Wasser - Eigenschaften, Wasserhärte, PH-Wert

Wasser, das unbekannte Element

Das Leben jedes einzelnen Menschen hängt primär von einem immer knapper werdenden Element ab: Wasser. Dabei ist es erstaunlich, wie wenig manche Menschen über diese lebensnotwendige Flüssigkeit weiß. Der folgende Artikel gibt einen kurzen Überblick über die wesentlichen Eigenschaften des kostbaren Nasses. Darüber hinaus geht der Text näher auf den pH-Wert sowie auf die Wasserhärte ein.

Wasser, das Maß aller Dinge

Die chemische Verbindung mit der Summenformel H2O setzt sich aus den beiden Elementen Wasserstoff und Sauerstoff zusammen. Sie ist zugleich die einzige chemische Verbindung, die der Mensch in allen drei Aggregatzuständen in natürlicher Form auf der Erde antrifft. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird die Verbindung generell als Wasser bezeichnet, wobei die herrschende Temperatur sowie der herrschende Druck maßgeblich für die Eigenschaften des Wassers verantwortlich sind.

Unter der Bedingung, dass ein Normdruck von 1.013 Hektopascal (hPa) herrscht, das entspricht dem mittleren Luftdruck der Erdatmosphäre auf Meereshöhe, schmilzt Wasser bei einer Temperatur von exakt null Grad Celsius. Der Siedepunkt des Wassers, bei gleichen Bedingungen, liegt bei exakt 100 Grad Celsius.

Wie essenziell die Rolle des Wassers in unserem Alltag ist, lässt sich auch an einer weiteren Eigenschaft der Flüssigkeit ablesen. Ein Kubikdezimeter Wasser wiegt, gewogen bei einer Temperatur von 3,98 Grad Celsius, exakt 0,999975 Kilogramm. Diese Tatsache wurde einst dazu herangezogen, das Gewicht eines Kilogramms in seiner ursprünglichen Form erstmals zu definieren. Parallel dazu nahmen Wissenschaftler einst die ursprüngliche Definition einer Tonne vor. Auch dabei bezogen sich die Experten auf das Gewicht des Wassers. Ein Kubikmeter Wasser wiegt, vorausgesetzt es herrscht eine Temperatur von wiederum 3,98 Grad Celsius, exakt 999,975 Kilogramm.

Der pH-Wert

Um den Säure- oder Basengehalt einer Lösung anzugeben, einigte sich die Fachwelt auf den sogenannten pH-Wert, den potentia Hydrogenii. Rein mathematisch ausgedrückt definiert sich dieser Wert als der negative dekadische Logarithmus des Zahlenwerts der Oxoniumionenkonzentration.

In der Praxis bedeutet dies nichts Anderes, als dass absolut reines Wasser sowie neutrale Lösungen dem pH-Wert sieben zugeordnet werden. Dies würde bedeuten: Keine Säure- oder Basenwerte. Der pH-Wert von Leitungswasser darf in Deutschland zwischen sechs und 8,5 liegen.

In ihrer Gesamtheit reicht die pH-Skala von Null bis 14. Mit ihrer Hilfe ist auf einen Blick erkennbar, ob eine wässrige Lösung sauer, neutral oder basisch reagiert. Dabei wird sauren Lösungen ein pH-Wert zugeschrieben, der kleiner als sieben ist. Lösungen mit einem pH-Wert über sieben werden als basisch beschrieben. Eine Verringerung des pH-Werts um eine Stufe, beispielsweise von fünf auf vier, ist mit dem Anstieg des Säuregrads um das Zehnfache gleichzusetzen. Mineralwasser etwa hat den pH-Wert sechs. Kaffee und Bier erreichen den Wert fünf. Wein hat einen pH-Wert von vier, und Cola gar nur von zwei. Der pH-Wert der Magensäure des Menschen liegt zwischen eins und 1,5.

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Die Wasserhärte

Bei der Wasserhärte handelt es sich um eine chemische Größe, welche die Stoffmengenkonzentration von Magnesium-, Kalzium-, Barium- und Strontiumionen in der entsprechenden Wasserprobe angibt. In der Praxis werden beim Trinkwasser jedoch lediglich die Konzentrationen der Magnesium- sowie der Kalziumionen berücksichtigt. Im Allgemeinen wird hierfür eine Einteilung herangezogen, die von den Werten Null bis größer als vier reicht. Dabei entspricht Null einem sehr weichen Wasser. Ein Wert über vier steht für sehr hartes Wasser.

Während früher in Deutschland die Wasserhärte in Grad deutscher Härte angegeben wurde (die Werte lagen zwischen 7 und 25). Heute ist gesetzlich vorgeschrieben, die Wasserhärte in mmol/l anzugeben. Die Wasserhärte kann beim Wasserversorger erfragt werden.

Darüber hinaus unterscheiden Fachleute zwischen der permanenten und der temporären Wasserhärte. Magnesium- und Kalziumsulfat sind zwei Salze, die auch durch das Erhitzen des Wassers gelöst bleiben. Sie werden nicht abgeschieden oder zerfallen nicht und sind daher maßgeblich für die Bestimmung der permanenten Wasserhärte.

Anders verhält es sich mit Magnesium- sowie mit Kalziumhydrogenkarbonat. Sie zerfallen beim Erhitzen des Wassers beziehungsweise erzeugen auch jene hellen Flecken, die beim Verdunsten des Wassers entstehen. Sie sind entscheidend für die Bestimmung der temporären Wasserhärte.

Im allgemeinen Sprachgebrauch werden die unterschiedlichen Mineralstoffe, welche das Wasser aus dem Boden löst, als Kalk bezeichnet. In der Tat handelt es sich dabei um verschiedene Stoffe, die sich je nach Bodenart unterscheiden. Das Erhitzen eines kalkhaltigen Wassers führt dazu, dass sich dieser Kalk abscheidet.

Trinkwasser mit einer entsprechenden Härte ist für den menschlichen Organismus bedenkenlos. Vielmehr enthält es wichtige Mineralstoffe, deren Gehalt und Zusammensetzung verantwortlich ist für den Geschmack des Trinkwassers.