Kesselstein-Bildung

Kesselstein kennen wir alle als "Verkalkung" von Wasserkochern, Kaffekannen, Kochtöpfen, Wasserhähnen und so weiter. Hierbei spielt die Wasserhärte eine wichtige Rolle. Je "härter" das Wasser, desto leichter bildet sich Kesselstein.

Was ist Kesselstein eigentlich?

Kesselstein ist nichts anderes als Calciumcarbonat CaCO₃. Calciumcarbonat ist ein gelblich-weißes wasserunlösliches Calciumsalz der Kohlensäure. Neben dem Calciumcarbonat gibt es auch noch das Salz Calciumhydrogencarbonat Ca(HCO₃)₂. Hier hat die Kohlensäure nur ein Proton abgegeben und durch Calcium ersetzt. Im Gegensatz zu CaCO₃ ist Ca(HCO₃)₂ recht gut wasserlöslich.

Wie kommt es zur Kesselstein-Bildung?

Grundlage der Bildung von Kesselstein ist die folgende Reaktion:

$Ca(HCO_{3})_{2} \rightleftharpoons CaCO_{3} + H_{2}O + CO_{2}$

Wie kann dieses Gleichgewicht beeinflusst werden?

Erhöht man den Kohlendioxid-Druck, so wird das Gleichgewicht nach links zur Eduktseite verlagert. Das heißt, Calciumcarbonat CaCO₃ löst sich auf bzw. wird wieder zu Calciumhydrogencarbonat Ca(HCO₃)₂. Eine Erhöhung des CO₂-Drucks hemmt also die Kesselstein-Bildung.

Eine Temperaturerhöhung verschiebt das Gleichgewicht dagegen auf die rechte Seite, also auf die Seite des Kesselsteins.

Man könnte jetzt denken, dass der Temperaturfaktor etwas damit zu tun hat, dass die Reaktion endotherm verläuft. Endotherme Reaktionen werden durch eine Temperaturerhöhung schließlich beschleunigt.

Nein, der Grund ist ein ganz anderer. Bei höherer Temperatur lösen sich Gase allgemein schlechter als bei niedrigen Temperaturen. Die Temperaturerhöhung führt also zur Freisetzung von Kohlendixoid in die Gasphase; im Wasser wird die Konzentration des gelösten CO₂ aber geringer. Durch diese Konzentrationsveränderung wird das Gleichgewicht auf die rechte Seite verschoben, was wiederum zur Folge hat, dass mehr Kesselstein entsteht.