Kalkkreislauf und hartes Wasser

Liebe Leser,

wir wollen uns in diesem Post noch einmal mit dem Kalkkreislauf und dem Zusammenhang mit hartem Wasser beschäftigen, nachdem wir am Mittwoch die Tropfsteinhöhle E. besucht hatten. Wir besuchten dort eine ca. 50 Minuten lange Führung, um uns mit der Praxis einer Tropfsteinhöhle vertraut zu machen. Hier einige Bilder:

1. Der Kalkkreislauf
Wie und wo entstehen Tropfsteinhöhlen?

Als Ausgangsmaterial wird ein Kalksandsteingebirge aus CaCO₃ (Calciumcarbonat) benötigt. Bei Niederschlägen sucht sich das Wasser seinen Weg durch das Gestein bis zum Grundwasser. Auf seinem Weg duch die Luft hat es sich mit Kohlenstoffdioxid , das ein Bestandsteil der Luft ist, angereichert und ist somit zu Kohlensäure H₂CO₃ geworden

CO₂ + H₂O → H₂CO₃

(Kohlenstoffdioxid + Wasser → Kohlensäure).

Über Tausende von Jahren bilden sich dabei Höhlen und Spalten im Gestein. Da das Kalkgestein sehr leicht löslich ist, wir es sehr leicht gelöst und die Höhlen und Spalten vergrößern sich immer mehr.
Die Formel zum Lösungsvorgang:

H₂CO_3(aq) + CaCO_3(s) → Ca(HCO₃)_2(aq)

(Kohlesäure + Kalk → Calciumhydrogencarbonat).

Irgendwann sind die Spalten so groß, dass sich begehbare Höhlen bilden.
Nach noch mehr Tausenden von Jahren, beginnen sich Stalagtiten zu bilden. Diese entstehen, wenn Calciumhydrogencarbonat heruntertropft und das Kohlenstoffdioxid (CO₂) sowie das Wasser entweichen. Dadurch bleiben Tropfsteine zurück, die aus festem Calciumcarbonat bestehen. Das macht sie sehr stabil.

In kurzer Formelform:

Ca(HCO₃)_2(aq) → H₂O + CO₂ + CaCO₃(s)

(Calciumhydrogencarbonat → Wasser + Kohlenstoffdioxid + Kalk).


Grafik © by FCKJ


2. Hartes Wasser

Definition: Das Wasser das wir aus der Trinkwasserleitung bekommen variiert in der "Härte". Ist das Wasser sehr kalkhaltig, spricht man von hartem Wasser. Es gibt verschiedene Härtebereiche, die in °dH, °fH oder mol/m³ gemessen werden.

Enstehung: In kalkreichen Gegenden ist viel Kalk im Wasserhaushalt der Natur und somit auch im Trink- und Abwasserkreislauf enthalten. Die saure Lösung aus Wasser und Kohlensäure löst den schwerlöslichen Kalk und bildet damit hartes Wasser.

In Formeln:

CaCO₃(s) + CO₂ + H₂O → Ca²⁺ + 2 HCO^-₃

Folgen: Elektrische Geräte die hartes Wasser verwenden und einen Heizer besitzen, wie z.B. Waschmaschinen und Wasserkocher, verkalken sehr schnell.
Auch in Trinkwasserleitungen können Verstopfungen durch Kalkablagerungen entstehen.

Prävention und Bekämpfung: Besondersgeeignet sind Säuren wie Zitronensäure, Essigsäure oder Salzsäure; es findet dabei eine chemische Reaktion statt bei der der Kalk durch ein brausendes Geräusch aufgelöst wird.

In Formeln:

CaCO₃(s) + 2HCl → CaCl₂(l) + CO₂(g)+ H₂O(l)

Kalk + Salzsäure → Calciumchlorid + Kohlenstoffdioxid + Wasser