Über den geringen Einfluss von Magnesium‐Ionen auf die Härte des Wassers
Authors: Grohmann Andreas 
Published: December 2021

c(Ca) und c(Mg) werden in Trinkwasser nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik einzeln bestimmt und nicht mehr komplexometrisch als Summenparameter, weswegen eine Recherche zum Einfluss von Mg2+‐Ionen auf die Härte des Wassers einfacher geworden ist. Als „Härte des Wassers“ ist die störende Wirkung von Inhaltsstoffen bei der Nutzung von Trinkwasser im Haushalt zu verstehen, wie sie Rudolf Zacharias Becker 1788 beschrieben hat und wie sie insbesondere der Wirkung von Ca2+‐Ionen im Wasser zuzuschreiben ist.

Ca2+‐Ionen verdrängen Mg2+‐Ionen aus EDTA‐Komplexen. Mit der früher üblichen Seifentitration zur Bestimmung der Härte nach Thomas Clark wird c(Mg2+) nicht erfasst. Ein Beispiel für Ablagerungen im Bereich der Trinkwasserversorgung ist der Sinter der römischen Eifelleitung, der aus Calciumcarbonat (Calcit, Aquäduktmarmor) mit weniger als 2 % Mg besteht, obwohl die Eifelleitung Quellwasser mit hohem Magnesiumgehalt nach Köln geleitet hat. Ablagerungen in Rohren und auf Heizstäben enthalten Mg nur in Spuren.

Daten der chemischen Gleichgewichte zeigen die Bedeutung des pH‐Werts: Bei mittleren pH‐Werten (pH 7 bis 9) fällt Calciumcarbonat aus, und Mg2+‐Ionen bleiben in Lösung, auch bei c(HCO3–) > 2 c(Ca2+). Bei hohem pH‐Wert (pH > 10) fällt umgekehrt MgO aus, aber Ca2+‐Ionen bleiben in Lösung, sofern sie nicht bereits als Calciumcarbonat ausgefallen sind.

Beim üblichen (1 bis 5 min) Kochen von Trinkwasser im Haushalt fällt Calciumcarbonat aus, aber es verbleiben Mg2+‐Ionen im Wasser und c(Mg2+) nimmt in dem Maß zu, wie Wasser verdampft. Huminstoffe im Trinkwasser hemmen die Ablagerung von Calciumcarbonat.

Ein Entscheidungskriterium in Bezug auf eine zentrale Teilenthärtung von Trinkwasser ist die rechnerische Bestimmung der Calcit Ablagerung bei 90°C. Die gesundheitliche Bedeutung der Mg2+‐Ionen im Trinkwasser sollte berücksichtigt werden. Fällungsverfahren vermindern nur c(Ca2+) und belassen c(Mg2+) unverändert im Trinkwasser. Ionenaustauscher, insbesondere das Anfang des 20. Jahrhunderts mit dem Markennamen Permutit gebräuchliche natürliche Zeolith, wirken selektiv mit einer relativ stärkeren Minderung von c(Ca2+) als c(Mg2+).

Das in heutigen Waschmitteln übliche synthetische Zeolith (Zeolith‐A) wirkt noch eindeutiger selektiv, weil seine engen Poren zu klein für die stark hydratisierten Mg2+‐Ionen sind.

Polycarbonsäuren sind bereits mit 1 mg/L wirksame Inhibitoren des Wachstums von Calcitkristallen, ohne Wirkung auf gelöste Ionen im Wasser.

Zusätze (sogenannte Gerüststoffe, Builder, Enthärter) beim Waschprozess entziehen somit dem Wasser nur Ca2+‐Ionen und belassen Mg2+‐Ionen im Wasser. Natronlauge bewirkt pH > 11 im Waschwasser, was die Ausfällung von MgO zur Folge hat. Sie wird nicht mehr angewendet, weil ein so hoher pH‐Wert der Wäsche schadet.

Anionische Tenside wie das wirtschaftlich bedeutende lineare Alkylbenzolsulfonat (LAS) werden durch Mg2+‐Ionen in ihrer Waschwirkung beeinträchtigt, wenn auch weniger als durch Ca2+‐Ionen. Die (geringe) Störung durch Mg2+‐Ionen kann nicht durch Enthärter beseitigt werden, weil Enthärter Mg2+‐Ionen im Wasser belassen. Es stehen anionische Tenside zur Verfügung, die weniger als LAS durch Mg2+‐Ionen beeinträchtigt werden, wie Olefinsulfonate, aber auch nichtionische Tenside, bei denen eine Störung durch Mg2+‐Ionen nicht beobachtet wird. Zeitgemäße Wachmittel sollten magnesiumtolerant sein.

Der Einfluss von Mg2+‐Ionen auf die Härte des Trinkwassers ist allenfalls gering. Werden demzufolge nur Ca2+‐Ionen berücksichtigt, so kann in einigen Versorgungsgebieten Härtebereich „mittel“ statt „hart“ mitgeteilt werden, wodurch dort vermeidbare Umweltbelastungen (infolge übermäßigen Gebrauchs von Enthärter) unterbleiben.

On the minor influence of magnesium on drinking water hardness