💧 Gesamthärte des Wassers
Kurz gefasst
Komplexometrische Bestimmung der Gesamtwasserhärte (Summe von Ca²⁺ und Mg²⁺) durch Titration mit EDTA gegen Eriochromschwarz T bei pH 10. Die Prüfung erfolgt nach PN-ISO 6059:1999; Messbereich: 0,05 mmol/L und höher. Das Verfahren umfasst 8 Schritte (insgesamt rund 11–13 Min.); eingesetzt wird sie unter anderem für: Trinkwasserqualitätskontrolle (empfohlen 60–500 mg CaCO₃/L), Grundwasser- und Oberflächenwassermonitoring, Kontrolle von Wasserenthärtungsprozessen.
Auf einen Blick
- Norm: PN-ISO 6059:1999
- Kategorie: Physikochemie
- Verfahrensschritte: 8
- Gesamtdauer der Schritte: 11 Min.–13 Min.
- Messbereich: 0,05 mmol/L und höher
- Genauigkeit: ±1–2% (bei Konzentration >1 mmol/L)
- Titrations-pH: 10,0 ±0,1 (Ammoniakpuffer)
Übersicht
Die Gesamtwasserhärte ist die Summe der Calcium- (Ca²⁺) und Magnesium- (Mg²⁺) Ionenkonzentrationen, die üblicherweise in mmol/L oder mg CaCO₃/L (°dH – deutsche Härtegrade) ausgedrückt wird. Sie ist einer der am häufigsten bestimmten Wasserqualitätsparameter – sie beeinflusst den Geschmack, die Neigung zur Kesselsteinbildung und Ablagerungen in Installationen sowie die Wirksamkeit von Wasch- und Reinigungsmitteln.
Die Norm PN-EN ISO 6059 beschreibt eine komplexometrische Titrationsmethode mit Versenate (EDTA) in pH-10-Puffermedium gegen Eriochromschwarz T-Indikator. Die Methode wird für Grund-, Oberflächen- und Trinkwasser verwendet. Die niedrigste bestimmbare Konzentration beträgt 0,05 mmol/L.
Wasserklassifizierung: sehr weich <1,8 mmol/L (<100 mg CaCO₃/L), weich 1,8–3,6 mmol/L, mäßig hart 3,6–5,4 mmol/L, hart 5,4–7,0 mmol/L, sehr hart >7,0 mmol/L (>400 mg CaCO₃/L). Empfohlener Wert für Trinkwasser: 60–500 mg CaCO₃/L.
Prinzip der Methode
EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure, Dinatriumsalz – Dinatriumversenat) bildet stabile, farblose Chelatkomplexe mit Ca²⁺- und Mg²⁺-Ionen im molaren Verhältnis 1:1. Bei pH ~10 (Ammoniakpuffer NH₃/NH₄Cl) bildet der Indikator Eriochromschwarz T (EBT) mit Mg²⁺- und Ca²⁺-Ionen einen rotvioletten Komplex. Während der Titration bindet EDTA zuerst freie Ca²⁺- und Mg²⁺-Ionen, dann "nimmt" es Ionen vom Indikator – was einen Farbumschlag von rotviolett nach blau (Endpunkt) bewirkt.
Anwendungen
- Trinkwasserqualitätskontrolle (empfohlen 60–500 mg CaCO₃/L)
- Grundwasser- und Oberflächenwassermonitoring
- Kontrolle von Wasserenthärtungsprozessen
- Wasseruntersuchung in Kesseln und Heizungsanlagen
- Lebensmittelindustrie – Prozesswasser
- Wasserkontrolle in Schwimmbädern und Spas
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Messbereich | 0,05 mmol/L und höher |
| Genauigkeit | ±1–2% (bei Konzentration >1 mmol/L) |
| Titrations-pH | 10,0 ±0,1 (Ammoniakpuffer) |
| Indikator | Eriochromschwarz T (EBT) |
| Farbumschlag | Rotviolett → blau |
| Analysezeit | 5–10 Minuten pro Probe |
Norm
- Normnummer
- PN-ISO 6059:1999
- Titel (PL)
- Jakość wody — Oznaczanie sumarycznej zawartości wapnia i magnezu — Metoda miareczkowa z EDTA
- Title (EN)
- Water quality — Determination of the sum of calcium and magnesium — EDTA titrimetric method
Schritt-für-Schritt-Verfahren
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Arbeitsplatzvorbereitung
Bürette 3× mit EDTA-Lösung spülen. Bürette füllen und Luftblasen entfernen. Meniskus auf 0,00 mL einstellen.
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Probenabmessung
50 mL Wasserprobe mit Pipette in 250-mL-Erlenmeyerkolben pipettieren. Für hartes Wasser Volumen reduzieren (z. B. 25 mL + 25 mL H₂O).
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Ammoniakpuffer-Zugabe
1 mL Ammoniakpuffer pH 10 zugeben. Durch Schwenken mischen.
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Indikator-Zugabe
3–5 Tropfen EBT-Lösung (oder Spatel der trockenen Mischung mit NaCl) zugeben. Lösung färbt sich rotviolett.
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Titration
Mit EDTA-Lösung unter ständigem Rühren bis zum dauerhaften Farbumschlag von rotviolett nach reinem Blau (ohne rosa Tönung) titrieren. Endpunkt sollte scharf sein.
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Ablesung und Berechnungen
EDTA-Volumen an Bürette auf 0,05 mL genau ablesen. Härte berechnen: T [mmol/L] = (V_EDTA × c_EDTA × 1000) / V_Probe. In mg CaCO₃/L umrechnen durch Multiplikation mit 100,09.
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Doppelbestimmung
Titration für zweite Probenportion wiederholen. Ergebnisdifferenz sollte 0,1 mL EDTA nicht überschreiten.
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Qualitätskontrolle
Jede Serie Kontrollprobe (CRM oder Härtestandard) titrieren. Blindwert mit deionisiertem Wasser durchführen – EDTA-Verbrauch sollte <0,05 mL sein.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Bürette 25 mL (Klasse A) | Brand, Hirschmann, mit PTFE-Hahn | 200–600 PLN |
| Erlenmeyerkolben 250 mL | DURAN / Simax Borosilikat | 10–30 PLN/Stück |
| Messpipetten 50 mL (Klasse A) | Brand, Hirschmann | 30–80 PLN/Stück |
| Messzylinder 100 mL | Klasse A, Borosilikat | 30–60 PLN |
| Magnetrührer (optional) | IKA C-MAG MS 4 | 1.500–4.000 PLN |
| pH-Meter (zur Puffer-pH-Kontrolle) | Beliebiges Labor-pH-Meter | 1.000–5.000 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| EDTA-Na₂-Lösung 0,01 oder 0,02 mol/L | 6381-92-6 | Standardisierte Lösung des Dinatrium-EDTA-Salzes. Aus p.a.-Substanz oder fertigem Fixanal zubereiten. Gegen CaCO₃ titrieren. |
| Ammoniakpuffer pH 10 | 12125-02-9 | 67,5 g NH₄Cl in 570 mL NH₃ 25% auflösen und mit Wasser auf 1 L auffüllen. pH = 10,0 ±0,1. Fest verschlossen aufbewahren (flüchtiges NH₃). |
| Eriochromschwarz T (EBT) | 1787-61-7 | Metallochromindikator – 0,5%ige Lösung in Triethanolamin oder Mischung aus trockenem Indikator mit NaCl (1:100). Farbumschlag: rotviolett → blau. |
| CaCO₃-Standardlösung | 471-34-1 | Zur EDTA-Standardisierung. 1,000 g CaCO₃ (getrocknet 150°C, 2h) in minimaler HCl-Menge auflösen, kochen, abkühlen, auf 1 L auffüllen. |
| Deionisiertes Wasser | — | Frei von Ca und Mg, Leitfähigkeit <0,1 mS/m. |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Ammoniakpuffer (NH₃ 25%) – ätzend, atemwegsreizend (H314, H335). Unter Abzug zubereiten.
- EDTA-Na₂ – augenreizend (H319). Schutzbrille verwenden.
- Eriochromschwarz T – kann Haut färben. Handschuhe verwenden.
- HCl (zur CaCO₃-Standard-Herstellung) – ätzend (H314). Unter Abzug arbeiten.
- Schutzbrille und Laborkittel erforderlich.
Häufige Fragen
Welche Norm beschreibt diese Prüfung?
Die Prüfung erfolgt nach PN-ISO 6059:1999 — „Water quality — Determination of the sum of calcium and magnesium — EDTA titrimetric method“.
Wie funktioniert diese Methode?
EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure, Dinatriumsalz – Dinatriumversenat) bildet stabile, farblose Chelatkomplexe mit Ca²⁺- und Mg²⁺-Ionen im molaren Verhältnis 1:1. Bei pH ~10 (Ammoniakpuffer NH₃/NH₄Cl) bildet der Indikator Eriochromschwarz T (EBT) mit Mg²⁺- und Ca²⁺-Ionen einen rotvioletten Komplex.
Wie groß sind Messbereich und Genauigkeit?
Messbereich: 0,05 mmol/L und höher; Genauigkeit: ±1–2% (bei Konzentration >1 mmol/L); Titrations-pH: 10,0 ±0,1 (Ammoniakpuffer); Indikator: Eriochromschwarz T (EBT).
Wie lange dauert die Prüfung?
Die für die einzelnen Schritte angegebenen Zeiten ergeben zusammen rund 11 Min.–13 Min. Das Verfahren umfasst 8 Schritte.
Welche Geräte werden benötigt?
Bürette 25 mL (Klasse A), Erlenmeyerkolben 250 mL, Messpipetten 50 mL (Klasse A), Messzylinder 100 mL, Magnetrührer (optional), pH-Meter (zur Puffer-pH-Kontrolle). Richtpreis für das Kerngerät (Bürette 25 mL (Klasse A)): 200–600 PLN.
Wo wird diese Prüfung eingesetzt?
Trinkwasserqualitätskontrolle (empfohlen 60–500 mg CaCO₃/L); Grundwasser- und Oberflächenwassermonitoring; Kontrolle von Wasserenthärtungsprozessen; Wasseruntersuchung in Kesseln und Heizungsanlagen; Lebensmittelindustrie – Prozesswasser; Wasserkontrolle in Schwimmbädern und Spas.
Welche Sicherheitsmaßnahmen gelten?
Ammoniakpuffer (NH₃ 25%) – ätzend, atemwegsreizend (H314, H335). Unter Abzug zubereiten.; EDTA-Na₂ – augenreizend (H319). Schutzbrille verwenden.; Eriochromschwarz T – kann Haut färben. Handschuhe verwenden.; HCl (zur CaCO₃-Standard-Herstellung) – ätzend (H314). Unter Abzug arbeiten.; Schutzbrille und Laborkittel erforderlich.
Welches Labor führt diese Prüfung durch?
Die Prüfung führen nach ISO/IEC 17025 akkreditierte Labore durch. Auf LabCoda finden Sie sie über die Normnummer PN-ISO 6059.