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1. Aufgabenstellung und Einleitung Calcium- und Magnesiumverbindungen sind in der Natur weit verbreitet. Neben vielen schwerlöslichen Salzen (z.B. Gips oder Kalk) kennt man auch einige wasserlösliche Verbindungen dieser Erdalkalimetalle. Ziel des Praktikums war es mit Hilfe der komplexometrischen Titration die Gesamthärte und anschließend durch Säure-Base-Titration die Carbonhärte einer Probe des coburger Leitungswasser zu bestimmen.

2. Material und Methoden Um den Gesamthärtebereich der Wasseranalyse eingrenzen zu können, wurde zu Anfang ein Vorversuch nach Boutron-Boudet durchgeführt. Hierzu wurden 40 ml der Probe in einen Mischzylinder mit 4 Tropfen Phenolphtalein-Lösung versetzt und anschließend 16 Tropfen einer 0,1 molaren Natronlauge dazugegeben. Danach wurde eine Handbürette mit einer Seifenlösung aufgefüllt, tropfenweise dazugegeben und zwischendurch geschüttelt. Dies wurde solange

wiederholt, bis sich ein stabiler Schaumzustand eingestellt hat.

Um nun die Gesamthärte zu bestimmen, wurden 100 ml der Wasserprobe in einen 250 ml Erlenmeyerkolben einpipettiert, mit zwei Indikatorpuffertabletten versetzt und durch vorsichtiges Schwenken gelöst. Nach Zugabe von 2 ml einer 25 %igen Ammoniaklösung wurde sofort gegen die ausgewählte Titriplex-Lösung B titriert. Der Farbton der Lösung schlug von karminrot nach olivgrün um. Dieser Vorgang wurde anschließend wiederholt.

Zur Bestimmung der Carbonhärte wurden 200 ml der Wasserprobe in einen 500 ml Erlenmeyerkolben einpipettiert und mit 6 Tropfen einer Methylorange-Lösung im Verhältnis 1:1000 versetzt. Nach vorsichtigem Schwenken wurde die Lösung gegen eine 0,1 molare Salzsäure bis zum Umschlagpunkt titriert. Der Farbton änderte sich von gelb nach pfirsichfarben. Dieser Vorgang wurde anschließend wiederholt.

3. Ergebnisse Wie schon zuvor beschrieben, wurde nach Ansetzen der Wasser-Lösung tropfenweise die Seifenlösung hinzugegeben. Ein stabiler Schaum entstand nach einer Zugabe von 13,5 °dH. Mittelhartes Wasser definiert in einem Bereich zwischen 7 °dH und 14 °dH. [1] Da das Ergebnis der Probe in eben diesem Bereich liegt, wurde die Titriplex-Lösung B ausgewählt. Bei der ersten Messung der komplexometrischen Titration schlug die Lösung nach Zugabe von 11,2 ml der Titriplex-Lösung B um. 1ml der titrierten Lösung B entspricht 10 mg CaO/l und somit eine Wasserhärte von 1 °dH. Da 11,2 ml titriert wurden, bedeutet dies eine Gesamthärte von 11,2 °dH. Bei der zweiten Messung schlug die Lösung nach 11,5 ml Titriplex-Lösung B um, was eine Gesamthärte von 11,5 °dH bedeutet. Die Durchschnitts-Gesamthärte unserer Messungen beträgt demnach:

(11,2 ° dH + 11,5 ° dH ) =11,35 ° dH 2 Bei der ersten Messung der Säure-Base-Titration schlug die Lösung nach Zugabe von 5,9 ml der Salzsäure um. 1ml der titrierten Salzsäure ergibt 14 mg Carbonat/l und somit eine Carbonhärte von 1,4 °dCH. Da 5,9 ml titriert wurden, bedeutet dies eine Carbonhärte von 5,9 * 1,4 = 8,26 °dCH. Bei der zweiten Messung schlug die Lösung nach 6,5 ml Salzsäure um, was eine Carbonhärte von 6,5 * 1,4 = 9,1 °dCH bedeutet. Die Durchschnitts-Carbonhärte unserer Messungen beträgt demnach:

(8,26° dCH +9,1 ° dCH ) =8,68 ° dCH 2

4. Diskussion Als hartes Wasser wird Wasser bezeichnet, welches einen hohen Anteil von Calcium und Magnesium besitzt. Die Wasserhärte wird in °deutscher Härte (°dH) angegeben. Zudem enthält hartes Wasser in aller Regel noch Spuren von Strontium und Barium. Durch hartes Wasser benötigt man deutlich mehr Seife, Duschgel und Waschmittel. Dies können Abwasserwerke nur sehr schlecht filtern. Hartes Wasser sorgt ebenfalls für einer erhöhten Anteil an Kalkablagerungen. Im Gegensatz dazu hat weiches Wasser den Vorteil, dass man wesentlich weniger Seife, Duschgel und Waschmittel benötigt. Zudem können sich keine Kalkrückstände bilden. Ein zu weiches Wasser jedoch, verhindert, dass sich Seifen unter Umständen nicht mehr so leicht auflösen und Waschmittel allzu stark aufschäumen könnten. [2] Im Folgenden sind die einzelnen Härtebereiche, deren deutschen Härtegrade und Beurteilung aufgelistet. [1] Tabelle 1: Zusammenhang zwischen Härtebereich und deutschen Härte Härtebereich 1 2 3 4

°dH 21

Beurteilung sehr weich bis weich mittelhart hart hart bis sehr hart

Hartes Wasser ist nicht gesundheitsschädlich. Es enthält, wie oben beschrieben, einen hohen Anteil an Magnesium und Calcium, welche sehr wichtige Bestandteile für Stoffwechselprozesse im menschlichen Körper sind. Diese Mineralien können aber nur zu einem sehr geringen Teil vom Körper verstoffwechselt werden. [3] Vergleicht man den Sollwert der städtische Überlandwerke Coburg des coburger Trinkwassers (8,4 °dH – 14 °dH) mit dem ermittelten Wert während des Praktikums (11,35 °dH), so stellt dies ein zufriedenstellendes Ergebnis innerhalb des angegeben Bereiches dar. [4] Während des Versuchs ist darauf zu achten, genau die angegebenen Mengen abzumessen, so genau wie möglich von der Skala abzulesen und zügig mit der Titration zu beginnen, da sonst

die Ammoniaklösung mit der Luft reagiert. All diese Faktoren führen zu Abweichungen des Ist-Wertes vom Soll-Wert im Endergebnis. Die Carbonathärte ist nach allgemeiner Definition der Anteil an Erdalkali-Ionen, die an Carbonate (

2−¿ −¿ ¿ ) und Hydrogencarbonate ( HC O ¿ ) gebunden und im Wasser gelöst C O3 3

sind. Diese werden in der Einheit °dCH angegeben. [5] Ebenso wurde, wie oben beschrieben, die Carbonhärte der Probe bestimmt. Vergleicht man den Soll-Wert des chemischen Labors Dr. Graser (8,6 °dCH) mit dem im Praktikum bestimmten Wert (8,68 °dCH), so stellt auch dies ein zufriedenstellendes Ergebnis dar. [6] Allerdings ist der relativ große Unterschied der beiden bestimmten Werte (8,26 °dCH und 9,1 °dCH) und die damit verbundene Differenz vom Soll-Wert zu erwähnen. Diese kommen vermutlich dadurch zu Stande, dass während der Titration nicht sorgfältig genug das Becherglas geschwenkt wurde, wodurch sich nicht alle Substanzen optimal miteinander vermengt haben. Zudem sollte noch erwähnt werden, dass nicht der Nullpunkt als Referenzwert herangezogen wurde, sondern der Punkt knapp unterhalb der 2 ml Markierung, da sich in der Flasche nicht mehr genug von der Salzsäurelösung befand. Dies kann zu Ungenauigkeiten beim Ablesen und einem dementsprechend verfälschtem Ergebnis kommen.

5. Quellenverzeichnis [1] http://docplayer.org/20018719-V1-bestimmung-der-wasserhaerte-mikroanalytisch-nach-boutronboudet.html (aufgerufen am 11.10.2019)

[2] https://www.filterzentrale.com/wasserwelten/wasser/was-ist-die-optimale-wasserhaerte [3] https://www.wassertest-online.de/blog/kalkhaltiges-wasser-trinken/#kalkhaltiges-wasser-gesund (aufgerufen am 15.10.2019) [4] https://www.suec.de/de/Trinkwasser/Trinkwasser-Qualitaet-und-Informationen/Wasserhaerte/ (aufgerufen am 15.10.2019)

[5]https://www.garnelenhaus.de/wiki/was-ist-die-karbonathaerte

[6] https://www.suec.de/de/Trinkwasser/Trinkwasser-Qualitaet-undInformationen/Trinkwasseranalysen/Umfassende-Analyse-Juni-2019.pdf (aufgerufen am 15.10.2019)...