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Alt 22.11.2007, 12:36   #1   Druckbare Version zeigen
Artemius  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 2
Erhöht eine K2CO3-Lösung die Carbonathärte?

Hallo! Das ist mein erster Beitrag und der letzte Chemieunterricht ist 20 Jahre her. Ich bitte um Nachsicht.

Aus der Aquaristik: Pflanzenaquarien werden mit Kalium gedüngt. Dazu wird oft eine Lösung mit Kaliumcarbonat benutzt: 18g K2CO3 in 100ml H2O lösen, dann düngt 1ml der Lösung auf 100 Ltr. mit 1mg/l Kalium.

In der Aquaristikliteratur stehen sich nun zu den Folgen dieser Methode zwei Meinungen gegenüber:

1) Die Carbonathärte des Wassers steigt in 100 Ltr. pro 1ml um 0,075 °d KH (x0,36=0,027 mmol/l SBV).

2) Die Düngung ist letztlich KH-neutral, weil Pflanzen bei der Kaliumaufnahme ein Proton (H+) abgeben müssen um sich nicht elektrisch aufzuladen. Dieses Proton reagiert mit dem Bildner der Carbonathärte zu Wasser und CO2, das wiederum entweicht.

Wenn ich es richtig verstehe, passiert folgendes: Bei der Herstellung der Lösung reagiert Kaliumcarbonatpulver mit Wasser zu Kaliumhydrogencarbonat und Kaliumhydroxid:

K2CO3 + H2O ---> KHCO3 + KOH

Diese wässrige Lösung würde ich wegen des Kaliumhydroxids als alkalische Kalilauge bezeichnen. Oder gibt es einen speziellen Namen?

Durch das KHCO3 steigt zunächst die Carbonathärte des Wassers. Wenn es nun tatsächlich so einfach ist wie unter 2) beschrieben, müsste folgendes richtig sein: Pflanzen nehmen Kalium auf und geben ein Proton ab:

H+ + HCO3- ---> H2O + CO2

H+ + OH ---> ?

Meine Fragen:
Ist die Düngung mit K2CO3 nun KH-neutral oder nicht?
Was ergiebt die letzte Reaktion?
Artemius ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 22.11.2007, 14:28   #2   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 13.685
AW: Erhöht eine K2CO3-Lösung die Carbonathärte?

H + OH => H2O

Es kommt jetzt drauf an wie viel Calcium ist in dem Wasser. Die Härte muß man immer im Zusammenhang mit Calcium sehen. Also mehr Carbonat erhöht auch den Härtewert speziell wenn man Kaliumcarbonat benutzt, welches die Lösung wie richtig geschrieben alkalisch macht.
__________________
Vena lausa moris pax drux bis totis
Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 22.11.2007, 14:41   #3   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.878
AW: Erhöht eine K2CO3-Lösung die Carbonathärte?

Guten Tag,

vielleicht ist es hilfreich hier die Begriffe ein wenig zu klären:

- "Grad deutscher Härte" ist ein Maß für den Gehalt an härte- (also z.B. kalk-) bildender KATIONEN, also POSITIV geladener Teilchen, spezieller an Magnesium und Calcium, gerechnet in Äquivalenten von Calciumoxid. 1 Grad deutscher Härte entspricht dabei dem Gesamtkationenanteil (Mg++, Ca++) der formal durch 10 mg CaO pro Liter Wasser ebenfalls erreicht werden würde.

- "Carbonathärte" bezieht sich auf den Gehalt an CARBONAT (bzw. Hydrogencarbonat...), mithin auf das ANION.

- beide Begriffe haben also nur dann etwas miteinander zu tun, wenn man über den Gehalt an CaCO3 bzw. MgCO3 redet.[ CaCl2 Lösung hat hohe Grade deutscher Härte, aber keine Carbonathärte, K2CO3 hat keine deutsche Härte, aber hohe Carbonathärte]

nach diesem Vorspann nun zu deinen Fragen:

- wenn du K2CO3 zugibst, erhöhst du die KH , nicht jedoch die °d.H.
- dies bleibt so, bis z.B. deine Pflanzen durch Verstoffwechselung hier Verschiebung verursachen. Ob die Pflanzen dabei H+ an das Wasser zurückgeben, oder aber andere Kationen (NH4+ wäre z.B. chemisch möglich), oder ob sie das intern regeln, ist meines Wissens nach biologisch divers und nicht einheitlich zu beantworten

deine letzte Reaktion, bei der du wahrscheinlich H+ + OH- meintest (freies OH wird wohl eher nicht auftreten), ergibt als Reaktionsprodukt schlicht Wasser, H2O

ich hoffe ich konnte ein wenig Licht in das Problem bringen

mfG

Ingo
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.11.2007, 01:24   #4   Druckbare Version zeigen
Artemius  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 2
AW: Erhöht eine K2CO3-Lösung die Carbonathärte?

Hallo Nobby,
hallo Ingo,

vielen Dank für eure Antworten.

Gemeint war die Carbonathärte in °d KH als Summe der gelösten Carbonate (CO3--) und Hydrogencarbonate (HCO3-) (Bikarbonat), die normalerweise als Salz eine Verbindung mit Calcium oder Magnesium haben. Diese KH ist ein Teil der Gesamthärte (°d GH), die der Summe der gelösten Eralkali Ionen entspricht, die in unserem Wasser fast nur durch Calcium und Magnesium bestehen. Deshalb ist bei uns üblicherweise die Carbonathärte in d° KH geringer als die Gesamthärte in °d GH. Die KH ist also der Teil der GH, der als Kesselstein bei einer Erhitzung ausfällt und auch für die Verkalkung von Wasserhähnen und Töpfen verantwortlich ist.

(Wenn ich es richtig verstehe, könnte man nun eine interessante Ausnahme schaffen. Im Extremfall einer hoffnungslosen Überdosierung würde ein Messergebnis mit einer höheren KH als GH entstehen, weil die KH durch das Salzsäure-Bindungs-Vermögen (SBV) bestimmt wird, also mit Salzsäure bis zum pH-Wert 4,3 titriert wird. Da dadurch alle Carbonat- und Hydrogencarbonationen bestimmt werden (nicht nur die an Ca und Mg gebundenen) und ein unnatürlich hoher Anteil an Kalium als Kation vorliegt, wäre das SBV größer als die GH und wird dann fälschlicherweise als "KH größer als GH" angegeben. Das finde ich sehr interessant, ist aber ein Extremfall.)

Letztlich interessiert mich die Erhöhung der KH als Veränderung des pH-Puffers. Der pH wird in den bei uns gebräuchlichen Wässern durch die Carbonate und Hydrogencarbonate gepuffert. Ein freies H+ Ion bindet sich an ein freies (Bi)Carbonat Ion und wird somit "neutralisiert". Ich gehe nun davon aus, dass auch das Kaliumhydrogencarbonat als Teil des ph-Puffers hinzukommt, dass also die Pufferwirkung insgesamt verstärkt wird. Ist das richtig?

Üblicherweise wird ein Pflanzenaquarium aus verschiedenen Gründen mit einem pH-Wert knapp unter dem Neutralwert von 7, also bei einem pH von 6,8 bis 6,9 und einer konstanten CO2-Zufuhr von ca. 20 mg/l, betrieben. Wenn sich nun aufgrund der K2CO3-Düngung durch das eingebrachte Kaliumhydrogencarbonat der pH-Puffer vergrößert, steigt bei gleichem CO2-Gehalt der pH-Wert.

Zitat:
Zitat von magician4 Beitrag anzeigen
- wenn du K2CO3 zugibst, erhöhst du die KH , nicht jedoch die °d.H.
- dies bleibt so, bis z.B. deine Pflanzen durch Verstoffwechselung hier Verschiebung verursachen. Ob die Pflanzen dabei H+ an das Wasser zurückgeben, oder aber andere Kationen (NH4+ wäre z.B. chemisch möglich), oder ob sie das intern regeln, ist meines Wissens nach biologisch divers und nicht einheitlich zu beantworten
Weshalb Pflanzen NH4+ Kationen abgeben sollten, ist mir nicht klar. Ammonium ist für sie eine wertvolle und bevorzugte Stickstoffquelle. Verstehe ich es richtig, dass die Aussage, wenn Pflanzen ein Kation (K+, NH4+, Ca++ etc.) aufnehmen, müssen sie gleichzeitig ein Proton (H+) abgeben, weil sie sich sonst elektrisch aufladen würden, keine vertretbare Verallgemeinerung ist?

Im Ergebnis wären dann also beide von mir dargelegten Literaturmeinungen unzureichend:

zu 1) Es wird lediglich eine zutreffende einzelne chemische Reaktion unter Laborbedingungen geschildert. Die durch die Verstoffwechselung verursachten Reaktionen bleiben unberücksichtigt.

zu 2) Da nicht nur das Proton H+ abgegeben werden kann, wird zu sehr verallgemeinert.

Richtig?
Artemius ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.11.2007, 08:26   #5   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 13.685
AW: Erhöht eine K2CO3-Lösung die Carbonathärte?

Wenn irgendwo ein Kation aufgenommen wird muß etwas anderes abgegeben werden, sonst würden irgendwo Funken raussprühen. Das kann ein anderes Metallkation sein, aber meistens ist es ein H+Ion.

Ja das Kaliumhydrogencarbonat/-carbonat ist ein Puffersystem.
__________________
Vena lausa moris pax drux bis totis
Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 26.11.2007, 11:17   #6   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Erhöht eine K2CO3-Lösung die Carbonathärte?

Zitat von Artemius:
Zitat:
Verstehe ich es richtig, dass die Aussage, wenn Pflanzen ein Kation (K+, NH4+, Ca++ etc.) aufnehmen, müssen sie gleichzeitig ein Proton (H+) abgeben, weil sie sich sonst elektrisch aufladen würden, keine vertretbare Verallgemeinerung ist?
Diese Aussage ist nicht nur keine vertretbare Verallgemeinerung, sondern grundsätzlich falsch. Pflanzen, wie übrigens alle anderen lebenden Organismen auch, nehmen sämtliche Mineralien in Form gelöster Salze und nicht als isolierte Kationen (oder Anionen) auf.

Gruss, freechemist
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