Wird Wasser als Wärmeträger in einer Heizung eingesetzt, dann ergeben sich durch die darin gelösten Calcium- und Magnesiumsalze Probleme. Man spricht von der Wasserhärte……oder der Gesamthärte des Wassers. Früher wurde der Härtegrad auf 10 mg/l Calciumoxid (CaO) bezogen und als deutsche Härtegrade (°dH) bezeichnet. Seit Einführung der SI-Einheiten wird die Stoffmenge der gelösten Calcium- und Magnesiumionen direkt angegeben. Die Stoffmenge in der Chemie ist das mol. Es bezeichnet immer eine gewisse Anzahl von Molekülen, Atomen oder Ionen. Da im täglichen Leben keine Atome bzw. Ionen zählbar sind, wird die Masse dieser bestimmten Anzahl von Atomen, Molekülen oder Ionen angegeben. In Fachkreisen ist dann die Rede von Molmasse.
Im Fall des Calciums hat ein mol die Masse von 40,08 g und des Magnesiums 24,312 g. Eine solche Menge ist im Wasser in der Regel nicht gelöst. Deshalb wird die Menge in Millimol pro Liter (mmol/l) angegeben. Das bedeutet der tausendste Teil eines Mols. Beide Einheiten können ineinander umgerechnet werden. Da Calciumoxid eine Molmasse von 56,049 g/mol bzw. 56,049 mg/ mmol hat und °dH eine Angabe in Schritten von 10 mg/l CaO ist, ergibt sich der Proportionalitätsfaktor von 5,6049 °dH/mmol. In der Praxis reicht die Genauigkeit von einer Dezimalstelle aus. Diese Gesamthärte setzt sich aus der temporären Karbonatorären (vorübergehenden) Härte und der bleibenden (dauerhaften) Härte zusammen.
Die temporäre Härte
Die Gesamthärte wird auf die Ionen des Calciums und des Magnesiums bezogen. Beide sind positiv geladen. Um die elektrische Neutralität der Lösung zu wahren, muss die gleiche Menge negativ geladener Ionen vorhanden sein. In Deutschland mit seinen ausgesprochen mächtigen Kalklagerstätten sind dies meist Karbonat bzw. Hydrogencarbonat. Es wird dann von Karbonathärte (KH), Kalkhärte oder auch temporärer Härte gesprochen. Die Salze des Magnesiums, Calciums und der Kohlensäure (Karbonate) sind sehr schwer löslich. Kohlensäure ist zudem eine schwache Säure und eine flüchtige dazu. So können folgende Eigenschaften angegeben werden.
- Bei Gegenwart von Säuren (z.B. Kohlensäure) wird Kalk gelöst. Es bilden sich Hydrogencarbonate, die leicht löslich sind
- Wird die Kohlensäure ausgetrieben, durch plötzliche Druckentlastung oder Hitzeeinwirkung, fällt der Kalk (also die Härte) aus. Es bildet sich Kesselstein und weicheres Wasser. Da die Härte so aus dem Wasser verschwunden ist, spricht man eben von vorübergehender – also temporärer Härte.
Die dauerhafte Härte
Alle anderen Ionen, beispielsweise Chlorid, Sulfat usw., sind nicht flüchtig und bilden in kurzer Zeit keine schwer löslichen Verbindungen. Fachleute sprechen daher von permanenter, also dauerhafter Härte, weil diese durch Hitzeeinwirkung nicht entfernt werden kann. Im Fall der Heizung bereitet die Existenz von Kalkhärte große Sorgen, weil diese zur Verkrustung (Kesselsteinbildung) an wärmeübertragenden Flächen führt und zudem zum Bindemittel für Korrosionspartikel wird. Das Sulfat ist hier nicht so kritisch. Es kann allerdings nach einigen Jahren zur Bildung von Schlamm aus Gips führen.
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