Was ist Carbonathärte?
Die Karbonathärte ist ein Maß für die Wasserhärte, die durch das Vorhandensein von Karbonat- (CO₃²⁻) und Bikarbonat-Ionen (HCO₃⁻) verursacht wird. Die Karbonathärte wird in der Regel entweder in Grad KH (°dKH) (von „Karbonathärte“) oder in Teilen pro Million Calciumcarbonat (ppm CaCO₃ oder Gramm CaCO₃ pro Liter|mg/l) angegeben. Ein dKH entspricht 17,848 mg/l (ppm) CaCO₃, d. h. ein dKH entspricht den Karbonat- und Bikarbonat-Ionen, die in einer Lösung von etwa 17,848 Milligramm Kalziumkarbonat (CaCO₃) pro Liter Wasser (17,848 ppm) enthalten sind. Beide Messwerte (mg/l oder KH) werden üblicherweise als mg/l CaCO₃ angegeben, also als Karbonatkonzentration, wobei angenommen wird, dass Kalziumkarbonat die einzige Quelle der Karbonationen ist.
Eine wässrige Lösung, die 120 mg Natriumhydrogencarbonat (NaHCO₃, auch als Backpulver bekannt) pro Liter Wasser enthält, enthält 1,4285 mmol/l Bikarbonat, da die molare Masse von Natriumhydrogencarbonat 84,007 g/mol beträgt. Dies entspricht in Bezug auf die Karbonathärte einer Lösung, die 0,71423 mmol/l Kalziumkarbonat oder 71,485 mg/l Kalziumkarbonat (Molmasse 100,09 g/mol) enthält. Da ein Grad KH = 17,848 mg/l CaCO₃ ist, hat diese Lösung eine KH von 4,0052 Grad.
Die Karbonathärte ist nicht zu verwechseln mit der ähnlichen Maßeinheit Karbonatalkalinität, die entweder in Milliequivalenten pro Liter (meq/l) oder ppm angegeben wird. Die Karbonathärte, ausgedrückt in ppm, ist genau gleich der Karbonatalkalinität, ausgedrückt in ppm.
Bei Wasser mit einem pH-Wert unter 8,5 beträgt das CO₃²⁻ jedoch weniger als 1 % des HCO₃⁻, sodass die Karbonatalkalinität mit einer Abweichung von weniger als 1 % der Karbonathärte entspricht.
In einer Lösung, in der nur CO₂ den pH-Wert beeinflusst, ermöglicht die Karbonathärte die Berechnung der Konzentration von CO₂ in gelöster Form mit der Formel:
Dabei ist KH der Grad der Karbonathärte, und CO₂ wird in ppm nach Gewicht angegeben.
Der Begriff Karbonathärte wird gelegentlich als Synonym für temporäre Härte verwendet. In diesem Zusammenhang bezeichnet er den Teil der Wasserhärte, der durch Verfahren wie Kochen oder Kalkenthärtung entfernt werden kann.
Wie beeinflusst die Karbonathärte die Wasserhärte?
Die Karbonathärte bestimmt einen wichtigen Teil der Wasserhärte. Sie entsteht durch Karbonat- (CO₃²⁻) und Bikarbonat-Ionen (HCO₃⁻), die mit Calcium- (Ca²⁺) und Magnesium-Ionen (Mg²⁺) reagieren. Diese Ionen bilden temporäre Härte, da sie durch Erhitzen entfernt werden können. Dabei fällt Calciumcarbonat (CaCO₃) aus, was zu Kalkablagerungen führt:
Kurzfassung:
- Temporäre Härte: Karbonathärte kann durch Kochen oder chemische Verfahren reduziert werden.
- Gesamthärte: Sie ist ein Teil der Gesamtwasserhärte, die auch permanente Härte umfasst.
- Praktische Auswirkungen: Hohe Karbonathärte führt zu Kalkablagerungen in Haushaltsgeräten und Rohrleitungen.
Veranschaulichung:
Ein Wasserkocher mit hartem Wasser zeigt typische Kalkablagerungen, die aus der temporären Härte stammen. Wird das Wasser enthärtet, bleiben diese Rückstände aus.