Die Gesamthärte im Süßwasseraquarium messen

Auf den Begriff der Wasserhärte stößt jeder Aquarianer früher oder später. Gerade dann, wenn es darum geht, den Fischbesatz auszuwählen, wird speziell der Gesamthärte eine besondere Bedeutung zugerechnet. Was ist aber die Gesamthärte? Wie kann man sie senken oder erhöhen? Welche Rolle spielt sie im Aquarium? Diese und weitere Fragen soll diese Artikelreihe beantworten.

In anderen Artikeln haben wir uns bereits damit befasst, was die Gesamthärte ist und wie man sie im Süßwasseraquarium erhöhen und senken kann. Hier soll es nun darum gehen, wie die Gesamthärte gemessen wird.

Nachweisverfahren

Zur Bestimmung der Wasserhärte, sowohl der Gesamthärte als auch der „Karbonathärte“ verwendet der Aquarianer entweder Streifen- oder Tropfentests. Bei den Streifentests sind solche, welche explizit zur Bestimmung einzelner Werte gedacht sind (z. B. Merckoquant Gesamthärte-Test) Multiteststreifen vorzuziehen. Zu genaueren Bestimmung sind Tropfentests besser geeignet. In der Praxis reicht es aber meist aus, sich mit Hilfe der Analyse des Wasserversorgers einen überblick zu verschaffen und durch regelmäßige, ausreichend groß bemessene Teilwasserwechsel die Wasserqualität konstant zu halten.
Will oder muss man sein Wasser aufbereiten, zum Beispiel mit RO-Permeat oder vollentsalztem Wasser verschneiden, ist die Messung der elektrischen Leifähigkeit die praktischte Methode zur Überprüfung.

Wasserhärtebestimmung nach Boutron & Boudet

Dieses Nachweisverfahren für die Gesamthärte macht sich die Eigenschaft von Erdalkalimetall-Ionen zunutze, mit Seife schwerlösliche Kalkseifen zu bilden.
Erst wenn alle Härtebildner zu Kalkseifen gebunden sind, kann sich Seifenschaum bilden. Die Härtebestimmung nach Boutron & Boudet macht sich dieses Phänomen mit einer definierten Seifenlösung zunutze.
Die zu verwendende Seifenlösung nach Boutron-Boudet ist folgendermaßen anzusetzen: 10 Gramm Schmierseife (Kaliseife) werden in einem Gemisch aus 190 ml 90%igem Ethanol und 100 ml destilliertem Wasser gelöst.
Für die Durchführung zitiere ich Frey (1975; S.661):

„Zur Feststellung der Gesamthärte bediente man sich, auch in der Aquaristik, lange Zeit der Schüttelmethode mit einer Seifenlösung nach Boutron-Boudet. Da dieses Seifenverfahren aber verhältnismäßig aufwendig ist und oft auch ungenaue Ergebnisse liefert, geht man mehr und mehr zu anderen Systemen über (Messung mit Tabletten und Farbindikatoren).
Dennoch wird das Verfahren hier ausführlich geschildert, weil es noch immer angewandt wird. Man benötigt dazu eine Schüttelflasche mit Gradeinteilung bis 40 ccm Wasser, eine Pürette mit einer Skala für deutsche Härte, sowie eine einwandfrei eingestellte Seifenlösung nach Boutron-Boudet.
Von dem zu untersuchenden Wasser werden 40 ccm (ml) in die Schüttelflasche gefüllt. Sodenn setzt man zunächst 2 Tropfen Phenolphthalein zu und gibt bis zur Rotfärbung verdünnte Natronlauge nach. Diesem vorbereitetem Wasser wird aus der Bürette unter jedesmaligem Schütteln tropfenweise Seifenlösung zugefügt, bis ein bleibender, kleinblasiger Schaum entsteht, der bei Anhalten an das Ohr nicht mehr knistert. An der Bürette kann man dann die Menge der verbrauchten Seifenlösung ablesen, die zugleich der deutschen Härte (dGH = deutsche Gesamthärte) entspricht. Bei Wässern unter 2° deutscher Härte ist mit 10%, bei Wässern von 2-15° mit 5% Fehlern zu rechnen. Zu Erreichung größerer Genauigkeit ist es zu empfehlen, Wasser mit voraussichtlich über 10° dGH mit destilliertem Wasser zu verdünnen. Bis zu 15° Härte wird die Schüttelflasche nur bis 20 ccm, bei noch größerer Härte bis zu 10 ccm gefüllt, während der verbleibende Rest mit bis 40 ccm mit destilliertem Wasser aufgefüllt wird.
Das Ergebnis ist dann im ersten Fall mit 2, im zweiten Fall mit 4 zu multiplizieren.“

komplexometrische Bestimmung der Gesamthärte

Die Bestimmung der Gesamthärte erfolgt bei komplexometrischen Verfahren mit Titriplexlösung. Titriplex III (auch Komplexon III oder Indranal III bei anderen Herstellern) ist eine wässrige Lösung von des Chelators Ethylendiamin-tetraacetat-dinatrium (EDTA-diNa). Hinzu kommt noch ein Indikator, Eriochromschwarz T. Die im Wasser befindlichen Erdalkalimetall-Ionen, welche die Gesamthärte ausmachen, bilden nun jeweils 1:1 mit dem EDTA einen Komplex. Die Ionen werden dabei praktisch von einem ETDA-Molekül umhüllt. Auch der Indikator ist ein Erdalkalimetall-Ion-Komplex. EDTA ist jedoch ein deutlich stärker Komplexbildner und verdrängt die Metall-Ionen aus dem Indikator-Komplex. Das komplexierte Eriochromschwarz T ist dabei von blauer Farbe, der metallfreie Indikator rot. Gibt man nun EDTA-Lösung bekannter Konzentration langsam in die Probe, deren Gesamthärte bestimmt werden soll, werden die Erdalkalimetall-Ionen nach und nach komplexiert. Wenn alle Erdalkalimetall-Ionen einschließlich derer, welche zuvor am Eriochromschwarz gebunden waren, durch EDTA komplexiert sind, liegt nur noch der metallfreie Indikator vor. Es erfolgt ein deutlicher Farbumschlag von blau nach rot.
Aus dem Verbracuh an EDTA lässt sich die Gesamthärte errechnen. Ein Verbrauch von 0,36 mmol/l EDTA entspricht 1° dGH. Es können auch dere Metall-Komplex-Farbindikatoren mit anderen Farbumschlägen eingesetzt werden (vergl. Follmann & Grahn, 1999, S. 254 ff.).
Die in der Aquaristik üblichen Reagenzien zur Gesamthärtebestimmung im Aquarium enthalten bereits alle Komponenten in einer Lösung, so dass man lediglich eine einzige Reagenz benötigt. Ein Tropfen der Reagenz entspricht dabei bei vorgegebenem Probenvolumen 1°dGH. Calcium- und Magnesium-Ionen lassen sich mit anderen komplexometrischen Verfahren auch selektiv nachweisen.

Belegstellen, weiterführende Literatur und externe Links

  1. Frey, H. (1975). Das Aquarium von A bis Z. 13. Aufl., Verlag J. Neumann-Neudamm, Melsungen, ISBN 978-3788800130
    1. S. 661
  2. Follmann, H. & Grahn, (1999). Chemie für Biologen: Praktikum und Theorie. 2. Aufl., Teubner Verlag, ISBN 978-3519135142
    1. S. 254 ff.

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