Inleiding

Wat is hardheid?

De hardheid is de hoeveelheid kalk die er in het water zit. Het gaat om twee stoffen: calcium en magnesium. Deze stoffen bepalen samen de hardheid. Als er in de bodem van een waterwingebied veel calcium en magnesium voorkomt, is het opgepompte water van nature hard.  

Hard kraanwater heeft een aantal nadelen in het gebruik. Bij verhitting kan hard water kalkaanslag veroorzaken. Zo ontstaat 'ketelsteen' in warmwatertoestellen en op sanitair. Dit kun je zien in de fluitketel en op de douchekop, als het drinkwater vrij hard is. Er kan ook kalkaanslag komen in de geiser, de (af)wasmachine en het koffiezetapparaat. Deze apparaten moeten vaker worden schoongemaakt. Het is raadzaam deze warmwater apparatuur regelmatig schoon te maken met schoonmaakazijn. Daarmee haal je de kalkaanslag weg. Zo blijft het apparaat beter werken en gaat het langer mee.   Zacht water is ook beter voor het milieu. Als het water zachter is, kun je voor de was minder wasmiddel gebruiken.

 

Duitse graden

De hardheid wordt uitgedrukt in zogeheten Duitse graden (°DH). Weet je de hardheid in je gebied? In de volgende tabel staat een overzicht van soorten water met de hardheidsgraden.

 

Soort water	Duitse hardheidsgraad
zeer zacht water	0 – 4 DH
zacht water	0 – 8 DH
middelhard water	8 – 12 DH
Vrij hard water	12 - 18 DH

 

1DH betekent dat er per liter water 7,1 mg calciumdeeltjes zijn opgelost.

 

Ontstaan van hard water

Hard water ontstaat doordat regenwater in contact komt met kalksteen (CaCO₃(s)) in de bodem. Kalksteen is slecht oplosbaar in water (H₂O(l)), maar als in het water ook koolstofdioxide (CO₂(aq)) voorkomt, treedt er een reactie op, waardoor het kalksteen “oplost” (Ca(HCO₃)₂(aq)).

Regenwater bevat altijd koolstofdioxide uit de lucht, dus kalksteen wordt door het regenwater aangetast volgens de volgende reactie:

 

CaCO₃(s) + H₂O(l) + CO₂(aq) " Ca(HCO₃)₂(aq)

 

Bepaling van de hardheid van water

Bij deze bepaling wordt de hardheid van water bepaald. De methode die wordt toegepast berust op de neerslagreactie die optreedt als de in het water aanwezige calciumdeeltjes (Ca(HCO₃)₂(aq)) in contact komen met het toegevoegde kaliumstearaat (zeep) (KC₁₇H₃₅COO(aq)) :

 

Ca(HCO₃)₂(aq) + 2 KC₁₇H₃₅COO(aq) " Ca(C₁₇H₃₅COO)₂(s) + 2KHCO₃(aq)

 

De gevormde neerslag wordt kalkzeep (Ca(C₁₇H₃₅COO)₂(s)) genoemd en deze kalkzeep is verantwoordelijke voor het harde, stroeve gevoel als handen worden gewassen met zeep en hard water. Om te wassen zijn stearaatdeeltjes nodig, maar deze slaan neer met calciumdeeltjes uit het harde water. Door een overmaat stearaatdeeltjes toe te voegen, zijn op een gegeven moment alle calciumdeeltjes neergeslagen en zijn er vrije stearaatdeeltjes aanwezig. Schudden zal dan een schuimvorming geven. Alleen vrije stearaatdeeltjes kunnen schuimvorming veroorzaken.

Aan een monster water wordt telkens een hoeveelheid zeepoplossing toegevoegd. Na elke portie wordt er geschud en zodra er schuim ontstaat, hebben alle calciumdeeltjes gereageerd. Het aantal mL zeepoplossing dat nodig is om schuim te laten ontstaan, heet het schuimgetal.

Als water een lage concentratie calciumdeeltjes bevat, zal weinig zeepoplossing nodig zijn voor schuimvorming; een laag schuimgetal. Als er een hoge concentratie calciumdeeltjes in het water zit, is er veel zeepoplossing nodig voor schuim; een hoog schuimgetal.

Bij deze bepaling wordt eerst gemeten hoeveel mL zeepoplossing nodig is voor het laten schuimen van een aantal oplossingen met bekende concentratie calciumdeeltjes. Zo worden schuimgetallen verkregen voor bekende concentraties calciumdeeltjes en deze worden uitgezet in een grafiek, de zogenaamde ijklijn. Vervolgens worden de schuimgetallen van een onbekende oplossing en van kraanwater bepaald. Met behulp van de ijklijn kunnen deze schuimgetallen worden omgezet in concentraties calciumdeeltjes.

 

Uitvoering van de proef

Verbruiksmaterialen

·                demiwater

·                standaardoplossing

(200 mg/L calciumdeeltjes(aq))

·                standaard groene zeepoplossing

(50 g/L)

·                onbekende oplossingen:

Dinkelwater (x mg/L calciumdeeltjes(aq))

Denekamps leidingwater

·                grafiekenpapier

Gebruiksmaterialen

·                     25 mL maatcilinder (2´)

·                     100 mL erlenmeyer met stopje (7´)

·                     100 mL bekerglas (2´)

·                     buret

·                     trechter

·                     liniaal