Enzyklopädie – Theorie: Chemie

Wasserhärte ist ein Begriff der angewandten Chemie, dass sich als Folge des Bedürfnisses nach dem Gebrauch von natürlichem Wasser mit seinen gelösten Inhaltsstoffen entwickelt hat. Genauer gesagt gibt die Wasserhärte die Äquivalenzkonzentration der im Wasser gelösten Ionen der Erdalkalimetalle aber in speziellen Fällen auch deren anionischen Partner an. Grundsätzlich zählen zu den ,,Härtebildnern’’ Magnesium und Calcium sowie in kleinen Mengen bzw. Spuren Barium und Strontium. Wenn Härtebildner gelöst werden können sie unlösliche Verbindungen bilden, vor allem bei Kalk und Kalkseifen ist dies der Fall. Die Tendenz zur Bildung von unlöslichen Verbindungen ist einer der Gründe, welche zur Entstehung des Begriffs- und Theoriesystems der Wasserhärte geführt haben. Weiches Wasser steht im Gegensatz zu hartem Wasser und ist für folgende Anwendungen besser geeignet; zum Waschen, zum Giessen von Pflanzen, zum Erhitzen von Wasser. Weiches Wasser kommt in Regionen vor, in welchen Granit, Basalt, Schiefer-Gesteine und Gneis vorherrschen. Auch das Regenwasser ist weiches Wasser.

Durch hartes Wasser verkalken Haushaltsgeräte, der Verbrauch von Spül- und Waschmitteln wird erhöht und es beeinträchtigt den Geschmack von empfindlichen Speisen und Getränken (z.B. Tee). Hartes Wasser kommt vor in Gebieten, wo Kalk- und Sandgesteine vorherrschen.

Chemische Bindungen mit einer freien Enthalpie von 10-20 kJ/mol werden Wasserstoffbrückenbindungen genannt. Ihre Bindungsenergien liegen deutlich unter denen der Atombindung und der ionischen Bindung. Dies ist mit dem Umstand zu erklären, dass Wasserstoffbrückenbindungen elektrostatischer Form sind.

Wasserstoffbrücken entstehen, wenn zwei Moleküle oder zwei geeignete weit voneinander getrennte Abschnitte von einem Makromolekül über Wasserstoffatome (H) in Wechselwirkung treten. Das Wasserstoffatom muss in einer kovalenten Bindung mit einem stark elektronegativen Atom (z.B. N,O,F) sein. Dadurch wird dem Wasserstoffatom eine positive Partialladung und dem Bindungspartner eine negative Partialladung verschafft, weil das elektronegativere Atom eine starke Anziehungskraft auf das gemeinsame Elektronenpaar ausübt. Es wird dabei von der Ausbildung eines positiven Pols und eines negativen Pols oder auch von einem Starken Dipol gesprochen. Durch die elektrostatischen Kräfte der Dipole kommt es zu einer Ausrichtung und gegenseitiger Anziehung der Dipole (der -Pol eines Dipols zieht den +Pol eines andern Dipols an). Somit ist eine Wasserstoffbrücke gebildet. Oder die Wasserstoffbrücke wird nun vom Wasserstoffatom des einen Moleküls zu einem Atom mit einer negativen Partialladung eines anderen Moleküls gebildet.

H-O-H….O-H2