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Kalk- Das Gespenst in der Wasserleitung Franziska Behrmann.

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Präsentation zum Thema: "Kalk- Das Gespenst in der Wasserleitung Franziska Behrmann."—  Präsentation transkript:

1 Kalk- Das Gespenst in der Wasserleitung Franziska Behrmann

2 2 Gliederung 1.Kalk 2.Was ist Wasserhärte? 3.Wie kommt die "Härte" ins Wasser? 4.Vor- und Nachteile von hartem Wasser 5.Entfernungsmöglichkeiten 6.Schulrelevanz

3 3 Eindampfen verschiedener Wasserarten Demonstration 1

4 4 Was ist Kalk? Kalk = Calciumcarbonat (CaCO 3 ) Modifikationen:  Calcit  Aragonit  Vaterit

5 5 Naturprodukte:Veredelte Produkte:

6 6 Was ist Wasserhärte? Härte: Eigenschaft von Wasser bei Anwesenheit von Calciumionen die Waschwirkung von Seife herabzusetzen. Härtebildner Ca(HCO 3 ) 2, Mg(HCO 3 ) 2, CaCl 2, CaSO 4 Temporäre und permanente Härte = Gesamthärte

7 7 Wasserhärte Härteangabe in mmol/L oder °dH: 1 mmol CaO/L = 56 mg CaO/L = 5,6 °dH HärtegradHärtebereich 0-4°dHsehr weich 4-8°dHweich 8-12°dHmittelhart 12-19°dHziemlich hart 19-30°dHhart >30°dHsehr hart

8 8 Bestimmung der Wasserhärte Versuch 1

9 9 1. Bestimmung der Carbonathärte: 1 mol H 3 O + = 1 mol HCO 3 - = 0,5 mol Ca 2+ = 0,5 mol CaO 1 mmol CaO/L = 5,6 °dH  100 mL Wasserprobe: 1 mL 0,01 M HCl = 0,05 mmol CaO/L = 0,28 °dH

10 10 EDTA (Ethylendiamintetraacetat) Komplexbildner: 6-zähniger Ligand Chelatkomplexe H 2 C O O N C H 2 C H 2 O O H 2 C N H 2 C CH 2 O O O O

11 11 2.Bestimmung der Gesamthärte:

12 12 Gesamthärte wird als Ca 2+ bzw. CaO/L berechnet: 1 mol EDTA = 1 mol Ca 2+ = 1 mol CaO 1 mmol CaO/L = 5,6 °dH  100 mL Wasserprobe: 1 mL 0,01 M EDTA = 0,1 mmol CaO/L = 0,56 °dH

13 13 Kalkgleichgewicht Versuch 2

14 14 Kalkgleichgewicht

15 15 Bildung von Tropfsteinen Demonstration 2

16 16 Kalkkreislauf

17 17

18 18 Schaumbildung Versuch 3

19 19 Bildung von Kalkseife Regenwasser und destilliertes Wasser frei von Calciumionen Mineral- und Leitungswasser enthalten Calciumionen

20 20 Kalkseife wasserunlöslich nicht waschaktiv hinterlässt grauen Belag Angriff auf Faserstruktur

21 21 Wirkung von Weichspüler Demonstration 3

22 22 Nachteile von hartem Wasser Kesselsteinbildung in Warmwasser- und Heizungsanlagen  schlechter Wärmeleiter  hoher Energieverbrauch  Überhitzung von Elektrogeräten Querschnittsverengung von Wasserrohren

23 23 Nachteile von hartem Wasser gelöste Mineralien kristallisieren beim Trocknen Bitterer Geschmack in Trinkwasser & Beeinflussung der Aromen von Tee und Kaffee Kalkflecken

24 24 Vorteile von hartem Wasser Calcium eines der häufigsten Elemente im menschlichen Körper Calciummangel beim Menschen → Rachitis Korrosionsschutzschicht Neutralisiert aggressive Kohlensäure Pufferwirkung im Boden

25 25 Wasserenthärtungsmöglichkeiten Ausfällen Auflösen Komplexierung Ionenaustauscher Physikalische Wasserbehandlung

26 26 Lösen von Kalk Versuch 4

27 27 Kalkentfernung durch Säure

28 28 Ionenaustauscher Ionenaustauscher = makromolekulares, wasserunlösliches Gerüst mit festen Ankergruppen und austauschbaren Gegenionen  Kunstharz mit sauren (-SO 3 H) oder basischen (-N(CH 3 ) 3 OH) Ankergruppen  Kationen- oder Anionenaustauscher

29 29 Zeolithe "zeo" (ich siede) und "lithos" (der Stein) Natriumaluminiumsilikate: dreidimensionale Netzwerke aus SiO 4 - und AlO 4 - Tetraedern Substitution von Silicium (Si 4+ ) durch Aluminium (Al 3+ ) → negative Ladung Anlagerung von Alkalimetall-Ionen

30 30 Zeolithe natürliche Zeolithe: Faujasit, Sodalith, Ultramarin künstliche Zeolithe: Zeolith X, Zeolith Y, Zeolith A Verwendung: Molekularsiebe, Katalysatoren, Ionenaustauscher, Schmuck

31 31 Zeolith A (Na 12 [Al 12 Si 12 O 48 ] · 27H 2 O) Sodalith-Käfige als Baueinheit α-Käfig in der Mitte

32 32 Wirkung von Zeolithen Versuch 5

33 33 Ionenaustauschende Wirkung d.h. Zeolithe reagieren alkalisch in Wasser Verschiebung des Gleichgewichts durch Überschuss an Natriumionen  Regeneration des Ionenaustauschers

34 34 Versuch 6 Entkalkung durch Vollwaschmittel

35 35 Wasserenthärtung durch Ionenaustauscher

36 36 Schulrelevanz 8.Klasse: Salze 9.Klasse:  Wasser  Säuren / Laugen  Kalk 12.Klasse:  Bedeutung und Verwendung von Komplexverbindungen  Waschmittel

37 37 Fazit: Kalk ist ein harmloses Gespenst, welches mit einfachen Mitteln vertrieben werden kann!


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