Salze und Salzgemische: Unterschied zwischen den Versionen
Keine Bearbeitungszusammenfassung |
Keine Bearbeitungszusammenfassung |
||
| Zeile 16: | Zeile 16: | ||
Es sind einige Doppelsalze im Bereich von Salzen auf Bauwerken bekannt, die sich auch unter realen Bedingungen bilden können. Tripelsalze, die der Definition nach aus drei verschiedenen Kationen oder Anionen bestehen, gibt es weitaus weniger.<br> | Es sind einige Doppelsalze im Bereich von Salzen auf Bauwerken bekannt, die sich auch unter realen Bedingungen bilden können. Tripelsalze, die der Definition nach aus drei verschiedenen Kationen oder Anionen bestehen, gibt es weitaus weniger.<br> | ||
Bei Doppelsalzen lassen sich kongruent und inkongruent lösliche unterscheiden. Im Falle kongruent löslicher Salze entsteht beim Auflösen des Salzes eine Lösung mit der gleichen Zusammensetzung wie die des Salzes selbst. Bei inkongruent löslichen Salzen kommt es beim Lösen, je nach Konzentration, zur Kristallisation anderer Phasen, so dass die Lösung eine andere Zusammensetzung aufweist als das ursprüngliche Salz selbst. Ebenso kommt es bei der Verdunstung einer Lösung mit der Zusammensetzung eines Doppelsalzes nicht zu dessen Kristallisation, da zunächst Sättigung in Bezug auf eine andere Phase erreicht wird. Die Vorhersage von Kristallisations- oder Auflösungsprozessen im Falle inkongruent löslicher Salze ist somit komplizierter und ohne Informationen über Löslichkeiten im System nicht einfach vorhersehbar. | Bei Doppelsalzen lassen sich kongruent und inkongruent lösliche unterscheiden. Im Falle kongruent löslicher Salze entsteht beim Auflösen des Salzes eine Lösung mit der gleichen Zusammensetzung wie die des Salzes selbst. Bei inkongruent löslichen Salzen kommt es beim Lösen, je nach Konzentration, zur Kristallisation anderer Phasen, so dass die Lösung eine andere Zusammensetzung aufweist als das ursprüngliche Salz selbst. Ebenso kommt es bei der Verdunstung einer Lösung mit der Zusammensetzung eines Doppelsalzes nicht zu dessen Kristallisation, da zunächst Sättigung in Bezug auf eine andere Phase erreicht wird. Die Vorhersage von Kristallisations- oder Auflösungsprozessen im Falle inkongruent löslicher Salze ist somit komplizierter und ohne Informationen über Löslichkeiten im System nicht einfach vorhersehbar. | ||
==Löslichkeit von Salzen== | ==Löslichkeit von Salzen== | ||
Salze haben unterschiedliche Löslichkeiten, die zudem eine Temperaturabhängigkeit aufweisen. Im Falle von salzbelasteten Bauwerken sind die Löslichkeiten der Salze ebenfalls relevant. Es kann beispielsweise abgeleitet werden, wie mobil ein Salz im Mauerwerk ist. Liegt ein Salz mit einer geringen Löslichkeit vor, wird es schnell auskristallisieren, nahe des Ortes, an dem die entsprechenden salzbildenden Ionen zusammentreffen. Wird eine Mauer betrachtet, in der das Grundwasser (und mit ihm verschiedene gelöste Salze) durch Kapillarsog aufsteigt, so können diesbezüglich Fraktionierungen erkannt werden. Gut lösliche Salze verweilen auch bei voranschreitender Verdunstung in Lösung und können gelöst in weitere Höhen transportiert werden, während schlecht lösliche Salze kurz oberhalb des Bodens auskristallisieren, da ihre Löslichkeit schneller erreicht wird <bib id="Arnold.etal:1991"/>. | Salze haben unterschiedliche Löslichkeiten, die zudem eine Temperaturabhängigkeit aufweisen. Im Falle von salzbelasteten Bauwerken sind die Löslichkeiten der Salze ebenfalls relevant. Es kann beispielsweise abgeleitet werden, wie mobil ein Salz im Mauerwerk ist. Liegt ein Salz mit einer geringen Löslichkeit vor, wird es schnell auskristallisieren, nahe des Ortes, an dem die entsprechenden salzbildenden Ionen zusammentreffen. Wird eine Mauer betrachtet, in der das Grundwasser (und mit ihm verschiedene gelöste Salze) durch Kapillarsog aufsteigt, so können diesbezüglich Fraktionierungen erkannt werden. Gut lösliche Salze verweilen auch bei voranschreitender Verdunstung in Lösung und können gelöst in weitere Höhen transportiert werden, während schlecht lösliche Salze kurz oberhalb des Bodens auskristallisieren, da ihre Löslichkeit schneller erreicht wird <!-- <bib id="Arnold.etal:1991"/>. | ||
Die Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit kann in Löslichkeitsdiagrammen dargestellt werden. Dafür soll zunächst ein simples Löslichkeitsdiagramm eines Einzelsalzes betrachtet werden, beispielsweise von [[Kaliumnitrat]] (Abbildung 1). In einem solchen Diagramm ist die Löslichkeit des Salzes in Wasser in Form der Molalität (mol/kg<sub>Lösungsmittel</sub>, das Lösungsmittel ist im Falle der hier betrachteten Lösungen immer Wasser) gegen die Temperatur aufgetragen. Die schwarze Linie im Diagramm gibt die Sättigungskonzentration bei der entsprechenden Temperatur an. Bei 20 °C würde eine [[Kaliumnitrat]]-Lösung der Molalität 3.1 mol/kg gesättigt sein. Demnach liegt bei Konzentrationen unterhalb der Linie eine ungesättigte Lösung vor. Oberhalb der Linie liegt eine gesättigte Lösung (bei 20 °C 3.1 mol/kg) mit zunehmender Menge des festen Bodenkörpers vor. Im Falle des Kaliumnitrats nimmt die Löslichkeit mit der Temperatur zu. Bei sehr geringen Temperaturen kommt es zur Bildung von Eis. | Die Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit kann in Löslichkeitsdiagrammen dargestellt werden. Dafür soll zunächst ein simples Löslichkeitsdiagramm eines Einzelsalzes betrachtet werden, beispielsweise von [[Kaliumnitrat]] (Abbildung 1). In einem solchen Diagramm ist die Löslichkeit des Salzes in Wasser in Form der Molalität (mol/kg<sub>Lösungsmittel</sub>, das Lösungsmittel ist im Falle der hier betrachteten Lösungen immer Wasser) gegen die Temperatur aufgetragen. Die schwarze Linie im Diagramm gibt die Sättigungskonzentration bei der entsprechenden Temperatur an. Bei 20 °C würde eine [[Kaliumnitrat]]-Lösung der Molalität 3.1 mol/kg gesättigt sein. Demnach liegt bei Konzentrationen unterhalb der Linie eine ungesättigte Lösung vor. Oberhalb der Linie liegt eine gesättigte Lösung (bei 20 °C 3.1 mol/kg) mit zunehmender Menge des festen Bodenkörpers vor. Im Falle des Kaliumnitrats nimmt die Löslichkeit mit der Temperatur zu. Bei sehr geringen Temperaturen kommt es zur Bildung von Eis. | ||
Version vom 16. Februar 2023, 14:10 Uhr
Autor: Amelie Stahlbuhk
zurück zu SalzWiki:Portal
Abstract[Bearbeiten]
Grundlegende Eigenschaften von Salzen und Salzgemischen werden zusammen mit Erläuterungen zu Phasen- und Löslichkeitsdiagrammen beschrieben. Dabei sollen nur Salze berücksichtigt werden, die im Bereich der Salzkristallisation auf Objekten des Kulturguts Relevanz haben.
Salze im Bereich Kulturgut[Bearbeiten]
Salze sind ionische Verbindungen, die aus positiv geladenen (Kationen) und negativ geladenen Ionen (Anionen) aufgebaut sind. Kationen und Anionen können ein- oder mehrfach positiv beziehungsweise negativ geladen sein, in einem Salz müssen diese Ladungen jedoch ausgeglichen sein. Für die im Kulturgut aus porösen, anorganischen Materialien auftretenden Salze sind die Kationen des Natrium, Kaliums, Magnesiums und des Calciums am häufigsten vertreten. Die gängigsten Anionen sind Chlorid, Sulfat, Nitrat und Carbonat. In Abhängigkeit der Umgebungsfaktoren, Eintragungsquellen und Restaurierungsgeschichte der Objekte können auch weitere Ionen vorkommen, beispielsweise Barium oder Ammonium. Zudem kann beispielsweise Acetat, im Falle von in Holzschaukästen oder -schränken gelagerten Objekten, in Verbindung mit einem entsprechenden Kation in Ausblühungen vorkommen, da Essigsäure vom Holz emittiert wird. Bei Objekten aus metallischen Materialien können zusätzliche Kationen eine Rolle spielen . In der folgenden Betrachtung werden diese Fälle zunächst nicht weiter behandelt, sondern ein Fokus auf die am häufigsten auf mineralischen Materialien vorkommenden Salze gelegt.
Unterscheidung Einzel-, Doppel- und Tripelsalze[Bearbeiten]
Eine Unterscheidung von Salzen kann danach erfolgen, wie viele verschiedene Kationen und Anionen im jeweiligen Salz vorkommen. Liegen nur ein Kation und ein Anion vor, wie im Falle von Natriumchlorid (Halit, NaCl), handelt es sich um ein Einzelsalz. Ein Beispiel für ein Doppelsalz wäre Darapskit (Na3(SO4)(NO3)∙H2O) mit zwei verschiedenen Anionen, aber auch Aphthitalit (K3Na(SO4)2) mit zwei verschiedenen Kationen. Eine andere Schreibweise macht den Begriff des Doppelsalzes noch einleuchtender:
Aphthitalit: (K3Na(SO4)2) oder Na2SO4∙3K2SO4. Dabei ist die Summenformel verändert und entspricht nicht mehr der Formeleinheit des Salzes, allerdings wird deutlich, dass zwei Einzelsalze beteiligt sind.
Es sind einige Doppelsalze im Bereich von Salzen auf Bauwerken bekannt, die sich auch unter realen Bedingungen bilden können. Tripelsalze, die der Definition nach aus drei verschiedenen Kationen oder Anionen bestehen, gibt es weitaus weniger.
Bei Doppelsalzen lassen sich kongruent und inkongruent lösliche unterscheiden. Im Falle kongruent löslicher Salze entsteht beim Auflösen des Salzes eine Lösung mit der gleichen Zusammensetzung wie die des Salzes selbst. Bei inkongruent löslichen Salzen kommt es beim Lösen, je nach Konzentration, zur Kristallisation anderer Phasen, so dass die Lösung eine andere Zusammensetzung aufweist als das ursprüngliche Salz selbst. Ebenso kommt es bei der Verdunstung einer Lösung mit der Zusammensetzung eines Doppelsalzes nicht zu dessen Kristallisation, da zunächst Sättigung in Bezug auf eine andere Phase erreicht wird. Die Vorhersage von Kristallisations- oder Auflösungsprozessen im Falle inkongruent löslicher Salze ist somit komplizierter und ohne Informationen über Löslichkeiten im System nicht einfach vorhersehbar.
Löslichkeit von Salzen[Bearbeiten]
Salze haben unterschiedliche Löslichkeiten, die zudem eine Temperaturabhängigkeit aufweisen. Im Falle von salzbelasteten Bauwerken sind die Löslichkeiten der Salze ebenfalls relevant. Es kann beispielsweise abgeleitet werden, wie mobil ein Salz im Mauerwerk ist. Liegt ein Salz mit einer geringen Löslichkeit vor, wird es schnell auskristallisieren, nahe des Ortes, an dem die entsprechenden salzbildenden Ionen zusammentreffen. Wird eine Mauer betrachtet, in der das Grundwasser (und mit ihm verschiedene gelöste Salze) durch Kapillarsog aufsteigt, so können diesbezüglich Fraktionierungen erkannt werden. Gut lösliche Salze verweilen auch bei voranschreitender Verdunstung in Lösung und können gelöst in weitere Höhen transportiert werden, während schlecht lösliche Salze kurz oberhalb des Bodens auskristallisieren, da ihre Löslichkeit schneller erreicht wird