Salze und Salzgemische: Unterschied zwischen den Versionen
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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.[3] | |||
Die Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit kann in Löslichkeitsdiagrammen dargestellt werden. Dafür soll zunächst ein simples Löslichkeitsdiagramm eines Einzelsalzes betrachtet werden, beispielsweise von Kaliumnitrat. 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. | |||
Abbildung Löslichkeitsdiagramm KNO3 | |||
Für ein gegebenes Salz kann das Gleichgewicht zwischen Kristallisation und Auflösen durch die folgende allgemeine Gleichung dargestellt werden: | |||
Abbildung Gleichung 1 | |||
Es sind M und X die jeweiligen Kationen und Anionen mit der Anzahl <i>ν</i> und der Ladung <i>z</i> und <i>ν</i><sub>0</sub> die Anzahl möglicher Wassermoleküle, so dass die Gleichung auch für Hydratsalze gilt. Die zugehörige Gleichgewichtskonstante ist das Löslichkeitsprodukt ln<i>K</i><sub>MX</sub>. | |||
Abblidung Gleichung 2 | |||
Es sind <i>m</i> die Molalitäten und <i>γ</i> die Aktivitätskoeffizienten der Kationen und Anionen in einer gesättigten Lösung des Salzes und <i>a</i><sub>w</sub> die Wasseraktivität. | |||
Abbildung Gleichung 3 | |||
Hier sind <i>p</i><sub>w</sub> und <i>p</i><sub>w,0</sub> der aktuelle Wasserdampfpartialdruck und der Sättigungspartialdruck, so dass die Wasseraktivität einer sich im Gleichgewicht befindlichen Lösung der relativen Luftfeuchtigkeit über dieser Lösung entspricht. | |||
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Version vom 5. März 2019, 16:28 Uhr
Autor: Amelie Stahlbuhk
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Abstract
Grundlegende Eigenschaften von Salzen und Salzgemischen werden zusammen mit Erläuterungen zu Phasen- und Löslichkeitsdiagrammen beschrieben. Dabei soll eine Einschränkung auf Salze erfolgen, die im Bereich der Salzkristallisation auf Objekten des Kulturguts Relevanz haben.