Ketelsteen

Van Wikipedia

Ketelsteen is kalk (CaCO₃) dat onstaat tijdens het verwarmen of koken van water. Naarmate de waterhardheid groter is zal er meer ketelsteen gevormd worden bij het verwarmen van water.

In hard water zit het kalk in de vorm van calcium- (Ca²⁺) en waterstofcarbonaat (HCO₃^-) ionen.

Bij het verwarmen van de in het water aanwezige calcium(- en magnesium)zouten ontstaat het vaste calciumcarbonaat (magnesiumcarbonaat):

Ca²⁺(aq) + 2 HCO₃^-(aq) CaCO₃(s) + H₂O(l) + CO₂(aq)

Het calciumcarbonaat (ev. magnesiumcarbonaat) is warmte-isolerend en is daarom slecht voor de warmteoverdracht in bijv. een verwarmingselement.

In een andere schrijfwijze worden de reacties in evenwicht met twee vergelijkingen weergegeven.

Vergelijking 1 beschrijft het carbonaat-waterstofcarbonaat-evenwicht:

De HCO₃^- ionen reageren met zichzelf (HCO₃^- is amfoteer) volgens het volgende chemisch evenwicht:

Er wordt getwijfeld aan de feitelijke juistheid van een of meer onderdelen van dit artikel. Raadpleeg de bijbehorende overlegpagina voor meer informatie, en pas na controle desgewenst het artikel aan.

HCO₃^- + HCO₃^- H₂CO₃ + CO₃^2-.
Het gevormde H₂CO₃ is instabiel en valt uiteen in CO₂ (koolzuurgas) en H₂O water.

Door het water te verwarmen neemt de oplosbaarheid van het koolzuurgas in water af en verdwijnt uit het water. Het bovenstaande chemisch evenwicht probeert het verdwenen CO₂ aan te vullen, en zorgt ervoor dat er nieuwe CO₂ gevormd wordt, het chemisch evenwicht verschuift naar rechts. Omdat door het aanvullen van het CO₂ er ook CO₃^2- wordt gevormd, dit CO₃^2- verdwijnt niet, neemt de concentratie van de CO₃^2- ionen toe.

Vergelijking 2 beschrijft het oplosbaarheidsevenwicht van calciumcarbonaat:

De aanwezige Ca²⁺ ionen zullen reageren met de nu in grote mate aanwezige, CO₃^2- ionen:
Ca²⁺ + CO₃^2- CaCO₃, het ketelsteen.