Wasserchemie - von A bis Z

Index

A Absorptionskoeffizient
Adsorbierbare organisch gebundene Halogene (AOX)
Alkalinität
Aluminium (Al)
Ammonium (NH4+)
Anion
J S Salz
Salzsäure (HCl)
Sättigungsindex
Säure
Säurekapazität KS 8,2 bzw. KS 4,3
Säureleitfähigkeit
Sauerstoff (O)
Silikat
Silt Density Index (SDI)
Strontium (Sr)
Sulfat (SO4--)
Summe Erdalkalien
B Barium (Ba)
Base
Basekapazität KB 4,3 bzw. KB 8,2
Bodensatz
K Kalium (K)
Kaliumpermanganat-Verbrauch
Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht
Karbonathärte
Kation
Kohlensäure (H2CO3)
Kolloidindex (KI)
Kupfer (Cu)
C Calcium (Ca)
Chlor (Cl)
Chlorid (Cl-)
Chlorwasserstoff (HCl)
L Langelier-Sättigungsindex (LSI)
Leitfähigkeit
T Temperatur
Trimethylamin
Trübung
D M Magnesium (Mg)
Mangan (Mn)
m-Wert
U
E Eisen (Fe) N Natrium (Na)
Natriumhydrogenkarbonat (NaHCO3)
Nitrat (NO3-)
Nitrit (N02--)
V
F Farbe
Fluorid (F-)
O Organischer Kohlenstoff (TOC/DOC)
Oxidierbarkeit Mn VII - II
W Wasser (H2O)
G Geruch
Gesamthärte
P Phosphat (P2O5)
pH-Gleichgewicht
pH-Wert
p-Wert
X
H Härte des Wassers (allgemein) Q Y
I Ionenstärke
R Redoxpotential Z Zink (Zn)

Absorptionskoeffizient

Angabe: Absorp. Koeff. Hg 436 nm in 1/m
Absorp. Koeff. Hg 254 nm in 1/m
Absorp. Koeff. Hg 245 nm in 1/m

Diese Werte charakterisieren die Lichtschwächung, die eine Wasserprobe in einer Schichtdicke von 1 m bei der jeweiligen Lichtwellenlänge bewirkt. Die in gefärbten Wässern überwiegend vorkommenden gelben bis bräunlichen Farbtöne zeigen bei einer Wellenlänge 436 nm die größte Lichtschwächung, so dass diese Wellenlänge für die Messung der Färbung eines Wassers besonders geeignet ist. Die Lichtschwächung bei den Wellenlängen 254 und 245 nm sind dagegen Maßzahlen für eine organische Belastung des Wassers (z. B. Huminstoffe, Lignine).

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Adsorbierbare organisch gebundene Halogene (AOX)

Adsorbierbare organisch gebundene Halogene (AOX) ist ein Summenparameter, der unter anderem zur Bewertung industrieller Abwässer benutzt wird. Dabei werden verschiedene Halogenkohlenwasserstoffe, vor allem Chlorkohlenwasserstoffe erfasst, ohne dass sich einzelne Bestandteile genau eingrenzen liessen. Die Messung erfolgt durch einen Adsorptionsversuch mit Aktivkohle. Angabe in mg/l als Cl.

Einzelne der unter AOX erfassten Substanzen sind umweltschädlich und hochgiftig, z.B. Dioxin. Mit der Abwasserverordnung (AbwV) beschränkt der Gesetzgeber den zulässigen Gehalt an AOX in Abwässern auf maximal 1 mg/l.

In natürlichen Wässern sind AOX nur in Spuren enthalten. Industrielle Abwässer können aus verschiedenen Gründen mit AOX kontaminiert sein. In Bezug auf Verfahren der Wasseraufbereitung gelangen Spuren von AOX durch Ionenaustauschharze und fabrikneue PVC-Rohrleitungen in das Wasser. Nennenswerte Mengen von AOX können aus Oxidationsprozessen mit Chlorverbindungen resultieren, z.B. bei der Desinfektion mit Chlor.

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Alkalinität

Alkalinität bezeichnet das Säurebindungsvermögen oder die Pufferkapazität von Wässern. Meßgröße ist die Säurekapazität KS 8,2 bzw. KS 4,3.

Die Angabe Alkalinity in englischsprachigen Wasseranalysen bezeichnet die Säurekapazität bei Titration bis pH 4,5, und entspricht bei natürlichen Wässern ungefähr dem Gehalt an Hydrogencarbonat (HCO3-).

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Aluminium (Al)

Aluminium (Al) ist ein chemisches Element aus der Gruppe der Erdmetalle. Die molare Masse MAl beträgt 26,98 g/mol. In Wasser gelöst liegt Aluminium als ein dreiwertiges Kation (Al +++) vor.

Die in normalen, natürlichen Wässern vorkommenden Mengen an Aluminiumverbindungen haben gesundheitlich keine Bedeutung. Dagegen werden verschiedene Aluminiumverbindungen als Flockungsmittel in der Wasseraufbereitungstechnik eingesetzt, so dass nach erfolgter Wasseraufbereitung noch Restmengen vorhanden sein können.

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Ammonium (NH4+)

Ammonium ist ein einwertiges Kation (NH4+), und liegt in Wasser gelöst primär als Kation von Ammoniumhydroxid (NH4OH) vor. Die molare Masse MNH4+ beträgt 18 g/mol.

Trinkwasser enthält gewöhnlich keine nachweisbaren Mengen an Ammonium-lonen. Das Auftreten von Ammonium-lonen im Wasser kann zu hygienischen Bedenken Anlass geben, da sie unter gewissen Bedingungen auf eine Fäkalverunreinigung hinweisen. Liegen deutliche Ammoniummengen im Wasser vor, sind hygienische und bakteriologische Untersuchungen zu empfehlen.

In Kesselspeisewasser hingegen wird Ammonium als dampfflüchtiges Alkalisierungsmittel eingesetzt. Freie Kohlensäure wird durch Ammoniak zu Ammoniumkarbonat umgesetzt:

NH4OH + CO2 → NH4HCO3.

Die Untersuchung sollte möglichst sofort nach der Probenahme erfolgen da sonst, wie beim Nitrit, starke Veränderungen auftreten können.

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Anion

Anionen sind negativ geladene Ionen, also Ionen mit einem Überschuss an Elektronen. Die Ladungszahl = Wertigkeit wird in Form von Minuszeichen an das chemische Symbol angehängt, z.B. OH-.

In Wasser liegen Anionen hydratisiert vor, d.h. von Wassermolekülen entsprechend deren Dipol-Ladung umgeben.

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Barium (Ba)

Barium (Ba) ist chemisches Element aus der Gruppe der Erdalkalien. Die molare Masse MBa beträgt 137,34 g/mol. In Wasser gelöst liegt Barium als zweiwertiges Kation (Ba++) vor.

Bariumverbindungen sind in jedem natürlichen Wasser in geringen Konzentration enthalten. Sie gehören wie die Calcium und Magnesium zu den Härtebildnern im Wasser.

In der Wasseraufbereitung spielt Barium meist keine Rolle. Allerdings können sich bei Aufbereitung durch Umkehromose Bariumkarbonat (BaCO3) und besonders Bariumsulfatverbindungen (BaSO4) auf den Membranen ablagern. Die Löslichkeit von Bariumkarbonat in Wasser mit einer Temperatur von 20 °C beträgt 35 mg/l, die von Bariumsulfat nur 2,3 mg/l.

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Base

Eine Base oder Lauge ist eine chemische Verbindung, die dazu neigt, unter Aufnahme von Wasserstoffionen (H+) zu reagieren. Basen wirken ätzend, und fühlen sich auf der Haut seifig an. Basische Lösungen zeichnen sich durch einen hohen pH-Wert aus.

Basen und Säuren neutralisieren sich gegenseitig, und reagieren dabei zu Salzen und Wasser.

In wäßriger Lösung reagieren Basen teilweise mit Wasser zu einem Basenrest-Kation (z.B. Na+) als konjugierte Säure, und Hydroxid (OH-) als die dazugehörige Base. Wie vollständig diese Reaktion abläuft, hängt von der Stärke der beteiligten Base ab, ausgedrückt durch die jeweilige Basenkonstante KB bzw. pKB.

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Basekapazität bis pH=4,3 (KB 4,3) bzw. pH=8,2 (KB 8,2)

Die Basekapazität KB 4,3 bzw. KB 8,2 ist eine Meßgröße für die Azidität oder das Basenbindungsvermögen von Wässern.

Ermittelt wird die Basekapazität durch Titration mit Natronlauge bis zum pH-Wert 4,3 (KS 4,3) bzw. bis zum pH-Wert 8,2 (KS 8,2). Die Einheit ist üblicherweise mmol/l.

Der Farbumschlagspunkt von Indikatoren liegt bei pH 4,3 für Methylorange, und pH 8,2 für Phenolphtalein. Entsprechend wird KS 4,3 auch als negativer m-Wert, und KS 8,2 als negativer p-Wert bezeichnet. Die Bezeichnungen negativer p- und m-Wert sind veraltet, werden aber in der Praxis noch verwendet.

Aus der Basekapazität lassen sich ungefähr die im Wasser vorhandenen Konzentrationen an Mineralsäuren und freier Kohlensäure errechnen:

Mineralsäure [mmol/l] = KB 4,3
Kohlensäure [mmol/l] = (KB 8,2 - KB 4,3)*2
Kohlensäure [mg/l] = (KB 8,2 - KB 4,3)*44

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Bodensatz

Bei abgesetzten Proben ist die qualitative Kennzeichnung nach Menge, Farbe und sonstigem Aussehen vorzunehmen.

Menge: gering bis stark

Farbe: weißlich, grau, braun, schwarz usw.

Aussehen: flockig, schleimig, körnig usw.

Bodensatz entsteht durch Schwebeteilchen oder absetzbare Stoffe wie z.B. Eisenoxid oder Manganoxid.

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Calcium (Ca)

Calcium (Ca) ist ein chemisches Element aus der Gruppe der Erdalkalien. Die molare Masse MCa beträgt 40,08 g/mol. In Wasser gelöst liegt Calcium als zweiwertiges Kation (Ca++) vor.

Calciumverbindungen sind in jedem natürlichen Wasser in mehr oder weniger hoher Konzentration enthalten. Sie gehören wie die Magnesiumverbindungen zu den Härtebildnern im Wasser. Die Löslichkeit von Calciumsulfat (Gips) beträgt bei 20°C 2004 mg/l, die von Calciumkarbonat 15 mg/l (höhere Werte bei höheren CO2 Gehalt).

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Chlor (Cl)

Chlor (Cl) ist ein chemisches Element aus der Gruppe der Halogene. Die molare Masse MCl beträgt 35,45 g/mol. In Wasser gelöst liegt Chlor gebunden als einwertiges Anion Chlorid (Cl-) und frei als Chlorgas (Cl2) vor.

Elementares Chlor kommt in natürlichen Wässern nicht vor. Im Zuge der Wasseraufbereitung werden aber dem Wasser zur Entkeimung Chlor bzw. Chlorverbindungen zugesetzt.

Chlor verursacht Beschädigungen an Ionenaustauschharzen sowie an Umkehrosmosemembranen, und ist entsprechend vor Wasseraufbereitungsanlagen dieser Art aus dem Wasser zu entfernen.

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Chlorid (Cl-)

Chlorid (Cl-) ist ein einwertiges Anion.

Chloride sind Salze der Salzsäure (HCl). Sie sind in nahezu allen natürlichen Wässern, selbst im Regenwasser, enthalten. Ihre Konzentration ist abhängig von den geologischen und örtlichen Verhältnissen. Sie liegen z.B. als Calcium-, Magnesium- oder Natriumchlorid vor.

Größere Mengen Chloride können den Geschmack beeinflussen und erhöhen die korrodierenden Eigenschaften des Wassers.

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Chlorwasserstoff (HCl)

Siehe Salzsäure.

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Eisen (Fe)

Eisen (Fe) ist ein chemisches Element aus der Gruppe der Metalle. Die molare Masse MFe beträgt 55,85 g/mol. In Wasser gelöst liegt Eisen als 2-wertiges Eisen (II) Kation (Fe++) oder 3-wertiges Eisen (III) Kation (Fe+++) vor.

Eisen-Ionen können vorliegen, wenn das Wasser sauerstofffrei ist oder sein pH-Wert unter etwa pH 3 liegt. Bei Zutritt von Sauerstoff gehen Eisen (II)-Ionen in Eisen (III)-Ionen über, letztere bilden bei pH-Werten > 3 unlösliches Eisenoxidhydrat (braune Flocken).

Daraus ergibt sich, dass bei der Bestimmung von gelöstem neben ungelöstem Eisen die späteren Analysenwerte nicht die bei der Probenahme im Wasser vorliegenden Verhältnisse wiedergeben. Nur der Gehalt an Eisen gesamt entspricht den Werten bei der Probenahme.

Vor der Wasseraufbereitung durch Umkehrosmose oder Ionentauscher ist Eisen zu entfernen, um Ablagerungen auf den Membranen bzw. Verblockung der Ionenaustauschharze zu vermeiden.

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Farbe

Siehe auch Absorptionskoeffizient. Bei qualitativer Angabe:

Stärke der Farbe: farblos, sehr schwach, schwach, stark

Farbton: gelblich, gelbl.-braun, bräunlich-gelb, braun, hellgrau, dunkelgrau, grünlich, bläulich

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Fluorid (F-)

Fluoride (F-) sind einwertige Anionen und Salze der Flusssäure (HF). Die molare Masse MF beträgt 18,99 g/mol.

Fluoride sind in nahezu allen natürlichen Wässern in geringen Konzentrationen enthalten. Ihre Konzentration ist abhängig von den geologischen und örtlichen Verhältnissen. Vorkommen z.B. als Calcium-, Magnesium- und Natriumfluorid. In einigen Ländern wird Fluor zur Zahnpflege zum Trinkwasser dosiert.

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Geruch

Die Angabe erfolgt nach Intensität und Art des Geruches.

Intensität: ohne, schwach, stark

Art: erdig, modrig, faulig, jauchig, fischig, aromatisch, Chlor, Teer, Benzin, Mineralöl u.a.

Ein fischartiger Geruch von vollentsalztem Wasser kann auf Trimethylamin hindeuten.

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Gesamthärte

Veraltete Bezeichnung für Summe Erdalkalien. Siehe auch Härte.

Einheit: 1 °dH = 10 mg/l CaO ≈ 0,1783 mmol/l (Summe Erdalkalien)

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Härte des Wassers (allgemein)

Als Härte des Wassers bezeichnet man die im Wasser gelösten bzw. aus dem Wasser ausgefallenen Salze der Erdalkalien. Als Härtebildner bezeichnet man die Erdalkali-Ionen, insbesondere Calcium und Magnesium. Strontium und Barium gehören ebenfalls zu dieser Gruppe, liegen in natürlichen Wässern aber allgemein nur in vernachlässigbar geringen Mengen vor.

Calcium und Magnesium sind in natürlichen Wässern überwiegend an Kohlensäure gebunden (Hydrogenkarbonat und Carbonat) und werden in dieser Form als Karbonathärte bezeichnet. Liegen Sie dagegen als Sulfate, Chloride oder Nitrate vor, so spricht man von Nichtkarbonathärte.

Die Löslichkeit der Karbonathärte im Wasser hängt im Wesentlichen von dessen Temperatur sowie Alkalität ab. Bei steigender Temperatur oder Alkalität des Wassers sinkt die Löslichkeit der Karbonathärte, es kommt zu Härteausfällungen. Bei hohen Drücken und Temperaturen, z.B. im Dampfkesselbereich, fällt auch die Nichtkarbonathärte aus. Siehe auch Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht.

Gesetzlich vorgeschrieben ist die Angabe der Härte als Summe Erdalkalien in mmol/l, in der Praxis finden jedoch auch die Begriffe Gesamthärte und Karbonathärte in mval/l und °dH noch Anwendung. In englischsprachigen Ländern wird Härte oft in ppm CaCO3 angegeben.

Einheiten und Umrechnung: 1 mmol/l (Summe Erdalkalien) = 2 mval/l ≈ 5,6 °dH ≈ 100 ppm CaCO3

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Ionenstärke

Die Ionenstärke N ist ein rein rechnerischer Wert, der zur genauen Ermittlung des Gleichgewichts-pH-Wertes und der zugehörigen Kohlensäure benutzt wird.

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Kalium (K)

Kalium ist ein chemisches Element aus der Gruppe der Alkalimetalle. Die molare Masse MK beträgt 39,10 g/mol. In Wasser gelöst liegt Kalium als einwertiges Anion (K-) vor.

In natürlichen Wässern kommt Kalium in geringen Konzentrationen vor.

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Kaliumpermanganat-Verbrauch

Veraltete Bezeichnung - siehe Oxidierbarkeit Mn VII - II.

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Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht

Calciumkarbonat (CaCO3) ist in reinem, kohlensäurefreiem Wasser nur mit wenigen Milligramm löslich. Nimmt ein Wasser aber bei der Luft- oder Bodenpassage Kohlensäure auf und durchfließt kalkhaltige Erdschichten, so wird das unlösliches Calciumkarbonat zu Calciumhydrogenkarbonat (Ca(HCO3)2) gelöst.

Dabei gehört zur Lösung einer bestimmten Menge Calciumkarbonat auch eine bestimmte Menge an freier Kohlensäure. Dieses Verhältnis ist aber nicht rein stöchiometrisch, sondern es werden vielmehr mit zunehmendem Gehalt an Calciumhydrogenkarbonat und steigender Temperatur immer größere Mengen an freier Kohlensäure benötigt, um dieses überhaupt in Lösung zu halten. Diese Abhängigkeit zwischen Calciumkarbonat, Calciumhydrogenkarbonat, freier Kohlensäure und Temperatur nennt man das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht, und die jeweils zum Inlösunghalten benötigte freie Kohlensäure die zugehörige Kohlensäure.

Sind im Wasser höhere Werte an freier Kohlensäure vorhanden, als dem Kalk- Kohlensäure-Gleichgewicht entsprechend, so bezeichnet man den übersteigenden Betrag als überschüssige (oder aggressive) Kohlensäure.

Wird in einem Wasser das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht durch Erhöhung der Temperatur oder Verringerung des Kohlensäuregehalts gestört, so kommt es zum Ausfall von Calciumkarbonat (Kalkstein), bis sich das Gleichgewicht zwischen den genannten Partnern wieder ausgebildet hat.

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Karbonathärte

Veraltete Bezeichnung für den an Hydrogencarbonat (HCO3-) gebundenen Anteil der Härtebildner bzw. Erdalkalien im Wasser. Siehe Härte, Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht und Säurekapazität bis pH 4,3.

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Kation

Als Kationen bezeichnet man positiv geladene Ionen, also Ionen mit einem Mangel an Elektronen. Die Ladungszahl = Wertigkeit wird in Form von Pluszeichen an das chemische Symbol angehängt, z.B. H+.

In Wasser liegen Kationen hydratisiert vor, d.h. von Wassermolekülen entsprechend deren Dipol-Ladung umgeben.

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Kohlensäure (H2CO3)

Kohlensäure (H2CO3) ist eine Säure, und das Reaktionsprodukt von Kohlendioxid (CO2) mit Wasser (H2O). Die molare Masse MH2CO3 beträgt 62,03 g/mol. In Wasser gelöst liegt Kohlensäure entweder gebunden in Ionenform, oder frei in Molekülform vor.

Kohlensäure kommt praktisch in jedem natürlichen Wasser vor. In gebundener Form als Carbonat (CO3--) und Hydrogenkarbonat (HCO3-), oder als freies, gelöstes Kohlendioxid (CO2) bzw. Kohlensäure(H2CO3).

Siehe auch Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht.

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Kolloidindex (KI)

Der Kolloidindex (KI, oder SDI für Englisch Silt Density Index) ist ein Maß für die Konzentration der Schwebeteilchen in einem Wasser, die dazu neigen, ein Filterbett oder eine Membran zu verblocken. Der Kolloidindex einer Wasserprobe wird durch einen in ASTM D 4189-82 definierten Filtrationsversuch ermittelt.

In der Praxis dient der Kolloidinex vor allem dazu, zu beurteilen, inwieweit ein Wasser dazu neigt, Umkehrosmose-Membranen durch Schwebeteilchen zu verblocken. Bei Wickelmembranen beträgt der maximal zulässige Wert üblicherweise 5. Bei höheren Wert ist das Umkehrosmose-Speisewasser durch geeignete Filtrationsverfahren aufzubereiten. Der KI von Stadt- oder Brunnenwasser liegt normalerweise unter 3.

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Kupfer (Cu)

Kupfer (Cu) ist ein chemisches Element aus der Gruppe der Metalle. Die molare Masse MCu beträgt 63,55 g/mol. In Wasser gelöst liegt Kupfer als meist als mehrwertiges Kation vor.

In natürlichen Wässern ist Kupfer äußerst selten. Im Kondensatbereich kann Kupfer als Korrosionsprodukt vorkommen. In Kesselspeisewasser dürfen nur Spuren von Kupfer enthalten sein. Das edlere Kupfer lagert sich auf Stahlfächen ab, und es kommt zu Korrosionen duch das unedlere Eisen.

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Langelier-Sättigungsindex (LSI)

Der Langelier-Sättigungsindex (LSI) ist die Differenz zwischen gemessenem pH-Wert und errechnetem pH-Gleichgewicht. Liegt der Index im negativen Bereich, so ist das Wasser kalkaggressiv, ist er dagegen positiv, ist die Tendenz in der Regel kalkabscheidend.

Der LSI dient u.a. der Beurteilung der Eignung von Wässern als Kühlkreislaufwasser oder Umkehrosmose-Speisewasser, und entsprechend der Auslegung notwendiger Voraufbereitungs- oder Dosierverfahren.

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Leitfähigkeit

Die elektrische Leitfähigkeit σ ist ein Maß für die Fähigkeit eines Stoffes, elektrischen Strom zu leiten. Sie ist der Kehrwert des spezifischen Widerstands.

In der Wasserchemie dient die elektrische Leitfähigkeit vor allem zur indirekten Messung des Ionengehalts bzw. Salzgehalts eines Wassers. Die elektrische Leitfähigkeit von Wasser hängt im Wesentlichen von den im Wasser gelösten Ionen ab, und in geringerem Maße auch von der Temperatur. Je niedriger der Wert der elektrischen Leitfähigkeit, desto geringer ist der Salzgehalt des Wassers.

Die Bestimmung dient hauptsächlich dazu, bei Wässern durch wiederholte Messungen in entsprechenden zeitlichen Abständen Änderungen im Gehalt an gelösten Stoffen festzustellen, oder die Qualität von vollentsalztem Wasser zu beurteilen.

Eine Leitfähigkeit von 0,055 μS/cm ≈ 18 MΩ cm ist dabei das theoretische Minimum von absolut reinem Wasser bei einer Temperatur von 20 °C.

Einheit: S/m = 104 μS/cm

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Magnesium (Mg)

Magnesium (Mg) ist ein chemisches Element aus der Gruppe der Erdalkalien. Die molare Masse MMg beträgt 24,31 g/mol. In Wasser gelöst liegt Magnesium als zweiwertiges Kation (Mg++) vor.

Magnesiumverbindungen sind praktisch in allen natürlichen Wässern enthalten. Siehe auch Härte.

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Mangan (Mn)

Mangan (Mn) ist ein chemisches Element aus der Gruppe der Übergangsmetalle. Die molare Masse MMn beträgt 54,94 g/mol. In Wasser gelöst liegt Mangan zwei-, drei- oder vierwertiges Kation vor.

Mangan kommt in natürlichen Wässern sowohl echt gelöst in zweiwertiger Form als auch kolloidal gelöst in drei- und vierwertiger Form vor.

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m-Wert

Veraltete Bezeichnung - siehe Säurekapazität bis pH 4,3.

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Natrium (Na)

Natrium (Na) ist ein chemisches Element aus der Gruppe der Alkalimetalle. Die molare Masse MNa beträgt 22,99 g/mol. In Wasser gelöst liegt Natrium als einwertiges Kation (Na+) vor.

Natrium kommt in Form verschiedener Salze in natürlichen Wässern vor. Das bekannteste Natriumsalz ist Kochsalz bzw. Natriumchlorid (NaCl).

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Natriumhydrogenkarbonat (NaHCO3)

Natriumhydrogenkarbonat (NaHCO3) ist ein Natriumsalz der Kohlensäure. Die molare Masse MNaHCO3 beträgt 84 g/mol.

Natriumhydrogenkarbonat kommt in natürlichen Wässern vor. Die Konzentration von Natriumhydrogenkarbonat lässt sich in diesem Fall aus der Differenz zwischen der Säurekapazität bis pH 4,3 und den doppelten Wert der Konzentration an Erdalkalien berechnen.

Natriumhydrogenkarbonat entsteht u.a. auch bei der Enthärtung von Wasser durch Ionenaustausch, siehe Sodaspaltung.

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Nitrat (NO3-)

Nitrate (NO3-) sind einwertige Anionen und die Salze der Salpetersäure (HNO3). Die molare Masse MNO3- beträgt 62 g/mol.

Nitrat gehört wie Nitrit und Ammonium zu den sogenannten Verschmutzungsindikatoren, und kann auf biologische Verunreinigungen hindeuten.

Normalerweise beträgt der Nitratgehalt im Wasser ungefähr 5 bis 10 mg/l. Weit höhere Werte können aber bodenbedingt sein. Selbst Mengen von bis zu 200 mg/l werden - bei sonst normaler Beschaffenheit - in verschiedenen Gegenden beim Grundwasser ermittelt.

Erhöhte Nitratgehalte im Wasser sind für verzinkte Rohrleitungen als korrosionsverstärkend einzuordnen.

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Nitrit (N02--)

Nitrit (N02--) ist ein zweiwertiges Anion und ein Reduktionsprodukt des Nitrates. Die molare Masse MNO2- beträgt 46 g/mol.

In natürlichen Wässern findet man Nitrit-Ionen nur in Spuren. Sonderfälle bilden eisenreiche Grund- und Moorwässer.

Nitrit gehört wie Nitrat und Ammonium zu den sogenannten Verschmutzungsindikatoren, und kann auf biologische Verunreinigungen hindeuten.

Die Untersuchung sollte möglichst bei der Probenahme erfolgen, da, wie beim Ammonium, durch Oxidations- oder Reduktionsvorgänge starke Veränderungen möglich sind.

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Organischer Kohlenstoff (TOC/DOC)

Die Werte DOC (Dissolved Organic Carbon) = gelöster organischer Kohlenstoff und TOC (Total Organic Carbon) = gesamtorganischer Kohlenstoff sind quantitative Aussagen über den Kohlenstoff-Anteil der im Wasser vorhandenen organischen Verbindungen.

TOC wird in der original Probe (also einschl. z. B. Plankton bzw. Schwebestoffe), und DOC in der filtrierten Probe (Glasfaserfilter) gemessen.

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Oxidierbarkeit Mn VII - II

Die Werte der Oxidierbarkeit geben Auskunft über die im Wasser enthaltenen, mit Kaliumpermanganat (KMNO4)unter speziellen Bedingungen oxidierbaren, organischen und anorganischen Stoffe. Die veraltete Bezeichnung lautet Kaliumpermanganat-Verbrauch.

Bei der jetzt vorgeschriebenen Angabe als Oxidierbarkeit Mn VII - II wird lediglich die zur Oxidation benötigte Kaliumpermanganatmenge in die entsprechende Sauerstoffmenge umgerechnet. Der Umrechnungsfaktor von KMNO4-Verbrauch zu O2 ist 1/4.

Reine Grundwässer zeigen im allgemeinen nur geringe Werte, trotzdem können rein bodenbedingt auch sehr hohe Werte gefunden werden, z. B. Moorwässer.

Wird diese Untersuchung nicht mit der unbehandelten, sondern mit einer filtrierten oder sedimentierten Probe durchgeführt, so ist dieser Umstand gesondert zu vermerken.

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Phosphat (PO4---)

Phosphate sind mehrwertige Anionen und Salze verschiedener Phosphorsäuren. Angaben in Wasseranalysen werden meist auf PO4--- bezogen. Die molare Masse MPO4--- beträgt 95 g/mol.

Als grobe Einteilung gilt:
1. Monophosphate (Salze der O-Phosphorsäure)
2. Kondensierte Phosphate bzw. Polyphosphate.

Analytisch bestimmt wird in der Regel die Gesamtphosphatmenge. In Sonderfällen wird der Monophosphatanteil gesondert ermittelt.

Natürliche Wässer enthalten Phosphate in Mengen, die 0,03 mg/l PO4 selten übersteigen. Ausnahme bilden hier Moorwässer, bei denen manchmal Werte bis zu 0,5 mg/l PO4 nachgewiesen werden können.

Zum Zwecke der Wasseraufbereitung werden dagegen häufig Phosphate eingesetzt (Korrosionsbekämpfung, Verhinderung von Kalkabscheidungen usw.), wobei reine Mono- und kondensierte Phosphate, sowie Mischungen beider Verwendung finden.

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pH-Gleichgewicht

Als pH-Gleichgewicht bezeichnet man den rechnerisch ermittelten pH-Wert des jeweiligen Wassers, bei dem das Wasser weder kalkaggressiv ist, noch Karbonathärte abscheidet. Im Wesentlichen hängt dieser Wert von der Temperatur des Wassers sowie den Gehalten an Kohlensäure und Karbonathärte ab. Siehe auch Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht.

In natürlichen Wässern liegt der Gleichgewichts-Punkt meisten im Bereich von pH 6 bis pH 8.

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pH-Wert

Der pH-Wert ist ein Maß dafür, ob ein Wasser sauer, neutral oder basisch reagiert. Der Meßbereich der pH-Werte reicht von 0 bis 14. pH-Werte unter 7 gelten als sauer, pH 7 als neutral, und Werte über 7 als basisch.

Genau genommen entspricht der pH-Wert dem negativen Zehner-Logarithmus der Konzentration an Wasserstoff-Ionen im Wasser. Je geringer der pH-Wert, desto höher die Konzentration an Wasserstoff-Ionen, und desto geringer die Konzentration an Hydroxidionen, und umgekehrt.

Bei einer Temperatur von 25 °C beträgt das Ionenprodukt des Wassers, also das Produkt aus den Konzentrationen von Wasserstoff- (H+) und Hydroxidionen (HO-), 10-14 mol²/l². Einem pH-Wert von 6 z.B. entspricht eine Konzentration an Wasserstoff-Ionen von 10-6 mol/l, und entsprechend eine Konzentration an Hydroxidionen von 10-8 mol/l. Bei pH 7 betragen beide Konzentrationen 10-7 mol/l, das Wasser reagiert neutral.

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p-Wert

Veraltete Bezeichnung - siehe Säurekapazität bis pH 8,2.

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Redoxpotential

Sind in einem Wasser Stoffe vorhanden, die gegenseitig durch Oxidation und Reduktion ineinander übergehen können, so spricht man von einem Redox-Milieu. Es können sowohl stark und schwach oxidierende als auch ebensolche reduzierende Stoffe vorliegen.

Über die Oxidations- bzw. Reduktionskraft des Wassers gibt dann die Messung des Redoxpotentials (Spannungsmessung an speziellen Elektroden = Edelmetall-/Normalwasserstoff-Elektrode) Auskunft.

Die Messung ist vor allen Dingen bei biologischen Vorgängen, bei der Enteisenung und Entmanganung, sowie bei Entkeimungsverfahren von Bedeutung.

In verunreinigten Wässern liegt ein niedriges Redoxpotential (reduzierend) vor. Höhere Werte zeigen oxidierende Eigenschaften an.

Die Messung des Redoxpotentials ist stark pH-Wert- und temperaturabhängig, so dass für eindeutige Aussagen diese Werte mit angegeben werden müssen.

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Salz

Salze sind chemische Verbindungen, die aus Kationen und Anionen bestehen. Salze entstehen u.a. bei der Neutralisation von Säuren mit Basen. Als Feststoff liegen Salze in einem Kristallgitterverband vor, in Wasser gelöst als hydratisierte Kationen und Anionen.

Der Salzgehalt einer Wasserprobe wird oft indirekt über die Leitfähigkeit gemessen.

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Salzsäure (HCl)

Salzsäure (HCl) oder Chlorwasserstoff ist eine Säure. Die molare Masse MHCl beträgt 36,46 g/mol. In Wasser gelöst als Kation Wasserstoff (H+) und Anion Chlorid (Cl-). Salzsäure ist sehr aggressiv, und löst Calciumcarbonat unter Bildung von CO2-Bläschen auf.

In der Wasseraufbereitung wird Salzsäure unter anderem zur Regeneration von Kationenaustauschharzen genutzt.

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Sättigungsindex

Siehe Langelier-Sättigungsindex (LSI).

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Säure

Säuren sind chemische Verbindungen, die dazu neigen, unter Abgabe von Wasserstoffionen (H+) zu reagieren. Säuren wirken kalkaggressiv, ätzend und haben einen sauren Geschmack. Saure Lösungen zeichnen sich durch einen niedrigen pH-Wert aus.

Säuren und Basen neutralisieren sich gegenseitig, und reagieren dabei zu Salzen und Wasser.

In wäßriger Lösung reagieren Säuren teilweise mit Wasser zu einem Säurerest-Anion (z.B. Cl-) als konjugierte Base, und Oxonium (H3O+) als die dazugehörige Säure. Wie vollständig diese Reaktion abläuft, hängt von der Stärke der beteiligten Säure ab, ausgedrückt durch die jeweilige Säurekonstante KS bzw. pKS.

Starke Säuren oder Mineralsäuren sind die Säuren der Anionen Chlorid (Cl-), Sulfat (SO4--) und Nitrat (NO3-). Die Konzentration von Mineralsäuren in Wasser wird durch die Basekapazität bis pH 4,3 (KB 4,3) gemessen. Natürliche Wässer enthalten normalerweise keine Mineralsäuren.

Schwache Säuren sind z.B. Kohlensäure (H2CO3) und Kieselsäure (Si(OH)4). Die Konzentration von schwachen Säuren in Wasser wird durch die Basekapazität bis pH 8,2 (KB 8,2) gemessen. Natürliche Wässer enthalten normalerweise schwache Säuren, vor allem Kohlensäure.

Entbastes Wasser nach einem stark sauren Kationentauscher enthält starke und schwache Säuren. Starke Säuren werden sowohl durch einen stark basischen als auch einen schwach basischen Anionentauscher entfernt, schwache Säuren dagegen nur durch einen stark basischen Anionentauscher.

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Säurekapazität bis pH-Wert 8,2 (KS 8,2) bzw. 4,3 (KS 4,3)

Die Säurekapazität KS 8,2 bzw. KS 4,3 ist eine Meßgröße für die Alkalinität oder das Säurebindungsvermögen von Wässern.

Ermittelt wird die Säurekapazität durch Titration mit Salzsäure bis zum pH-Wert 8,2 (KS 8,2) bzw. bis zum pH-Wert 4,3 (KS 4,3). Die Einheit ist üblicherweise mmol/l.

Der Farbumschlagspunkt von Indikatoren liegt bei pH 8,2 für Phenolphtalein, und bei pH 4,3 für Methylorange. Entsprechend wird KS 8,2 auch als p-Wert, und KS 4,3 als m-Wert bezeichnet. Die Bezeichnungen p- und m-Wert sind veraltet, werden aber in der Praxis noch verwendet.

Aus der Säurekapazität lassen sich ungefähr die im Wasser vorhandenen Konzentrationen an Hydroxid- (OH-), Hydrogenkarbonat- (HCO3-) und Carbonat-lonen (CO3--) errechnen. Die folgende Tabelle gilt für Werte ≥ 1 mmol/l.

KS 8,2, KS 4,3 OH- CO3-- HCO3-
KS 8,2  = 0
0 0 KS 4,3
2 KS 8,2  < KS 4,3
0 2 KS 8,2 KS 4,3 - 2 KS 8,2
2 KS 8,2  = KS 4,3
0 2 KS 8,2 0
2 KS 8,2  > KS 4,3
2 KS 8,2 - KS 4,3 2 (KS 8,2 - KS 4,3) 0
KS 8,2  = KS 4,3
KS 8,2 0 0

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Säureleitfähigkeit

Säureleitfähigkeit ist die Leitfähigkeit von Wasser, gemessen bei kontinuierlichem Durchfluss hinter einem stark sauren Kationentauscher.

In neutralen Wässern ist die Säureleitfähigkeit meist höher als die direkt gemessene Leitfähigkeit, weil hier Salze durch den Kationentausch in starke Säuren umgewandelt werden. Die von Säuren und Laugen verursachte Leitfähigkeit ist ungefähr doppelt so hoch wie die von äquivalenten Salzen verursachte. Bei alkalischen Wässern dagegen ist die Säureleitfähigkeit meist geringer als die direkt gemessene Leitfähigkeit, weil schwache Basen durch den Kationentausch entfernt werden.

Bei Messung der Säureleitfähigkeit von Kesselwasser werden die Basen wie Natriumhydroxid (NaOH), Kaliumhydroxid (KOH) oder Ammoniumhydroxid (NH4OH) entfernt, und es wird nur noch die durch Salze wie Chlorid(Cl-), Sulfat (SO4--), Nitrat (NO3-) oder Phosphat (PO4---) verursachte Leitfähigkeit gemessen.

Bei Hochdruck-Dampferzeugern wird die Säureleitfähigkeit von Frischdampf-Kondensat gemessen. Durch den Kationentausch werden Basen wie Ammoniak aus der Probe entfernt, und es wird nur noch die von schwachen Säuren verursachte Leitfähigkeit gemessen. Aus der Differenz zwischen direkter Leitfähigkeit und Säureleitfähigkeit lassen sich hier der Ammoniak-Gehalt sowie der pH-Wert des Frischdampfes berechnen.

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Sauerstoff (O)

Sauerstoff (O) ist ein chemisches Element aus der Gruppe der Nichtmetalle. Die molare Masse MO beträgt 15,99 g/mol. Im Wasser liegt Sauerstoff entweder frei als Gas (z.B. O2), gelöst in Form verschiedener Ionen (z.B. OH-), oder als Bestandteil molekularen Wassers (H2O) vor.

Molekularer Sauerstoff (O2) ist in wechselnder Menge in Grund- und Oberflächenwässern nachweisbar. Echtes Grundwasser aus größeren Tiefen, also solches, das durch Oberflächenwasser nicht beeinflußt wird, ist sauerstofffrei.

Sauerstoff ist sehr reaktionsfreudig, und u.a. an verschiedenen fortlaufenden wie auch selbsthemmenden Korrosionsprozessen beteiligt. Auch begünstigt Sauerstoff organisches Wachstum in Wasser.

Die Messung des Sauerstoff-Gehalts ist nur direkt nach der Probenahme sinnvoll.

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Silikat

Silikate (SixOy4x-2y) sind die Salze der Monokieselsäure (Si(OH)4). In der Wasseranalyse wird meist der Gehalt an Siliziumdioxid (SiO2) angegeben, die molare Masse MSiO2 beträgt 60,1 g/mol.

Silikate (Kieselsäure) sind schwach dissoziierte Anionen. Sie sind in allen natürlichen Wässern vorhanden, teils echt gelöst (als Silikat-Ion wechselnder Zusammensetzung), teils in kolloidalem Zustand. Beim Dampfkesselbetrieb können Silikate durch Bildung unlöslicher Ablagerungen zu beträchtlichen Störungen führen. Abhängig vom Betriebsdruck wird Kieselsäure in höheren Konzentrationen dampfflüchtig, und kann so z.B. zu beträchtlichen Schäden an Dampfturbinen führen. Entsprechend wird bei Speisewasser für den Hochdruckdampfkessel Entkieselung verlangt.

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Silt Density Index (SDI)

Siehe Kolloidindex (KI).

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Strontium (Sr)

Strontium (Sr) ist ein chemisches Element aus der Gruppe der Erdalkalien. Die molare Masse MSr beträgt 87,62 g/mol. In Wasser gelöst liegt Strontium als dreiwertiges Kation (Sr+++) vor.

Strontium ist in allen natürlichen Wässern in sehr geringen Konzentration enthalten. Es gehört wie die Calcium und Magnesium zu den Härtebildnern im Wasser. In der Wasseraufbereitung spielt Strontium wie auch Barium in der Regel keine Rolle. Jedoch können sich bei der Aufbereitung durch Umkehrosmose Strontiumsulfatverbindungen auf den Membranen ablagern.

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Sulfat (SO4--)

Sulfate (SO4--) sind die Salze der Schwefelsäure. Die molare Masse MSO4-- beträgt 96 g/mol.

Die meisten natürlichen Wässer enthalten Sulfate nur bis zu einer Konzentration von etwa 50 mg/l. Geologisch bedingt können jedoch auch Werte von mehreren 100 mg/l auftreten (z. B. Gipswässer, Bitterwässer).

Ein hoher Sulfatgehalt (besonders als Alkali-oder Magnesiumsulfat) verleiht dem Wasser einen bitteren Geschmack. Sulfatreiche Wässer sind häufig die Ursache für Zerstörungen an Wasserbauwerken aus Beton, und sind auch zum Ansatz von Betonmischungen ungeeignet. Bei ungeschützten metallischen Werkstoffen wirkt erhöhter Sulfatgehalt korrosionsfördernd.

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Summe Erdalkalien

Als Summe Erdalkalien wird die Summe der Konzentrationen der Erdalkalien bzw. Härtebildner Calcium, Magnesium, Strontium und Barium im Wasser bezeichnet. In der Praxis sind die Werte für Strontium und Barium meist gegenüber Calcium und Magnesium zu vernachlässigen.

Siehe Härte des Wassers.

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Temperatur

Die Temperatur eines Wassers beeinflusst u.a. dessen pH-Wert, das Redoxpotential, die Leitfähigkeit, das pH-Gleichgewicht und den Sättigungsindex. Entsprechend ist bei Wasseranalysen immer die Temperatur mit anzugeben.

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Trimethylamin (C3H9N)

Trimethylamin (C3H9N) ist ein leicht brennbares, farbloses Gas, welches sich leicht in Wasser löst, und schon in geringen Konzentrationen einen stark fischartigen Geruch aufweist. Die molare Masse MC3H9N beträgt 59.1 g/mol.

Trimethylamin kann durch das Abwaschen stark basischer Gruppen von frischen Anionenaustauschharzen freigesetzt werden. Es entsteht dann ein chrakteristischer fischartiger Geruch. Die Geruchsschwelle in der Luft liegt bei 0,001 mg/m³, die maximal zulässige Arbeitsplatzkonzentration beträgt 4,9 mg/m³. Trimethylamin kann nicht durch Aktivkohle gebunden werden. Es wird jedoch vom Kationentauscher aufgenommen.

Eine deutliche Absenkung der Konzentration erreicht man durch:

- Absenken der Wassertemperatur (soweit wie möglich).

- Filtration des entsalzten Wassers über das Mischbettfilter. Hierbei wird das Trimethylamin von den Kationenharzen gebunden und bei der Regeneration entfernt.

- Durch eine Regeneration des Anionentauschers mit Salzsäure (HCl) wird der Abbau des Trimethylamin stark beschleunigt. Die Regeneration kann wie folgt erfolgen:
Einsaugen der Salzsäure wie beim Kationentauscher, zunächst mit ca. 1% Konzentration, nach 5 Minuten die Konzentration auf ca. 5% steigern. Nach dem Einsaugen der Säure die Anlage abstellen, und die Säure für 60 Minuten einwirken lassen. Anschliessend die Anlage 120 Minuten Waschen, danach mit Natronlauge (NaOH) normal regenerieren.

Die Abgabe von Trimethylamin wird erhöht durch:
- fabrikneue Harze
- höhere Temperaturen (Kondensatreinigung)
- zu häufige Regeneration mit Natronlage, ohne Beladung mit Salz

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Trübung

Die Trübung eines Wassers ist durch den Gehalt an ungelösten Stoffen bedingt.

Qualitative Angabe z.B.: klar, fast klar, schwach opalisierend, opalisierend

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Wasser (H2O)

Wasser (H2O) ist eine chemische Verbindung aus den Elementen Sauerstoff und Wasserstoff.

Wasser ist von entscheidender Bedeutung für das Klima- und Ökosystem der Erde. Darüber hinaus wird Wasser auch auf verschiedenste Weise nutzbar gemacht, z.B. als Medium zur Speicherung und zum Transport von Wärme, oder in diversen chemischen und physikalischen Prozessen.

Wasser kommt in der Natur in allen drei Aggregatszuständen fest, flüssig und gasförmig vor. Bei einer Temperatur von 4 °C besitzt Wasser seine grösste Dichte, mit einem spezifischen Volumen von 1000 kg/m³. Die Kompressibilität von flüssigen Wasser ist so gering, dass es für technische Berechnungen als nicht kompressibel angenommen werden kann.

In natürlichen Wässern sind abhängig von deren Herkunft verschiedenste Stoffe gelöst. Dabei unterscheidet man zwischen echt gelösten Stoffen, die als hydratisierte Kationen und Anionen vorliegen, kolloid gelösten Schwebeteilchen und gelösten Gasen.

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Zink (Zn)

Zink (Zn) ist ein chemisches Element aus der Gruppe der Übergangsmetalle. Die molare Masse MZn beträgt 65,41 g/mol. In Wasser gelöst liegt Zink als zweiwertiges Kation (Zn++) vor.

In natürlichen Wässern sind Zinkspuren weit verbreitet. Größere Mengen können z.B. in Grundwässern der Zinkbergbaugebiete auftreten.

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