Wie kommt Kalk ins Wasser und wie wirkt Entkalker?

Bevor wir uns ans Entkalken machen, stellen wir uns doch erst einmal die Frage, wie Kalk ins Wasser kommt. Warum müssen wir überhaupt entkalken und was macht ein Entkalker eigentlich?

Wie kommt der Kalk ins Wasser?

Wasser besteht theoretisch aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom, chemisch: H20. Von Kalk ist in der reinen Form des Wassers also keine Rede. Um zu verstehen, wie der Kalk ins Wasser kommt, muss man den Wasserkreislauf verstehen.

Der größte Teil der Erdoberfläche ist von Wasser bedeckt. Dieses verdunstet, vor allem an der Meeresoberfläche, durch die Einstrahlung von Sonnenenergie. Dadurch entsteht Wasserdampf. Wasserdampf ist leichter als Luft. Er steigt nach oben in die Atmosphäre. Da es dort kälter ist als auf der Erde kühlt der Wasserdampf ab und kondensiert.

In der Atmosphäre ist auch Kohlendioxid (CO2). Da reines Wasser sehr leicht mit Kohlendioxid reagiert, verbindet sich H20 mit dem CO2 zu H2CO3 (Kohlensäure).

Dieses mit Kohlensäure angereicherte Wasser kühlt in der Atmosphäre weiter ab und fällt als Niederschlag (Regen, Schnee oder Hagel) zur Erde zurück.

Fällt das Wasser auf den Erdboden, so versickert es darin. Trifft das mit Kohlensäure angereicherte Wasser auf kalkhaltiges Gestein, löst die Kohlensäure den Kalk und verbindet sich zu Calciumhydrogencarbonat. Je mehr Kohlensäure im Wasser gelöst ist und umso kalkhaltiger der Boden ist, desto höher kann die Konzentration an Calciumhydrogencarbonat (= Kalk) werden.

Ein Kalkkristall - hübsch anzusehen, trotzdem ist es weiterhin Kalk.
Ein Kalkkristall – hübsch anzusehen, trotzdem ist es weiterhin Kalk.

Meist aus Tiefbrunnen gepumpt liefert das Wasserwerk das Wasser nun in sämtliche Haushalte. Da es verschiedene Gesteinsschichten gibt, ist das Wasser in einigen Regionen kalkhaltiger. Je mehr Kalk das Wasser enthält, desto härter fühlt es sich an. Deshalb gilt, je höher der Härtegrade, desto mehr Kalk enthält es.

Chemisch korrekt: Kohlendioxid + Wasser + Calciumcarbonat => Calciumhydrogencarbonat

CO2 + H2O + CaCO3 => Ca(HCO3)2

 

Warum muss man entkalken?

Die Kalkablagerungen führen zu einer verlängerten Heizzeit und einer schlechteren Wärmeübertragung. Bei einem Kaffeevollautomaten zum Beispiel, führt das zu einer schlechten Qualität des Espressos.

In klaren Worten: Schon ein Kalkbelag von 2mm verbraucht 20% mehr Energie!

Kalkbeläge bauen sich mit der Zeit in Maschinen auf und können sie verstopfen. Außerdem fördert Kalk die Korrosion (Rost) der Materialien. Beides kann zu einer Schädigung der Maschine führen.

Deshalb ist es wichtig, regelmäßig und frühzeitig zu entkalken! Die Entkalkungshäuftigkeit ist abhängig vom Härtegrad Ihres Wassers.

Wie funktioniert ein Entkalker überhaupt?

Chemisch ist Kalk CaCO3 und besteht aus Calcium (Ca), Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O). Kalk reagiert mit vielen Stoffen, insbesondere mit Säuren.

Kalk ist schwer wasserlöslich. Durch Zugabe von Säure entsteht eine saure Umgebung. Hier zerlegt sich Kalk zu Ca2+ und CO32-. Ist genügend Säure (freie H+-Ionen) vorhanden, so kann CO32- gut H+-Ionen stufenweise aufnehmen. Chemisch:

CO32- + H+ –> HCO3- (Hydrogencarbonat)

HCO3- + H+ –> H2CO3 (Kohlensäure)

Kohlensäure reagiert in saurer Umgebung zu:

H2CO3 –> H2O + CO2

Das entstehende CO2 ist klimaneutral.

Am einfachsten kann der Vorgang mit der Zugabe von Salzsäure(HCl) beschrieben werden:

Kalk in Verbindung mit 2 Teilen Salzsäure spaltet sich zu Calciumchlorid, Kohlendioxid und Wasser. Das beim Entkalken übliche Aufschäumen der Flüssigkeit ist durch das dabei entstehende Kohlendioxid zu erklären. Das Kohlendioxid entweicht in die Luft, übrig bleibt Wasser und darin gelöstes Calciumchlorid, welches problemlos entsorgt werden kann.

CaCO3 + 2 HCl -> CaCl2 + CO2 + H2O

Prinzipiell funktioniert der Vorgang mit allen Säuren ähnlich, egal ob Zitronensäure, Essigsäure, Milchsäure oder auch Amidosulfonsäure. Vorteile und Nachteile der einzelnen Säure werden wir Ihnen in einem gesonderten Artikel erörtern.

Quirin
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