Jedes Kind ist mit dem Element Wasser vertraut. Es hat mit viele charakteristische und einzigartige Eigenschaften. Es bedeckt die Erdoberfläche zu 71% , was der Erde seinen, allgemein bekannten, Namen „Blauer Planet“ verschafft. Auch entstammen die ersten Lebensformen den Meeren. Zusätzlich hat „[der] Mensch (...) das Wasser für viele Zwecke nöthig“ , denn es ist großer Bestandteil des menschlichen Körpers und ist unter anderem für den Nährstofftransport, Aufbau von Organen und Kühlung des Körpers durch Schwitzen unabkömmlich. Aufgrund der Teilnahme an wichtigen biochemischen Prozessen ist es nötig, dass das, dem Körper zugeführte Wasser rein und mit möglichst wenig schädlichen Stoffen versehen ist.
Deswegen schaffen diese Umstände Anreiz diese Flüssigkeit näher zu betrachten und sich die stets darin gelösten Verbindungen näher anzusehen, mit einem Fokus auf die ErdalkaliIonen, die so genannten Härtebildner. Alle diese im Wasser gelösten Ionen bzw. ihre Salze stellen die Härte des Wassers dar. Dabei ist die Konzentration der Magnesium(Mg2+)- und Calci-um(Ca2+)-Ionen Ausschlag gebend, denn Barium und Strontium sind nur in sehr geringen Anteilen vorhanden. Dabei steht eine geringe Konzentration der Ionen für ein weiches Wasser, welches für den menschlichen Organismus besser verträglich ist und auch in Haushaltsgeräten weniger Spuren hinterlässt.
Eine hohe Konzentration steht im Gegenzug für hartes Wasser, welches für den menschlichen Organismus weniger gut ist und auch bei den Haushaltsgeräten zu schnelleren und stärken Kalkablagerungen führt, wenn die Ionen sich ablagern. Der Begriff der Härte des Wassers muss noch etwas feiner gegliedert werden, denn „[d]iese selbst unterscheidet man gewöhnlich in Gesamthärte, d. i. die Härte, welche das frisch geschöpfte Wasser zeigt, und in permanente Härte, diejenige, welche sich noch im gekochten Wasser zeigt; die Differenz beider pflegt man als vorübergehende Härte zu bezeichnen.“
Inhaltsverzeichnis
1 Allgemeine Informationen zur Wasserhärte
1.1 Einleitung und Definition
1.2 Entstehung
1.3 Auflistung verschiedener Härtegrade und Umrechnungsfaktoren
2 Bestimmung verschiedener Härtegrade über Komplex-titration
2.1 Verwendete Materialien und Reagenzien
2.2 Versuchsaufbau und Durchführung
2.3 Chemische Vorgänge bei der Titration
2.4 Auswertung der Ergebnisse
3 Vergleich der Härtegrade mit den lokalen Bodenbeschaffenheiten
3.1 Moorrege, Kreis Pinneberg
3.2 Geiersthal, Kreis Regen
3.3 Herten, Kreis Recklinghausen
3.4 Feuchtwangen, Kreis Ansbach
4 Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, die Gesamtwasserhärte verschiedener Wasserproben aus unterschiedlichen Regionen Deutschlands zu bestimmen und diese Ergebnisse mit der jeweiligen geomorphologischen Bodenbeschaffenheit in Beziehung zu setzen, um Zusammenhänge zwischen Gesteinsformationen und dem Härtegrad des Grundwassers zu verdeutlichen.
- Grundlagen der Wasserhärte (Definition und Entstehung)
- Chemische Analyseverfahren (Komplextitration mit EDTA)
- Einfluss geomorphologischer Bodenbeschaffenheiten auf Ionenkonzentrationen
- Regionaler Vergleich von Wasserproben (Moorrege, Geiersthal, Herten, Feuchtwangen)
- Prozessanalyse von Kalklösung und mineralischer Gesteinsbildung
Auszug aus dem Buch
1.2 Entstehung
Die Härte des natürlich vorkommenden Wassers hängt von der Bodenbeschaffenheit und ab. Der fallende Niederschlag trifft auf den Boden auf und durchwandert die verschiedenen Gesteinsschichten, während er versickert und zum Grundwasser wird. Beim durchlaufen der Gesteinsschichten werden „durch Salpetersäure im sauren Regen oder aus der Nitrifikation (bakterieller Oxidationsprozess) oder durch Kohlenstoffdioxid im Regenwasser (Bildung von Kohlensäure)“ „[die] Härtebildner (Ca2+ und Mg2+)“ langsam herausgelöst. Diese befinden sich dann gelöst im Grundwasser und bestimmen den Härtegrad. Somit ist das Wasser in Regionen mit Basalt- und Tiefengestein (wenig lösbare Erdalkali-Ionen) weich bis mittel und in Regionen mit Kalkböden, Gipsböden (CaCO3 x 2H2O) oder Dolomitböden eher hart. Die Gleichung zeigen jeweils ein Beispiel für die Entstehung permanenter und vorübergehender Härte unter Einwirkung von Salpetersäure und Kohlensäure:
a) permanente Härte: 2 HNO3 + CaCO3 = H2CO3 + Ca(NO3)2
b) vorübergehende Härte: H2CO3 + CaCO3 = Ca(HCO3)2
Zusammenfassung der Kapitel
1 Allgemeine Informationen zur Wasserhärte: Erläutert die chemischen Definitionen der Wasserhärte, die Entstehung durch Gesteinsauswaschungen sowie die internationalen Härtegrade.
2 Bestimmung verschiedener Härtegrade über Komplex-titration: Beschreibt den praktischen Versuchsaufbau sowie die chemischen Mechanismen, insbesondere die Komplexbildung mittels EDTA zur quantitativen Bestimmung.
3 Vergleich der Härtegrade mit den lokalen Bodenbeschaffenheiten: Analysiert die Messergebnisse aus vier spezifischen deutschen Regionen im Hinblick auf deren geologische Entstehungsgeschichte.
4 Zusammenfassung: Fasst die Erkenntnisse über die Abhängigkeit des Härtegrads von geologischen Prozessen zusammen und bewertet die Bestimmungsmethode.
Schlüsselwörter
Wasserhärte, Titration, EDTA, Erdalkali-Ionen, Calcium, Magnesium, Geomorphologie, Bodenbeschaffenheit, Komplexbildung, Chelatkomplex, Wasserqualität, deutsche Härtegrade, Grundwasser, Kalkgestein, Mineralogie
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Facharbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die chemische Zusammensetzung von Wasserproben hinsichtlich ihrer Härte und setzt diese in einen wissenschaftlichen Kontext zu den geologischen Gegebenheiten der Herkunftsregionen.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die zentralen Felder umfassen die allgemeine Wasserchemie, die Analytik mittels Titration sowie die Geomorphologie und Mineralogie als Ursachen für unterschiedliche Härtegrade.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Hauptziel besteht darin, die gemessenen Härteunterschiede in verschiedenen deutschen Regionen durch geomorphologische Faktoren, wie Bodenbeschaffenheit und Gesteinszusammensetzung, zu erklären.
Welche wissenschaftliche Methode wird zur Analyse verwendet?
Zur Bestimmung der Wasserhärte wurde das Verfahren der Komplextitration unter Verwendung von EDTA als Maßlösung angewendet, unterstützt durch Indikatorpuffertabletten zur Bestimmung des Äquivalenzpunktes.
Was steht im inhaltlichen Hauptteil im Fokus?
Der Hauptteil behandelt die chemischen Grundlagen der Komplexometrie und den detaillierten Vergleich von Wasserproben aus Moorrege, Geiersthal, Herten und Feuchtwangen.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Wasserhärte, EDTA-Titration, Erdalkali-Ionen und geomorphologische Entwicklung geprägt.
Warum variieren die Härtewerte in den untersuchten Regionen?
Die Variation resultiert aus den unterschiedlichen Gesteinsschichten; Regionen mit Kalk- oder Mergelvorkommen führen zu einer stärkeren Anreicherung von Calcium- und Magnesium-Ionen im durchsickernden Wasser als kristalline Gesteinszonen.
Wie sicher ist das verwendete Titrationsverfahren?
Die verwendete Komplextitration mit EDTA ist ein präzises chemisches Analyseverfahren, wobei in dieser Arbeit durch die Bildung von Mittelwerten aus zwei Messungen pro Probe eine erhöhte Genauigkeit angestrebt wurde.
- Citation du texte
- B. Sc. Manuel Langer (Auteur), 2011, Analyse der Wasserhärte in Bezug auf die geomorphologische Entwicklung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/337839
