Chemie

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Zuletzt aktualisiert: 18. Januar 2022

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Name: Rabea L., 2015
Phillipp Peters, 2022-01

Bei vielen Wasserleitungen oder Küchengeräten kommt es zu Kalkablagerungen. Kalkstein besteht hauptsächlich aus Calciumcarbonat und ist sehr schwer löslich, weshalb Kalkablagerungen ein Problem im Leitungswasser darstellen.

Definition "Wasserhärte":

Wasser enthält je nach Herkunftsort mehr oder weniger viele Calcium- und Magnesiumionen. Die Wasserhärte misst die Konzentration dieser Ionen.

Je mehr Calcium- und Magnesiumionen (Bestandteile des Kalks) im Wasser enthalten sind, desto "härter" ist das Wasser.

Die Wasserhärte wird hauptsächlich von den Bodenschichten und Gesteinen beeinflusst, durch die es zuerst als Regenwasser sickert. Denn wenn es regnet, nimmt Wasser Kohlenstoffdioxid aus der Luft auf, welches, wenn es im Wasser gelöst ist, zu Kohlensäure reagiert. Durch die Kohlensäure kann Wasser calciumhaltige Mineralien aus Steinen und Böden lösen.

In Leitungswasser befinden sich somit viele verschiedene Salze. Bei den Kationen überwiegen die Calciumionen, wohingegen es sich bei den Anionen hauptsächlich um HCO₃^-  Ionen handelt.

Vorgang Kalkablagerungen

Kalkablagerungen entstehen durch folgende Gleichgewichtsstörungen:

Ca²⁺_(aq) + 2HCO₃^-_(aq) ⇌ CaCO_3(s) + H₂O_(l) + CO_2(aq)

Mit steigender Temperatur nimmt die Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid in Wasser ab und es entweicht gasförmig. Daraus folgt, dass die Konzentration des Produktes abnimmt, sodass es zu einer Verschiebung des Gleichgewichts nach Le Chatelier kommt. Weitere Hydrogencarbonationen zerfallen unter der Bildung von Carbonat-Ionen und Kohlenstoffdioxid.

2HCO₃^-_(aq) ⇌ CO₃^2-_(aq) + CO_2(aq) +H₂O_(l)

^{_{Diese gebildeten Carbonationen reagieren daraufhin mit Calciumionen zu Calciumcarbonat.}}

Ca²⁺_(aq) + CO₃^2-_(aq) ⇌ CaCO_3(s)

Es bilden sich Kalkablagerungen. Ein Feststoff ist entstanden.

Magnesiumkalk

Weiterhin gibt es auch Kalkablagerungen mit Magnesiumsalzen. Vor allem Magnesiumcarbonat spielt hier eine Rolle.

Vorgang der Entkalkung

Kalkablagerungen lassen sich mit Säuren entfernen.

CaCO_3(s) + 2H⁺ ⇌ Ca²⁺ + H₂O_(l) + CO_2(g)

Die im Haushalt genutzten Entkalker enthalten in der Regel schwache Säuren, wie z.B. Weinsäure, Zitronensäure, Ameisensäure oder Essigsäure.