magnesium-Ionen sind und welche Anionen vorhanden sind, werden alle Härtebildner in eine äquimolare Menge Calciumoxid umgerechnet. 1 °d = 10 mg CaO pro Liter Wasser (oder eine äquimolare Menge anderer Härtebildner) Es gibt auch andere Härteskalen. So sind zB die französischen Härtegrade nach demselben Prinzip definiert, nur wird dort in Calciumcarbonat statt Calciumoxid umgerechnet. Um die verschiedenen Härteskalen zu vereinheitlichen, soll interna- tional das mmol/L als Härteskala eingeführt werden. Ein deutscher Härtegrad sind umgerechnet 0,179 mmol Ca 2+ - oder Mg 2+ -Ionen pro Liter Wasser. (Rechne nach!) Carbonathärte = temporäre Härte Permanente Härte Gesamthärte Ca(HCO 3 ) 2 Mg(HCO 3 ) 2 CaSO 4 hartes Wasser Ca 2+ , Mg 2+ H 2 O CO 2 CaCO 3 Kochen Waschen lösliche Seife unlösliche Kalkseife Carbonathärte Gesamthärte dafür verantwortlich Tabelle: Wasserhärtestufen 0–7 °d 0–1,3 mmol/L weich 7–14 °d 1,3–2,5 mmol/L mittelhart 14–21 °d 2,5–3,8 mmol/L hart > 21 °d > 3,8 mmol/L sehr hart Abb. 119.4: Wasserhärte III Abb. 119.3: Wasserhärte II Abb. 119.2: Etikett einer Mineralwasserflasche Abb. 119.1: Wasserhärte I Nur zu Prüfzw cken – Eigentum des Verlags öbv