Big Bang HTL 2, Schulbuch

Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) 175 Ökologie 12 Als Gegenion zu diesen Erdalkaliionen sind im Wasser vor allem Carbonat (CO 3 2– ) und Hydrogencarbonat (HCO 3 – ), also Anionen der Kohlensäure, enthalten. Die Salze dieser Katio- nen und Anionen sind im warmen Wasser schlechter löslich als im kalten. Deshalb kann es zu Ablagerungen von CaCO 3 (Kalkstein) kommen. Solche Ablagerungen sind jedem vom Wasserkocher oder den Armaturen im Badezimmer be- kannt. Da die Kohlensäure durch Hitze oder verringerten Druck zu Kohlendioxid zerfällt und aus dem Wasser entwei- chen kann, wird der Gehalt dieser Anionen als temporäre oder Carbonathärte bezeichnet. Der Rest der Anionen ist nicht austreibbar und bildet keine Niederschläge weshalb ihr Anteil als permanente oder dauerhafte Härte bezeichnet wird. Die Wasserhärte kann mit speziellen Ionentauschern verringert werden indem Na + Ionen anstatt der problemati- schen Ca 2+ /Mg 2+ Ionen aus dem Wasser abgegeben werden ( F20 ). Wasser in Bach, Teich und See Wasser für funktionierende Ökosysteme muss oft ganz an- dere Bedingungen erfüllen als Trinkwasser oder Prozess­ wasser, um eine gute Qualität zu haben. Natürlich dürfen auch hier keine giftigen Stoffe enthalten sein. Eine hohe Wasserhärte , die für viele technische An- wendungen störend ist, wird ökologisch gesehen oft zum Vorteil. Positiv wirkt sich hier vor allem die Carbonathärte aus. Das Hydrogencarbonat (HCO 3 – ) sorgt als Ampholyt für eine Pufferung des Wassers, macht es also weniger emp- findlich gegen Säuren und Basen. Prozesswasser Auf Grund seiner hohen Wärmekapazität und Verdampfung- senergie wird Wasser häufig als Kühlwasser, für Dampfkes- sel, für die Fernwärme oder andere Heizungsanlagen ver- wendet. Für Anwendungen in Metallrohren und Kesseln ist das Trinkwasser nur sehr selten und auch das destillierte oder VE-Wasser nur bedingt einsetzbar. Bei Leitungswasser kann es zu Kalkablagerungen in den Rohren kommen, wenn die Wasserhärte zu hoch ist. VE-Wasser hingegen ist durch seine Salzfreiheit ein sehr gutes Lösungsmittel und greift daher auch Metalle aggressiv an und es kann zu Korrosion kommen. Deshalb ist es in diesem Bereich besonders wich- tig, die für die jeweiligen Anlagen und verwendeten Metalle relevanten Normen zu berücksichtigen und das Wasser pro- fessionell analysieren zu lassen. Besonders wichtig für die Korrosivität des Was- sers ist der pH-Wert, dessen optimaler Bereich vom ver- wendeten Metall abhängt. i Abb. 12.34: Kalkablagerungen Destilliertes Wasser Mit Wasser ist fast nie die Verbindung H 2 O gemeint, also Wasser als Reinstoff. Auf Grund seiner Fähigkeit als gutes Lösungsmittel, enthält Wasser meist eine Vielzahl von ge- lösten Stoffen, vor allem Salze. In den meisten Fällen stören diese gelösten Stoffe nicht oder sind wie beim Trinkwasser sogar wichtig. Für viele Anwendungen im Bereich Chemie sind Salze jedoch störend und müssen entfernt werden. Auch das Wasser in Autobatterien oder Kühlwasserkreisläu- fen muss frei von Salzen sein. Reinstes Wasser wird auch in der Medizin benötigt. Wasser, ohne gelöste Stoffe darin, kann durch Destillation (siehe Kapitel 1.3.3) oder Umkehr­ osmose gewonnen werden. Bei der Umkehrosmose wird das Wasser mit hohem Druck durch eine halbdurchlässige Membran ge- drückt, die gelade- ne Teilchen und große Moleküle zurückhält, das Wasser aber durch- lässt. Sind die Ansprüche an die Reinheit des Wassers etwas ge- ringer, wird statt Reinstwasser sogenanntes vollentionisier- tes Wasser (VE Wasser) benutzt. Dies geschieht durch einen Ionentauscher, der allerdings gelöste ungeladene Stoffe nicht entfernt. Die Ionentauscher bestehen aus einem Ge- misch aus Anionen und Kationentauscher. Bei den Anionen- tauscherharzen sind die Oberflächen mit OH – Ionen bela- den, das Wasser gibt seine Anionen an das Harz ab, im Austausch werden die OH – ans Wasser abgegeben. Die Ka- tionentauscher sind mit H + Ionen beladen, die Kationen der Wassers werden dann an den Ionentauscher abgegeben, die H + Ionen lösen sich ab. H + und OH – reagieren zu Wasser- molekülen: H + + OH – ® H 2 O i Abb. 12.35: Prinzip Umkehrosmose Abb. 12.36: Herstellung VE-Wasser Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv