Erklärung der Kettenreaktion
Die Bedeutung der von magnetischen Kalkabbaugeräten ausgelösten Kettenreaktion im Gesamtgeschehen.
Von qualifizierten Fachleuten wird gelegentlich der Einwand erhoben, daß der magnetisch bewirkte Angriff an der Kalkkruste im inneren von verkalkten Wasserleitungen auf die Magnetstrecke beschränkt sei und daß aus diesem Grund nur ein sehr kurzer Leitungsabschnitt vom Kalk befreit werde, oder zumindest kalkärmer gemacht werden könne.
Wer so argumentiert, hat sich die Wirkungsweise dieser Geräte nicht richtig klar gemacht. Er unterscheidet nicht zwischen Magnetstrecke und Wirkstrecke.
Folgendes ist zu beachten:
Das Magnetfeld bewirkt die Trennung der Träger von elektrischen Ladungen (Kat- und Anionen) und verändert somit den energetischen Zustand des Wassers bzw. der Lösung. Es besteht ein meßbarer Potentialunterschied, der mit entsprechend empfindlichen Spannungsverstärkern nachgewiesen werden kann.
Die Protonen des Wassers (Brönstedt-Säure) lösen den Anfangsvorgang einer ganzen Kette von chemischen Einzelreaktionen aus, ohne daß die zur Gegenseite abgedrängten Hydroxylionen des Wassers am gleichen Ort sofort, siehe Zeichnung Seite 20, chemisch wirksam werden können. Dieser Sachverhalt ist von größter Bedeutung und muß beachtet werden.
Die räumliche Trennung der entgegengesetzt elektrisch geladenen Teilchen führt dazu, daß eine aus vielen, untereinander gleichartigen Einzelschritten bestehende Folge von Reaktionen einer Reaktionskette ausgelöst wird, jedoch ähnlich wie bei einer gedämpften Resonanzschwingung mit abnehmender Stärke. Das liegt daran, daß man den Einfluß der Hydroxylionen nicht ausschalten kann. Er macht sich von Schritt zu Schritt in zunehmenden Masse bemerkbar und führt zuletzt zum Abbruch der Reaktionskette.
Wie lange der "Resonanzeffekt" anhält, hängt letztendlich damit zusammen, wie wirksam die Ladungsträgertrennung in zeitlicher Hinsicht gestaltet werden kann. Je besser das gelingt, desto ergiebiger arbeitet das Gerät.
Man vergleiche dazu die in der Anlage beschriebene Reaktionskette. Das Geschehen ist vereinfacht dargestellt. Die Intensitätsabnahme auf den einzelnen Stufen in der Kette wurde nicht berücksichtigt. Das führt dazu, daß der Abbruch unversehens auftritt.1
Die Reaktionsschritte
der Kettenreaktion in Formaler Kurzdarstellung:
-----------------------------------------------------------
Anfangsglied:
2H20 ------ 2 H+ + 2 OH
2 CaCO3 + 2 H+ ------ Ca2+ + 2HCO3 + Ca2+
---------------------------------------------------------- 1.Folgeglied:
2 H2O -------> 2H+ + 2 OH
Ca2 + 2 OH- -------> Ca2 + 2 OH
2 Ca CO3 + 2 H+ ---------> Ca2+ + HCO3- + Ca2+
---------------------------------------------------------2.Folgeglied:
2 H2O -----> 2 H+ + 2 OH
Ca2+ + 20H- -------> Ca2+ + 2 OH
2 Ca CO3 + 2 H+ -------> Ca2+ + HCO3- + Ca2+
---------------------------------------------------------
3. Folgeglied:
2H20 ------> 2 H+ + 2 OH
Ca2+ + 2 OH -------> Ca2+ + 2 OH
2 Ca CO3 + 2 H+ -------> Ca2+ + 2 HCO3 + Ca2+
----------------------------------------------------------Abbruchglied:
Ca2+ + 2 OH- > Ca2+ + 2 OH-
------------------------------------------------------------Summe aller Teilgleichungen:
8 H2O + 8 CaCO3 ---------> 4 Ca(HCO3)2 + 4 Ca(OH)2
4 Ca(HCO3)2 + 4 Ca(OH)2 ----> 8 CaCO3 + 8 H2O
----------------------------------------------------------------
Das Ergebnis aller Teilvorgänge ist, daß die ursprünglich in der Kalkkruste enthaltenen Bestandteile Inhalt des freien Leitungswassers geworden sind und mit ihm fort gespült werden. Anders gesagt, es hat eine Verlagerung stattgefunden.
Berechnung der Ionentrennfrequenz - Grenzen von linearmagnetischen Wasseraufbereitern
Beim durchströmen der Wirkbereiche des Magnetfeldes des magnetischen Wasseraufbereitungsgerätes werden die Ionen entsprechend ihrer Ladung in entgegengesetzte Richtungen auseinandergetrieben nach dem Prinzip "Gleiches zu Gleichem" oder genauer gesagt "gleich Geladenes zu gleich Geladenem." Das hat zur Folge, daß der zufälligen Ionenverteilung im Wasser ein Ende gesetzt wird; es wird Ordnung geschaffen. Der Ordnungsprozeß führt aber auch dazu, daß diejenigen Ionen zusammengebracht werden, die miteinander reagieren können, und zwar in der Weise, daß der Härtebildner "Hydrogencarbonat" nach Gleichung 1 in die wirksame carbonatische Form verwandelt wird.
Gleichung 1):
2 OH- + 2 HCO3 --------> 2 H2O + 2CO32-
Aus der Carbonation geht nach Gleichung 2 Calcit und Aragonit hervor.
Gleichung 2):
Ca2+ + CO3 2- --------> Ca CO3 oder Ca O + CO2 = Ca CO3
Außerdem entsteht nach Gleichung 3 Kohlensäure.
Gleichung 3):
2 H+ + CO3 2- --------> H2 CO3 -------> H2O + CO2
Durch die Bauart des Wasseraufbereitungsgerätes bedingt, vollzieht sich das chemische Geschehen rhythmisch. Ionentrennung und nachfolgende Umbildung geschehen mit der gleichen Frequenz. Kennt man die geometrischen Abmessungen des Aufbereitungsgerätes und für den Verbrauch vorgeschriebenen Betriebsbedingungen, dann kann man die Frequenz berechnen, mit der die Ionentrennung geschieht. Diese Frequenz ist die Ionen-Trenn-Frequenz. Sie hat einen unteren (minimalen) und einen oberen (maximalen) Grenzwert.
Technische Daten: eines 3/4" Gerätes AF 075
Maximales Durchflußvolumen: 45,0 ltr/min Minimales Durchflußvolumen: 9,41tr/min Rohrdurchmesser: 3/4" (in cm verwandeln) Magnetabstand
Magnetdicke
Effektive magnetische Wirklänge:2,6 cm
Berechnung:
1) Fließgeschwindigkeit "minimum"
Durchflußvolumen
v = ----------------------------
Pi * Rohrradius X Rohrradius X Zeit
= v = 54,994208 cm/sec minimum
= v = 263,2701 cm/sec maximum
2.)Ionentrennfrequenz
effektive magnetische Wirklänge
ny = --------------------------
Fließgeschwindigkeit
ny = 21,151618 Hertz minimum
ny = 101,25774 Hertz maximum
Welche Veränderungen bewirken die mit Außenmagneten bestückten physikalischen Wasseraufbereitungsgeräte in hartem Wasser?
Nach mehrjährigen Untersuchungen und Beobachtungen über Wirksamkeit und Wirkungsweise magnetischer Wasseraufbereitungsgeräte liegt uns jetzt folgendes Ergebnis vor:
Einem physikalischem Prinzip zufolge wirkt auf elektrisch geladene Korpuskeln im Magnetfeld eine Kraft ein, die die Korpuskeln quer zur Bewegungsrichtung zur Seite hin abdrängt. In Abhängigkeit von der Art der Ladung (positiv oder negativ) ist das entweder die linke oder die rechte Seite.
Auf Leiter 2. Ordnung bezogen
(Elektrolyte; Leitungswasser ist in diesem Sinne ein Elektrolyt) bedeutet das, daß sich entgegengesetzt elektrisch geladene Ladungträger (Ionen) in zwei entgegengesetzten Richtungen auseinander bewegen (Ladungsträgertrennung).
Der Einfachheit halber wird im folgenden Textabschnitt die Betrachtung beschränkt auf Calcium-Ionen und Hydrogencarbonationen, also auf die klassischen Verursacher der temporären Wasserhärte, und auf freie Kohlensäure.
Es liegen folgende Ionengleichgewichte vor: 1.)
<-- <-- <-
H2O + CO2 ------> H2CO3 ------> H+ + HCO3 ----> 2H+ + CO32
2.)
Ca(HCO3)2 ----> Ca2+ + 2HCO3 ----> Ca2+ + 2H+ + 2CO32-
In 1 verläuft keiner der Dissoziationsvorgänge quantitativ in einer Richtung ab.
In 2 trifft das für den 1. Teilvorgang zu, nicht aber für den 2.
Durchlaufen die Ionen mit dem Wasserstrom das Magnetfeld, dann setzen sich die Wasserstoffionen dank ihrer größeren Mobilität schneller als alle anderen Ionen in Bewegung, und die Ionengleichgewichte werden gestört.
Das hat zur Folge, daß die Calciumionen während einer ganz kurzen Zeitspanne sich in einer Umgebung mit ebenso kurzfristig erhöhter Carbonationenkonzentration befinden. Unter diesen Umständen bildet sich das schwer lösliche Calciumcarbonat im freien Wasser. Es wächst allmählich zu kugelförmigen Konglomeraten mit Kristallstruktur heran, die vom Wasserstrom mitgerissen werden. Diese Konglomerate entstehen durch eine neue Kristallbildeordnung der durch die Resonanz gebrochenen Calziumstäbe.
In Rohrwandnähe besteht die Möglichkeit zur Verankerung an der Wand. Wegen der Kugelgestalt ist das Haftvermögen herabgesetzt. Dadurch ist die leichtere Ablösbarkeit gewährleistet.
Eine zufriedenstellende Wirkung erzielt man dadurch, daß man die Ladungsträgertrennung mehrmals hintereinander auslöst. Sie ist wesentliches Merkmal für die Ladungsträgertrennungszeit.
Der Chemismus des Kalkabbaues in Rohrleitungen.
Es ist nach den von verschiedenen Chemikern beschriebenen und dokumentierten Beobachtungen zweifelsfrei festgestellt worden, daß durch die magnetische Behandlung bestehende Kalkschichten in Rohrleitungen abgebaut werden und eine Glättung erfahren.
Die von uns selbst gemachten eigenen Beobachtungen fügen sich in dieses Bild lückenlos ein.
Erstmals befaßt haben wir uns mit diesem Phänomen, als wir versuchten, die Abbaugeschwindigkeit der Kalkkruste zu messen, was uns gelungen ist. In einem für betriebliche Zwecke entwickeltes Berechnungsprogramm haben wir die Meßdaten ausgewertet.
Die Fachwelt wurde darüber in einer kleinen Notiz in der Zeitschrift "Raum und Zeit" unterrichtet. Leserzuschriften, die unser Konzept in Frage stellen, sind nicht bekannt geworden.
Wir stellen es daher an dieser Stelle in summarischer Form erneut dar.
Der tragende Grundpfeiler des chemischen Geschehens ist die im Magnetfeld bewirkte Störung des Ionengleichgewichtes des Wassers in Verbindung mit der physikalischen Besonderheit der Protonen, eine erhöhte Beweglichkeit zu haben, was ihrer Wirkung in der Kalkschicht förderlich ist.
Die auch in Teilschritten formulierbare Reaktionsgleichung hat als Summengleichung folgendes Aussehen:
n *(2 H20 -t 2 CaCO3) ----->
unlöslicher Krustenbestandteil
n * (Ca2- + 2 HCO3- + Ca2- + 2 OH
wasserlösliche Reaktionsprodukte
Die Gleichung zeigt, daß die vorher festen Krustenbestandteile der Rohrwand sich von ihr ablösen und vom Wasser fortgeführt werden. Substanziell bedeutsam ist die Bildung von Calciumhydroxid. Sie macht das Ansteigen des pH-Wertes verständlich. Auch hierrüber wurde von anderen Autoren schon berichtet.
Der in der Gleichung angegebene Faktor "n" hängt mit der Kaskadenstruktur des verwendeten Gerätes zusammen. Er tritt auch bei den von anderen Herstellern entwickelten Gerätetypen auf.
Ist das durch die Leitung fließende Wasser ohnehin schon hart, dann wird verstärkt Kohlendioxid gebildet, weil jede zusätzliche Bildung von Hydrogencarbonationen eine Störung des Kohlensäregleichgewichtes zur Folge hat. Dadurch ließe sich auch der Düngemitteleffekt erklären.
E
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und Wirkung
Startreaktion ist die Dissoziation des Wassers. Unmittelbare Folgereaktion ist die Hydroniumbildung, die im Geschehen der Einfachheit wegen nicht erwähnt und auch nicht formuliert wurde. Danach kommt es zur temporären Nidation der Hydroniumionen im Bereich der Kalkschicht bei gleichzeitiger Aufhebung der Nidation und deswegen temporär. Während der Nidation und der Wasserstoffionenimplantation ins Carbonation vergrößert sich der Abstand der freigesetzten Calziumionen zu ihren, zwischenzeitlich, ohne Aufenthalt weiterbewegten Hydroxylionen. Für diese Abstandzunahme gibt es zur Zeit in der Chemie keinerlei Regeln zur Darstellung in einer Reaktionsgleichung.
Ein Vorschlag hierzu lautet: Sichtbarmachung im äußeren Erscheinungsbild der Gleichung. Greift man diesen Gedanken auf, dann sind die Abstände zwischen den Ionen links- und rechtsseitig darstellbar. Zu schreiben hätte man dann:
Ca2+ + 2 OH- -----> Ca 2+_______________+ 2 OH
Es wird Wert auf die Darstellung dieses physikalischen Effektes gelegt. Ohne Anspruch darauf zu erheben, daß es nicht vielleicht bessere Abspracheregelungen zur Kennzeichnung des Iionenabstandproblemes gibt. Dieses Problem ist dem Bereich der Kennzeichnung des Verdünnungsgrades zuzuordnen, für den es in Gleichungen keine genormte Vorschriften gibt, um nicht zu sagen, er wird in Gleichungen nicht ausgedrückt.
Literatur:
Chemische Rundschau 37. Jahrgang Nr. 31/32 (August 84) Seite 3 Titel: „Magnetisiertes Wasser”
Anmerkung:
Der Ausdruck magnetisiert ist in diesem Zusammenhang nicht ganz richtig. Wir schlagen vor: statt dessen magnetisch durchflutet zu verwenden.
Hollemann Wiberg: Lehrbuch der Chemie, Berlin 1953
Kronenberg, Klaus: Magnetic Water Treadment Demystified, erchienen in Magnets und Raum und Zeit, 1989.
Entkalkungsmechanismus magnetischer Entkalkungsanlagen enträtselt.
Die
Erforschung der Wirkungsweise magnetischer Entkalkungsgeräte
führte in der Vergangenheit trotz zahlreicher Bemühungen
namhafter Forscher in allen Teilen der Welt zu keinem
zufriedenstellenden, allgemein anerkannten Resultat. Einer der
Gründe ist in der Tatsache zu sehen, daß man sich zu sehr
auf die Betrachtung der Folgevorgänge im Reaktionsgeschehen
konzentrierte und dabei die Initialisierungsvorgänge nicht
scharf genug im Blick hatte. Ein anderer Grund besteht darin, daß
die Initialisierungsvorgänge in zu hohem Maße vom
reinen Ionenverhalten her betrachtet wurden und gedanklich viel zu
eng an Gleichgewichtslagen und ihre Verschiebungen gebunden waren.
Viel wesentlichere Sachverhalte wurden lediglich dem Rahmengeschehen
zugeordnet und nicht für beachtenswert gehalten. Sieht man von
ihrer vermeintlichen Rahmenfunktion ab, dann fällt es einem wie
Schuppen von den Augen. Es wird einem bewußt, daß die
magnetische Entkalkung ein p
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Kettenreaktion und Wirkung
Um diese Aussage besser verstehen zu können, wollen wir in Gedanken im Ionenstrom mitschwimmen und das Verhalten der die Wasserhärte verursachenden Ionen aus nächster Nähe beobachten und beschreiben. Unser Augenmerk richten wir dabei auf die Hauptakteure, die Kalium-Kationen und die Hydrogencarbonat-Anionen. Bevor die vom Wasserstrom angetriebenen Ionen in den Wirkbereich des äußeren Magnetfeldes eindringen, bemerken wir, daß sie von einem Magnetfeld umgeben sind, dessen Feldlinien konzentrische Kreise mit je einem Ion im Zentrum bilden. Durch die Bewegung wird jeder Kreis zum Mantel eines vielschichtigen Feldlinienhohlzylinders. Die Querschnitte durch den Zylinder stehen parallel zum Querschnitt des Führungsrohres.
Das ändert sich beim eindringen in das äußere Magnetfeld. Die Ionen sind von da an Querkräften ausgesetzt (Lorenzkraft) und wandern in zentrifugaler Richtung nach außen. Es treten entsprechend ihrer elektrischen Ladungen, ähnlich wie bei der Elektrolyse, zwei entgegengesetzt gerichtete Ionentströme auf. Das äußere Magnetfeld wirkt wie eine Richtungsänderungsschranke. Die Ionen erfahren beim Eindringen und beim Verlassen der Richtungsänderungsschranke einen von der Feldstärke abhängenden Drehimpuls. Es ist vorstellbar, daß beim Zusammenstoß eines Calziumions mit einem Hydrogencarbonation dieses an seiner empfindlichsten Stelle getroffen wird (nach Art eines Armes, über den Rumpf hinausragendes Wasserstoffatom) und daß dabei, durch die Wucht des Zusammenstoßes ein Proton herausgeschlagen wird. Hierbei werden die Hydrogencarbonationen zu Protonenkanonen. Zurück bleiben die doppelt so stark geladenen Carbonationen.
Damit ist die Grundlage geschaffen worden für die Bildung von Calciumcarbonat, das wegen seines geringen Löslichkeitsproduktes alsbald mitten im freien Wasser entsteht. Die freigesetzten Protonen suchen sich ihrerseits Hydroxylionen und beenden ihre Existenz durch Bildung von Wasser.
Reaktionsgleichung:
2 H+ + 2 OH- + Ca2- + 2 HCO3- -------> 2 H2O + CaCO3 + H2CO3-
Die freigesetzte Kohlensäure unterliegt Veränderungen.
Hydrogencarbonation kurz vor dem Zusammenstoß mit einem Calciumion (Skitze 1 a) und kurz danach. Der Treffer erfolgt am Wasserstoffatom des Hydrogencarbonations in dem Augenblick, in dem das Anion unter dem Einfluß des magnetischen Kraftvektors einen Drehimpuls erhält. Wenn die Stoßenergie die Bindungsenergie überschreitet, wird das Proton aus dem Anion hinausgeschleudert. Skitze untere Darstellung, dort sieht man das zurückbleibende Carbonation und die beiden kleineren Ionengeschosse. Alle Ionen sind in kalottisierter Form dargestellt worden und zeigen in ihrem Inneren die Orbitalbeschaffenheit. Berücksichtigt wurden auch die Hauptebenen beim Anion, um die planare Grundstruktur erkennbar zu machen. Beim Kohlenstoff, beim Sauerstoff und beim Wasserstoff wurde die Hybridisierung der Orbitale dargestellt (unterschiedliche umfangreiche sp-Hybridisierung)
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Andre' Uebele
55218 Ingelheim