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Elektronenmikroskopisch Maßstabsaufnahme, Sichtfeld 64 x 90 ich.

Kesselstein ist Kalkstein (CaCO₃) die beim Erhitzen oder Kochen von Wasser. Besonders in hartes Wasser, das viele Calcium- und Magnesiumionen enthält, bildet sich beim Erhitzen viel Kesselstein. Der Zunder behindert die einwandfreie Funktion des Heizgerätes und ist zudem schädlich für ein vorhandenes Heizelement. Wasserkocher hat seinen Namen von der Kessel von Dampfmaschinen und Heizungsanlagen, in denen es sich als "Stein" an den Wänden ablagert.

In hartem Wasser steckt viel Kreide in Form des einigermaßen löslichen Calciumhydrogencarbonat, Ca(HCO₃)₂, verursacht im Wasser Kalzium- (Ca² ) und Hydrogencarbonat (HCO₃)⁻-Ionen vorhanden. Beim Erhitzen wird Kohlendioxid freigesetzt und der Feststoff Kalziumkarbonat. (Aufgrund der vorhandenen Magnesiumionen, Magnesiumcarbonat gebildet.):

${displaystyle mathrm {Ca^{2 }(aq) 2(HCO_{3}^{-})(aq)ightleftarrows CaCO_{3}(s) CO_{2}(aq) H_{2}O(l)ightarrow CaCO_{3}(s) CO_{2}(g) H_{2}O(l)} }$

Das Calciumcarbonat (plus Magnesiumcarbonat) ist wärmeisolierend und daher schlecht für die Wärmeübertragung beispielsweise in einem Heizelement.

Die obige Reaktion ist tatsächlich eine Verbindung von zwei Gleichgewichtsreaktionen.

Reaktion 1: das Carbonat-Hydrogencarbonat-Gleichgewicht

Die HCO₃⁻Ionen mit sich selbst reagieren (HCO₃⁻ ist amphoter) wie folgt chemisches Gleichgewicht:

HCO₃⁻ HCO₃⁻${displaystyle ightleftarrows }$ huh₂CO₃ CO₃²⁻.

Das gebildete H₂CO₃ ist instabil und zerfällt in CO₂ (Kohlendioxid) und H₂Oh (Wasser).

Durch Erhitzen des Wassers wird die Löslichkeit in Wasser von Kohlendioxid, so dass es aus dem Wasser verschwindet. Das obige chemische Gleichgewicht sorgt dafür, dass neues CO₂ entsteht: das Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts (entsprechend der Prinzip von Le Chatelier). Denn durch das Auffüllen des CO₂ es gibt auch CO₃²⁻ gebildet wird, das aus der Reaktion nicht verschwindet, die Konzentration des CO₃²⁻ Ionen.

Reaktion 2: das Löslichkeitsgleichgewicht von Calciumcarbonat

Die Ca. präsentieren² Ionen reagieren mit dem jetzt weitgehend vorhandenen CO₃²⁻ Ionen zu Calciumcarbonat (Zunder):

ca² CO₃²⁻${displaystyle ightleftarrows }$ CaCO₃

Da Calciumcarbonat in Wasser schlecht löslich ist, liegt dieses Gleichgewicht stark nach rechts.

Boiler in einer Warmwasserleitung