💧 Gesamthärte des Wassers
Komplexometrische Bestimmung der Gesamtwasserhärte (Summe von Ca²⁺ und Mg²⁺) durch Titration mit EDTA gegen Eriochromschwarz T bei pH 10.
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
1. Arbeitsplatzvorbereitung
Bürette 3× mit EDTA-Lösung spülen. Bürette füllen und Luftblasen entfernen. Meniskus auf 0,00 mL einstellen.
2. Probenabmessung
50 mL Wasserprobe mit Pipette in 250-mL-Erlenmeyerkolben pipettieren. Für hartes Wasser Volumen reduzieren (z. B. 25 mL + 25 mL H₂O).
3. Ammoniakpuffer-Zugabe
1 mL Ammoniakpuffer pH 10 zugeben. Durch Schwenken mischen.
4. Indikator-Zugabe
3–5 Tropfen EBT-Lösung (oder Spatel der trockenen Mischung mit NaCl) zugeben. Lösung färbt sich rotviolett.
5. Titration
Mit EDTA-Lösung unter ständigem Rühren bis zum dauerhaften Farbumschlag von rotviolett nach reinem Blau (ohne rosa Tönung) titrieren. Endpunkt sollte scharf sein.
6. 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.
7. Doppelbestimmung
Titration für zweite Probenportion wiederholen. Ergebnisdifferenz sollte 0,1 mL EDTA nicht überschreiten.
8. 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.