Kalk- Das Gespenst in der Wasserleitung Franziska Behrmann

Gliederung Kalk Was ist Wasserhärte? Wie kommt die "Härte" ins Wasser? Vor- und Nachteile von hartem Wasser Entfernungsmöglichkeiten Schulrelevanz

verschiedener Wasserarten Demonstration 1 Eindampfen verschiedener Wasserarten

Was ist Kalk? Kalk = Calciumcarbonat (CaCO3) Modifikationen: Calcit Aragonit Vaterit

Naturprodukte: Veredelte Produkte:

Was ist Wasserhärte? Härte: Eigenschaft von Wasser bei Anwesenheit von Calciumionen die Waschwirkung von Seife herabzusetzen. Härtebildner Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, CaCl2, CaSO4 Temporäre und permanente Härte = Gesamthärte

Wasserhärte Härteangabe in mmol/L oder °dH: 1 mmol CaO/L = 56 mg CaO/L = 5,6 °dH Härtegrad Härtebereich 0-4°dH sehr weich 4-8°dH weich 8-12°dH mittelhart 12-19°dH ziemlich hart 19-30°dH hart >30°dH sehr hart

Bestimmung der Wasserhärte Versuch 1 Bestimmung der Wasserhärte

Versuch 1 1. Bestimmung der Carbonathärte: 1 mol H3O+ = 1 mol HCO3- = 0,5 mol Ca2+ = 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

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

2.Bestimmung der Gesamthärte:

Gesamthärte wird als Ca2+ bzw. CaO/L berechnet: 1 mol EDTA = 1 mol Ca2+ = 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

Versuch 2 Kalkgleichgewicht

Kalkgleichgewicht

Bildung von Tropfsteinen Demonstration 2 Bildung von Tropfsteinen

Kalkkreislauf

Versuch 3 Schaumbildung

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

Kalkseife wasserunlöslich nicht waschaktiv hinterlässt grauen Belag Angriff auf Faserstruktur

Wirkung von Weichspüler Demonstration 3 Wirkung von Weichspüler

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

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

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

Wasserenthärtungsmöglichkeiten Ausfällen Auflösen Komplexierung Ionenaustauscher Physikalische Wasserbehandlung

Versuch 4 Lösen von Kalk

Kalkentfernung durch Säure

Ionenaustauscher Ionenaustauscher = makromolekulares, wasserunlösliches Gerüst mit festen Ankergruppen und austauschbaren Gegenionen Kunstharz mit sauren (-SO3H) oder basischen (-N(CH3)3OH) Ankergruppen Kationen- oder Anionenaustauscher

Zeolithe "zeo" (ich siede) und "lithos" (der Stein) Natriumaluminiumsilikate: dreidimensionale Netzwerke aus SiO4- und AlO4- Tetraedern Substitution von Silicium (Si4+) durch Aluminium (Al3+) → negative Ladung Anlagerung von Alkalimetall-Ionen

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

Zeolith A (Na12[Al12Si12O48]·27H2O) α-Käfig in der Mitte Sodalith-Käfige als Baueinheit

Versuch 5 Wirkung von Zeolithen

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

Entkalkung durch Vollwaschmittel Versuch 6 Entkalkung durch Vollwaschmittel

Wasserenthärtung durch Ionenaustauscher

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

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