Calciumhydrogencarbonat ist ein Verwitterungsprodukt, das entsteht, wenn sich Calciumcarbonat in Wasser auflöst und dabei CO2-Gas freisetzt. Indem es sich teilweise in Wasser löst, bildet Kohlendioxid Kohlensäure (oder, einfacher ausgedrückt: H2CO3). Die Kohlensäure dissoziiert weiter in Hydrogencarbonat (HCO4-), wobei freie Protonen entstehen.

Calciumhydrogencarbonat ist eine Verbindung, die sich bildet, wenn Calciumionen in Wasser gelöst werden. Sie hat die Summenformel Ca(HCO3)2 und eine theoretische Molmasse von 162,11 g-mol-1.

Calciumhydrogencarbonat ist kein reiner Stoff, sondern liegt nur als unreine Lösung vor. Das bedeutet, dass es unter normalen Bedingungen nicht als reiner Stoff dargestellt werden kann und keine Eigenschaften wie Schmelzpunkt oder Siedepunkt besitzt. Seine Löslichkeit bei 20 °C und 1 atm beträgt 1,66 g pro 100 g H2O und ist damit wesentlich höher als die von Calciumcarbonat (1,4 mg pro 100 g H2O bei 20 °C).

Calciumcarbonat ist ein Mineral, das entsteht, wenn sich Calcium und Kohlendioxid in Wasser lösen. Es ist der Hauptbestandteil von Kalkstein, der auch als Calcit bekannt ist. Kalziumkarbonat kommt an der Erdoberfläche in vielen verschiedenen Formen vor, z. B. in Sandstein und Kreide, aber auch in Muscheln und Korallenriffen.

Kalziumhydrogenkarbonat entsteht bei der Verwitterung von Kalkstein durch die Einwirkung von Wasser und Kohlendioxid. Das Kohlendioxid löst sich teilweise mit Wasser zu Kohlensäure, die unter Bildung von Protonen weiter zu Hydrogenkarbonat dissoziiert. Gleichzeitig löst sich Kalziumkarbonat in kleinen Mengen in Wasser und setzt dabei Karbonationen frei. Diese übernehmen die von der Kohlensäure angebotenen Wasserstoffionen und werden ebenfalls zu Hydrogencarbonat-Ionen.[3] Bei der kohlensauren Auflösung von Kalkstein stammt also ein Äquivalentteil der Hydrogencarbonat-Ionen aus der Kohlensäure, der andere aus dem Stein.

Um Calciumhydrogencarbonat in Lösung zu halten, ist eine bestimmte Konzentration an sogenannter “assoziierter Kohlensäure” erforderlich. Diese ist chemisch identisch mit jeder anderen Art von Kohlensäure; es ist nur eine Frage der Menge.

Diese assoziierte Kohlensäure stellt im Dissoziationsgleichgewicht mit den vorhandenen Hydrogencarbonat-Ionen den pH-Wert des Wassers gerade so niedrig ein, dass der Anteil an Carbonat-Ionen, der wiederum von diesem pH-Wert abhängt, zusammen mit der vorhandenen Calcium-Konzentration gerade noch nicht das Löslichkeitsprodukt von Calciumcarbonat überschreitet.

Ist mehr als die entsprechende Menge an freier Kohlensäure in der Lösung vorhanden, wird diese Menge an Kohlensäure als “Überschuss” bezeichnet und kann mit weiterem Kalkstein reagieren und diesen auflösen. Die Menge, die weiteren Kalkstein auflöst und in zusätzliches Calciumhydrogencarbonat übergeht, wird als “calciumaggressive Kohlensäure” bezeichnet. Der Rest erhöht die zugehörige Kohlensäure auf ein neues, höheres Niveau.

Wenn Wasser verdunstet oder erhitzt wird, entweicht Kohlendioxid aus der Lösung; es kann auch durch Photosynthese reduziert werden. Dadurch verschiebt sich das Dissoziationsgleichgewicht der Kohlensäure wieder in Richtung der Carbonat-Ionen, d. h. auf die linke Seite der obigen Reaktionsgleichung. Dadurch wird das Löslichkeitsprodukt von Kalziumkarbonat wieder überschritten und es bildet sich wieder unlöslicher Kalkstein. Dieser Vorgang liegt der Bildung von Kalksinter, Travertin oder Kalktuff zugrunde, aber auch der Bildung von kalkhaltigen Sedimenten (Seekreide) in Seen und Ozeanen. Auch das im nördlichen Alpenvorland vorkommende Konglomerat Nagelfluh (Ablagerungen der Molasse oder eiszeitliches Geröll) kann auf diese Weise entstehen, indem Kies oder Schotter durch das Bindemittel Kalk zu einem natürlichen Beton verbacken wird.

Sie wissen es vielleicht nicht, aber Ihr Leitungswasser ist tatsächlich ein wenig sauer.

Das ist wahr! Die Wasserwerke fügen Ihrem Trinkwasser Kohlensäure zu, um den pH-Wert so zu regulieren, dass sich in den Eisenleitungen eine dünne Kalkschicht bildet, die das Rosten verhindert. Um den Rohrquerschnitt nicht zu stark zu verringern, muss der Kohlensäuregehalt ständig angepasst werden. Die Geschwindigkeit, mit der sich dieses Gleichgewicht einstellt, hängt von den vorhandenen Ionen ab: Reines Kalziumkarbonat braucht ausserordentlich lange, in Gegenwart von Fremdionen (z.B. Mg2+ oder SO42-) stellt es sich dagegen sehr schnell ein; daher wird Dolomit eingesetzt, um überschüssige Kohlensäure zu binden.

Der Calciumhydrogencarbonat-Gehalt des Leitungswassers trägt am meisten zur Härte des Leitungswassers bei, die wir “Karbonathärte” nennen.